锅炉烟气除尘脱硫系统
设
计
说
明
书
目录
1 前言 (2)
2 设计任务书 (2)
2.1 设计题目 (2)
2.2 设计原始资料 (2)
2.3 设计内容和要求 (2)
3 设计计算 (3)
3.1 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 (3)
3.1.1 标准状态下理论空气量 (3)
3.1.2 标准状态下理论烟气量 (3)
3.1.3 标准状态下实际烟气量 (3)
3.1.4 标准状态下烟气含尘浓度 (3)
3.1.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 (4)
3.2 除尘器设备的设计与计算 (4)
3.2.1袋式除尘器的概念 (4)
3.2.2袋式除尘器的工作原理 (4)
3.2.3袋式除尘器的滤料 (5)
3.2.4袋式除尘器的清灰方式 (5)
3.2.5袋式除尘器的选择和计算 (6)
3.3脱硫设备的设计与计算 (7)
3.3.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的原理 (7)
3.3.2石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程 (8)
3.3.3吸收塔内流量计算 (9)
3.3.4吸收塔径计算 (9)
3.3.5吸收塔高度计算 (9)
3.4 烟囱的设计计算............................. 错误！未定义书签。
3.4.1烟气释放热计算.................................... - 11 -
3.4.2烟囱直径的计算.................................... - 11 -
3.4.3烟气抬升高度计算.................................. - 12 -
3.4.4烟囱的几何高度计算................................ - 12 -
3.4.5烟囱阻力计算...................................... - 13 -
3.4.6烟囱抽力计算.......................... 错误！未定义书签。
3.5 系统阻力的计算............................. 错误！未定义书签。
3.5.1 摩擦阻力损失计算...................... 错误！未定义书签。
3.5.2 局部阻力损失计算..................... 错误！未定义书签。
3.5.3系统总阻力计算........................ 错误！未定义书签。
3.6 风机和电动机的计算......................... 错误！未定义书签。
3.6.1 风机风量的计算........................ 错误！未定义书签。
3.6.2 风机风压的计算........................ 错误！未定义书签。
3.6.3 电动机功率的计算...................... 错误！未定义书签。
4 总结........................................... 错误！未定义书签。
5 参考文献......................................... 错误！未定义书签。
6 附图........................................... 错误！未定义书签。
1 前言
随着经济和社会的发展，燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。由于中国燃料结构以煤为主的特点，致使中国目前大气污染仍以煤烟型污染为主，其中尘和酸雨危害最大，且污染程度还在加剧。因此，控制燃煤烟尘和SO
2
对改善大气污染状况至关重要。
高温气体净化主要包括脱硫和除尘两部分，此外还须脱除HCI、HF和碱金属蒸汽等有害杂质。本设计除尘采用袋式除尘器，其除尘效率一般可达99%以上。虽然它是最古老的除尘方法之一，但由于它效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用。目前,世界上烟气脱硫工艺有上百种,但具有实用价值的工艺仅十几种。根据脱硫反应物和脱硫产物的存在状态可将其分为湿法、干法和半干法3种。湿法脱硫工艺应用广泛，占世界总量的85.0%，本设计采用石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术，其工艺成熟，吸收剂廉价易得，因而得到广泛应用。
2 设计任务
