1、鍋爐房煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計摘要 大氣污染已經(jīng)變成了一個全球性的問題。主要的大氣污染現(xiàn)象有光化學(xué)煙 霧、溫室效應(yīng)、臭氧層破壞和酸雨。而大氣污染可以說主要是人類活動造成的， 大氣污染對人體健康的危害包括對人的正常生活和生理方面的影響?，F(xiàn)在，大氣污染已經(jīng)直接影響到人們的身體健康。燃煤采暖鍋爐房的大氣污染主要是顆粒污染物，而且是顆粒污染物，而且排放量比較大，所以必須通過有效的措施進行治理，不至于影響到人們的健康生活。本次課程設(shè)計內(nèi)容是為一套鍋爐設(shè)備設(shè)計除塵及脫硫工藝并選擇型號，繪制完整的設(shè)計圖。通過燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化碳濃度的計算，確定凈化系統(tǒng)設(shè)計方案，并進行除塵器的比較和選擇。然后，進行管網(wǎng)布置

2、和計算，以及風(fēng)機及電機的選擇設(shè)計關(guān)鍵詞：大氣污染 ；除塵；課程設(shè)計；濕式除塵脫硫器System design of boiler flue gas purificationAbstractCurrently, air pollution has become a global problem, the main manifestations of the greenhouse effect, ozone depletion and acid rain. The air pollution can be mainly due to human activities, atmospheric po

3、llution on human health hazards, including the normal life of people and physiological implications. Now, air pollution has a direct impact on peoples health. Coal-fired heating boiler room of major air pollutants are particulate pollutants and emissions than the larger, so the adoption of effective

4、 measures must be to govern, and will not affect peoples health and lives. This course is designed for a set of content boiler equipment design and dust removal and choose desulfurization process model, draw a complete design. Through the coal boiler exhaust quantity and smoke and the calculation of

5、 the concentration of carbon dioxide, to determine the purification system design scheme, and the comparison of the dust and choice. Then, on pipeline network layout and calculation, and the choice of fan and motor designKey words：Air pollution ；Dust ；curriculum design；Dust remover目錄第一章 緒論11.1大氣污染現(xiàn)狀

6、11.2 煙氣除塵的主要技術(shù)21.3國內(nèi)煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用情況51.4 鍋爐煙氣除塵脫硫一體化裝置92.1課程設(shè)計的目的142.2設(shè)計原始資料142.3工藝流程15第三章 設(shè)計計算163.1煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算163.2除塵脫硫設(shè)備的選擇173.3 WDL-型濕式煙氣脫硫除塵凈化器183.4 確定除塵器、風(fēng)機和煙囪的位置及管道的位置223.5煙囪的設(shè)計253.6風(fēng)機及電動機的選擇及計算273.7 系統(tǒng)中煙氣溫度的變化30第四章 結(jié) 論325.1關(guān)于除塵脫硫設(shè)備的選擇325.2關(guān)于風(fēng)機電機的選擇325.3石灰石濕法脫硫工藝的特點32謝辭34參考文獻35鍋爐房煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計第一章 緒論

7、1.1大氣污染現(xiàn)狀人類不僅能適應(yīng)自然環(huán)境，而且還能開發(fā)利用自然資源，改造自然環(huán)境，使環(huán)境更加適合于人類生存。在人為活動影響下形成的環(huán)境，稱為次生環(huán)境。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排 放大量有毒有害污染物，嚴重污染大氣、水、土壤等自然環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，使人類生活環(huán)境的質(zhì)量急劇惡化，人類生產(chǎn)和生活活動排入環(huán)境各種污染物，特別是 生產(chǎn)過程排放的污染物種類極多，而且隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境中污染物的種類和數(shù)量還在與日俱增。這些污染物隨同空氣、飲水和食物進入人體后，對人 體健康產(chǎn)生各種有害影響 。大氣污染是隨著產(chǎn)業(yè)革命的興起，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，城市人口的密集，煤炭和石油燃料的迅猛增長而產(chǎn)生的。近百年來，西歐，美國，

8、 日本等工業(yè)發(fā)達國家大氣污染事件日趨增多，本世紀50-60年代成為公害的泛濫時期，世界上由大氣污染引起的公害事件接連發(fā)生，例如：英國倫敦?zé)熿F事件， 日本四日市哮喘事件，美國洛杉磯煙霧事件，印度博帕爾毒氣泄漏事件等等，不僅嚴重地危害居民健康，甚至造成數(shù)百人，數(shù)千人的死亡。我國隨著經(jīng)濟的快速發(fā) 展，因燃煤排放的二氧化硫、顆粒物等有毒有害的污染物質(zhì)急劇增多?？諝馕廴疽悦簾熜蜑橹?，主要污染物是二氧化硫和煙塵。據(jù)統(tǒng)計，1990年全國煤炭消耗量 10.52億噸，到1995年煤炭消耗量增至12.8億噸，二氧化硫排放量達2232萬噸。超過歐洲和美國，居世界首位。由于我國部分地區(qū)燃用高硫煤，燃 煤設(shè)備未能采取脫

9、硫措施，致使二氧化硫排放量不斷增加，造成嚴重的環(huán)境污染。國家發(fā)改委能源研究所副所長李俊峰在演講中指出我國在2007年煤炭消耗已達到年30億噸，如今由于我國的煤炭消耗未發(fā)生結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變所以我國的煤炭消耗就一然后持續(xù)增加，因而已經(jīng)到了我們不得不面對的時候，我們這里我們將用科學(xué)的態(tài)度去面對去防治。1.2 煙氣除塵的主要技術(shù)除塵裝置的分類除塵器種類繁多，按除塵過程中是否采用潤濕劑，除塵器可以分為干式除塵器和濕式除塵器。按除塵 過程中的基本作用原理可以分為機械除塵器、濕式除塵器（主要是洗滌式除塵器）、過濾式除塵器、電除塵器和聲波除塵器。以下將從后一種分類角度對各種除塵器的工作機理，特點、適用場合、除塵效率

