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摘要：叙述了我国目前二氧化硫污染、酸雨危害的严重状况和开展燃煤烟气除尘脱硫技术研究的必要性，以及我国中小型燃煤锅炉烟气除尘脱硫技术的现状，提出了发展适合我国国情的中小型燃煤锅炉烟气除尘脱硫技术思路。
关键词：燃煤锅炉;除尘;脱硫
1.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。随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，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状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。因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO2危害的关键问题。
由于我国部分地区燃用高硫煤，燃煤设备未能采取脱硫措施，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年我国煤炭消耗量增长到15亿吨时，二氧化硫排放量将达2730万吨。因而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。
2.除尘器的设计与计算
2.1燃煤锅炉烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算
2.1.1燃煤量计算
（1）.热量计算
在锅炉运行时，其过程可视为工质水在定压条件下，吸收热量产生水蒸气的过程。这个过程，一般可分为以下三个阶段进行：
①水的加热阶段
水温从给水温度20℃在省煤器中被加热到100℃，此加热阶段单位质量的水吸收的热量为：
4.2kJ/（kg*K）*（373.15K-293.15K）=336kJ/kg
②水的气化阶段
由饱和水变成饱和蒸汽，需要吸收气化潜热。当锅炉给水加热到饱和温度后，继续加热会不断产生饱和蒸汽，并不断增多，而饱和水不断减小，直至完全气化。在整个气化阶段，虽然热量不断增加，但温度保持不变。查《化学化工物性数据手册》知水在100℃时的汽化热=40599J/mol。此气化阶段吸收热量为
1000/18*40599=2255.5kJ/kg
③水蒸气的过热阶段
将干饱和蒸汽继续定压加热，蒸汽温度即开始上升，从饱和温度上升到规定的过热温度。本设计使用的为蒸发量2t/h，出口蒸汽压力13MPa的锅炉，属于超临界压力锅炉，13MPa时一般出口温度在331℃左右。此过热阶段吸收的热量为
综上，全部过程中水从供入到出口总共吸收热量为
（2）根据煤的工业分析数据计算发热量
中国煤炭科学研究院提出如下发热量计算式
褐煤：=（10f+6500-10w+5a-△）*4.187 单位（KJ/Kg）
烟煤：=（50f+9a+K-△）*4.187 单位（KJ/Kg）
无烟煤：=（100f+3v-3w-K’-△）*4.187 单位（KJ/Kg）
式中：f、w、a、v ——分别为煤中固定碳、水分、灰分及挥发分的质量分数;
K——常数，其值与煤的粘结性、挥发分有关。
工业分析数据进行煤的低位发热量的计算：
①于V（%）=8<18
则△Q=2.16（100-W-A）+6W=2.16*（100-10-15）+6*10=222（kJ/kg）
②无烟煤的低位发热量
Q低=（100f+3v-3w-K’-△）*4.187=（100*65+3*8-3*10-1000-222）*4.187
=22073（kJ/kg）
（3）煤量计算
注：锅炉的热效率由《煤的燃烧与气化手册》（化学工业出版社）中查得煤粉炉的热效率为75～80%，本次设计取75%计算。
所以：锅炉总的燃煤量为：
单位质量煤燃烧产生的烟气量为10.1
故总的烟气量为10.1*368.5=3721.85
1.1.3选用除尘器要达到的效率（以表示）
（1）烟气的性质
排烟温度160℃
經计算分析烟气出口的烟尘浓度
污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。
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（标准状况下）：200mg/m3
二氧化硫排放标准（标准状况下）：900mg/m3
若烟囱高度达不到GB13271—2001表4锅炉房烟囱最低允许高度（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
故要求能达到的效率为
2.2.3工况下烟气流量
Q/=（m3/h）= =6103.44（m3/h）
则烟气的流量为
2.2.6烟囱的设计
1.烟囱高度的计算
根据锅炉的蒸发量（t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定表确定烟囱高度
锅炉烟囱高度
由于给定锅炉型号DZL2—13蒸发量为2t/h，故选定烟囱高度为30m
烟囱抬升高度：
Qh=CpVo（Ts-Ta）
=1.38×3721.85/3600×（160-20）
=199.74KW
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
Ta—当地最近5年平均气温值 K=273+20=293K
由于177.36KW<2100KW，则
Vs—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
烟囱总高度H为：H=Hs+Δh=33.76m
参考文献
[1] 姜利. 基于小型隧道窑炉的烟气脱硫除尘工程实践分析研究[D]. 山东大学 2014
[2] 杨一理. 尿素与氧化剂复合吸收液同时脱硫脱硝试验研究[D]. 浙江工业大学 2013
[3] 冯昀祥. 燃煤有机热载体炉烟气脱硫除尘工程设计[D]. 浙江工业大学 2013