2.1设计题目
锅炉烟气除尘脱硫系统设计
2.2设计原始数据
1.锅炉设备主要参数
表1锅炉设备主要参数
额定蒸发量(t/h) 主蒸汽压力
MPa
主蒸汽温度℃
燃煤量
(t/h)
排烟温度℃
220 9.81 540 36.4 140-150 2.烟气密度(标准状态下)：1.34kg/m3
空气过剩系数：α＝1.35
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：－2℃
空气含水(标准状态下)按0.01293kg／m3
烟气其他性质按空气计算
3.煤的工业分析值：
C＝68％ H＝4％ S＝1％ O＝2％
N＝1％ W＝6％ A＝15％ V＝13％
4.按锅炉大气污染排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行
烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200mg／m3
二氧化硫排放标准(标准状态下)：900mg／m3
净化系统布置场地在锅炉房北侧15m以内
5.连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度50m，90°弯头10个。
2.3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）编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写、包括方案的确定，设计计算、设备选择和有关设计的简图等类容。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分、文字应简明、通顺，内容正确完整，装订成册；
（8）系统图一张，系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号，并附明细表。系统平面布置图一张。
3 设计计算
3.1 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 以1kg 煤计算，如下：
组分 质量/g 摩尔数/mol 需O 2量/mol 产烟气量/mol
C 680 56.67 56.67 56.67(CO 2)
H 40 40 10 20(H 2O)
O 20 1.25 -0.625 0
S 10 0.3125 0.3125 0.3125(SO 2)
N 10 0.7143 0 0.3571(N 2)
W 60 3.33 0 3.33(H 2O)
3.1.1 标准状态下理论空气量
3-0104.22)3125.0.6250-1067.56()178.3(××++×+=a V )/(11.73kg m =
3.1.2 标准状态下理论烟气量
-301022.4}78.3)3125.0625.0-1067.56()33.33571.03125.02067.56({×××+++++++=fg V )/(42.73kg m =
3.1.3 标准状态下实际烟气量
)1-α(00a fg fg V V V +=)1-35.1(11.742.7×
+=)/(91.93kg m = 式中α---空气过量系数；
则每小时产生的烟气量：
)/(1061.310004.3691.935h m V Q fg ×=××=×=燃煤量
3.1.4 标准状态下烟气含尘浓度
fg
sh V A d C ×=)/(1042.291.9%15%1633m mg ×=×= 式中sh d ---排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例；
A---煤中不可燃成分的含量；
3.1.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算
fg so so V m C 22=)/(16.201891
.91000643125.03m mg =××= 式中S ---煤中可燃硫的质量分数
3.2除尘设备的设计与计算
3.2.1袋式除尘器的概念
过滤式除尘器，又称为空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用滤纸或玻璃纤维等填充层作滤料的空气过滤器，主要用于通风及空气调节方面的气体净化。袋式除尘器是采用纤维织物做滤料的过滤式除尘器，在工业尾气的除尘方面应用较广[1]。
袋式除尘器的除尘效率一般可达99%以上。虽然它是最古老的除尘方法之一，但由于它效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用。同时，在结构形式、滤料、清灰方式和运行方式等方面也都得到了不断的发展。滤袋形状传统上为圆形，后来又出现了扁形，扁袋在相同过滤面积下体积更小，具有较好的应用价值[1]。
