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1、大气污染控制工程设计报告设计题目： 某公司烧结机烟气脱硫除尘工程设计方案 专 业 化学与环境工程 班 级 0903 学 号 2008313230108 学生姓名 石 帅 设计时间 2012-2013学年下学期 教师评分 2012年 06月 18 日目 录1.概述21.1烟气脱硫除尘工程设计目的21.2课程设计的组成部分32. 烟气脱硫除尘工程设计的内容42.1主要工艺计算42.2净化系统设计方案的分析确定52.3除尘器和脱硫净化塔设计62.4管网布置及计算102.5风机及电机的选择设计193.总结243.1设计总结243.2参考文献241.概述由于多管除尘器除尘的除尘效率不是很高，特别是对小颗
2、粒粉尘的除尘效率低，经多管旋风除尘后的原烟气中烟尘含量仍较高, 烟气中的烟尘除对脱硫系统的稳定运行产生影响外，还使烟尘回收利用价值大大降低。但由于烧结机生产形式严峻，改造多管除尘器不具备条件，所以在维持现有生产的条件下，对现有多管除尘器及引风机不做改动，在引风机的后部设计低压脉冲布袋除尘系统和脱硫系统，使烟尘进一步回收利用和脱硫系统的稳定运行。优点：除尘效率高，可达99.5 %以上，可以捕捉微细尘粒，耗电较少，操作简便，能达到理想的除尘效果。脱硫液采用内循环吸收方式。烟气与从上而下的、由喷嘴充分雾化的脱硫液逆向对流接触，碱性的脱硫液充分吸收烟气中的SO2 后进入除雾器除雾，净化并除雾之后的烟气
3、可以直接排放。吸收了SO2 的脱硫液流入塔釜，由循环液泵从塔釜打到喷淋层上，在喷淋层被喷嘴雾化，并在重力作用下落回塔釜。同时为了控制脱硫浆液的浓度，用浆液排出泵外排一部分浆液至渣处理系统出渣。另外根据塔釜浆液的pH 值变化，控制灰浆泵的转速，控制加入塔釜的石灰浆液量，实现对脱硫液中脱硫剂浓度和pH 的相对稳定的控制，保证脱硫效率。1.1烟气脱硫除尘工程设计目的:通过设计进一步消化和巩固本能课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设
4、计说明书的能力。1.2课程设计的组成部分锅炉型号：SZL4-13型，共4台（2.8MW4）设计耗煤量：600kg/h（台）排烟温度：160烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：=1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：-1空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：CY=68% HY=4% SY=1% OY=5%NY=1% WY=6% AY=15% VY=13%按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中一类区II时段标准执行。即：烟尘浓度
5、排放标准（标准状态下）：80mg/m3二氧化硫排放标准（标准状态下）：900mg/m3净化系统布置场地如图3-1-1所示的锅炉房北侧15m处，有一块长18米、宽12米的空地，拟将净化系统安置此处。2.烟气脱硫除尘工程设计的内容2.1主要工艺计算：燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算：标准状态下理论空气量为：Q=4.76(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY)=4.76（1.867*0.68+5.56*0.04+0.7*0.01-0.7*0.05)=6.97(m3/kg)标准状态下理论烟气量（设空气含湿量12.93g/m3）：Q=1.867（CY+0.375SY）+11.2H
6、Y+1.24WY+0.016Q+0.79Q+0.8NY=1.867(0.68+0.375*0.01)+11.2*0.04+1.24*0.06+0.016*6.97+0.79*6.97+0.8*0.01=7.43 （m3/kg） 标准状态下实际烟气量：QS=Q+1.016(a-1)Q=7.43+1.016*0.4*7.43=10.45（m3/kg）所以标准状态下烟气流量：Q=QS设计耗煤量=10.45*600=6270（m3/h） 标准状态下烟气含尘浓度：C=0.16*0.15/10.45=0.0023（kg/ m3） 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算:Cso2=2*0.01/10.45*10
