DZL213型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计方案

大气污染控制工程

课程设计书

专业： 环境监测与治理技术 班级： 环治081班 系别： 资源与环境工程系

邢台职业技术学院

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DZL213型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计方案

大气污染控制课程设计任务书

一、课程设计的题目

DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计 二、课程设计的目的

《大气污染控制工程》课程设计是配合大气污染控制工程专业课程而单独成立的设计性实践课程。授课目标和任务是使学生在学习专业技术基础和主要专业课程的基础上，学习和掌握环境工程领域内主要设备设计的基本知识和方法，培养学生综合运用所学的环境工程领域的基础理论、基本技术和专业知识解析问题和解决工程设计问题的能力，培养学生检查研究，查阅技术文件、资料、手册，进行工程设计计算、图纸绘制及编写技术文件的基本能力。 三、设计原始资料

DZL2—13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计 锅炉型号：DZL2—13 即：蒸发量2t/h，出口蒸汽压力13 Mpa 设计耗煤量：350Kg/h

设计煤成分：CY=65% HY=4% OY=2% NY=1% SY=3% AY=15% WY=10%；VY=8%，属于高硫无烟煤

烟气密度ρ=1.36 Kg/m3(标准状态下) 当地大气压：98KPa 排烟温度：160℃ 空气节余系数α=1.3 飞灰率=16%

烟气在锅炉出口前阻力550Pa

污染物排放依照锅炉大气污染物排放标准中二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50m，90o弯头10个。

注：锅炉大气污染排放标准（GB13271—2001）中二类区执行标准 烟气浓度排放标准（标准情况下）：200mg/m3 二氧化硫排放标准（标准情况下）：900mg/m3

若烟囱高度达不到GB13271—2001表4锅炉房烟囱最低赞同高度（4t锅炉烟囱高度最低35m，6t锅炉烟囱高度最低40m）的要求，其排放标准值按50%执

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行，即：

烟尘浓度排放标准(标准状态下)：100 mg/m3 二氧化硫排放标准(标准状态下)：450 mg/m3 四、课程授课要求

本课程设计的选题紧紧围绕大气污染控制工程烟气除尘为主题。学生必定依照授课要求、设计工作量以及实质条件，进行恰当选题。能依照设计任务书，顺利完成设计任务，培养运用本学科的基础理论和专业知识解决本专业实责问题的能力，提高设计计算、工程制图和使用资料的能力。

四、设计内容与要求

1. 依照燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟襟怀，烟尘和二氧化硫浓度。

2． 净化系统设计方案的解析，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. 设计任务完成后，学生要依照设计的全过程完成专业课程设计说明书，依照必然格式写出设计计算书。课程设计说明书主要内容有：

（1）设计题目； （2）主要指标和要求； （3）方案工作原理；

（4）设计计算依照、计算结果； （5）设备选择依照和工艺流程介绍； （6）结果汇总。

8． 依照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、剖面部署图若干张，以讲解清楚为宜，最少3张（ 3号） 图，并包括系统流程图一张（2号图）。

其他，还要求文字应简短、畅达、内容正确完满，书写工整、装订成册。

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前 言

在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。随着公民经济的发展，能源的耗资量渐渐上升，大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的情况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主。所以，控制燃煤烟气污染是我国改进大气质量、减少酸雨和SO2危害的要点问题。

人类不但能适应自然环境，而且还能够开发利用自然资源，改造自然环境，使环境更加适合于人类生计。在人为活动影响下形成的环境，称为次生环境。工农业生产排放大量有毒有害污染物，严重污染大气、水、土壤等自然环境，破坏生态平衡，令人类生活环境的质量急剧恶化，人类生产和生活活动排入环境各种污染物，特别是生产过程排放的污染物种类好多，而且随着科学技术和工业的发展，环境中污染物的种类和数量还在日异月新。这些污染物随同空气、饮水和食品进入人体后，对人体健康产生各种有害影响 。大气污染是随着产业的流行，现代工业的发展，城市人口的密集，煤炭和石油燃料的迅猛增加而产生的。近百年来，西欧，美国，日本等工业发达国家大气污染事件日趋增加，本世纪50-60年代成为公害的泛滥时期，世界上由大气污染引起的公害事件接连发生，比方：英国伦敦烟雾事件，日本四日市哮喘事件，美国洛杉矶烟雾事件，印度博帕尔毒气泄漏事件等等，不但严重地危害居民健康，甚至造成数百人，数千人的死亡。我国随着经济的快速发展，因燃煤排放的二氧化硫、颗粒物等有毒有害的污染物质急剧增加。空气污染以煤烟型为主，主要污染物是二氧化硫和烟尘。据统计，1990年全国煤炭耗资量10.52亿吨，到1995年煤炭耗资量增至12.8亿吨，二氧化硫排放量达2232万吨。高出欧洲和美国，居世界首位。由于我国部分地区燃用高硫煤，燃煤设备未能采用脱硫措施，致使二氧化硫排放量不断增加，造成严重的环境污染。如不严格控制，到2010年我国煤炭耗资量增加到15亿吨时，二氧化硫排放量将达2730万吨。 所以已经到了我们不得不面对的时候，我们这里我们将用科学的态度去面对去防治。