10、作一個簡單的介紹。（一）機械除塵器 機械除塵器是通過質(zhì)量力的作用達到除塵目的的除塵裝置。質(zhì)量力包括重力、慣性力和離心力，主要的機械除塵器有重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等。這種除塵器構(gòu)造簡單、投資省、動力消耗低，除塵效率一般在 40%90%之間，是國內(nèi)常用的一種除塵設(shè)備。重力沉降室重力沉降室是利用粉塵與氣體的密度不同，使含塵氣體中的塵粒依靠自身的重力從氣流中沉降下來，從而達到凈化目的的一種裝置。當含塵氣流從管道進入沉降室后，由于截面擴大，氣體的流速減慢。沉降速度大于氣流速度的沉粒就沉降下來。重力沉降室分為水平氣流沉降室和垂直氣流沉降室兩種。重力沉降室的性能特點是結(jié)構(gòu)簡單，投資小， 維修管理

11、方便，體積大。其氣流速度一般為 0.51m/s，一般只能捕集粒徑大于 50m 的塵粒，除塵效率， 干式沉降室為 50%60%，濕式沉降室為 60%80%。主要適用于煙氣量較小，塵粒較粗，現(xiàn)場較寬敞及 環(huán)境要求較低的場合，或者作為高效除塵的預(yù)處理裝置。慣性除塵器慣性除塵器是使含塵氣流沖擊在擋板上，氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，借助塵粒本身的慣性力作用使其與氣流分離的裝置。慣性除塵器的性能特點是壓力損失大、除塵效率較低。其煙流速度在 1215m/s 范圍內(nèi)，適用于捕集 粒徑大于 20m 的塵粒，除塵效率約為 50%70%。主要適用于非黏性、非纖維性的且密度和粒徑較大的 金屬或礦物性粉塵，多用于多級除塵中的

12、第一級除塵。旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器是使含塵氣流按一定方向作旋轉(zhuǎn)運動，借助離心力作用將塵粒從氣流中分離出來的裝置，也稱為離心式除塵器。在機械式除塵器中，旋風(fēng)除塵器是效率最高的一種，這種除塵器歷史悠久、廣泛應(yīng)用、型式繁多，其 中多管旋風(fēng)除塵器具有布置緊湊，外形尺寸小，處理效率高的特點。旋風(fēng)除塵器煙流速度約 1520m/s， 對于大于 10m 的塵粒除塵效率高，一般可達 7090%，多用于鍋爐煙氣除塵、多級除塵和預(yù)除塵。其主 要缺點是對粒徑小于 5m 的細小塵粒去除效率低。（二）濕式除塵器濕式除塵也稱為洗滌除塵，是利用煙氣流與液體互相密切接觸，使塵粒與液膜、液滴或霧沫碰撞而被吸附，凝聚變大，最終使塵粒

13、從煙氣中分離出來的裝置。 濕式除塵器既能凈化煙氣中的塵粒，也能脫除氣態(tài)污染物，適宜于凈化氣態(tài)污染物及非纖維性、不與水發(fā)生化學(xué)作用的粉塵，尤其適用于高溫、易燃、易爆煙氣凈化，還能用于煙氣的降溫、加濕和除霧等操 作。其主要的性能特點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低，占地少，操作及維修方便，壓力損失小，處理效率高。濕式 除塵器可有效去除 0.120m 的液態(tài)或固態(tài)粒子，對于大于 10m 的塵粒的除塵效率可達 9095%以 上 。 低能洗滌器常用于焚燒爐、化肥制造、石灰窯及鑄造車間化鐵爐的除塵；高能洗滌器，如文丘里洗滌器，凈化效率達 95%以上，常用于煉鐵、煉鋼、造紙及化鐵爐煙氣除塵。濕式除塵器種類很多，按造作特性

14、，大致可分為以下幾類：噴灑式此類除塵器設(shè)備中，含塵氣流是連續(xù)相，液體可以是分散相，也可以是連續(xù)相，相接觸面有限，分離效率不高。這一類型包括淋灑式洗滌塔、旋風(fēng)水膜式洗滌器、填料塔洗滌器等。泡沫洗滌除塵器氣體呈分散相，液體是連續(xù)相和分散相共存，泡沫的形成是由于氣體的鼓泡作用，湍動程度和相際接觸面積大，除塵效率高。壓力噴射除塵器。氣體和液體在壓力作用下，噴射形成微粒分散在另一相中（多是液相分散在氣相中），湍動程度和相接觸面均很高，沖擊強度也高，除塵效率高。噴霧洗滌塔、噴射洗滌器、文丘里洗滌 器等都是這一類型。（三）過濾式除塵器過濾式除塵器是利用棉、毛、人造纖維等紡織物品或固體顆粒物的過濾作用來分離、

15、捕集氣體中固體或液體粒子的處理方法。過濾式除塵的過程比較復(fù)雜，按照不同粒徑的粉塵在流體中運動的不同力學(xué)特征， 發(fā)生慣性碰撞效應(yīng)、截面效應(yīng)、擴散效應(yīng)、靜電效應(yīng)、篩濾效應(yīng)等。過濾式除塵器可分為內(nèi)部過濾式和外部過濾式兩種。內(nèi)部過濾式顆粒層除塵器屬于內(nèi)部過濾式，它以一定厚度的顆粒物作為過濾層，耐高溫、耐腐蝕、濾料可長期使用，除塵效率較高，適用于一般工業(yè)窯爐。外部過濾式如袋式除塵器，這也是目前采用最廣泛的過濾除塵裝置。袋式除塵器是使含塵氣體通過過濾袋來濾去粉塵的分離裝置。其不受粉塵濃度、粒度和空氣量變化的影響，具有除塵效率高，適用范圍廣，可處理不同類型顆粒污染物，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠等優(yōu)點，對

