1、1目錄一、.課程設計目的2二、 方案比較與選擇 .22.1 方案比較.22.2 設計任務書.3三、.工藝計算設計33.1 煙氣計算.33.2 文丘里除塵器的設計計算 .43.3 煙氣冷卻需冷卻水計算 .53.4 脫硫旋流板的設計.63.5 除霧板的設計.103.6 旋流板的制作與組裝 .113.7 堿液系統計算和水泵選擇 . 113.8 冷卻水泵的選擇.123.9 風機的選擇.13四、.設計總結13235/h 燃煤鍋爐煙氣除塵脫硫裝置設計、課程設計目的我國的環境污染非常嚴重，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，成為電力環境

2、治理的主要問題。通過對燃煤煙氣中二氧化硫污染物凈化系統的工藝設計， 初步 掌握氣態污染物凈化系統設計的基本方法， 培養學生利用已學理論知識、綜合分 析問題和解決實際問題的能力、繪圖能力以及使用設計手冊和相關資料的能力。、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:(1)設備龐大，耗鋼多，需高壓變電和整流設備，通常高壓供電設備的輸出峰值 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104105Qcm或大于10101011Qcm的粉塵,若不采取一定措施,

3、除塵效率將受到影響.3(4)對初始濃度大于30g/cm的含塵氣體需設置預處理裝置.(5)不具備離線檢修功能，一旦設備出現故障，或者帶病運行，或者只能停爐檢 修。布袋除塵缺點:(1) 對于不同類型氣體，應選用相應類型的布袋；且需要經常更換布袋，布袋 消耗量較大。(2) 收集濕度高的含塵氣體時，應采取保濕措施，以免因結露而造成“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，布袋較易磨損。對于小區供暖系統，所需鍋爐設備和除塵脫硫裝置無需太大，在小區附近占 地面積盡量小

4、，而靜電除塵設備型號大，不適合于小區地段，且對粉塵有一定要 求，所以靜電除塵不可取。對于布袋除塵，經過一段時間后，需經常更換布袋， 工作較繁瑣，且對濕度有要求，又3需增設除濕裝置，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，實現一個裝置多種效果，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車葉片。氣體通過葉片時產生 旋轉和離心運動，流體通過中間盲板被分配到各葉片，

5、 形成薄液層，與旋轉向上 的氣流形成攪動，噴成細小液滴，堿液與煙氣中的二氧化硫接觸充分， 傳質效果 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 設計任務書針對某北方城市一新建住宅小區的集中供暖系統的35t/h燃煤鍋爐，設計一 套濕法除塵脫硫裝置，現擬采用文丘里裝置作為除塵脫硫裝置， 在文丘里反應器 后外加一立式煙氣除霧器。設計原始數據及相關具體參數如下：燃用煤種的工業分析及元素分析：C：65.7%;S：3.2%; H:4.80%; O: 2.3%。（含N量不計），Vy=18.5%；Ay=25.5%；Qy=20500kJ/kg,耗煤量7.1t/h。假設：鍋

6、爐爐膛出口到文丘里裝置入口的管路阻力為800pa,進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80C；當地大氣壓力：冬 季大氣壓為97.86kpa，平均氣溫為-6C；夏季大氣壓為95.72kpa，平均氣溫為31C；堿液系統：脫硫堿液pH值設為10，堿液池距離文丘里除塵脫硫裝置為200m，期間有4個 90拐彎，液氣比為1.2L/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、工藝計算設計3.1 煙氣計算燃用煤種的工業分析及元素分析：C：65.7%；S：3.2%；H:4.80%；O：2.3%。（含N量不計）

7、，Vy=18.5%；Ay=25.5%；Qy=20500kJ/kg，耗煤量7.1t/h。以1kg煤燃燒為基礎則，質量/g煤成分物質的量/mol理論需氧量/molC65754.7554.75S3211H4824124O230.71875-0.71875則理論需氧量為 ：54.75+1+120.71875=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 一一 =7.18mN/kg 煤1000設空氣過剩系數a=1.2,理論空氣量條件下煙氣組成(mol)為：CO: 54.75 H2O:24 SO2：1 N2:67X3.78=253