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目录

前 言

1.工艺流程的选择及说明 ............................................. 1 2.除尘器的设计及计算 ............................................... 2

2.1燃煤锅炉烟襟怀、烟尘和二氧化硫浓度的计算 .................... 2

标准情况下理论空襟怀 ........................................ 2 2.1.2 标准状态下理论烟襟怀 .................................. 2 2.1.3 标准状态下实质烟襟怀 .................................. 2 烟气含尘浓度 ................................................ 3 标准状态下烟气中二氧化硫的浓度的计算 ........................ 3 2.2除尘器的选择 ................................................ 3

2.2.1 除尘效率 .............................................. 3 工况下烟气流量 .............................................. 3 除尘器的选择及计算 .......................................... 4 管道部署及各管段的管径 ...................................... 5 烟囱的设计 .................................................. 6 系统阻力的计算 .............................................. 8 风机和电机的选择和计算 ..................................... 11

3.填料塔的设计及计算 .............................................. 12

3.1吸取SO2的吸取塔的选择 ...................................... 12 3.2脱硫方法的选择 ............................................. 14

工艺比较 ................................................... 14 工艺流程介绍 ............................................... 15 3.3填料的选择 ................................................. 16 3.4填料塔的计算 ............................................... 16

物料衡算 ................................................... 16 塔径的计算 ................................................. 17 填料塔高度的计算 ........................................... 19 压力降的计算 ............................................... 22 3.5填料塔的附件选择 ........................................... 22 4. 课程设计总结 ................................................... 24 参照文件 .......................................................... 26 附表：............................................................. 27

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1.工艺流程的选择及说明

脱硫除尘工艺设计说明：

双碱法烟气脱硫工艺主要包括吸取剂制备和补充系统，烟气系统，SO2吸取系统，脱硫产物办理系统四部分组成。 1.吸取剂制备和补充系统

脱硫装置启动时用氢氧化钠作为吸取剂，氢氧化钠干粉料加入碱液罐中，加水配制成氢氧化钠碱液，在碱液罐中能够如期进行氢氧化钠的补充，以保证整个脱硫系统的正常运行及烟气的达标排放。为防备再生生成的亚硫酸钙、硫酸钙也被打入脱硫塔内简单造成管道及塔内发生结垢、拥堵现象，能够加装瀑气装置进行逼迫氧化或特将水池做大，再生后的脱硫剂溶液经三级积淀池充分积淀保证大的颗粒物不被打回塔体。其他，还可在循环泵前加装过滤器，过滤掉大颗粒物质和液体杂质。 2.烟气系统

锅炉烟气经烟道进入除尘器进行除尘后进入脱硫塔，冲洗脱硫后的低温烟气经两级除雾器除去雾滴后进入主烟道，经过烟气再热后由烟囱排入大气。当

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脱硫系统出现故障或检修停运时，系统关闭出入口挡板门，烟气经锅炉原烟道旁路进入烟囱排放。 3.SO2吸取系统

锅炉烟气从烟道切向进入主塔底部，在塔内螺旋上升中与沿塔下流的脱硫液接触，进行脱硫除尘，经脱水板除雾后，由引风机抽出排空。脱硫液从螺旋板塔上部进入，在旋流板上被气流吹散，进行气叶两相的接触，完成脱硫除尘后从塔底流出，经过明渠流到综合循环池。 4. 脱硫产物办理系统

脱硫系统的最后脱硫产物依旧是石膏浆，从曝气池底部排浆管排出，由排浆泵送入水力旋流器。由于固体产物中混淆有各种灰分及NaSO4，严重影响了石膏质量，所以一般以抛弃为主。在水力旋流器内，石膏浆被浓缩(固体含量约40％)此后用泵打到渣办理场，溢流液回流入再生池内。

2.除尘器的设计及计算

2.1燃煤锅炉烟襟怀、烟尘和二氧化硫浓度的计算

2.1.1标准情况下理论空襟怀

Qa'=4.67×(1.867C+5.56H+0.7S-0.7O)

式中：C、H、S、O--分别为煤中各元素所含的质量分数 Qa＇=4.76×(1.867+0.65+5.56×0.04+0.7××0.02) =1.44×4.76 =6.868(m3/㎏) 2.1.2 标准状态下理论烟襟怀

Qs'=1.867×(C+0.375S)+11.2H+1.24W+0.016 Qa¹+0.79 Qa¹+0.8N 式中： Qa′——标准状态下理论空襟怀 m3/kg； W ——煤中水分的的质量分数； N ——N元素在煤中的质量分数。

Qs'=1.867×(0.65+0.375×0.03)+11.2×0.04+1.24×0.1+0.806×6.868+0.8×0.01

=7.35(m3/㎏)

2.1.3 标准状态下实质烟襟怀

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Qs = Qs '+1.016×（α-1）×Qa' 式中： a ——空气节余系数； Qa′——标准状态下理论空襟怀 m3/kg；