16、于粒徑為 0.5m 的塵 粒捕集效率達 9899%，對于粒徑為 0.1m 的塵粒捕集效率也很高。但袋式除塵器的應(yīng)用受到濾布的耐高溫、耐腐蝕性能的限制，對于黏結(jié)性強和吸濕性強的塵粒，有可能在濾袋上黏結(jié)，堵塞濾袋的孔隙，所以對這類含塵氣體的處理也不適宜。過濾式除塵器多用于工業(yè)原料氣的精制，固體粉塵的回收，工業(yè)排放尾氣或煙氣中粉塵粒子的清除等。（四）電除塵器 電除塵器是使浮游在煙氣流中的煙塵顆粒荷電，使其在高壓電場產(chǎn)生的靜電力（庫侖力）的作用下作定向運動，實現(xiàn)固體粒子或液體粒子與氣流分離的方法。電除塵器通常也被稱作靜電除塵器。 電除塵器具有獨特的性能與特點：1）電除塵器具有優(yōu)異的除塵性能，對細微粉塵

17、及霧狀液滴捕集性能好，對于粉塵粒徑大于 0.1m 的， 除塵效率可達99%以上。2）節(jié)省能源。由于電除塵器的氣流通過阻力小，風(fēng)機的動力消耗很少；又由于所消耗的電能是通過經(jīng)典力直接作用于塵粒上，通過的電流很小，能耗很低。3）適用范圍比較廣，從低溫、低壓至高溫、高壓，在很寬的范圍內(nèi)均能適用。故廣泛應(yīng)用于冶金、 化工、建材、火力發(fā)電、紡織等工業(yè)部門。電除塵器分為管式和板式兩大類型，管式用于流量小、含油霧氣體或需要用水洗刷電極的場合；板式主要 用于工業(yè)上，氣體處理量 2550m3/s。可回收粉塵，尤其是金屬粒子。 電除塵器的主要缺點是造價偏高，安裝、維護、管理要求嚴格，需要高壓變電及整流控制設(shè)備，占地

18、面積 大等。1.3國內(nèi)煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用情況高濃度SO2 煙氣脫硫技術(shù)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用,在脫硫同時回收大量硫資源。SO2 含量高于3 %的煙氣,通常稱為高濃度SO2 煙氣,此類煙氣可采用接觸催化劑制工業(yè)硫酸等方法回收硫資源,目前,我國有色金屬冶煉行業(yè)基本上都采用此法,不僅有效地控制了SO2 的污染,補充了缺乏的硫資源,企業(yè)也取得了大規(guī)模效益。而低濃度SO2 煙氣脫硫技術(shù)尚處于起步階段。國內(nèi)火電廠、鍋爐煙氣及鋼鐵、有色、建材等部門的工業(yè)鍋爐,工業(yè)窯爐排放的主要是這類煙氣,由于煙氣中SO2 濃度低(一般約為0.1 %0.5 %) 采用傳統(tǒng)的接觸法脫硫制酸等方法,技術(shù)經(jīng)濟上難度很大。國內(nèi)低濃度SO2

19、煙氣脫硫技術(shù)研究始于70 年代初,經(jīng)過“七五”、“八五”攻關(guān)項目,先后引進和研究了亞鈉循環(huán)法、催化氧化法、碘活性碳法、石灰石- 石膏法、噴霧干燥法、磷銨復(fù)肥法、電子束法等及其他一批符合國情的中小型煙氣脫硫技術(shù)和設(shè)備1.3.1石灰石石膏法國內(nèi)采用此工藝的電廠有重慶珞璜電廠、重慶電廠、太原第一熱電廠、杭州電廠、北京第一熱電廠等。工藝原理:用30 %的石灰石漿與含SO2 煙氣在吸收塔內(nèi)反應(yīng)生成CaSO3 和CaSO4 ,反應(yīng)如下:吸收SO2 + H2O H2SO3中和CaCO3 + H2SO3 CaSO3 + CO2 + H2O氧化CaSO3 + O2 CaSO4結(jié)晶CaSO4 + H2O CaSO

20、4 2H2O 工藝特點:其原理簡單,脫硫率高(79 %) ,鈣硫比低(110) ,吸收劑價廉易得,副產(chǎn)品石膏具有綜合利用價值,能適應(yīng)大容量機組、高濃度SO2 含量的煙氣條件。但其工藝較復(fù)雜,投資和運行費用都很高、占地面積大,適用于新建電廠且場地、資金較寬裕的項目。1.3.2旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法(SDA)采用此工藝的主要有四川白馬電廠和山東黃島電廠等。工藝原理:將30 %的石灰漿(100 目) 在高速旋轉(zhuǎn)(12000r/ min) 的離心噴霧機作用下霧化成極細的霧滴,在吸收塔內(nèi)與煙氣中SO2 發(fā)生反應(yīng)生成Ca2SO3 和CaSO4 ,同時霧滴被煙氣加熱干燥形成固體粉末,被除塵器收集。反應(yīng)如下:Ca (