8、.26則理論煙氣量為：(54.75 24 1 253.26)竺蘭=7.46mN/ kg 煤1000則實際煙氣量為：7.46 7.18 0.2 =8.9mN/kg煤一小時煙氣量為：7.1 1038.9 =63161.6mN/h這是標況下煙氣流量，需轉化為150C下煙氣流量一 97 86 + 95 72由于鍋爐壓力大致與當地大氣壓相等，則p =9篤= 96.79kpaR =96.790.8 =95.99kpa又由克拉伯龍方程PM二P2V2T1T2則150C下煙氣流量 V2=101.325 63161.6 423=103305m3/h95.992733.2 文丘里除塵器的設計計算從鍋爐爐膛出口通過管

9、道輸送到文丘里除塵器進行濕式除塵，下面進行文丘管的設計，設文氏管截面是圓形。選擇壓力式噴嘴。1喉管直徑喉管中氣體流速一般為50-120m/s,設喉管氣體流速Vgt=100m/s,則喉管直徑:Qt: 103305/D。=0.0188 七-0.01880.60m 乞 80mmVgt- 10052喉管長度Lo=Do=O.6Om3漸縮管進口直徑Di-2D。二1.2m4漸縮管長度 漸縮角：i 一般為 12.5Li= Dcot：, =060cot12.5 = 1.35m 2 25漸擴管出口直徑D. Di,1.2m6漸擴管長度漸擴角：2 一般為 3.5。D2D01.20.6“L2cot ：2cot 3.5

10、= 4.90m2 27文氏管阻力計算0 60223Atf（）-0.2826m 訂=0.98kg/mN目前應用的比較多的是海思克斯經驗公式，即8粉塵沉降效率 根據經驗公式得出捕集 5m 以下的塵粒效率為:(1-4525.3 P43)100% =95.7%3.3 煙氣冷卻需冷卻水計算還是以1kg煤為基礎，煙氣總物質的量為143.83mol。由以上各組分物質的量可 以求出各組分的摩爾分數N（ CO2二 38.1% N（ SO2二 0.7% N（ H2O）=16.7% N（ 02） = 9.3%N（ N2= 35.2%，則煙氣平均分子量為：M =38.1%440.7%64 16.7%18 9.3%32

11、35.2% 28 =30.06由于進入文丘里除塵器煙氣溫度為150C，而文丘里出口煙氣溫度為80C,查表由以下計算得LG=1.021L/m3Vgt gA0%?81.16=7.26kpa6理姐氣佈的這壓比熱書cp/ (y/kg - K)名稱騎了式匾即 9-401010GO1101602503604607601200Di0L937S0.91690.91690.9253L94200.97971.0131.0431.0971.1471.0891.0431.0261.0261.0341,OS91.08914181,1721.252二氧址戰COj0.75970.82390,87090.00430.9546

12、1.0301.0971.1471-2431,340二氧化違SO：0-60710.63220,65730.5905O-74110.77870 91220.85410 8960得在兩溫度下各煙氣比熱如下:CO2N2O2SO2水蒸氣150E比熱/kJ/kg *k)0.94454 1 1.03240.93870.68411.912580T比熱/kJ/kg *k)0.884261.0260.920260.642241.880此溫度區間平均值0.91441.02920.929480.663171.89625則 此 溫 度區間的 平均 比 熱 為：Cp二為NiPi=38.1% 0.9144 0.7% 0.6

13、631716.7% 1.89625 9.3% 0.92948 35.2% 1.02= 1.102kJ/(kg k)=37.2 10”kJ/(mol k)冷卻水比熱容 C /H2O) =4.2/kJ/kg *k)設冷卻水進口溫度為24C,出口溫度為30C,氏=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 溫度改變量二水質量水比熱水溫差33143.83 37.2 107.1 10(150 - 80) = mH2O4.2 6則mH2=1.06 105kg=1.06 1 05L液氣比為：為簡化計算起見，可以將文丘管前的煙氣量乘以0.90-0.95系數，作為管后或

