35h燃煤鍋爐煙氣除塵脫硫裝置設(shè)計(jì)

1、目錄一、課程設(shè)計(jì)目的 2二、方案比較與選擇 22.1 方案比較 22.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書 3三、工藝計(jì)算設(shè)計(jì) 33.1 煙氣計(jì)算 33.2 文丘里除塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算 43.3 煙氣冷卻需冷卻水計(jì)算 53.4 脫硫旋流板的設(shè)計(jì) 63.5 除霧板的設(shè)計(jì) 103.6旋流板的制作與組裝 113.7 堿液系統(tǒng)計(jì)算和水泵選擇 113.8 冷卻水泵的選擇 123.9 風(fēng)機(jī)的選擇 13四、設(shè)計(jì)總結(jié) 13935/h燃煤鍋爐煙氣除塵脫硫裝置設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)目的我國的環(huán)境污染非常嚴(yán)重，二氧化硫排放是大氣污染的主要污染源之一。 由 于電力企業(yè)是二氧化硫的排放大戶， 因此，控制二氧化硫的排放，成為電力環(huán)境 治理的主要問題。通過

2、對燃煤煙氣中二氧化硫污染物凈化系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)， 初步 掌握氣態(tài)污染物凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法， 培養(yǎng)學(xué)生利用已學(xué)理論知識、綜合分 析問題和解決實(shí)際問題的能力、繪圖能力以及使用設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)資料的能力。、方案比較與選擇2.1方案比較一般熱電廠脫硫和除塵過程分別進(jìn)行，除塵裝備一般采用靜電電除塵和布袋 除塵。靜電除塵缺點(diǎn):(1) 設(shè)備龐大，耗鋼多，需高壓變電和整流設(shè)備，通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值 電壓為70100KV故投資高。(2) 制造、安裝和管理的技術(shù)水平要求較高。 除塵效率受粉塵比電阻影響大，一般對比電阻小于104105cm或大于10101011 cm的粉塵,若不采取一定措施,除塵效率將受到影響

3、.3(4) 對初始濃度大于30g/cm的含塵氣體需設(shè)置預(yù)處理裝置.(5) 不具備離線檢修功能，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，或者帶病運(yùn)行，或者只能停爐檢 修。布袋除塵缺點(diǎn):(1) 對于不同類型氣體，應(yīng)選用相應(yīng)類型的布袋；且需要經(jīng)常更換布袋，布袋 消耗量較大。(2) 收集濕度高的含塵氣體時(shí)，應(yīng)采取保濕措施，以免因結(jié)露而造成“糊袋” 因此布袋除塵氣對氣體的濕度有一定的要求。(3) 阻力較大，一般壓力損失為10001500P&(4) 對于高溫氣體，必須采用降溫措施。(5) 接收粒徑大的含塵氣體時(shí)，布袋較易磨損。對于小區(qū)供暖系統(tǒng)，所需鍋爐設(shè)備和除塵脫硫裝置無需太大，在小區(qū)附近占 地面積盡量小，而靜電除塵設(shè)備型號大

4、，不適合于小區(qū)地段，且對粉塵有一定要 求，所以靜電除塵不可取。對于布袋除塵，經(jīng)過一段時(shí)間后，需經(jīng)常更換布袋， 工作較繁瑣，且對濕度有要求，又需增設(shè)除濕裝置，所以布袋除塵不可取。濕式除塵裝備而言，除塵效果較好，對塵粒無過多要求。這里采用文丘里除 塵器，它是濕式洗滌器中效率最高的一種除塵器， 只是動力消耗比較大，無大礙。 又因盡量縮小占地面積，將文丘里洗滌器文氏管后的脫水裝置改為旋流板塔，用于脫硫和除霧，實(shí)現(xiàn)一個(gè)裝置多種效果，而且效率較高，并且減小了制作成本。旋流板是一種噴射塔板，塔板形狀如固定的風(fēng)車葉片。氣體通過葉片時(shí)產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)和離心運(yùn)動，流體通過中間盲板被分配到各葉片， 形成薄液層，與旋轉(zhuǎn)向上