3.2.2袋式除尘器的工作原理
含尘气流从下部孔板进入圆筒形滤袋内，在通过了滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中，常用滤料由棉、毛、人造纤维等加工而成，滤料本身网孔较大，孔径一般为20-50μm ，表面起绒的滤料为5-10μm ，因而新鲜滤料的除尘效率较低。颗粒因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，逐渐在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉尘初层。初层形成后，它成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率。滤布只不过起着形成粉尘初层和支撑它的骨架作用，但随着颗粒在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把有些已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降。另外，若除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，影响生产系统的排风效果。因此，除尘器阻力达到一定的数值之后，要及时清灰。清灰不能过分，即不应破坏粉尘初层，否则会引起除尘效率显著降低。对于粒径0.1-0.5μm 的粒子清灰后滤料的除尘效率在90%以下；对于1μm 以上的粒子，效率在98%以上。当形成颗粒层后，对所有的粒子的效率都在95%以上，对于1μm 以上的粒子效率都高于99.6%。
另一个影响袋式除尘器效率的因素是过滤速度。它定义为烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称为气布比。其大小直接影响到袋式除尘器的一次性投资、运行费用、除尘效率等。过滤速度太高会造成压力损失过大，降低除尘效率，使滤袋堵塞以至快速损坏。但是，提高过滤速度可以减少过滤面积，以较小的设备
来处理同样流量的气体。过滤速度小会提高除尘效率，延长滤袋使用寿命，但会造成除尘器过于庞大，一次性投资加大。它与粉尘性质、气体含尘浓度、滤袋材质和清灰方式等因素有关。一般若含尘浓度高、粉尘颗粒小，过滤速度应取小值，反之则取高值。
3.2.3袋式除尘器的滤料
滤料是组成袋式除尘器的核心部分，其性能对袋式除尘器操作有很大的影响。选择滤料时必须考虑含尘气体的特征，如颗粒和气体的性质（温度、湿度、粒径和含尘浓度等）。性能良好的滤料应容量大、吸湿性小、效率高、阻力低，使用寿命长，同时具备耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度高等优点。滤料特征除与纤维本身的性质有关外，还与滤料表面结构有很大关系。表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适于含尘浓度低、黏性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高。表面起绒的滤料容尘量大，颗粒能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰。
袋式除尘器的滤料种类较多。按滤料材质分，有天然纤维、无机纤维和合成纤维等；按滤料结构分，有滤布和毛毡两类。棉毛织物属天然纤维，价格较低，适用于净化没有腐蚀性、温度在350-360K以下的含尘气体。无机纤维滤料主要指玻璃纤维滤料，具有过滤性能好、阻力低、化学稳定性好、价格便宜等优点。用硅酮树脂处理玻璃纤维滤料能提高其耐磨性、疏水性和柔软性，还可以使其表面光滑易于清灰，可在523K以下长期使用。玻璃纤维较脆，经不起揉折和摩擦，使用上有一定的局限性。尼龙织布的最高使用温度可达368K，耐酸性不如毛织物，但耐磨性好。奥纶的耐酸性好，耐磨性差，使用温度答423K。涤纶的耐热、耐酸性能较好，耐磨性也仅次于尼龙，可长期在413K下使用，涤纶绒布在我国是性能较好的一种滤料。
3.2.4袋式除尘器的清灰方式
（1）机械振动清灰：机械振打式清灰式最早出现的清灰方式，它的结构一般是使用某些装置来对滤袋的框架结构进行振打或摇晃，通过滤袋的振动来达到清落灰尘的目的。这种清灰方式结构非常简单，甚至人工都可以完成，一般高频率振动清灰和机械振打比较常见，机械振打式清灰的几种操作方式，第一种是沿水平方向的，下部较为固定，上部摇晃，水平振打的部位主要是滤袋的上部和中部。第二种是沿竖直方向振打，这种方式对于滤袋的损害比较大，尤其是袋口处，容易出现损坏。所以常常利用一个高速旋转地偏心轮来让滤袋产生频率很高的振动，从而实现清灰，这样对滤袋损害较小，但清灰效果也较差。第三种是利用振动来实现清灰，振动的频率一般比较高。或者综合前两种方式，叠加在一起。第四种是利用偏心轴上的摇杆，这个偏心轴是不停转动的。这样通过振动圆管，滤袋就会在各个方向上产生摇动，使沉积于滤袋的颗粒层破碎而落入灰斗中。