21、OH) 2 + SO2 CaSO3 1/ 2H2OCaSO3 1/ 2H2O + O2 CaSO4 1/ 2H2O工藝特點:脫硫產(chǎn)物為干燥固體,無廢水與腐蝕,與石灰石- 石膏法相比投資和運行費用均為前者的70% ,占地面積小。但該法鈣硫比較高,要求生產(chǎn)管理水平高。其脫硫率中等,適用于燃用中、低硫煤的鍋爐。1.3.3爐內(nèi)噴鈣增濕活化法(L IFAC)采用此工藝的有遼寧撫順電廠、南京下關(guān)電廠、貴州輪胎廠等。工藝原理:用高壓風(fēng)機將 100 目的石灰石粉噴入爐膛內(nèi)900 1200 的溫度區(qū), CaCO3 迅速分解成CaO 和CO2 ,部分CaO 和SO2 反應(yīng),生成CaCO4 和CaCO3 并在尾部煙

22、道處將水霧化噴入煙氣中,使其進一步反應(yīng)完全。霧滴被加熱干燥,形成固體粉末被干式除塵器收集。工藝特點:其工藝流程簡單,占地面積小,無廢水處理問題,投資和運行費用都較低。但其鈣硫比大,脫硫效率中等。適用于現(xiàn)有燃用低硫煤鍋爐的改造。1.3.4 荷電干式噴射法(CDSI)采用此工藝的有山東德州熱電廠、杭鋼第二熱電廠、廣州造紙廠等。工藝原理:吸收劑以高速流過噴射單元產(chǎn)生的高壓靜電電暈充電區(qū),使吸收劑帶有強大的靜電荷,由于吸收劑顆粒均帶有同種電荷因而相互排斥,迅速在煙氣中擴散,與SO2 充分接觸,吸收劑顆粒表面的電暈,還提高了其活性,減少了同SO2 反應(yīng)所需的時間,從而有效地提高了SO2 去除率。該工藝特

23、點:脫硫工藝簡單有效,占地面積小,總投資和運行費用都很低,脫硫方法為純干法,無廢水與腐蝕問題,操作簡單,但其自動化程度高,維護較復(fù)雜,既適用于新建鍋爐又適合對現(xiàn)有鍋爐的改造中。1.3.5電子束法主要應(yīng)用于成都電廠示范工程,“七五”期間已由上海原子核研究所完成了25m3/ h 小試,目前,中國工程物理研究院正在建設(shè)1000m3/ h 試驗裝置。工藝原理: 經(jīng)過除塵后的煙氣冷卻到65 70 ,然后進入反應(yīng)器,經(jīng)受高能電子束照射,使煙氣中的N2 、O2 和水蒸汽等發(fā)生輻射反應(yīng),生成大量的離子、自由莖、原子和各種激發(fā)態(tài)的原子、分子等活性物質(zhì)。它們將煙氣中的SO2 和NOX 氧化成SO3 和NO3 ,進

24、而與水蒸汽反應(yīng)生成霧狀的硫酸和硝酸,并與注入的氨發(fā)生反應(yīng),生成硫銨和硝銨,最后由干式除塵器收集氣溶膠式的硫銨和硝銨,凈化后的煙氣經(jīng)煙囪排放。副產(chǎn)品造粒處理后儲存。反應(yīng)如下:SO2 + O2 + H2O H2SO4NOx + O2 + H2O HNO3NH3 + HNO3 NH 4NO3NH3 + HNO3 NH4NO2工藝特點:電子束法是一種脫硫新工藝能同時脫硫脫硝,且脫硫率達90 % ,脫硝率達80 %處理過程為干法,無廢水廢渣產(chǎn)生,占地面積小,投資和運行費用較低,副產(chǎn)品硫銨和硝銨可用做化肥,是煙氣脫氮的一種發(fā)展方向。1.3.6 磷銨復(fù)肥法(PAFP)該法是國內(nèi)自主開發(fā)的一種煙氣脫硫技術(shù)。由

25、煙氣脫硫和脫硫副產(chǎn)物的綜合利用二部分組成,對于煙氣脫硫,其原理是除塵后的煙氣調(diào)溫調(diào)濕后進入活性炭吸時吸附塔中,SO2 被活性炭吸附,脫硫后煙氣排入大氣。吸附在活性炭表面的SO2 在活性炭強有力的催化氧化作用下生成SO3 ,當活性炭飽和后再生采用強化洗滌,以稀硫酸的形式產(chǎn)出。對于脫硫副產(chǎn)物的綜合作用,可以用來生產(chǎn)磷銨,硫銨和流酸鹽系列產(chǎn)品,現(xiàn)已通過試驗應(yīng)用反應(yīng)如下:(1) 煙氣脫硫反應(yīng)式:SO2 + 1/ 2O2 + H2O H2SO4(2) 生產(chǎn)磷銨復(fù)肥:CaF(PO4) + 5H2SO4 5CaSO4 + 3HP3PO4 + HFH3PO4 + NH3 (NH4) H2PO4 + NH4HS

26、O4(3) 生產(chǎn)硫酸亞鐵:Fe + H2SO4 + 7H2O FeSO4 7H2O + H2工藝特點:不需隨時投加脫硫劑,減少了脫硫劑的運輸和制備,不會產(chǎn)生大量廢渣。但其工藝流程較長,生產(chǎn)環(huán)節(jié)和設(shè)備較多,且對煙氣的含塵量和SO2 濃度有一定要求。1.3.7 海水煙氣脫硫利用海水中的堿性成份吸收煙氣中的SO2 ,再通過海水恢復(fù)系統(tǒng),恢復(fù)后排入大海。工藝特點:是近年來發(fā)展起來的一項新技術(shù),利用海水做吸收劑,節(jié)省吸收劑制備系統(tǒng),工藝簡單,投資及運行費用低,適用于海濱電廠。1.3.8 其它方法近年來,針對中小型鍋爐特點,開發(fā)出了一批符合國情的簡單除塵脫硫一體化設(shè)備。簡易脫硫技術(shù)一般是在各類除塵的基礎(chǔ)上