5、 的氣流形成攪動，噴成細(xì)小液滴，堿液與煙氣中的二氧化硫接觸充分， 傳質(zhì)效果 好，用于除霧和除塵效果更為顯著，這里利用旋流板的噴射裝置用于煙氣脫硫處 理。2.2設(shè)計(jì)任務(wù)書針對某北方城市一新建住宅小區(qū)的集中供暖系統(tǒng)的 35t/h燃煤鍋爐，設(shè)計(jì)一 套濕法除塵脫硫裝置，現(xiàn)擬采用文丘里裝置作為除塵脫硫裝置， 在文丘里反應(yīng)器 后外加一立式煙氣除霧器。設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及相關(guān)具體參數(shù)如下：燃用煤種的工業(yè)分析及元素分析：C： 65.7%; S： 3.2%; H : 4.80%; O: 2.3%。 （含 N 量不計(jì)），Vy=18.5%； Ay=25.5%； Qy=20500kJ/kg,耗煤量 7.1t/h。假設(shè)：鍋爐

6、爐膛出口到文丘里裝置入口的管路阻力為 800pa,進(jìn)入文丘里除 塵脫硫的煙氣溫度為150C，文丘里出口的煙氣溫度為80E ;當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ憾?季大氣壓為97.86kpa，平均氣溫為-6 C ;夏季大氣壓為95.72kpa，平均氣溫為 31C ;堿液系統(tǒng)：脫硫堿液pH值設(shè)為10，堿液池距離文丘里除塵脫硫裝置為200m，期間有 4個(gè)90拐彎，液氣比為1.2 L/m3N，文丘里喉部噴嘴選用壓力式噴嘴，噴嘴出口壓力為2.5 105pa，文丘里裝置水平放置，其中心線距離地面高度為1m三、工藝計(jì)算設(shè)計(jì)3.1煙氣計(jì)算燃用煤種的工業(yè)分析及元素分析：C： 65.7%; S： 3.2%; H : 4.80%; O

7、：2.3%。（含 N 量不計(jì)），Vy=18.5%; Ay=25.5%; Qy=20500kJ/kg，耗煤量 7.1t/h。以1kg煤燃燒為基礎(chǔ)則，質(zhì)量/g煤成分物質(zhì)的量/mol理論需氧量/molC65754.7554.75S3211H482412O230.71875-0.71875則理論需氧量為 ：54.75+1+12 0.71875=67 mol/kg 煤 所需要的理論空氣量為：67X( 3.78+1) =320.41 mol/kg煤22 4即 320.41 仝47.18mN/kg煤1000設(shè)空氣過剩系數(shù)a=1.2 ,理論空氣量條件下煙氣組成(mol)為：CO: 54.75 H 2O: 24

8、 SO 2： 1 N 2: 67X 3.78=253.26則理論煙氣量為：(54.75 24 1253.26) 2247.46mN / kg煤1000則實(shí)際煙氣量為：7.46 7.18 0.2 8.9mN/kg煤一小時(shí)煙氣量為：7.1 103 8.9 63161.6mN/h這是標(biāo)況下煙氣流量，需轉(zhuǎn)化為150C下煙氣流量由于鍋爐壓力大致與當(dāng)?shù)卮髿鈮合嗟?，則P 9786更公96.79kpaP 2P 96.790.8 95.99kpa又由克拉伯龍方程空則150 C下煙氣流量V95.99 27310325 63161.6 423103305m3/h3.2文丘里除塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算從鍋爐爐膛出口通過管道輸送

9、到文丘里除塵器進(jìn)行濕式除塵，下面進(jìn)行文丘管的設(shè)計(jì)，設(shè)文氏管截面是圓形。選擇壓力式噴嘴。 喉管直徑喉管中氣體流速一般為50-120m/s,設(shè)喉管氣體流速Vgt=100m/s,則喉管直徑,Qt1103305Do 0.0188 七 0.01880.60m 80mm0Vgt100 喉管長度Lo=Do=O.6Om 漸縮管進(jìn)口直徑D1 2D01.2m 漸縮管長度漸縮角i 一般為12.5D00.60L10cot 1cot12.51.35m22 漸擴(kuò)管出口直徑D2 D1 1.2m 漸擴(kuò)管長度漸擴(kuò)角2 一般為3.5。D2 Do1.20.6L2cot 2cot3.54.90m2 2 文氏管阻力計(jì)算由以下計(jì)算得Lg