7、00000=1913.88(mg/m3)2.2净化系统设计方案的分析确定:一、设计依据:1.严格按照锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准、烟尘浓度排放标准、二氧化碳排放标准进行设计计算。2. 本初步设计适用于烧结机烟气脱硫除尘工程。除尘采用低压脉冲布袋除尘器，确保粉尘达标排放；脱硫工艺采用喷淋吸收塔作为吸收设备；二、设计流程及目标:1.本期工程设计烟气流程为：烧结机引风机低压脉冲布袋除尘器脱硫装置塔顶烟囱直排;原有烟道与烟囱作为烟气旁路。保证出口烟尘排放浓度80mg/m3，SO2 排放浓度96，脱硫效率53。2.本系统为烧结机运行时产生的烟气经多管除尘后的进一步除尘。
8、除尘系统包括布袋除尘器和输灰系统。烟气流程为：多管除尘器排烟总管道引风机低压脉冲布袋除尘器增压风机喷淋吸收塔达标排放.输灰流程为：除尘器灰斗卸灰阀埋刮板输送机集灰输送机烧结皮带机经过净化处理后的气体排放浓度小于80mg/m3。3.本脱硫系统主要有吸收系统、烟气系统、脱硫液循环系统、脱硫剂输送系统、工艺水系统、渣处理系统及电气控制系统组成。脱硫液采用内循环吸收方式。烟气与从上而下的、由喷嘴充分雾化的脱硫液逆向对流接触，碱性的脱硫液充分吸收烟气中的SO2 后进入除雾器除雾，净化并除雾之后的烟气可以直接排放。吸收了SO2 的脱硫液流入塔釜，由循环液泵从塔釜打到喷淋层上，在喷淋层被喷嘴雾化，并在重力作
9、用下落回塔釜。同时为了控制脱硫浆液的浓度，用浆液排出泵外排一部分浆液至渣处理系统出渣。另外根据塔釜浆液的pH 值变化，控制灰浆泵的转速，控制加入塔釜的石灰浆液量，实现对脱硫液中脱硫剂浓度和pH 的相对稳定的控制，保证脱硫效率。脱硫剂制备系统包括化灰池、化灰泵、灰浆池、灰浆泵等设备。生石灰粉由翻斗车输送至化灰池，经搅拌后由化灰泵送到灰浆池，通过灰浆泵根据塔釜pH 值定量输送至塔釜，控制脱硫系统的pH，保证整个系统的稳定运行。脱硫渣处理系统，包括渣浆池、滤液池、渣浆泵、滤液泵、板框压滤机等。经板框压滤机脱水后的渣浆固含量60，能基本满足汽车装运。脱硫渣主要成分是亚硫酸钙，其化学性质稳定，目前主要的
10、处理方式是外运填埋。由于吸收塔内水蒸发和脱硫渣带水，必须对系统进行补水，以维系系统水平衡。根据系统的需要，工艺水的补充方式为：（1）调节石灰浆液浓度，对灰浆池进行补水；（2）对除雾器进行冲洗的方式补水。2.3除尘器和脱硫净化塔设计：1除尘器应该达到的除尘效率：=1-80/2300=96.5%2.除尘器的选择:工况下烟气流量：式中标准状态下的烟气流量，工况下烟气温度，K标准状态下温度，373 K结果为根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器：选择XD-4型陶瓷多管式旋风除尘器，产品性能规格见表3.1型号配套锅炉容量/(j/H)处理烟气量/(m3/h)除尘效率/%设备阻力/Pa分
11、割粒径d/(50um)质量/kgXD-4412000959003.051900表3.1除尘器产品性能规格表3.2 除尘器外型结构尺寸（见图3.1）ABCDEFKHMNL123819182843367621201160110638665030017863.脱硫工艺流程图：图3.1 除尘器外型结构尺寸2.4管网布置及计算:1.根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单、紧凑、管路短、占地面积小，并使安装、操作和检修方便。管道直径：式中工况下管道内烟气流量，烟气流速 m/s (对于锅炉烟尘=10-15 m/
12、s)取=14 m/s结果为d=0.50(m)圆整并选取风道:表3.3 风道直径规格表外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm50010.75内径 :d1=500-20.75=498.5(mm)由公式可计算出实际烟气流速：V=13.9(m/s)2.首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量（t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（表3.4）确定烟囱的高度。表3.4 锅炉烟囱的高度锅炉总额定出力/(t/h)11-22-66-1010-2026-35烟囱最低高度/m202530354045锅炉总额定出力：45=20（t/h）,故选定烟囱高度为40 m 3.烟囱出口内径可按下式计算
13、： 式中 Q通过烟囱的总烟气量，m3/h； v按表3选取的烟囱出口烟气流速，m/s.表3.5烟囱出口烟气流速/ (m/s)通风方式运行情况全负荷时最小负荷时机械通风10-204-5自然通风6-102.5-3选定v=4m/s结果为 :d=1.49（m）圆整取d=1.5m。4.烟囱底部直径：式中烟囱出口直径，m；烟囱高度，m；烟囱锥度（通常取i=0.02-0.03）。取i=0.025结果为:d1=3.5（m）5.烟囱的抽力:式中烟囱高度，m；外界空气温度， C烟囱内烟气平均温度，C当地大气压，Pa。结果为:Sy=183（Pa）6.系统阻力的计算:6.1摩擦力损失:（1）对于圆管：式中摩擦阻力系数（