Qs′——标准状态下理论烟襟怀 m3/kg。 Qs=7.35+1.016×(1.3-1) ×6.868 =9.44(m3/㎏)

注意： 标准状态下烟气流量Q应以m3/h计，所以，Q= Qs×设计耗煤量 Q= Qs×设计耗煤量=9.44×350=3304m3/h 2.1.4烟气含尘浓度

C=

dsh×A (m3/㎏) Qs式dsh – 排烟中飞灰占煤中不能燃成分的质量分数 A – 煤中不能燃成分的含量 Qs—标准状态下实质烟襟怀，m3/kg。 C=

0.35×0.15=2.604（g/ m3） 9.442.1.5标准状态下烟气中二氧化硫的浓度的计算

Cso2=

2S×106(㎎/ m3) Qs 式 S – 煤中硫的质量分数；

Qs – 标准状态下燃煤产生的实质烟襟怀 m3/㎏

62S620.030.9810 Cso2=×10==6.36×103(㎎/ m3)

Qs9.442.2除尘器的选择

2.2.1 除尘效率

η=1-

Cs100=1-=96.16%

C26042.2.3工况下烟气流量

3304101.325(273160)QPT'3

(m/h)==18.21(m3/h)

27398TP'Q'18.211.505(m3/s) 则烟气的流量为

36003600Q/=

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2.2.4除尘器的选择及计算

依照工况下烟襟怀、烟气温度及要求达到的除尘效率来确定除尘器（袋式除尘器）

袋式除尘器是使含尘气体经过滤袋滤去其中离子的分别捕集装置，是过滤式袋式除尘器中一种，其结构形式多种多样，按不同样特点可分为圆筒形和扁形；进步气和下进气，内滤式和外滤式，密闭式和敞开式；简单，机械振动，逆气流反吹，气环反吹，脉冲喷吹与结合清灰等不同样种类,其性能比较以下表：

除尘种类 除净特点 尘效率% 化程度 30 中净化 中净化 细净化 细净化 简单袋式 机械振动袋式 脉冲喷吹袋式 气环式袋式 90 要求滤料薄而圆滑，质地娇嫩，再过滤面上生成足够的振动力。 清灰方式作用强度很大，而且其强度和频率都能够调治，清灰收效好 适用高湿度、高浓度的含尘气体，造价较低，气环箱上下搬动时紧贴滤袋，使滤袋磨损加速，故障率较高 99 99 经过我组比较最后决定采用袋式除尘器，依照办理烟气性质及不同样型式的袋式除尘器的优缺点，最后决定采用MC6—I型系列逆喷脉冲袋式除尘器。

脉冲袋式除尘器是一种周期性的向滤袋内或滤袋外喷吹压缩空气来达到除去滤袋上积尘的袋式除尘器，它拥有办理风量大，除尘效率高的优点，而且清灰机构设有运动部件，滤袋不受机械力作用，伤害较小，滤袋使用周期长的特点。

用《除尘器手册》中采用MC系列逆喷脉冲袋式除尘

结构特点:主要由上箱体，中箱体，下箱体，排灰系统与喷嘴系统等几个主要部分组成。上箱体内设有多孔板，滤袋，滤袋框架；下箱体包括进气口、灰斗、检查门；排灰系统由减速装置和排灰装置组成；控制仪、控制阀、脉冲阀、喷嘴管与气包等组成喷吹系统。

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工作原理：含尘气体由下箱体的进风口进入除尘器内经过滤袋过滤。粉尘被阻留在袋外，净化气体进入袋内经过文氏管，由排风口排出机外，阻留在滤袋上的粉尘经过用电控（D）、机控（J）或气控（Q）中的一种方式，控制开启脉冲阀准时分排，对滤袋进行清灰，其主要性能与主要结构尺寸见下表：

型号 过滤面积m2 滤袋数量/条 MC36—I 27 36 办理风量m3/h 3250～80 脉冲阀个数/个 6 外形尺寸/长×高×宽 1425×1678×3600 设备质量/kg 1116.80 滤袋尺寸/mm Φ120×2000 主要结构尺寸： 型号 MC36—I A 1678 A1 1150 B 1340 B1 1100 H 3660 设备阻力/Pa 1200～1500 ＞99% 除尘效率 入口含尘浓度g/m3 2～14 过滤风速/m/min 2～4 影响因素：过滤风速、滤料风速、滤料种类、清灰方式、入口含尘浓度、办理气体性质、净化物料种类等。 2.2.5管道部署及各管段的管径

1.各装置及管道部署原则

依照锅炉运行情况和锅炉房现场的实质情况确定各装置的地址，一旦确定了各装置的地址，管道的部署也就基本能够确定了，对各装置及管道的部署应力求简单，紧凑 ，管路短，占地面积小，并使安装，操作和检修方便。

2.管径的确定

d4Q(m)

式中：v—烟气流速m/s（对于锅炉烟尘v=10～15m/s） 取v=13 m/s则 d41.5050.384m

3.1413优选文档

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圆整并采用风值：

钢制板风管

外径D/mm 400 内径d1=400-2×0.6=398.8m 由公式d4Q(m)得

外径赞同偏差/mm ±1 壁厚/mm 0.06 烟气流速V4Q41.50512.05m/s d23.140.39882由此可知，除尘器中的管径设计合理 2.2.6烟囱的设计 1.烟囱高度的计算