27、,采用石灰沖渣水等堿性漿液做為吸收劑,應(yīng)用水膜除塵、文丘里除塵、旋風(fēng)除塵的機理和旋流塔、篩板塔、鼓泡塔、噴霧塔等機理相結(jié)合同時除塵脫硫。已形成沖激旋風(fēng)除塵脫硫、濕式旋風(fēng)脫硫除塵、麻石水膜除塵脫硫、脈沖供電除塵脫硫、多管噴霧除塵脫硫、噴射鼓泡技術(shù)等在同一設(shè)備內(nèi)進行共同作用的煙氣脫硫技術(shù),其共同特點是設(shè)備少、流程短、投資少、操作簡便、除塵脫硫同時進行。1.4 鍋爐煙氣除塵脫硫一體化裝置目前國內(nèi)外關(guān)于脫硫除塵的方法很多, 單就煙氣脫硫來講, 可將目前國內(nèi)外所研究開發(fā)的脫硫除塵一體化裝置分為于法和濕法裝置1.4. 1 干法鍋爐煙氣除塵脫硫一體化裝置干法鍋爐煙氣除塵脫硫一體化裝置大體可分成如下幾類1.4

28、.1.1 吸附過濾法利用可循環(huán)再生的固定吸附材料, 除去煙氣中的SO2 、N Ox 和煙塵, 水洗再生。該裝置一般由預(yù)除塵器, 吸附塔(雙塔)組成。這種裝置具有很高的脫硫除塵效率, 以玉去除率大于90%, 凈化氣煙塵濃度小于10mg/m 3,煙氣溫降少, 無二次污染, 可回收副產(chǎn)品。但吸附塔人口煙氣含塵要求150 mg /Nm3 時, 否則易堵塞和引起吸附劑中毒。阻力降約2000 3000 p a 。吸附劑容量有限, 需經(jīng)常進行再生,比較麻煩,且一次投資大。1.4.1.2 等離子體煙氣除塵脫硫一體化裝置等離子體煙氣除塵脫硫一體化裝置也是近幾年發(fā)展的新技術(shù)裝置。工作原理為: 煙氣通過脈沖放電產(chǎn)生

29、的低溫離子體,其中含有大量活性電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和光子。這些活性粒子和氣體分子碰撞, 從而打開氣體分子鍵, 生成一些單原子、分子和固體微粒。另一方面產(chǎn)生大量OH 、HO2,等自由基和氧化性極強的O3。由這些單原子、分子基和O3等組成的活性離子所引起的反應(yīng)是將SO2 、NOX轉(zhuǎn)變成H2SO4和HNO3。注人NH3凝成硫鐵和硝銨。飛灰具有強烈催化吸收作用, 可使脫硫率提高31 %作為產(chǎn)物收集器的布袋也能起反應(yīng)器作用,SO2氣體穿過石灰層, 部分SO2在布袋里被除去, 可提高脫硫率10 %20 %,我國成都熱電廠有30 萬Nm3/hr 的工業(yè)裝置。該工藝流程簡單, 可回收副產(chǎn)物, 部分降低了裝置

30、的運行費用。1.4.2 濕式除塵脫硫一體化裝置1.4.2.1 文丘里、水膜除塵脫硫裝置我國燃煤工業(yè)鍋爐和電站鍋爐中有6 0 % 左右是應(yīng)用文丘里、水膜除塵脫硫裝置。其除塵效率約為8 5 %9 0 %, 脫硫效果一般比較低, 不用堿液時只有10 % 左右, 使用石灰漿也在40 % 以下。效果主要在文丘里中完成。為達到耐磨防腐目的,裝置用麻石構(gòu)筑, 或在金屬筒體內(nèi)襯復(fù)合材料使用石灰液時, 水膜除塵器的溢流堰易堵塞。這種裝置的主要技術(shù)參數(shù)是: 液氣比0。2 0. 5 L/Nm3, 阻力70 %, 除塵9 %, 阻力小于150 Pa, 液氣比25L/Nm3, 國內(nèi)已有數(shù)套該工業(yè)裝置推廣。1.4.2.5

31、 氣動乳化脫硫除塵裝置1994年以來, 國內(nèi)有人開發(fā)了氣動乳化脫硫除塵一體化裝置, 并應(yīng)用到16 萬Nm3/hr: 鍋爐上。氣體乳化除塵脫硫設(shè)備由三部分組成。氣體首先進人均氣室, 然后被均勻送入各個氣動乳化過濾元件組, 最后合流通過氣液分離室。該裝備除塵效率達95 %99 %, 脫硫效率75 % 90 %, 系統(tǒng)阻力小于1200Pa , 水氣比0. 2 1L /Nm3, 凈化氣含水10%.能耗0.4 Kwh /KgSO21.4.2.6 順流格柵填料塔除塵脫硫裝置格柵填料塔除塵脫硫裝置可分三段, 前段是氣流擴大段; 中段是傳質(zhì)區(qū), 主要布置噴頭和格柵填料; 后段是氣液分離裝置。粉塵、SO2 因慣

32、性作用和強化的傳質(zhì)動力而被除去, 主要技術(shù)參數(shù)為: 操作氣速2m/s, 噴淋密度l m3/m2 h , 除塵效率90 % 96 % , 脫硫率6 0 %7 0 % , 鈣利用率9 3 % , 耗電量0.005 kWh/Nm3 1.4.2.7 沖擊鼓泡式煙氣除塵脫硫裝置本技術(shù)是日本千代化工建設(shè)公司開發(fā)的。裝置的核心在氣體噴頭。煙氣進人沖擊鼓泡塔后, 在特制的噴頭作用下沖擊吸收液, 使吸收堿液呈沸騰狀,并形成一個個氣泡層。煙氣在向下沖擊吸收液時,實現(xiàn)煙塵的一次捕集, 煙氣向上折返穿過氣泡層時再實現(xiàn)二次捕集, 同時進行厭無吸收, 氣泡層強化了傳質(zhì)效果。最后進行氣液分離, 系統(tǒng)的特點是將氣體分散到吸收