10、 1.021L/m3At （詈）2 0.2826m2g 0.98kg/mN目前應(yīng)用的比較多的是海思克斯經(jīng)驗(yàn)公式，即PVgt0.133 0.78 g AtLG1.167.26kpa 粉塵沉降效率 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得出捕集5 m以下的塵粒效率為:(1-4525.3 P 1.3) 100%95.7%3.3煙氣冷卻需冷卻水計(jì)算還是以1kg煤為基礎(chǔ)，煙氣總物質(zhì)的量為143.83mol。由以上各組分物質(zhì)的量可 以求出各組分的摩爾分?jǐn)?shù)N（ CO2） 38.1% N（ SO2） 0.7% N（ H2O） 16.7% N（ O2） 9.3%N（ N2）35.2%，則煙氣平均分子量為：M 38.1% 44 0.7%

11、64 16.7% 18 9.3% 32 35.2% 28 30.06由于進(jìn)入文丘里除塵器煙氣溫度為150C，而文丘里出口煙氣溫度為 80 C,查表理想氣休的也f比加容cp/ iijZkg E)分子d-40106G_L Jiao2603fiD460760LZOODiD.937S3.91600.51690.92530.94200.97971.013la0431.0971.147tag1.0421.02-61 Q261.034i osg1 OSQ1.1181.172I 252二氫化碳匚6 7gQ70-82890 B7OQD.QU430 954aLsa3C1 OQ71.1471.2431.340so3

12、3.50620.60710.63220.6S730.69080/74110.7787工 B1220.05413.8960得在兩溫度下各煙氣比熱如下:CO2N2O2SO2水蒸氣150C 比熱/ kJ/kg ? k)0.94454 11.03240.93870.68411.912580 C 比熱/ kJ/kg ? k)0.884261.0260.920260.642241.880此溫度區(qū)間平均值0.91441.02920.929480.663171.89625則 此 溫 度 區(qū) 間 的 平 均 比 熱 為：CpNi Pi 38.1% 0.9144 0.7% 0.6631716.7% 1.89625

13、 9.3% 0.92948 35.2% 1.02921.102kJ/(kg k) 37.2 10 3kJ/(mol k)冷卻水比熱容 C /H2O) =4.2 /kJ/kg ?k)設(shè)冷卻水進(jìn)口溫度為24C,出口溫度為30C, t 6C由等式煙氣溫度下降失去的熱量正好被冷卻水吸收，而使溫度上升，則煙氣量煙氣平均比熱溫度改變量 水質(zhì)量水比熱水溫差33143.83 37.2 107.1 10(150 80)4.2 6則 口出。1.06 105kg 1.06 1 05L液氣比為:Lg1.06 105L103305 m331.021L/m0.90-0.95系數(shù)，作為管后或捕為簡化計(jì)算起見，可以將文丘管前

14、的煙氣量乘以 集器后的煙量，即 103305 0.9092974.5m3/h3.4脫硫旋流板的設(shè)計(jì)進(jìn)旋流板塔溫度為80 C,進(jìn)口壓強(qiáng)為P 96.79-7.26-0.8 88.73kpa根據(jù)克拉伯龍方程有：101.325 V 88.73 92974527380 273Vo 62966mN / h標(biāo)況下煙氣的重度取為00.98kg/mN 旋流板外徑Dx旋流板葉片的外徑Dx大小由塔頂氣液負(fù)荷決定。Dx可以按照氣流穿孔后的動能 因子計(jì)算，在仰角25，動能因子F0=10-11的條件下，可近似按以下公式計(jì)算：Dx 10 . V0. 0 10 .,62966.0.98 2496.7mm取 Dx 2500mm

15、 布液板直徑Dm旋流板中間有一盲板區(qū)，起到連接葉片及支撐葉片的作用，用時(shí)也起到分配 氣體的作用。盲板直徑的大小影響開孔面積，同時(shí)Dm過大會影響塔板的開孔率。 而當(dāng)Dm丄Dx時(shí)，則不容易保證塔板效果。設(shè)計(jì)?。?1小Dm= _ Dx，3可以算出Dm為833mm，取Dm為850mm旋流板塔內(nèi)徑Dn=1.1Dx=2750mm 葉片仰角a和徑向角B為了降低壓降，提高除塵效率，葉片仰角a般保持在25 -30。本設(shè)計(jì)取葉片仰角a為25。葉片徑向角可以通過下式求出：求得 19.9，Dm850arcs inarcs inarcs in0.34Dx2500取旋流板為內(nèi)向板，因此徑向角為負(fù)值，即葉片徑向角為-19.