依照锅炉的蒸发量（t/h），尔后依照锅炉大气污染物排放标准中的规定表确定烟囱高度

锅炉烟囱高度 锅炉总数蒸发量（t/h） 烟囱的最低高度(m) 由于给定锅炉型号DZL2—13蒸发量为2t/h，应选定烟囱高度为30m 烟囱抬高升度： Qh=CpVo(Ts-Ta)

=1.38×0.918×(160-20) =177.36KW Qh—烟囱的热排放率

Cp—标况下的烟气平均比定压热容，取Cp=1.38kg/m3K Vo—标准状态下的烟气排放量 m3/s Ts—烟气出口温度

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<1 1～2 2～6 6～10 10～20 20～35 20 25 30 35 40 45 DZL213型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计方案

Ta—当地近来5年平均气温值 K=273+20=293K 由于177.36KW<2100KW，则

h215VsD0.01Qh

uVs—烟率出口速度 m/s D—烟囱出口内径 m Qh—烟囱的热排放率

u—烟囱出口的环境平均风速 m/s，取2.5m/s

VsQ0.91843.25m/s A3.140.62153.250.60.01177.36h23.76m

2.5 烟囱总高度H为：H=Hs+Δh=33.76m 2.烟囱直径的计算

烟囱出口内径按以下公式：

d41.2Q41.21.510.39m

3.145 圆整取d=0.4m

Q—经过烟囱的总烟量 m3/h

W—按下表采用的烟囱出口烟气流速m/s，选W=4m/s， 烟囱出口烟气流速

通风方式 机械通风 自然通风 烟囱底部直径：

d1=d+2ih=0.40+2×0.02×30=1.50m d—烟囱出口直径 m H—烟囱高度 m i—烟囱锥度，取I=0.02 烟囱的抽力：

运行情况 全负荷 10~20 6~8 最小负荷 4~5 2．5~3 优选文档

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11 Sy0.0342HB273ty273tp H —烟囱高度 m

tk—外界空气温度 ℃

tp—烟囱内烟气平均温度 ℃ B—当地大气压 Pa

11Sy0.0342309810327320273160

111Pa烟囱的阻力损失计算

采用砖砌烟囱,阻力可按下式计算

l2Pm

d2-摩擦阻力系数,0.04

l-管道长度,m d-管道直径,0.9m

-烟气密度Kg/m3 -管内烟气平均流速

300.83122Pm0.0491.91Pa

12则最大地面浓度max20.621330.11mg/m0.5mg/m 23.142.52.7236.47可见解面最大浓度小于国家规定,烟囱高度设计合理 2.2.7系统阻力的计算 1、摩擦阻力损失PLL22d

L—管道长度，m d—管道直径，m ρ—烟气密度，Kg/ m3 v—管中烟气流速，m/s λ—摩擦阻力系数，是气体雷诺数 和管道相对粗糙度 的函数，能够查手册获取。（实质中金属管取0.02，砖砌或混凝土管道取0.04。）

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对于Ф400圆，L=50m ρ=

1.3627398

0.83Kg/m3(273160)101.3233101.325n273980.02500.8312.052ΔPL==150.65 Pa

0.4022、局部压力损失

PL22d0.10.8312.052==6.026 Pa

2ε—异形管件的局部阻力系数，能够在相关手册中查到或经过实验求得。 v—与ε相对应的断面平均气流速度，m/s ρ—烟气密度，Kg/ m3 L1o=0.12m

a、除尘器进气管的阻力损失计算

以下列图，进气管管道计算以下： 渐缩管的计算 α≤45

o

时ε=0.1

取α=45o v=12.05m/s

P220.10.8312.052=6.026 Pa

2设两个均为90o弯头

D=400 m m 取R=1.5D 则ε=0.175

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n20.1750.8312.0522P=21.09 Pa

22渐扩管的计算

A13.140.39882=0.50 A20.50.54查《化工原理》附表 则ε=0.25

PL220.250.8312.052=15.06 Pa

2(0.50.4)tan67.5L3==0.12 m

2b、除尘器出气管的阻力损失的计算

以下列图，出气管管道计算以下： 渐扩管的计算

α≤45o 时ε=0.1 取α=30o v=12.05m/s

P220.10.8312.052=6.026 Pa

2(0.50.4)tan67.5L4==0.12 m

2两个90o弯头

D=400 m m， 取Ｒ＝１.５Ｄ 则ε=0.175

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n20.1750.8312.0522P=21.09 Pa

22C、对于T型三通 ε=0.55

P220.550.8312.052=33.14 Pa

2则系统总阻力[其中锅炉出口前阻力550Pa，除尘器阻力1400Pa（一般为1200~1500Pa）]