33、液體, 而不是將吸收液噴射到吸收塔內(nèi), 省去循環(huán)泵而節(jié)能。除塵率90 % 95 %, 脫硫率50 % 70 %, 耗水量僅0.02 0.05 L /Nm31.4.2.8 湍球塔除塵脫硫裝置鍋爐煙氣由上而下通過流化填料層, 堿性吸收液在床層上方噴淋下來, 煙氣與吸收液在填料表面接觸強化傳質(zhì), 提高除塵脫硫效果。主要技術(shù)參數(shù): 空速3 4 m /s, 液氣比1 2L/Nm3, 阻力大于1000 Pa , 除塵效率達95 % , 脫硫80 % 以上。總結(jié)我國根據(jù)自己實際情況, 消化國外技術(shù), 已開發(fā)了多種鍋爐煙氣除塵脫硫一體化裝置, 為了將現(xiàn)有的較為成熟的除塵脫硫一體化裝置更好地應(yīng)用到工程實踐, 現(xiàn)

34、將這些鍋爐煙氣除塵脫硫裝置的經(jīng)濟指標對比列于表1-1。由表1-1上可見, 濕法裝置具有投資省, 運行可靠, 操作簡便的優(yōu)點。國外電廠濕法脫硫裝置的投人率也在8 0 % 以上, 其技術(shù)成熟, 經(jīng)驗多, 適應(yīng)性強。既可使用不同吸收劑, 如: 堿、海水、工業(yè)廢堿, 也可調(diào)節(jié)堿硫比、液氣比等參數(shù), 保證設(shè)計目標的實現(xiàn)。結(jié)合我國具體情況, 濕法除塵脫硫一體化裝置應(yīng)是重點發(fā)展的工藝裝置。特別對已有裝置的改造, 就如何消化吸收國外先進技術(shù), 開發(fā)適合我國國情的除塵脫硫裝備, 將是我國所面臨的重要課題。表1-1 鍋爐煙氣除塵脫硫裝置經(jīng)濟指標對比第二章 概述2.1課程設(shè)計的目的利用課程設(shè)計進一步鞏固大氣污染控制

35、工程教材所學(xué)理論內(nèi)容，通過大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計方案確定、設(shè)計計算、工程圖繪制、查閱和使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書等，使學(xué)生全面了解和掌握工程設(shè)計的內(nèi)容、方法及步驟。培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生利用已學(xué)理論知識進行綜合分析問題和解決實際問題的能力、繪圖能力，以及正確使使用設(shè)計手冊和相關(guān)資料的能力。2.2設(shè)計原始資料鍋爐型號：SZL413型，共2臺(2.8MW4）設(shè)計耗煤量：590kg/h(臺)排煙溫度：155煙氣密度(標準狀態(tài)下)：1.35kg/m3空氣過剩系數(shù)：1.3排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：15煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa當?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86kPa冬季室外空氣溫度：一1空氣含水(標準狀態(tài)

36、下)按0.01293kgm3煙氣其他性質(zhì)按空氣計算煤的工業(yè)分析值：CY68 HY4 SY1 OY5NY1 WY6 AY15 VY13煙塵濃度排放標準（標準狀態(tài)下）：80mgm3二氧化硫排放標準(標準狀態(tài)下)：900mgm3凈化系統(tǒng)布置場地如圖所示的鍋爐房北側(cè)30m以內(nèi)2.3工藝流程凈化煙氣排放NaOH溶液鍋爐煙氣脫硫除塵器石灰NaOH水泵清水反應(yīng)沉淀池碳酸鈣綜合利用煙道灰綜合利用第三章 設(shè)計計算3.1煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算3.1.1 標準狀態(tài)下理論空氣量：（）式中： ，,-分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分數(shù)。=4.76(1.867*0.68+5.56*0.04+0.7*0.01-0.7*

37、0.05) =6.97(m3 /Kg)3.1.2 標準狀態(tài)下理論煙氣量（設(shè)空氣含濕量12.93g/）(m3/Kg) 式中Qa標準狀態(tài)下理論空氣量，(m3/Kg)；WY煤中水分所占質(zhì)量分數(shù)，6%；元素在煤中所占質(zhì)量分數(shù)，1% =7.42(m3/Kg) 3.1.3 標準狀態(tài)下實際煙氣量式中空氣過量系數(shù)；Qs標準狀態(tài)下理論煙氣量，(m3/Kg)；Qs標準狀態(tài)下理論空氣量，(m3/Kg)；=9.54(m3/Kg) 標準狀態(tài)下煙氣流量Q 以/h計，因此Q=Qs*燃煤煙氣量=9.56*2400=5736/h3.1.4 標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度式中：dsh排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù)，13%；煤中不可

38、燃成分的含量；15%標準狀態(tài)下實際煙氣量，m3/KgC=0.13*0.15/9.56=0.00204（m3/Kg）3.1.5 標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算：式中煤中含可燃硫的質(zhì)量分數(shù)；1%標準狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量,。(mg/m3)3.2除塵脫硫設(shè)備的選擇3.2.1 除塵器應(yīng)達到的除塵效率：CS 標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值，mg/m3；C 標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度，mg/m3。=1-80/2040=96.08%3.2.2 除塵器應(yīng)達到的除硫效率：CS 標準狀態(tài)下鍋爐SO2排放標準中規(guī)定值，mg/m3； 標準狀態(tài)下SO2濃度，mg/m3。3.2.3 除塵脫硫設(shè)備的選擇根據(jù)煙塵的粒