（2）逆气流清灰：所谓逆气流清灰指清灰时气流方向与正常过滤时相反。过滤过程与机械振动清灰方式相同，但在清灰时，要关闭含尘气流，开启逆气流进行反吹风。此时滤袋变形，沉积在滤袋内表面的灰尘破坏、脱落。通过花板落入灰斗。安装在滤袋内的支撑环可以防止滤袋完全被压扁。逆气流清灰袋式除尘器的过滤风速一般为0.3-1.2m/min，压力损失控制范围为1000-1500Pa。与机械振打式类似，逆气流清灰的袋式除尘器一般也是划分成多个袋室的，并且通过使用阀门，来对袋室进行逐个的提供反向的气流。这个反向气流既可以由专门的风机来提供，也可以由系统的主风机来提供。为了增强逆气流清灰装置的清灰效果，常常会通过安装一些自动阀门来使反向气流产生脉冲。逆气流清灰式的清灰效果
必须在过滤的气流速度较低时才会体现出来，因为它本身的清灰作用就比较弱。但是它的优点是清灰比较均匀，对滤袋的损坏比较小，而且也不会产生剧烈的振动。
（3）脉冲喷吹清灰：利用4-7个标准大气压的压缩空气反吹，产生强度较大的清灰效果。当进行清灰操作时，将压缩空气喷射入滤袋，气流的速度非常高，而且持续的时间非常短，一般不超过0.2s ，于此同时，引导大量的空气进入滤袋，这样就会使滤袋产生急剧的膨胀并发生振动，从而使粘附在滤袋上的粉尘脱离并清落下去。每清灰一次，称为一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环的时间称为脉冲周期，通常为60s [2]。
3.2.5袋式除尘器的选择和计算
（1）除尘效率
%74.911042.2200-1-13
=×==C C s η 式中s C ---标准状态下烟气含尘浓度, 3/m mg
s C ---标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值, 3/m mg
（2）工况下烟气流量 )/(1072.586
.97325.1012731452731061.3355h m P P T T Q Q S N N S N S ×=×+××== 式中Q N ——标准状态下的烟气流量
T S ——工况下的烟气温度，K
T N ——标准状态下温度，273K
P S ——工况下的大气压，KPa
P N ——标准状态下大气压，101.325KPa
（3）滤料的选择
烟气温度为140o C-150o C ，故选择可以在523K 下长期使用的玻璃纤维作为滤料，具有过滤性能好，阻力低，化学稳定性好，价格便宜等优点。
（4）袋径及长径比
袋径取d=400mm ，滤袋的长度取L=5m ，则长径比L/D=5/0.4=12.5.
在5-40之间，符合要求。
（5）计算过滤面积
采用逆气流反吹清灰取υF =1.5m/min
则总过滤面积 25
56.63555
.1601072.5υ60m Q A F =××== （6）确定滤袋尺寸：直径d=0.4m ，高度l=5.5m ，则每条滤袋面积a ：
291.65.54.014.3πm dl a =××
== 滤袋条数：
个92091
.656.6355a ===A n 袋式除尘器分为六个室， 单室滤袋条数：n=154条。取n=160条，一个小室中，将滤袋分为8组，由5列4排组成一组，每组之间留有400mm 宽的检修人行道，编排滤袋和壳体间也留有200mm 宽的检修人行道,每个滤袋中留50mm 的间距。由此可计算出小室的B ×L=5200×8600mm ，过滤面积为A'=错误！未找到引用源。26.663391.66160m =××
（7）核算过滤气速 min /44.16
.6633601072.560′υ5m A Q F =××=′=
在0.5-2.0m/min 的范围内，符合要求。
（8）除尘器的选择：
根据除尘器的处理烟气量和总过滤面积，可以选定除尘器型号规格，参考《除尘器手册》选择TFC-10000型号的反吹袋式除尘器。其主要性能与主要结构尺寸见下表：
表2 TFC-10000型号反吹袋式除尘器的性能参数
材质
过滤风速/(m/min) 处理风量//h)(m 3 过滤面积/2m 除尘器阻力/Pa 涤纶或玻纤
1.5 600000 10000 180-200 使用温度/C ° 滤袋尺寸/mm
滤袋数量/条 室数/个 外型尺寸 (长×宽×高)/m 250<
5500004Φ× 1120 6 24.7×15.6×24.8
3.3脱硫设备的设计与计算
3.3.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的原理