∑h=150.65+6.026+6.026+21.09+15.06+6.026+21.09+33.14+550+1300 =2106.70 Pa

2.2.8风机和电机的选择和计算 1、标准状态下风机风量的计算

Q1=

1.1Q(273tp)101.3251.10.9183600433101.325=5961.47m3/h

273B273981.1—风量备用系数 B—当地大气压KPa Q—标准状态下风机前的风量，m3/h

tp —风机前烟气温度OC，若管道不长，能够近似取锅炉排烟温度 2、风机风压的计算

Hy1.21.2(hSy)(273tp)101.3251.293(273ty)BPy(2106.70111)(273160)101.3251.293

(273200)981.36=21.79 Pa

1.2—风压备用系数 ∑Δh—系统总阻力，Pa tp —风机前烟气温度OC ty—风机性能表中给出的实验用气体温度，OC

Py—标准状态下烟气密度1.36 Kg/ m3 Sy—烟囱产生的抽力，Pa 依照Hy和Qy选定Y8-39 的引风机，性能表以下 型号 优选文档

全压/风量/功率转速/（r/min） DZL213型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计方案

（Pa） Y8-39 2136~5762 3、电动机功率的计算

NeQyHy36001000y1y2（m3/h） 2500~26000 /Kw 3~37 2850 5961.4721.791.3

360010000.60.958.14KwQy—风机风量， Hy—风机风压 Y1—风机在全头时的效率（一般为0.6) y2—机械传动功率（用V形带动传动时 =0.95）

—电动机备用系数，对引风机 =1.3

依照电动机的功率，风机转速，传动方式，选定Y160L-6型电动机（功率是11 Kw）

性能参数以下:

Y160L-6型电动机性能表

功率(Kw) 11 型号 Y160L-6 转速r/min 970 功率因数效率(%) 87 cos 0.78 3.填料塔的设计及计算

3.1吸取SO2的吸取塔的选择

名 称 操作参数 空塔气速填 料 塔 压力损失优选文档

优 点 结构简单，设备小，制造简单，占空间小；液气比小，缺 点 2.0～5.0m/s 液气比0.5～能耗低；气液接触好，传质不能够无水运行 1.0L/m3 较易，可同时除尘、降温、吸取 DZL213型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计方案

200～1000Pa 液气比1～自 激 湍 压力损失球 塔 500Pa/m 空塔气速0.5~1.2m/s 空塔气速1.0～3.0m/s 小孔气速16～筛 板 塔 22m/s 液层厚度40～60mm 单板阻力300～600Pa 喷淋密度12～15 m3/(m2.h) 10L/m3 喷淋密度6～m3/(m2.h) 结构简单，制造简单； 填料可用耐酸陶瓷，较易解决防腐化问题； 不能够无水运行 流体阻力较小，能量耗资低； 操作弹性较大，运行可靠。 结构较简单，空塔速度高，办理襟怀大； 能够办理含尘气体，能够同时除尘、降温、吸取； 大直径塔检修时方便 安装要求严格，塔板要求水平； 操作弹性较小，易形成偏流和漏液，使吸取效率下降。 优选文档

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气液接触时间短，空塔气速喷 淋 塔 2.5～4.0m/s 液气比13～30L/m3 压力损失500～2000Pa 结构简单，造价低，操作简单； 可同时除尘、降温、吸取，压力损失小 混淆不易平均，吸取效率低； 液体经喷嘴喷入，动力耗资大，喷嘴易拥堵； 产生雾滴，需设除雾器 经过比较各种设备的性能参数，填料塔拥有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点，拥有很高的脱硫效率，所以采用填料塔吸取二氧化硫。

3.2脱硫方法的选择

3.2.1工艺比较

湿法脱硫是采用液体吸取剂冲洗SO2烟气以除去SO2的技术 本设计为高浓度SO2烟气的湿法脱硫

近来几年来尽管半干法和干法脱硫技术及其应用有了较大的发展空间,但是湿法脱硫仍是目前生界上应用最广的脱硫技术,其优点是技术成熟,脱硫效率高,操作简略,吸取剂价廉易得适用煤种范围广,所用设备较简单等优点。常用方法有石灰/石灰石吸取法、钠碱吸取法、氨吸取法

其工艺比较见下表：

项目 优点 脱硫效率高，吸取剂石灰/石灰石吸取法 缺点 系统复杂，占地面积资源广泛，价格廉价，副大，造价高，简单结垢造产品石膏可用建筑资料 成拥堵，运行花销高，只使用大型电站锅炉 价格低价，脱硫效率高温下NaHSO3变换成氢氧化钠吸取法 高，副产品的溶解度特点Na2SO3,丧失吸取二氧化更适用加热解吸过程，可硫的能力 优选文档

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循环利用，吸取速度快 脱硫效率高，运行花销低 吸取剂在冲洗过程中挥发产生氨雾，污染环境，投资大 氨吸取法 综合本工艺流程图及上述几种常用脱硫的优缺点比较,经过比较全面考虑,最后我们组采用钠碱吸取法进行脱硫,即采用NaOH来吸取烟气中的SO2,再用石灰石中和再生,再生后的溶液连续循环利用。该法吸取剂采用钠碱，故吸取率较高，可达95%，而且吸取系统内不生成积淀物，无结垢和拥堵问题。