39、徑分布或種類、工況下的煙氣量、煙氣溫度要求達到的除塵效率確定除塵器的種類、型號及規(guī)格。確定除塵脫硫設(shè)備的運行參數(shù)，如氣流速度、壓 力損失、捕集粉塵量等。工況下煙氣流量Q=Q/T=11257.2(273.15+155)/273.15=17645.14m3/h式中Q標準狀態(tài)下煙氣流量T工況下煙氣溫度T標準狀態(tài)下溫度則煙氣流速為：Q/3600=17654.14/3600=4.90m3/s根據(jù)工況下煙氣流量、煙氣流速及要求達到的除塵效率確定除塵器脫硫除塵器為WDL-型濕式煙氣脫硫除塵凈化器。3.3 WDL-型濕式煙氣脫硫除塵凈化器3.3.1 概述WDL-型濕式煙氣脫硫除塵凈化器是具有消煙、除塵、脫硫、

40、脫氮等多項凈化氣體的設(shè)備。3.3.2 用途和特點WDL-型濕式煙氣脫硫除塵凈化器適用于生產(chǎn)、供暖等各種型號的燃煤鍋爐，工業(yè)窯爐、電廠鍋爐及各種粉塵的消煙、除塵、脫硫等氣體的凈化，是環(huán)境保護最佳設(shè)備。該凈化器結(jié)構(gòu)緊湊、新穎、工藝先進、占地面積小用料考究、造價低、耐腐蝕、耐磨損、耐高溫。便于維修、操作簡便等優(yōu)點。3.3.3結(jié)構(gòu)與工作原理3.3.3.1 結(jié)構(gòu)圖 3-1 WDL-型濕式煙氣脫硫除塵凈化器裝置示意圖1-排污閘; 2-溢流管；3-補水水箱；4-下椎體；5-凈化器主體；6-進煙口；7-入孔；8-匯風(fēng)室；9-出煙室；10-管路；11-引風(fēng)機；12-煙囪凈化器主要由進出煙口、煙氣擴散室、“S”形

41、漩渦流室、氣水分霧室、洗滌反應(yīng)槽、匯風(fēng)室、補水水箱、自動水位控制系統(tǒng)及排污裝置等部分組成，如圖3-1所示3.3.3.2 工作原理WDL-型濕式煙氣脫硫除塵凈化器是集除塵脫硫為一體，當含塵、硫煙氣進入擴散室后沖擊在洗滌液上，形成了大量的水花和泡沫，較大的塵粒落入洗滌反應(yīng)槽。煙氣及微小的塵粒進入渦流室、氣水分霧室繼續(xù)與水氣充分接觸混合，擴散轉(zhuǎn)移，至此實現(xiàn)了煙氣中塵粒的捕集。在引風(fēng)機負壓的作用下，煙氣攜帶部分水蒸氣液滴，經(jīng)擋水板，將水氣分離后凈化氣經(jīng)匯風(fēng)室排出。同時煙氣中的硫化物與洗滌液反應(yīng)生成沉淀物，從而達到了除塵、脫硫煙氣被凈化的目的。3.3.3.3技術(shù)參數(shù)表 4-1 WDL-型濕式煙氣脫硫除塵

42、凈化器技術(shù)參數(shù)噸位/th-1處理風(fēng)量/m3h-1除塵效率/%脫硫效率/%氮氧化物去除率/%阻力損失/pa林格曼黑度/級煙塵批放濃度/mgm-3耗水量/ th-113000959960806080120012000.00319噸位/th-1處理風(fēng)量/m3h-1除塵效率/%脫硫效率/%氮氧化物去除率/%阻力損失/pa林格曼黑度/級煙塵批放濃度/mgm-3耗水量/ th-126000959960806080120012000.0065412000959960806080120012000.012618000959960806080120012000.0398240009599608060801200

43、12000.0481030000959960806080120012000.0601545000959960806080120012000.1352060000959960806080120012000.10135105000959960806080120012000.31540120000959960806080120012000.36075225000959960806080120012000.900續(xù)表4-1根據(jù)表 4-1 選擇6噸位的WDL-型濕式煙氣脫硫除塵凈化器3.3.3.4 WDL-型濕式煙氣脫硫除塵凈化器外型結(jié)構(gòu)尺寸表 4-2 WDL-型濕式煙氣脫硫除塵凈化器外型結(jié)構(gòu)尺寸噸位/

44、(t/h)外型尺寸L*F*H進煙口內(nèi)徑尺寸a*b出煙口內(nèi)徑尺寸a*b進煙口高度H通風(fēng)機(47NO)電機功率(KW)重量(t)61700*1600*372030*630700*70032108C304.5表4-3WDL-型濕式煙氣脫硫除塵凈化器基礎(chǔ)尺寸噸位/(t/h)EE1FF1617002100160020001匯風(fēng)室 2主機體 3洗滌反應(yīng)槽 4水箱 5排污系統(tǒng) 6煙氣入口7煙氣出口 8觀察口 9支架 10基礎(chǔ) 3.4 確定除塵器、風(fēng)機和煙囪的位置及管道的位置3.4.1 各裝置及管道的布置原則根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定了各裝置的位置，管道的布置也就基本可以