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%[3]。
采用石灰/石灰石浆液吸收烟气中的SO 2，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。
吸收：22Ca(OH)O H CaO =+ O H 2
1O H 21CaSO SO Ca(OH)22322+?=+ ↑CO O H 2
1CaSO O H 21SO CaCO 223223+?=++ 232224)Ca(HSO O H 2
1SO O H 21CaSO =++? 由于烟气中含有2O ，因此吸收过程中会有氧化副反应发生。 氧化：在氧化过程中，主要是将吸收过程中所生成的O H 2
1CaSO 23?氧化称为O 2H CaSO 24?： O 2H 2CaSO O 3H O O H 2
12CaSO 242224?=++? 由于在吸收过程中生成了部分23)Ca(HSO ，在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化，分解出少量的2SO ： 2242223SO O 2H CaSO O H O 2
1)Ca(HSO +?=++ 设备运行过程中的问题及出现这种问题的原因]4[：
（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；2Ca(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。
3.3.2石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程
石灰石/石灰法湿式烟气脱硫技术的工艺流程如图1所示。锅炉烟气经除尘、冷却后送入吸收塔，吸收塔内用调配好的石灰石或石灰浆液洗涤含2SO 的烟气，洗涤净化后的烟气经除雾和再热后排放。吸收塔内排出的吸收液流入循环槽，加入新鲜的石灰石或石灰浆液进行再生]1[。
图1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程
3.3.3吸收塔内流量计算
假设吸收塔内平均温度为80C °
，压力为120KPa ，则吸收塔内烟气流量为： P
101.325273t 273Q Q V ×+×= /s m 49.109120
101.325273802733600103.6135=×+××= 式中：V Q —吸收塔内烟气流量，/s m 3；
Q —标况下烟气流量，/s m 3；
3.3.4吸收塔径计算
依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数，可选择吸收塔内烟气流速3m/s =v ，则吸收塔截面A 为： 2v 36.50m 3
109.49Q A ===v 则塔径d 为： m 82.63.14
36.504π4A d =×==
取塔径7m D 0=。
3.3.5吸收塔高度计算
吸收塔可看做由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池]5[。
（1）吸收区高度：依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得，设吸收塔喷气液反应时间t=3s ，则吸收塔的吸收区高度为： 9m 33t H 1=×=×=v
吸收区一般设置3～6 个喷淋层，每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴，本设计中设置4 个喷淋层，喷淋层间距为2m ，入口烟道到第一层喷淋层的距离为2m ， 最后一层喷淋层到除雾器的距离1m 。
（2）除雾区高度：除雾器用来分离烟气所携带的液滴,在吸收塔中,由上下两极除雾器(水平或菱形) 及冲水系统(包括管道、阀门和喷嘴等) 构成。每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴]6[。最后一层喷淋层到除雾器的距离1m,除雾器的高度为2.5m ,除雾器到吸收烟道出口的距离为0.5m 。
则取除雾区高度为：4m H 2=
（3）浆池高度：浆池容量1V 按液气比浆液停留时间1t 确定： 11t Q G L V ××=
35m 25.451605103.61100015=×××= 式中：G
L —液气比，一般为15～253L/m ，取153L/m ； Q —标况下烟气量，/h m 3；
1t —浆液停留时间，s ，一般1t 为min 8~min 4，本设计中取值为min 5； 选取浆池直径等于吸收塔0D ，本设计中选取的浆池直径1D 为7m ，然后再根据1V 计算浆池高度： 21