其反应机理：

2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3

Na2SO3同样能够吸取SO2，达到循环吸取的收效。 3.2.2工艺流程介绍 1.工艺流程介绍

含SO2烟气经除尘、降温后送入吸取塔，塔内喷淋含NaOH溶液进入冲洗净化，净化后的烟气排入大气。从塔底排出的吸取液被送至再生槽加CaCO3惊醒中和再生.将再生后的吸取液经固液分别后,清夜返回吸取系统;所得固体物质加入H2O重新浆化后,鼓入空气进行氧化可得石膏. 2.工艺过程 一、脱硫反应：

Na2SO3 + SO2 → NaSO3 + CO2↑ （1） 2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O （2） Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3 （3） 其中：

式（1）为启动阶段Na2CO3溶液吸取SO2的反应；

式（2）为再生液pH值较高时（高于9时），溶液吸取SO2的主反应； 式（3）为溶液pH值较低（5~9）时的主反应。 二、氧化过程(副反应)

Na2SO3 + 1/2O2 → Na2SO4 （4）

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NaHSO3 + 1/2O2 → NaHSO4 （5） 三、再生过程

Ca(OH)2 + Na2SO3 → 2 NaOH + CaSO3 （6）

Ca(OH)2 + 2NaHSO3 → Na2SO3 + CaSO3•1/2H2O +3/2H2O （7） 四、氧化过程

CaSO3 + 1/2O2 → CaSO4 （8）

式（6）为第一步反应再生反应，式（7）为再生至pH＞9今后连续发生的主反应。脱下的硫以亚硫酸钙、硫酸钙的形式析出，尔后将其用泵打入石膏脱水办理系统，再生的NaOH能够循环使用。

3.3填料的选择

填料是填料塔的核心，它供应了塔内气液两相的接触面而且促使气液两相分别，液膜不断更新，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必定具备较大的比表面，有较高的空隙率、优异的润湿性、耐腐化、必然的机械强度、密度小、价格廉价等。填料的种类好多，大体可分为实体填料与网体填料两大类。实体填料包括环形填料(如拉西环、鲍尔环和阶梯环)，鞍型填料(如弧鞍、矩鞍)，以及由陶瓷、金属、塑料等材质制成的填料。网体填料主若是由金属丝网制成的填料，如鞍形网、涟漪网等。鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分布平均。与其他填料对照，鲍尔环的气体通量可增加50%以上，传质效率提高30%左右。鲍尔环是一种应用较广的填料。

结合几种填料的优缺点最后决定本次设计选择塑性鲍尔环作为填料。

3.4填料塔的计算

3.4.1物料衡算

衡算式：V（Y1-Y2）=L（X1-X2）

y1=

6.3622.40.001=0.00223 y2=y1(1-95%)=0.00223× (1-95%)=0.000111

对于纯溶剂吸取过程，进塔液相组成为 X2=0 惰性气体流量V=

0.9183600×（1-0.00223）=147.21kmol/h

22.4优选文档

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Y1=y1/(1-y1)=0.00223/(1-0.00223)=0.00223 Y2=y2/(1-y2)=0.000111/(1-0.000111)=0.000111

查得总压101.3K P a,温度293K条件下SO2在水中 亨利系数E=3.55×103KPa

E3.55103m35.04相平衡常数 P101.3溶解度系数H=0.0156kmol/m3·KPa 最小液气比：

Y1Y20.002230.000111L==33.30 ()min=

0.00223YV10X235.04m取操作液气比

LL1.4()min1.433.30=46.62 VVL=46.62×147.21=6862.93kmol/h 由V（Y1-Y2）=L（X1-X2）知 X1=X2+

147.21V(0.002230.000111)=0.000045 (Y1-Y2)=0+

6862.93L3.4.2塔径的计算

在常压零摄氏度下SO2的密度为2.927 填料的相关参数： 品名（鲍尔环 ） 径×高×厚 mm×mm×mm 种类1 种类2 种类3 种类4 种类5 计算以下：

1.塔底液化气速计算

L′=L×ML=6862.93×40=274517.2kg/h

16×16×1 25×25×1.2 38×38×1.4 50×50×1.5 76×76×2.6 比表面积 （m2/m3） 188 175 115 93 73 空隙率 % 0.91 0.90 0. 0.90 0.92 干填料因子 L/m 275 239 220 127 94 优选文档

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V'=

QT'0.91836002933

=37m/h T273G′=ρG×V'=1.36×37=4823.92kg/h

其中 ρG―气体密度 kg/s ρL―液体密度 kg/s L′―液体的质量流量 kg/s G′―混淆气体的质量流量 kg/s 查图Eckert的横坐标

(L'274517.21.360.5)(G)0.5()()=2.05 G'L4823.921050在关系图上查到与乱堆填料的泛点线查得纵坐标 Y=

uf20.2gGLL=0.010

采用50mm×50mm×1.5mm的塑料鲍尔环为乱堆填料

水填料因子ø=94L/m φ==1000/1050=0.95

L200C时溶液黏度取200C水的黏度µL=1.0050mPa·s 泛点气速 uf=(0.010LgGL0.5)(0.20.0109.810500.5=0.92m/s )0.2940.951.361.00502.计算塔径D