14、捕 集器后的煙量， 即 103305 0.90 =92974.5m3/h3.4 脫硫旋流板的設計進旋流板塔溫度為80C,進口壓強為LG1.06 105L103305 m3= 1.021L/m37P =96.79 - 7.26 - 0.8 =88.73kpa根據克拉伯龍方程有：101.325V88.73 92974.5273-80+273Vo=6296h6/h標況下煙氣的重度取為0=0.98kg/mN1旋流板外徑Dx旋流板葉片的外徑Dx大小由塔頂氣液負荷決定。Dx可以按照氣流穿孔后的動能 因子計算，在仰角 25，動能因子F0=10-11的條件下，可近似按以下公式計Dx=10.V0,0=10 .6

15、2966、. 0.98 =2496.7mm 取 D2500mm2布液板直徑Dm旋流板中間有一盲板區，起到連接葉片及支撐葉片的作用，用時也起到分配 氣體的作用。盲板直徑的大小影響開孔面積，同時Dm過大會影響塔板的開孔率。 而當DmVDx時，則不容易保證塔板效果。設計取：41Dm= Dx，3可以算出Dm為833mm，取Dm為850mm旋流板塔內徑Dn=1.1Dx=2750mm3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。本設計取葉片仰角a為25。葉片徑向角可以通過下式求出：取旋流板為內向板，因此徑向角為負值，即葉片徑向角為-19.9 4旋流板葉片厚度：及葉片數

16、m選用的葉片厚度-為4mm，旋流板的葉片數m為48個:二 arcsinDmDx.850=arcs in2500二 arcs in0.34求得=19.9 ，85旋流板開孔面積A09在旋流板的設計中，開孔面積Ao是一個關鍵參數，它決定氣相負荷強度。可以按照以下公式計算：2 2人=0.25二(Dx- Dm)si n -0.5m、(Dx_Dm)= 0.25 3.14(2.52-0.852)sin25 -0.5 48 4 10(2.5- 0.85)=1.675m26開孔率:開孔率由以下公式確定:，盤AT式中：A0為開孔面積；AT為主塔內截面積。于是:= A=1.675100% =28.2%r 二（）27

17、穿孔動能因子F。穿孔動能因子F0由以下公式確定:匚V0Fo3600A式中：V。為標態下的煙氣量；為標態下煙氣的重度；A)為旋流板的開孔面積,8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的準確性。因此，準 確計算 hz對于旋流板的設計是十分重要的。罩筒高度 hz可以按照以下公式計算：于是:V。3600A0= 10.34kg0.5/m0.53600 1.6

18、7510hz-：Dxsi n / m、c o s式中，Dx為旋流板直徑，為旋流板仰角，m為旋流板的葉片數，：為旋流板11葉片厚度。因此，可以求出：hz -：Dxsin : /m、cos：-3.14 2500 sin25：48 4cos25 = 72.74mm取罩筒高度為75mm。9葉片外緣曲線弦長L葉片外緣曲線的弦長L可以按照下式計算:1 80 Dxs i nL =mcos，:-，=arctan tan：cos180- l；-;,J5 丿式中 Dx為旋流板直徑，:-為旋流板仰角，m為旋流板的葉片數，一：為徑向角 根據上式可以求出:=24.1，則：180 180 Dxsin 2500sinL=r

19、48-179.1mmcos,cos24.110塔板N及塔板間距 hT選取塔板數N為3，塔板間距 hT為1200mm?總壓強降計算根據以下公式計算總壓強降:式中，N為旋流板板塔板數；F。為穿孔動能因子；U為溢流口的流體速度。由 于本設計設有溢流口，所以這一項可以不用考慮，所以總壓強降公式可以簡化為 如下形式：P 41 N“6)F4(N1)2g= 62.69mmH2。=615pa其中,(1.1 N 1.6)2g_Fo3.6NUF。 (N - 1)也N6)4( N1)總、2g(1.1 5 1.6)10.3422 7.814 (5 1)12塔板結構計算匯總表如下表所示塔板結構計算匯總表項目1符號規格尺