14、实际中对金属管道可取0.02.对砖砌或混凝土管道可取0.04）。管道直径,m烟气密度，kg/m3管中气流平均速率, m/s管道长度,m对于直径500mm圆管：L=9.5m结果为:6.2局部压力损失:式中异形管件的局部阻力系数，与相对应的断面平均气流速率，m/s烟气密度，kg/m3图3.7中一为渐缩管。 图3.7 除尘器入口前管道示意图45度时，=0.1，取=45度，=13.8m/s结果为：8.0（Pa）L1=0.05tan67.5=0.12（m）图3.7中二为30度Z形弯头H=2.985-2.39=0.595=0.6（m）H/D=0.6/0.5=0.12取=0.157=1.57 （=1.0）结
15、果为：12.6（Pa）图3.7中三为渐阔管图3.8中a为渐扩管图3.8 除尘器出口至风机入口段管道示意图45度时，=0.1，取=30度，=13.8m/s结果为：8.0（Pa）L=0.93(m)图3.8中b、c均为90度弯头D=500，取R=D则=0.23结果为：18.4（Pa）两个弯头对于如图3.9中所示T形三通管V1l1V2l2V3l3T形三通管示意图=0.7862.4（Pa）对于T形合流三通=0.55结果为：44（Pa）系统总阻力损失（其中锅炉出口前阻力为800Pa，除尘器阻力1128Pa）为:7.系统中烟气温度的变化:7.1 烟气在管道中的温度降:式中Q标准状态下烟气流量，m3/h；管道
16、散热面积，m2标准状态下烟气平均比热容（一般为1.3521.357KJ/(m3C）管道单位面积散热损失 KJ/(m3h)室内=4187 KJ/(m3h)室外=5443 KJ/(m3h)室内管道长：L=2.18-0.6-0.12=1.46F=LD=2.29 (m2)室外管道长L=9.5-1.46=8.04 (m)F=LD=12.62 (m2)结果为 t1=9.4(C)7.2 烟气在烟囱中的温度降:式中烟囱高度，m。温度系数，可由表7-2-1查得。合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h；表4.1 烟囱温降系数烟囱种类钢烟囱（无衬筒）钢烟囱（有衬筒）砖烟囱（H50m，壁厚小于0.5m）砖烟囱（
17、壁厚大于0.5m）A20.80.40.2总温度降：2.5风机及电机的选择设计:1.风机风量的计算:式中1.1风量备用系数，标准状态下风机前表态下风量，m3/h风机前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度, C当地大气压，kP结果为Qy=11109.8 （m3/h）2.风机风压的计算:式中1.2风机备用系数；系统总阻力，Pa；烟囱抽力，Pa风机前烟气温度，C风机性能表中给出的试验用气体温度，C标准状态下烟气密度，kg/m3结果为Hy=2400 (Pa)根据Hy和Qy，选定Y5-47型No.7c的引风机，Y5-47型引风机是在原Y5-47型引风机性能基础上改进的产品，该引风机最佳工况点的全
18、压内效率为85.6%，与原Y5-47型引风机相比较，由于进行了一系列改进，使噪声值有显著降低，噪声指标为12.5dB。性能表如下。表4.2引风机性能表机号传动方 式转速/r/min流量/m3/h全压/Pa内效率/%内功率/kw所需功率/kwC式23201166330307912.4217003.电动机功率的计算:式中风机风量，m3/h风机风压，Pa风机在全压头时的效率（一般风机为0.6，高效风机约为0.9）机械传动效率，当风机与电机直联传动时=1，用联轴器连接时=0.950.98，用V型带传动时=0.95电动机备用系数，对引风机，=1.3Ne=16.9 (kW)根据电动机的功率、风机的转速、传
19、动方式选定Y180M-2型电动机。4.锅炉烟气除尘系统布置图和立面图分别见图4.3和4.4。A-A侧面图图4.3 锅炉烟气除尘系统立面图图4.4 锅炉烟气除尘系统布置图设计说明烟道为砖烟道，导角为45度，与圆管连接处采取密封措施，所有器件接口处均用法兰盘连接序号名称个数规格型号备注1烟道1H=40m上径直径800，下径直径500，厚300砖烟道2人孔15004003导流板14烟道110001000砖烟道5圆管外径直径500，壁厚0.75钢制6V形带57风机4Y5-47型No.7C8电动机4Y180-29弯头890度圆形，直径50010天圆地方1211降尘器4XLD-4型12弯头430度Z型13锅炉4SZL4-133.总结：3.1设计总结：对于烟气中那些微细尘粒, 在通过一级塔板后不可能全部被捕集, 还有一定数量的尘粒逸出, 当其通过多层塔板后, 微细尘粒凝并, 质量不断增大后被捕集、分离, 从而达到最佳除尘效果。3.2参考文献：1 郝吉明，马广大主编. 大气污染控制工程.北京：高等教育出版社，20022 周兴求主编.环保设备设计手册-大气污染控制设备. 北京：化学工业出版社，2004.3大气污染控制工程（电子图书）4环保设备原理与设计应用（电子图书）5 刘天齐主编.三废处理工程技术手册（废气卷）北京：化学工业出版社，2002. 6网络除尘器资料和工艺流程图资料。