16、9。旋流板葉片厚度及葉片數(shù)m選用的葉片厚度 為4mm，旋流板的葉片數(shù)m為48個(gè)。旋流板開孔面積A0在旋流板的設(shè)計(jì)中，開孔面積 A0是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，它決定氣相負(fù)荷強(qiáng)度?？?以按照以下公式計(jì)算：2 2A0 0.25 (Dx Dm)sin0.5m (Dx Dm)0.25 3.14( 2.520.852)sin 2530.5 48 4 10 (2.5 0.85)21.675m開孔率：開孔率由以下公式確定：A aT式中：A0為開孔面積；At為主塔內(nèi)截面積。于是:AA1.675100% 28.2%(f5)2穿孔動能因子F。穿孔動能因子F0由以下公式確定:3600A0式中：V。為標(biāo)態(tài)下的煙氣量；為標(biāo)態(tài)下煙氣

17、的重度；人為旋流板的開孔面積，于是：F0 上 丄 62966 0.98 10.34kg05/m05 s3600A03600 1.675罩筒高度hz旋流板罩筒分為“高罩筒”和“低罩筒”，“高罩筒”是在旋流板問世初期被 采用，以后得旋流板一般都采用“低罩筒”。這里所謂的“低罩筒”，就是使罩筒 高度hz剛好封閉葉片外緣，這樣做不僅有利于提高傳質(zhì)塔板效率或除霧板的氣液 分離效率。而且制作中一般可按罩筒高度 hz來保證仰角a的準(zhǔn)確性。因此，準(zhǔn) 確計(jì)算hz對于旋流板的設(shè)計(jì)是十分重要的。罩筒高度 hz可以按照以下公式計(jì)算：hzDxsin / m cos式中，Dx為旋流板直徑，為旋流板仰角，m為旋流板的葉片數(shù)

18、，為旋流板葉片厚度。因此，可以求出：hzDxsin /m cos 3.14 2500 sin2548 4cos25 72.74mm取罩筒高度為75mm。 葉片外緣曲線弦長L葉片外緣曲線的弦長L可以按照下式計(jì)算：L180 Dxsin mcos ，其中，180 arctan tan cos m式中Dx為旋流板直徑， 為旋流板仰角，m為旋流板的葉片數(shù)，為徑向角根據(jù)上式可以求出=24.1 ，則：180 180Dxsin2500sinLm48179.1mmcos ,cos24.1 塔板N及塔板間距hT選取塔板數(shù)N為3，塔板間距hT為1200mm?總壓強(qiáng)降計(jì)算根據(jù)以下公式計(jì)算總壓強(qiáng)降：p總 CM N6)F

19、。3.6NUF0 4( N 1)2g式中，N為旋流板板塔板數(shù)；F為穿孔動能因子；U為溢流口的流體速度。由 于本設(shè)計(jì)設(shè)有溢流口，所以這一項(xiàng)可以不用考慮，所以總壓強(qiáng)降公式可以簡化為 如下形式：P (“ N 6)F02 ( N 1)2g因此，可以求出：c(1.1 N 1.6)Fo,八(1.1 51.6)10.342,上 八P總04( N1) 4(5 1)2g2 9.8162.69mm H2O 615pa塔板結(jié)構(gòu)計(jì)算匯總表如下表所示塔板結(jié)構(gòu)計(jì)算匯總表項(xiàng)目符號規(guī)格尺寸單位塔徑D2750mm葉片外徑Dx2500mm布液板直徑Dm850mm塔板間距1Ht1200mm罩筒咼度Hz75mm開孔面積Ao1.675

20、m2動能因子1Fo10.34.0.5 f 0.5kg / m s仰角25徑向角n-19.9開孔率28.2%葉片數(shù)m48葉片厚度14mm塔板數(shù)N5層葉片外緣曲線弦長l|179.1mm全塔壓降1p615pa3.5除霧板的設(shè)計(jì)= 19.9除霧旋流板的基本尺寸與濕式除塵旋流板相同， 旋流板數(shù)為兩個(gè)，不同之處主要在于：除霧旋流板為外向板，因此徑向角是正值，即3.6旋流板的制作與組裝1、旋流板的制作葉片和盲板整體下料，將每片葉片的開縫線（即葉片的兩條直線）切開，把 每片葉片按照規(guī)定扳成仰角，再將葉片外緣與罩筒焊接。此法制作的旋流板其盲 板厚度等于葉片厚度，葉片與盲板相連處局部扭曲。2、設(shè)備制造組裝（1）葉