13πD 4V H =m 73.1173.1425.45142=××= 式中：3H —浆池高度，m ；
1V —浆池容积，3m ；
从浆池液面到烟气进口底边的高度为0.8 2m 。本设计中取为1.5m 。
（4）喷淋塔烟气进口高度设计：
喷淋塔烟气进口高度m h 52.020
21.34==
，烟气出口高度与进口高度相同 （5）吸收塔高度：
m 27.27252.05.173.1149H H H H 321=×++++=++= 3.4烟囱设计计算
具有一定速度的热烟气从烟囱出口排除后由于具有一定的初始动量,且温度高于周围气温而产生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。这相对增加了烟囱的几何高度，因此烟囱的有效高度为：
ΔH H H S +=
式中：H —烟囱的有效高度，m ；
S H —烟囱的几何高度，m ；
ΔH —烟囱抬升高度，m 。
3.4.1烟气释放热计算 s
s H T ΔT Q 0.35P Q ××= 式中：H Q —烟气热释放率，kw ；
P —大气压力，97.86kPa ；
v Q —实际排烟量，/s m 3
s T —烟囱出口处的烟气温度，取418K ；
a T —环境大气温度
取环境大气温度a T =293K ，大气压力a P =101.325kPa
25K 1293-418T -T ΔT a s ===
环境大气压下的烟气流量： s m Q S /89.15886
.97325.10127314527336001061.335=×+××= 1627.43kw 418
12589.58186.790.35T ΔT Q 0.35P Q s s H =×××=××= 3.4.2烟囱直径的计算
（1）烟囱平均内径可由下式计算 πυ4Q D s = 3.18m 20
3.1489.1584=××= 式中：s Q —实际烟气流量，/s m 3；
υ—烟气在烟囱内的流速，m/s ，此系统选择机械通风方式，由表3选取v=20 m/s ；
取烟囱直径为DN3.2m ； 校核流速19.76m/s 3.23.1489.1584πD 4Q v 2
2s =××==。 （2） 烟囱出口内径可按下式计算：
m v Q d 2.320
1072.50188.00188.05
2=×== 式中Q----通过烟囱的总烟气量,m 3/h ，
v---烟囱出口烟气流速,m/s 。
（3）烟囱底部直径，烟囱锥度在一定范围内，本系统取i=0.025
m H i d d 45.545025.022.3221=××+=××+=
式中 d 2---烟囱出口直径，m
H---烟囱高度,m
i---烟囱锥度，通常取i=0.02～0.03。
表3 烟囱出口烟气流速
通风方式 运 行 情 况 全负荷时 最小负荷
机械通风 10-20 4-5
自然通风 6-10 2.5-3
3.4.3烟气抬升高度计算
由700kw 1＜Q H ，可得
H u )
0.01Q D (1.52H Δ+×=s v m 23.1110
1627.43)0.013.220(1.52=×+×××= 式中：s ν—烟囱出口流速，取20m/s ；
D —烟囱出口内径，m ；
u —烟囱出口处平均风速，取10m/s . 3.4.4烟囱的几何高度计算
本设计的锅炉燃煤量为36.4t/h ，根据表4中锅炉总容量与烟囱最低允许高度的关系，取烟囱几何高度为45m H S =。
表4锅炉房总容量与烟囱最低允许高度关系
锅炉房总容量（t/h ） MW 烟囱最低允许高度（m ）
<1 <0.7 20
1～2 0.12～1.4 25
2～4 1.4～2.8 30
4～10 2.8～7 35
10～20 7～14 40
20～40 14～28 45
则烟囱有效高度为：
56.23m 23.1145ΔH H H S =+=+=
3.4.5烟囱阻力计算
标准状况下的烟气密度为3/34.1m kg ，则可得在实际温度下的密度为： 3n 0.88kg/m 418
2731.34145273273ρρ=×=+×= 烟囱阻力可按下式计算： 2ρv d λΔp 2l =Pa 38.602
3.276.190.8856.230.022
=××××= 式中：λ—摩擦阻力系数，无量纲，本处取0.02；
v —管内烟气平均流速，m/s ；
ρ—烟气密度，3kg/m ；
l —烟囱长度，m ；
d —烟囱直径，m
3.4.6烟囱的抽力 Pa
P t t H S p
k y 66.241100086.97)1452731-1-2731(23.560342.0)2731-2731(0342.0=××+××
=++= 式中 H ——烟囱高度，m
k t ——外界空气温度，冬季室外气温为-1C o
p t ——烟囱内烟气平均温度，取145C o
B ——当地大气压，97.86KPa