45、確定了。對各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單，緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。3.4.2 管徑的確定式中：Q-工況下管內(nèi)煙氣流量，m3/s； V-煙氣流速，m/s， (可查有關(guān)手冊確定，對于鍋爐煙塵V=1015 m/s)取V=12 m/s則圓整d=720mm圓整d=1m查手冊得知壁厚為1.0mm則內(nèi)徑d1=560-2*1=718mm V=4*36164.1/3600/(3.14*0.718*0.718)=12.11m/s3.4.3 系統(tǒng)阻力的計算3.4.3.1 摩擦壓力損失式中：L管道長度，m ； d管道直徑，m ； 煙氣密度，kg/m3 ； v管中氣流平均速率，m/s ； 摩擦

46、阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對粗糙度的函數(shù)?？梢圆槭謨缘玫?實際中對金屬管道值可取0.02，對磚砌或混凝土管道值可取0.04)；對于圓管，L=12.850m=273/（273+155）=0.85PL=0.0212.8500.8512.042/0.72/2=24.95Pa3.4.3.2 局部壓力損失一處漸擴管： 則二處漸縮管： 則兩個90標準彎頭：三處漸縮管： 則三個90標準彎頭：T形三通管 T形合流三通管系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口阻力為800Pa，除塵器阻力1200Pa）為24.95+92.46+81.94+800+1200=2296.55Pa式中異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊中查到

47、，或通過實驗獲得；v與相對應(yīng)的斷面平均氣流速率，m/s；煙氣密度，kg/m3。3.5煙囪的設(shè)計3.5.1 煙囪高度的確定首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量(t/h)，然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定下表確定煙囪的高度。 表4-1 鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力（t/h）11-22-66-1010-2026-35煙囪最低高度m202530354045確定煙囪高度:4t/h2=8t/h查表可知煙囪高度為35m3.5.2 煙囪直徑的確定煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算式中： Q通過煙囪的總煙氣量，m3/h ； v選取的煙囪出口煙氣流速，m/s； 表3-2 煙塵出口煙氣流速表通風(fēng)方式運行情況全負荷

48、最小負荷機械通風(fēng)10-204-5自然通風(fēng)6-102.5-3選定w=12m/s 煙囪底部直徑：d1= d2+2iH(m) d1=0.721+20.0235=2.121(m)式中: d2煙囪出口直徑，m ； H煙囪高度，m ； i煙囪錐度，通常取 i=0.020.03;3.5.3 煙囪的抽力式中： H煙囪高度，m ； tK外界空氣溫度， ； tp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度， ； B當?shù)卮髿鈮海?7860Pa； Sy=0.034235(1/272-1/（273+155）)97860=156.97 (Pa)3.6風(fēng)機及電動機的選擇及計算3.6.1 風(fēng)機風(fēng)機量的計算式中: 1.1風(fēng)量備用系數(shù) ； 20 Q標準狀

49、態(tài)下風(fēng)機前表態(tài)下風(fēng)量，m3/h ； tp風(fēng)機前煙氣溫度，若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度； B當?shù)卮髿鈮毫?，kPa；3.6.2 風(fēng)機風(fēng)壓的計算 =1.2（2196.55-156.97）（273+155）(273+200)（101.325/97.86）1.293/1.35=2197.59Pa式中： 1.2風(fēng)壓備用系數(shù) ； h系統(tǒng)總阻力，Pa Sy煙囪抽力，Pa ； tP風(fēng)機前煙氣溫度， ； ty風(fēng)機性能表中給出的試驗用氣體溫度， ； y標準狀況下煙氣密度，1.34kg/m3表 4-3 Y9-38N0.8D型引風(fēng)機參數(shù)產(chǎn)品型號轉(zhuǎn)速r/min序序號全 壓 Pa流量 m3 / h電動機型號功率 k

50、WY9-38 8 D145011232324601318917585Y180M418.522245022831978326378Y200L430經(jīng)計算，風(fēng)機全壓為2197.59Pa，風(fēng)量為20100.9m3 / h，所以選擇Y9-38N0.8D型2號引風(fēng)機圖 3-4 引風(fēng)機尺寸圖圖 3-5 引風(fēng)機尺寸圖機號進風(fēng)口尺寸出風(fēng)口尺寸外形尺寸D1D2D3n1-d1A1A2A3A4A5A6n2-d2EFGKMHLS1S2NO863069074012-1245050554240045248918-124305371240574031573280157960.82.4基礎(chǔ)尺寸調(diào)節(jié)門尺寸abcdefgROO1

51、O2d520440174.55905104795355442345845810M24630M20500619（609）3/4表4-4 引風(fēng)機尺寸3.6.3電動機功率的校核計算Nc=20100*2197.59*1.3/（3600*1000*0.6*0.95）=27.99Kw根據(jù)電動機的功率，風(fēng)機的轉(zhuǎn)速， Y180M-4型電動機基本可以滿足要求式中 Qy風(fēng)機風(fēng)量，m3/h ； Hy風(fēng)機風(fēng)壓，Pa ；1風(fēng)機在全壓頭時的效率(一般風(fēng)機為0.6，高效風(fēng)機約為0.9) ； 2機械傳動效率，當風(fēng)機與電機直聯(lián)傳動時2=1，用聯(lián)軸器連接時2=0.950.98，用V形帶傳動時2=0.95 ； 電動機備用系數(shù)，對引風(fēng)機，=1.3 ； 根據(jù)電動機的功率，風(fēng)機的轉(zhuǎn)速， Y200L-4型電動機基本可以滿足要求。3.7 系統(tǒng)中煙氣溫度的變化3.7.1 煙氣在管道中的溫度降（）式中 標準狀態(tài)下煙氣流量，； 管道散熱面積，； 標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為1.3251.357）； 管道單位面積散熱損失，。室內(nèi) =4187；室外 =5433。室內(nèi)管道長：室