21、片的放樣和剪裁葉片的弧線是一橢圓的長軸所對應(yīng)的弧線的一部分。 其橢圓是由葉片所在平面截割罩筒圓柱內(nèi)表面構(gòu)成。因?yàn)槿~片與塔板平面之間有一固定的仰角為25 ，所以橢圓的長軸是Dx/cos ，短軸是Dx。葉片放樣劃線后，弧線部分用氣焊切 割，直線部分用裁剪機(jī)剪切。（2）葉片與罩筒、盲板及板環(huán)的焊接把塔板罩邊和盲板邊劃線分為48等分后與環(huán)板放在同一平臺上，調(diào)好相互 之間的位置，按葉片與盲板圓相切，葉片弧線與罩筒靠正相切，調(diào)整各葉片仰角 并點(diǎn)焊上，然后對稱地焊勞各連接處。3.7堿液系統(tǒng)計(jì)算和水泵選擇假設(shè)煙氣進(jìn)入旋流板塔中不含水分，（除塵后）的煙氣流量為62966mN/h，液 氣比為1.2L/m3,則所需

22、脫硫堿液量為362966 1.275559.2L/h75.56m /h由以上堿液量，對照管徑/流速/流量表，選擇流速為1.2m/s,管徑為150mmF面進(jìn)行堿液泵的設(shè)計(jì)，即泵全揚(yáng)程的計(jì)算,V11.2m/s設(shè)H為吸水管水頭損失，單位為 m取阻力系數(shù)10.5H11Vg1.220.5 2 9.80.037m設(shè)H2為出水管水頭損失，單位為m取阻力系數(shù)21.0V21.5 2.0m/s，取V22.0m/s， H21.02.022 9.80.204m14設(shè)H3為堿液池工作水位與所提升最高水位之間的高差，取Hb=10m設(shè)H為自由水頭損失，取0.5m,設(shè)H為四個(gè)90度彎管局部損失，取阻力系數(shù)3=0.254 0.

23、251.222 9.80.074m沿程損失l V2 hfd 2gl 200md 0.15m V1.2m/ s工業(yè)管道0.024則hfl V 2.35md 2gH總出H2 H3 H4hf 13.2m泵的揚(yáng)程要大于13.2m。根據(jù)流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)選取型號 FLG80-125（ I）A立式防垢離心泵流量/(L/s)揚(yáng)程H/m轉(zhuǎn)速r/min效率%電機(jī)功率（Kvy17.4-32.211-192900:65-747.53.8冷卻水泵的選擇由原始數(shù)據(jù)喉管壓力式噴嘴出口壓力為 250kpa,又在喉管壓力損失為7.26kpa，則總壓力為257260pa,喉管速度為100m/s。由上述計(jì)算得冷卻水用量106riV

24、s,由管徑/流速/流量表得d=150mmV=1.6m/s，設(shè)H為吸水管水頭損失，單位為 m取阻力系數(shù)10.5H1V212g0.51.622 9.80.0635m設(shè)h為出水管水頭損失，單位為m取阻力系數(shù)21.0V21.5 2.0m/s，取V22.0m/s， H22.021.0 2 9.80.204m設(shè)H3為清水池工作水位與所提升最高水位之間的高差，取Hs=1m設(shè)H為自由水頭損失，取1m2572609.8 100026.252mVi2g1.622 9.80.131m則總揚(yáng)程H總Hi H2 H3 H4 P V：28.65m2g根據(jù)流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)選擇 FLG 80-160 （I ） A立式防垢離心泵流量/(L/s)揚(yáng)程H/m轉(zhuǎn)速r/min效率%電機(jī)功率（Kvy18.2-33.821-322900:67-74113.9風(fēng)機(jī)的選擇1、 鍋爐爐膛出口到文丘里裝置入口的管路阻力為800pa。2、文丘里除塵器壓降7.26kpa。3、從文丘管進(jìn)入旋流板塔的局部損失取局部阻力系數(shù)為0.25,則PgV220.250.1 20225pa4、旋流板塔阻力損失615pa5、從旋流板塔到副塔的局部損失（2處）、從副塔進(jìn)入風(fēng)機(jī)的局部損失同樣取局部阻力系數(shù)為0.25，取煙道流速為12m/s。no V2 o20.1 12Pm2330.25 -5.4 pa22&沿程損失沿程大致長度為25m,取管徑d=05m，工業(yè)