(精选文档)型锅炉低硫烟煤烟气旋风除尘湿式脱硫系统设计说明书

1.设计题目SHF35-39型锅炉低硫烟煤烟气旋风除尘湿式脱硫系统设计2.设计原始资料锅炉型号：SHF35-39 即，双锅筒横置式沸腾炉，蒸发量35t/h，出口蒸汽压力39MPa 设计耗煤量：4.2t/h设计煤成分：C Y=55.2% H Y=8% O Y=4% N Y=1% S Y=0.8% A Y=16% W Y=15%；V Y＝18％；属于低硫烟煤排烟温度：160℃空气过剩系数＝1.2飞灰率＝35％烟气在锅炉出口前阻力820Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。

连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度200m，90°弯头40个。

3.设计内容及要求（1）根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量，烟尘和二氧化硫浓度。

（2）净化系统设计方案的分析，包括净化设备的工作原理及特点；运行参数的选择与设计；净化效率的影响因素等。

（3）除尘设备结构设计计算（4）脱硫设备结构设计计算（5）烟囱设计计算（6）管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择（7）根据计算结果绘制设计图，系统图要标出设备、管件编号、并附明细表；除尘系统、脱硫设备平面、剖面布置图若干张，以解释清楚为宜，最少4张A4图，并包括系统流程图一张。

中北大学课程设计任务书2009/2010 学年第二学期学院：化工与环境学院专业：环境工程学生姓名：学号：课程设计题目：起迄日期：月日～月日课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书日期: 年月日课程设计任务书课程设计任务书请同学们注意要求：一、装订顺序：说明书封面，任务书，目录，正文、参考文献、附图。

二、格式（1）用1 1.1 1.1.1 做标题，标题左顶格，不留空格。

（2）一级标题3号宋体加黑；二级标题4号宋体加黑；三级标题小4号宋体加黑；（3）“目录”居中，用小4号宋体加黑，1.5倍行距；（4）正文小4号宋体，1.5倍行距。

（5）“参考文献”同一级标题，参考文献内容格式同正文。

（6）页码排序从正文开始，用“第～页”形式，居中。

1 燃烧计算1.1 实际耗空气量的计算表1-1 1Kg 应用煤的相关计算成分质量)(g摩尔数)(mol燃烧耗氧量)(mol生成气体量)(mol生成气体体积)(LC 700 58.3 58.3 58.3 1305.92 H 20 10 5 10 224 O 40 1.25 —— —— 28 N 10 0.36 —— 0.36 8.064 S 30 0.9375 0.9375 0.9375 21 水分 40 2.22 —— —— 49.728 灰分160————————1Kg 该煤完全燃烧时所需要标准状况下的氧气的体积o V 为：LV 92.14104.22)25.19375.053.58(0=⨯-++=1Kg 煤完全燃烧时所需要的理论空气量体积k V 为：L V k 7.671821/10092.1410=⨯=实际消耗空气量体积'k V 为：L V k 44.80627.67182.1'=⨯=1.2 产生烟气量的计算1Kg 该煤完全燃烧后生成的烟气量y V 为：2.07.6718100/797.6718728.492122492.13052222⨯+⨯++++=++++=过剩V V V V V V N SO O H CO y 325.88252m L ==则，在160℃时的实际烟气体积为'y V 为：3'08.1315.273/25.8)15.273160(m V y =⨯+= 该锅炉一小时产生的烟气流量Q 为：s m h m V Q y /25.15/1049.5102.43343'=⨯=⨯⨯= 1.3 灰分浓度及二氧化硫浓度的计算 烟气中灰分的浓度A C 为：33/1028.408.13/%35160m mg C A ⨯=⨯=烟气中2SO 的浓度2SO C 为：33/1059.408.13/649375.02m mg C SO ⨯=⨯=2 净化系统设计方案分析2.1 旋风除尘器的设计方案分析及参数选择2.1.1 旋风除尘器的工作原理旋风除尘器一般有带有一锥形的外圆筒，进气管，排气管，圆锥观和贮灰箱的排气阀组成。

当含尘气流以一定的速度（一般在14～25m/s 之间，最大不超过35m/s ）由进气管进入旋风除尘器后，气流由直线运动变为圆周运动。

由于受到外圆筒上盖及圆筒壁的限流，迫使气流作自上而下的旋转运动。

旋转过程中产生较大的离心力，尘粒在离心力的作用下，被甩向外筒壁，失去惯性后在重力的作用下，落入贮灰箱中，与气体分离。

而旋转下降的气流到达锥体时，因锥体收缩的影响，而向除尘器中心汇集，根据“旋转矩”不变理论，其切向速度不断升高，气流下降到一定程度时，开始方向上升，经排气管排出。

研究表明，在旋风除尘器内，，外旋气流逐渐向下旋转，内旋气流逐渐向上旋转，向上和向下旋转气流分界面上各点的轴向速度为零，分界面以外的气流切向速度随与轴心距离的减小而增大，越接近轴心切线速度越大，分界面以内的气流切向速度随其与轴心的距离的减小而降低。