空塔气速为泛点气速的50%~80% 取u =80% uf=0.8×0.92=0.736m/s时 D=

4Q437=1.31m u3.1436000.736依照国内压力容器公称直径进行校正得D=1.35m 3.塔径核算 a、气速核算

在新的塔径下核算空塔气速 u'u'0.69=0.75 uf0.924VS437=0.69m/s D23.141.352优选文档

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吻合空塔气速为泛点气速的50%~80%的要求。 b、喷淋密度

最小喷淋密度 Umin=(Lw)minat 填料比表面积at=73m-1

最小润湿率(Lw)min= 0.08m3/(m·h)直径<75mm的环形资料; 0.12m3/(m·h) 直径>75mm的环形资料

这里取(Lw)=0.12m3/(m·h) 故Umin=0.12×73=8.76m3/(m·h) 在新的塔径下核算喷淋密度 U=

L'L×0.785×D2=

274517.2×0.785×1.352=182.74m3/(m·h)> Umin

1050设计合理 c、核算径比

D1.35= 17.76>10 可防备壁流现象，核算吻合要求 d0.076填料塔高度的计算

用清水吸取属于中等溶解度的吸取，气膜阻力和液膜阻力都应试虑，本设计属于低浓度气体的吸取，塔内气体和液体的摩尔流量变化较小，其提及吸取系数可视为常数，采用计算公式Z=HOG·NOG 1.相总传质高度HOG（m）的计算

液相物性数据

在低浓度吸取过程中，溶液的物性数据能够近似取纯水的物性数据，由手册查得，20°C时水的相关数据以下：

密度ρL=1050 kg/m3 黏度µL=0.001Pa·s=3.6 Kg/(m·h) 表面张力 ó=72.6dyn/cm=9406Kg/h2

SO2在水中的扩散系数DL=1.47×10-5cm2/s=5.29×10-6m2/h 混淆气体的黏度可近似取为空气的黏度

查手册得20°C空气的黏度µV=1.81×10-5 Pa·s=0.065Kg/(m·h) 查手册得SO2在空气中的扩散系数DV=0.108 cm2/s=0.039m2/h

气相总传质单元高度采用修正的恩田美联式计算：

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awUaUUL1exp{1.45(C)0.75(L)0.1(L2t)0.05()0.2} atLatLLatLLg查表地，óC=40 dyn/cm=518400Kg/h2 （1 dyn/cm=12960Kg/h2） 液体质量流量UL=6862.93×40/0.785×1.352=191881.17 Kg/(m2·h)

22aw5184000.75191881.170.1191881.172730.05191881.1721exp{1.45()()()()0.2}28at9406733.610501.271010509406730.85气膜吸取系数由下式计算：

气体质量流量UV=

371.362

=3371.81 Kg/(m·h) 20.7851.351UV0.7V3atDVG0.237()()()

atvVDVRT3371.810.70.065730.0390.237()()3()730.0651.360.0398.314293

0.030kmol/(m2hkpa)液膜吸取系数由下式计算：

1UL3L1gL0.0095()()2(L)3awLLDLL8191881.1733.63.61.27100.0095()()2()3

60.85733.610505.291010502.m/h21121

kGα=kGawφ1.1=0.030×0.85×73×0.951.1 =1.76 Kmol/m2·h·KPa

kLα= kLawφ0.4=2.×0.85×73×0.950.4=1.41h-1

U=75%>50% Uf由kG'α=[1+9.5(

U-0.5)1.4] kGα UfU-0.5)2.2] kGα Uf kL'α=[1+2.6(

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得kG'α=[1+9.5(0.75-0.5)] ×1.76=4.16Kmol/m·h·KPa

kL'α=[1+2.6(0.75-0.5)]×1.41=173.43 h

2.2

-1

1.4

2

H—溶解度系数 H=

L=0.0156 Kmol/m3KPa Ems111aHLaG11.67kmol/(m3hKPa)

KGa114.16173.430.0156VKYaHOGV147.210.61m2GaP1.67101.30.7851.35

其中， Uv、UL—气体、液体的质量通量，kg／（m2·h）；

µV µL－气体、液体的黏度，kg／（m·h） 【1Pa·s=3600 kg／m·h】； ρv、ρL－气体、液体的密度，kg／m３； DV、DL－溶质在气体、液体中的扩散系数，m2/s； R－通用气体常数，8.314（m3·kpa）/（kmol·K）； T－系统温度，Ｋ；

at－填料的总比表面积，m2／m3；

aw－填料的润湿比表面积，m2／m3； g－重力加速度，1.27×108 m/h；

óL－液体的表面张力，kg／h2（１dyn／cm=12960kg/h2）

óc－填料材质的临界表面张力，kg／h2（１dyn／cm=12960kg/h2） φ－填料形状系数。 2、气相总传质单元数NOG的计算

采用对数平均推动力法

G′=V(Y1-Y2)=147.21×(0.00223-0.000111)=0.31

由 G′=V(Y1-Y2)=L（X1-X2） Y1=0.00223 Y2 =0.000111 X1=0.000045

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X2=0

Ym(Y1Ye1)(Y2Ye2)YYe1ln1Y2Ye2(0.0022335.040.000045)(0.00011135.040)0.0022335.040.000045ln0.00011135.0400.00022 0.0006532ln0.0001110.00031Y1Y2Ym0.002230.000111 0.000316.84NOGZ= NOG×HOG =6.84×0.61 =4.17m