20、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Ao1.6752m動能因子1Fo10.34匚0.50.5kg /m s仰角冏25徑向角P-19.9開孔率28.2%葉片數m48葉片厚度1134mm塔板數N5層葉片外緣曲線弦長L179.1mm全塔壓降1申615pa3.5 除霧板的設計除霧旋流板的基本尺寸與濕式除塵旋流板相同，旋流板數為兩個，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1 =19.9133.6 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

21、 每片葉片按照規定扳成仰角，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、設備制造組裝（1）葉片的放樣和剪裁葉片的弧線是一橢圓的長軸所對應的弧線的一部分。其橢圓是由葉片所在平面截割罩筒圓柱內表面構成。因為葉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Dxo葉片放樣劃線后，弧線部分用氣焊切 割，直線部分用裁剪機剪切。（2）葉片與罩筒、盲板及板環的焊接把塔板罩邊和盲板邊劃線分為48等分后與環板放在同一平臺上，調好相互 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，調整各葉片仰角 并點焊上，然后對稱地焊

22、勞各連接處。3.7 堿液系統計算和水泵選擇假設煙氣進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,則所需脫硫堿液量為362966 1.2 =75559.2L/h =75.56m /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面進行堿液泵的設計，即泵全揚程的計算,設H為吸水管水頭損失，單位為m取阻力系數習=0.5V21 22已=r = 0.50.037m2g27.8設H2為出水管水頭損失，單位為m取阻力系數；2=1.0y = 1.2m/s0 = 1.52.0m/s，Hs=10m142 02取V2=2.0m/s，H2

23、=1.Z2“.8 =0.204m設H3為堿液池工作水位與所提升最高水位之間的高差，取15設H為自由水頭損失，取0.5m,設H5為四個90度彎管局部損失，取阻力系數；3=0.251.22H5=4 0.250.074m2 9.8H總一H,H2H3H4hf= 13.2m泵的揚程要大于13.2m。根據流體力學泵與風機選取型號FLG80-125（I）A立式防垢離心泵流量/(L/s)揚程H/m轉速r/min效率%電機功率（Kvy17.4-32.211-19290065-747.53.8 冷卻水泵的選擇由原始數據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257260p

24、a,喉管速度為100m/s。由上述計算得冷卻水用量106riT/s,由管徑/流速/流量表得d=150mmV=1.6m/s，設H為吸水管水頭損失，單位為m取阻力系數引=0.5V21.62巴=0.50.0635m2g2 9.8設H為出水管水頭損失，單位為m取阻力系數；2=0V2=1.5-2.0m/s，2 02取V2=2.0m/s，H2=1.00.204m2 9.8沿程損失hf2,200m d“15m1.2m/sd 2g則hr七=2.知工業管道，=0.02416設H3為清水池工作水位與所提升最高水位之間的高差，取H3=1m設H為自由水頭損失，取1mP _ 2572609.8 1000=26.252

25、mV _1.622g 2 9.8=0.131m17根據流體力學泵與風機選擇FLG 80-160（I）A立式防垢離心泵流量/(L/s)|揚程H/m轉速r/min效率%電機功率（Kvy18.2-33.821-32290067-74113.9 風機的選擇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、從文丘管進入旋流板塔的局部損失20 1 X 202取局部阻力系數為.25,則卩”三心5-2-皿4、旋流板塔阻力損失615pa5、從旋流板塔到副塔的局部損失（2處）、從副塔進入風機的局部損失同樣取局部阻力系數為0.25，取煙道流速為12m/s。&沿程損失沿程大致長度為25m，取管徑d=05m，工業管道 =0.024從鍋爐到風機的壓力損失為：800 7260 5