值得注意的是，旋风除尘器内气流径向速度方向与尘粒的径向速度方向相反，尘粒由内向外运动，气体则由外向轴心运动。

由于气流旋转的原因，旋风除尘器内压强越接近轴心处越低，因此，在排灰管至贮灰箱之间有任何漏风，都会使得旋风除尘器的除尘效率明显降低。

2.1.2 旋风除尘器的特点现在的旋风除尘器具有结构简单、应用广泛、种类繁多等特点；具有分离效率高可以有效地清除微粒；处理气体量大且阻力低； 适用于高温和腐蚀性气体； 运行费用低；应用广泛等优点。

但由于旋风除尘器内气流和粒子流动状态复杂，准确测定较困难，至今在理论研究方面仍不够完善，许多关键问题尚需实验确定。

2.1.3 运行参数的选择与设计根据相关资料及实际运行情况，本设计中烟气的入口速度取为s m v /200 。

根据国家相关规定及标准确灰分风的最高允许排放浓度为3/200m mg 。

则本设中要求达到的除尘效率η为：η(=4280-=⨯2003.%/)95%42801002.1.4 除尘器净化效率的影响因素影响旋风除尘器效率的因素有：二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质和操作变量。

二次效应即捕集粒子重新进入气流，在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率；在较大粒径区间，实际效率低于理论效率。

通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效控制二次效应。

高效旋风除尘器的各个部件都有一定的比例尺寸，这些比例是基于广泛调查研究结果，某个比例关系的变动，能影响旋风除尘器的效率和压力损失，气体的密度和粘度、尘粒的大小和相对密度、烟气含尘浓度等都影响旋风除尘器的除尘效率。

操作条件应控制在一个较适宜的范围内，过大会降低设备效率，过小会增加阻力损失，两种情况均不利于设备的高效运转。

2.2湿式石灰法脱硫将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。

经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。

由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95% 。

2.2.1湿式石灰法脱硫方法的原理采用石灰/石灰石浆液吸收烟气中的2SO ，分为吸收和氧化两个阶段。

先吸收生成的亚硫酸钙，然后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙(即石膏)。

该方法的实际反应机理是很复杂的，目前还不能完全了解清楚。

这个过程发生的反应如下。

a 吸收：22()CaO H O Ca OH +=()232221122Ca OH SO CaSO H O H O +=+ 3223221122CaCO SO H O CaSO H O CO ++=+↑ 42223211()22CaSO H O SO H O Ca HSO ++= 由于烟气中含有2O ，因此吸收过程中会有氧化副反应发生。

b 氧化：在氧化过程中，主要是将吸收过程中所生成的3212CaSO H O 氧化称为422CaSO H O ：422242123222CaSO H O O H O CaSO H O ++= 由于在吸收过程中生成了部分42()Ca HSO ，在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化，分解出少量的2SO ：32224221()22Ca HSO O H O CaSO H O SO ++=+ 2.2.2 设备运行过程中的问题及出现这种问题的原因（1） 设备腐蚀：化石燃料燃烧的排烟中含多种微量的化学成分。

在酸性条件下，对金属的腐蚀性相当强，包括吸收塔、言其后续设备。

（2） 结垢和堵塞：固体沉积主要以三种方式出现：湿干结垢，即因溶液水分蒸发而使固体沉积；2()Ca OH 或3CaCO 沉积或结晶析出；3CaSO 或4CaSO 从溶液中结晶析出。

其后是导致脱硫塔内发生结构的主要原因。

（3） 除雾器的堵塞：液体中的小液滴，颗粒物进入除雾器，引起堵塞。

解决方法：定期(每小时数次)用高速喷嘴喷清水进行冲洗。

其主要原因为：在较高Ph 值会发生相关反应生成软垢；石灰系统中，较高Ph 值下烟气中二氧化碳的再碳酸化生成沉淀物；在塔壁和部件表面形成很难处理的硬垢。

2.2.3 操作影响因素为了使吸收系统具有较高的2SO 吸收率，以及减少设备的结垢与堵塞，应注意以下诸因素的影响。

（1）料浆的Ph 值料浆的Ph 值对2SO 的吸收影响很大，一般新配制的浆液Ph 值约在89之间。

随着2SO 吸收反应的进行，Ph 值迅速下降，当Ph 值低于6时，这种下降变得很缓慢，而当PH 值小于4时，则几乎不能吸收2SO 。

Ph 值的变化除对2SO 的吸收有影响外，还可影响到结垢、腐蚀和石灰石粒子的表面钝化。

用含有石灰石粒子的料浆吸收2SO ，生成4CaSO 和3CaSO ，Ph 值的变化对4CaSO 和3CaSO 的溶解度有重要影响，表2.1中数据可以看出，随Ph 值的上升，3CaSO 溶解度明显下降，而4CaSO 溶解度则变化不大。

随2SO 的吸收，Ph 值降低，溶液中溶有较多4CaSO ，并在石灰石粒子表面形成一层液膜，而3CaSO 得溶解又使液膜的Ph 值上升，溶解度变小使液膜中3CaSO 析出并沉淀在石灰石粒子的表面，形成一层外壳，使粒子表面钝化，钝化的外壳阻止了3CaSO 的继续溶解，抑制了吸收反应的进行，因此浆液的Ph 值应控制适当。

采用消石灰浆液时，Ph 值控制在5到6之间，而采用石灰石浆液，Ph 控制为67。