填料层的设计高度一般为Z’=(1.2~1.5)Z, Z’=1.5×4.17=6.25m 设计取填料层高度为Z=7m 对于鲍尔环h/D=5~10,Hmax<=6m ,

取h/D=6, 则h=6×1350=8100mm,计算得填料层高度为7000mm,故不需分层 压力降的计算

X=(L'274517.21.360.5)(G)0.5()()=2.05 G'L4823.921050u2Y=

0.2gGLL=0.010×0.=0.00

由 X=2.05 Y=0.00 查图得 压降约为PM=50mmH2O/mm处

9.807104107即PM==3.43×103Pa

0.053.5填料塔的附件选择

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采用筛孔盘式分布器,入口管径为400mm,入口风速为12.05m/s,阻力约为400Pa

采用多孔盘管式液体分布器,阻力约为50Pa 采用液封排液装置

采用丝网除尘器,出口管径为250mm,阻力为100Pa 1、管道局部阻力计算

依照工艺流程,填料塔至烟囱间隶属3个90o弯头，以下列图：

取D=400mm R=1.5D =0.175

n20.1750.8312.0523P=31.63Pa

22系统总阻力P总=3430+400+200+50+100+31.63=4211.63Pa 2、风机和电机的选择

引风机全压力可按下式计算

Pd=1.2P

由上式可得Pd=1.24211.63=5053.956Pa 所以风机的全压力为5053.956Pa 引风机的风量Vd1.1Q273tp101.3253(m/h) 273B优选文档

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1.10.91836005961.47(m3/h)273160101.32527398

综合风机全压及送风量,采用G4-32-11型号的引风机,性能参数以下:

G4-32-11型号引风机性能表

型号 全压(Pa) 风量(m3/h) 电机功率(Kw) G4-32-11 电机功率的计算

3678-85 2460-29000 11-75 NeQyHy36001000125961.475076.761.3

360010000.60.9519.17Kw依照电机功率,采用Y180M-2型电动机,电机性能参数以下: 型号 功率(Kw) 电流(A) 转速(r/min) Y180M-2 22 42.2 2940 效率(%) 4.课程设计总结

经过两周的努力，本次课程设计顺利完成。设计中第一对锅炉用煤进行耗空襟怀，烟气流量，烟气灰分及二氧化硫浓度的计算。第二部分主要介绍了袋式除尘器的原理，性能影响因素，以及为运行选定参数。第三部分主若是填料塔的设计。在计算过程中涉及到管道的部署和烟囱的设计。

经过本次课程设计提高了我的逻辑思想能力以及对资料的整合和优选能力，这对于我今后的研究和学习有很大的帮助，经过了整个课程设计方案的描述，让我更加全面的拓宽自己的思虑能力。

经过此次课程设计，让我更加重视对实质工作的关注，有利于提高我的理论联系实质能力。经过此次学习，我知道了如何去自觉学习，如何去体验实践的成就，如何在实践中享受成功的欢乐。

经过此次设计，我对袋式除尘器的工作原理，性能影响因素有了一个全面

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的认识，对其各部分尺寸的设计也有了必然的认识。

对于我来说，单独完成课程设计是相当困难的，它的完成与老师和同学的合作是密不能分的，在共同的努力中我感觉到了团队的合作力量，团队的温暖，工作的同时也增进了我们的友谊，我想我们每个人都会为我们共同努力的汗水所骄傲和骄傲。两周的努力结果可能不尽人意，但是我们付出了。这两周诚然很辛苦，但很充分，忘掉的知识又重新在脑筋中熟悉，经过对此次课程的设计准备，学到了更多新知识。付出了好多，但是收获的更多。感谢老师在此次设计中恩赐我的帮助。

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参照文件

1. 贾绍义、柴诚敬，《化工原理课程设计》

2. 熊振湖、费学宁、池勇志等，《大气污染防治技术及工程应用》 3. 马广大，《大气污染控制工程》

4. 胡洪营，《环境工程原理》，高等教育初版社

5. 李功祥等，《常用化工单元及设备设计》，华南理工大学初版社 6. 余国琮，《化工机械工程手册》，化学工业初版社，2003

7. 路秀林等，《化工设备设计全书—塔设备》，化学工业初版社，2004 8. 《化学工程手册－第三卷》，化学工业初版社 9. 《化工工艺设计手册》，化学工业初版社

10. 董大勤等，《压力容器与化工设备衫手册》，化学工业初版社 11. 王志魁 《化工原理》 化学工业初版社

左宗义等 《画法几何与机械制图》 华南理工大学初版社

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附表：

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