[4] 祝光. 掺铁纳米TiO2光催化氧化SO2的研究[D]. 广东工业大学 2007
[5] 游咏妍. 纳米TiO2光催化氧化SO2[D]. 广东工业大学 2006
关键词：燃煤锅炉;除尘;脱硫
1.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。随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，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状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。因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO2危害的关键问题。
由于我国部分地区燃用高硫煤，燃煤设备未能采取脱硫措施，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年我国煤炭消耗量增长到15亿吨时，二氧化硫排放量将达2730万吨。因而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。
2.除尘器的设计与计算
2.1燃煤锅炉烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算
2.1.1燃煤量计算
（1）.热量计算
在锅炉运行时，其过程可视为工质水在定压条件下，吸收热量产生水蒸气的过程。这个过程，一般可分为以下三个阶段进行：
①水的加热阶段
水温从给水温度20℃在省煤器中被加热到100℃，此加热阶段单位质量的水吸收的热量为：
4.2kJ/（kg*K）*（373.15K-293.15K）=336kJ/kg
②水的气化阶段
由饱和水变成饱和蒸汽，需要吸收气化潜热。当锅炉给水加热到饱和温度后，继续加热会不断产生饱和蒸汽，并不断增多，而饱和水不断减小，直至完全气化。在整个气化阶段，虽然热量不断增加，但温度保持不变。查《化学化工物性数据手册》知水在100℃时的汽化热=40599J/mol。此气化阶段吸收热量为
1000/18*40599=2255.5kJ/kg
③水蒸气的过热阶段
将干饱和蒸汽继续定压加热，蒸汽温度即开始上升，从饱和温度上升到规定的过热温度。本设计使用的为蒸发量2t/h，出口蒸汽压力13MPa的锅炉，属于超临界压力锅炉，13MPa时一般出口温度在331℃左右。此过热阶段吸收的热量为
综上，全部过程中水从供入到出口总共吸收热量为
（2）根据煤的工业分析数据计算发热量
中国煤炭科学研究院提出如下发热量计算式
褐煤：=（10f+6500-10w+5a-△）*4.187 单位（KJ/Kg）
烟煤：=（50f+9a+K-△）*4.187 单位（KJ/Kg）
无烟煤：=（100f+3v-3w-K’-△）*4.187 单位（KJ/Kg）
式中：f、w、a、v ——分别为煤中固定碳、水分、灰分及挥发分的质量分数;
K——常数，其值与煤的粘结性、挥发分有关。
工业分析数据进行煤的低位发热量的计算：
①于V（%）=8<18
则△Q=2.16（100-W-A）+6W=2.16*（100-10-15）+6*10=222（kJ/kg）
②无烟煤的低位发热量
Q低=（100f+3v-3w-K’-△）*4.187=（100*65+3*8-3*10-1000-222）*4.187
=22073（kJ/kg）
（3）煤量计算
注：锅炉的热效率由《煤的燃烧与气化手册》（化学工业出版社）中查得煤粉炉的热效率为75～80%，本次设计取75%计算。
所以：锅炉总的燃煤量为：
单位质量煤燃烧产生的烟气量为10.1
故总的烟气量为10.1*368.5=3721.85
1.1.3选用除尘器要达到的效率（以表示）
（1）烟气的性质
排烟温度160℃
經计算分析烟气出口的烟尘浓度
污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。
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（标准状况下）：200mg/m3
二氧化硫排放标准（标准状况下）：900mg/m3
若烟囱高度达不到GB13271—2001表4锅炉房烟囱最低允许高度（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
故要求能达到的效率为
2.2.3工况下烟气流量
Q/=（m3/h）= =6103.44（m3/h）
则烟气的流量为
2.2.6烟囱的设计
1.烟囱高度的计算
根据锅炉的蒸发量（t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定表确定烟囱高度
锅炉烟囱高度
由于给定锅炉型号DZL2—13蒸发量为2t/h，故选定烟囱高度为30m
烟囱抬升高度：
Qh=CpVo（Ts-Ta）
=1.38×3721.85/3600×（160-20）
=199.74KW
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
Ta—当地最近5年平均气温值 K=273+20=293K
由于177.36KW<2100KW，则
Vs—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
烟囱总高度H为：H=Hs+Δh=33.76m
参考文献
[1] 姜利. 基于小型隧道窑炉的烟气脱硫除尘工程实践分析研究[D]. 山东大学 2014
[2] 杨一理. 尿素与氧化剂复合吸收液同时脱硫脱硝试验研究[D]. 浙江工业大学 2013
[3] 冯昀祥. 燃煤有机热载体炉烟气脱硫除尘工程设计[D]. 浙江工业大学 2013
[4] 祝光. 掺铁纳米TiO2光催化氧化SO2的研究[D]. 广东工业大学 2007
[5] 游咏妍. 纳米TiO2光催化氧化SO2[D]. 广东工业大学 2006