3.5管道系统设计计算
3.5.1摩擦阻力损失计算
假设管道采用管径为φ1000的薄皮钢管，管内烟气流速为15m/s v o =
根据流体力学原理，空气在任何横截面形状不变的管道内流动时，摩擦阻力m Δp 可用下式计算： 2ρv d λΔp 2m l =99Pa 1
20.8851500.022=××××= 式中：λ—摩擦阻力系数，无量纲,对于薄皮钢管0.02λ=；
v —管内烟气平均流速，m/s ；
ρ—烟气密度，3kg/m ；
l —管道长度，50m ；
d —管道直径，m ；
3.5.2局部阻力损失计算
烟气管道局部阻力损失可按下式计算： 2ρv n ζ′Δp 2m =Pa 5.2472
510.880.25102=×××= 式中：n —弯头个数；
ζ—局部阻力系数，无量纲；该烟气管道中采用的是90°弯头，其局部阻力损失系数0.25ζ=
ρ—烟气密度，3kg/m ；
v —管内烟气平均流速，m/s ；
管道总阻力损失p Δ为：
Pa 5.3465.24799′Δp Δp Δp m m =+=+=
3.5.3系统总阻力计算
系统的总阻力包括烟气在锅炉出口前的阻力800Pa 、烟囱阻力、管道总阻力与脱硫设备的阻力之和。查相关资料，脱硫设备的阻力为880Pa ，则系统的总压力损失为：
Pa 88.20868805.34638.60800Δp 系统=+++=
3.6风机和电动机的选择及计算
3.6.1风机风量的计算
86
.97325.1012731452731061.31.1325.1012732731.15×+×××=×+×=P t Q Q p y 式中 1.1——风量备用系数；
Q ——标准状态下风机前风量，m 3/h ；
t p ——风机前烟气温度，℃，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度；
P ——当地大气压力，kPa 。
3.6.2风机风压的计算
Pa
P
t t S h H y p y y 08.202697.86
101.325×200+273145+273×241.66)-(2086.88×1.2325.101273273)-Δ∑(2.1==×++= 式中 1.2——风压备用系数；
h Δ∑——系统总阻力，Pa ；
S y ——烟囱抽力，Pa ；
t p ——风机前烟气温度，℃；
t y ——风机性能表中给出的试验用气体温度，℃；引风机为200℃
根据计算出的风机风量Q y 和风机风压H y ，可选择由莱州风机厂加工订做的G4-73锅炉离心通风机，其性能表如下：
表5风机性能参数
3.6.3电动机功率的计算 kW H Q Ne y y 10.53995
.09.010*******.108.2026103.6ηη10003600β521=××××××=×=
式中Q y ——风机风量，m 3/h ；
H y ——风机风压，Pa ；
η1——风机在全压头时的效率（一般风机为0.5-0.7，高效分机为0.9）；
η2——机械传动效率，当风机与电动机直联传动时η2＝1，用联轴器连接时
η2＝0.95~0.98，用V 形带传动时η2＝0.95；
β——电动机备用系数，对引风机，β＝1.3。
根据电动机的功率，传动方式选择电动机型号。
经查阅有关资料，由风机厂家所给的参数指标，得配套电机性能参数如下：
表6配套电机性能参数
型号
功率（KW ） 额定电压（V ） 额定电流（A ） KMS600KW 600 400/230 1086
型号 风量/(m3/h) 全压/Pa G4-73 15000-650000 1400-7000
4 总结
这次大气污染控制工程课程设计我们主要设计一燃煤锅炉烟气除尘脱硫系统，通过这次课程设计我们进一步消化和巩固课本中所学的内容, 本次课题让我们可以综合利用所学到的大气污染控制工程的知识，分析各种除尘器和脱硫设备的优缺点来进行除尘器以及脱硫设备的选择。通过这次课程设计，我对燃煤锅炉烟气袋式除尘湿式脱硫系统中的袋式除尘器以及石灰石湿法脱硫设备的结构、功能以及设计都有了更深的了解，并且真正的将自己所学的知识得到了运用，通过理论知识和实际运用的结合，从而真正的掌握知识。
5 参考文献
[1] 郝吉明，马广大，王书肖主编.大气污染控制工程.北京：高等教育出版社，2010.1
[2]张殿印，王纯.除尘器手册.北京：化学工业出版社，2004.10
[3]刘天齐.三废处理工程技术手册·废气卷.北京：化学工业出版社，1999
[4]童志权.工业废气净化与利用.北京：化学工业出版社，2003
[5]周兴求，叶代启.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，2003
[6] 罗辉.环保设备设计与应用.北京：高等教育出版社，2003
6 附图
尺寸比例：1:200
尺寸比例：8:1