環(huán)境工程大氣課程設計-SHF20-25型鍋爐中硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設計.doc

目錄1設計任務.11.1設計題目.11.2設計原始數(shù)據(jù).11.3設計內(nèi)容及要求.12設計計算.22.1燃煤鍋爐煙氣量、煙塵及二氧化硫的濃度計算.22.1.1理論空氣量.22.1.2理論煙氣量.32.1.3實際煙氣量.32.1.4煙氣含塵濃度.32.1.5二氧化硫濃度.42.2除塵設備的設計與計算.42.2.1袋式除塵器的概念.42.2.2袋式除塵器的工作原理.42.2.3袋式除塵器的濾料.52.2.4袋式除塵器的清灰方式.62.2.5袋式除塵器的選擇和計算.72.3脫硫設備的設計與計算.92.3.1石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫技術的原理.92.3.2石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫技術的工藝流程.102.3.3吸收塔內(nèi)流量計算.112.3.4吸收塔徑計算.112.3.5吸收塔高度計算.112.4煙囪設計計算.132.4.1煙氣釋放熱計算.132.4.2煙囪直徑的計算.142.4.3煙氣抬升高度計算.142.4.4煙囪的幾何高度計算.152.4.5煙囪阻力計算.152.4.6煙囪高度校核.162.5管道系統(tǒng)設計計算.172.5.1管徑的計算.172.5.2摩擦阻力損失計算.172.5.4系統(tǒng)總阻力計算.182.6通風機、電動機的選擇.193結(jié)束語.204參考文獻.215附圖.21第1頁1設計任務1.1設計題目SHF20-25型鍋爐中硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設計1.2設計原始數(shù)據(jù)鍋爐型號：SHF20-25即，雙鍋筒橫置式沸騰爐，蒸發(fā)量20t/h，出口蒸汽壓力25MPa設計耗煤量：2.4t/h設計煤成分：CY=62.5%，HY=4%，OY=3%，NY=1%，SY=1.5%，AY=20%WY=8%；YV15；屬于中硫煙煤排煙溫度：160C空氣過剩系數(shù)1.2飛灰率35煙氣在鍋爐出口前阻力800Pa污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標準中2類區(qū)新建排污項目執(zhí)行。連接鍋爐、凈化設備及煙囪等凈化系統(tǒng)的管道假設長度150m，90彎頭30個。1.3設計內(nèi)容及要求（1）根據(jù)燃煤的原始數(shù)據(jù)計算鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量，煙塵和二氧化硫濃度。（2）凈化系統(tǒng)設計方案的分析，包括凈化設備的工作原理及特點；運行參數(shù)的選擇與設計；凈化效率的影響因素等。第2頁（3）除塵設備結(jié)構(gòu)設計計算（4）脫硫設備結(jié)構(gòu)設計計算（5）煙囪設計計算（6）管道系統(tǒng)設計，阻力計算，風機電機的選擇（7）根據(jù)計算結(jié)果繪制設計圖，系統(tǒng)圖要標出設備、管件編號、并附明細表；除塵系統(tǒng)、脫硫設備平面、剖面布置圖若干張，以解釋清楚為宜，最少4張A4圖，并包括系統(tǒng)流程圖一張。2設計計算2.1燃煤鍋爐煙氣量、煙塵及二氧化硫的濃度計算2.1.1理論空氣量以1kg中硫煙煤燃燒為基礎，則：質(zhì)量/g物質(zhì)的量/mol(分子）理論需氧量/molC62552.0852.08H402010O300.94N100.36S150.470.47灰分200OH2804.44第3頁所以理論需氧量為：mol/kg61.6194.047.01008.52Q1假定干空氣中氮和氧的摩爾比為3.78，則1kg中硫煤完全燃燒所需要的理論空氣量為：mol/kg05.294)178.3(61.61)178.3(QQ122.1.2理論煙氣量mol/kg88.30978.361.6144.447.02008.52Q32.1.3實際煙氣量空氣過剩系數(shù)2.1時，實際煙氣量為：mol/kg78.3682.050.29488.3092.0QQQ234即/kgm26.810004.2278.3683煙氣流量Q應以/hm3計，設實際耗煤量為m=2400kg，所以標況下實際煙氣量：/hm19824240026.8mQQ342.1.4煙氣含塵濃度煙氣含塵濃度：334mg/m3630g/m63.326.820015.0QAVC式中：V飛灰率A灰分4Q標準狀態(tài)下實際煙氣量，m3/kg。第4頁2.1.5二氧化硫濃度3341mg/m3650g/m65.3Q47.064C2.2除塵設備的設計與計算2.2.1袋式除塵器的概念過濾式除塵器，又稱為空氣過濾器，是使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置，采用濾紙或玻璃纖維等填充層作濾料的空氣過濾器，主要用于通風及空氣調(diào)節(jié)方面的氣體凈化。袋式除塵器是采用纖維織物做濾料的過濾式除塵器，在工業(yè)尾氣的除塵方面應用較廣1。袋式除塵器的除塵效率一般可達99%以上。雖然它是最古老的除塵方法之一，但由于它效率高，性能穩(wěn)定可靠、操作簡單，因而獲得越來越廣泛的應用。同時，在結(jié)構(gòu)形式、濾料、清灰方式和運行方式等方面也都得到了不斷的發(fā)展。濾袋形狀傳統(tǒng)上為圓形，后來又出現(xiàn)了扁形，扁袋在相同過濾面積下體積更小，具有較好的應用價值1。2.2.2袋式除塵器的工作原理含塵氣流從下部孔板進入圓筒形濾袋內(nèi)，在通過了濾料的孔隙時，粉塵被捕集于濾料上，透過濾料的清潔氣體由排出口排出。沉積在濾料上的粉塵，可在機械振動的作用下從濾料表面脫落，落入灰斗中，常用濾料由棉、毛、人造纖維等加工而成，濾料本身網(wǎng)孔較大，孔徑一般為2050m，表面起絨的濾料為510m，因而新鮮濾料的除塵效率較低。顆粒因截留、慣性碰撞、靜電和擴散等作用，逐漸在濾袋表面形成粉塵層，常稱為粉塵初層。初層形成后，它成為袋式除塵器的主要過濾層，提高了除塵效率。濾布只不過起著形成粉塵初層和支撐它的骨架作用，但隨著顆粒在濾袋上積聚，濾袋兩側(cè)的壓力差增大，會把有些已附在濾料上的細小粉塵擠壓過去，使除塵效率下降。另外，若除塵器壓力過高，還會使除塵系統(tǒng)的處理氣體量顯著下降，影響生產(chǎn)系統(tǒng)的排風效果。因此，除塵第5頁器阻力達到一定的數(shù)值之后，要及時清灰。清灰不能過分，即不應破壞粉塵初層，否則會引起除塵效率顯著降低。對于粒徑0.10.5m的粒子清灰后濾料的除塵效率在90%以下；對于1m以上的粒子，效率在98%以上。當形成顆粒層后，對所有的粒子的效率都在95%以上，對于1m以上的粒子效率都高于99.6%。另一個影響袋式除塵器效率的因素是過濾速度。它定義為煙氣實際體積流量與濾布面積之比，也稱為氣布比。其大小直接影響到袋式除塵器的一次性投資、運行費用、除塵效率等。過濾速度太高會造成壓力損失過大，降低除塵效率，使濾袋堵塞以至快速損壞。但是，提高過濾速度可以減少過濾面積，以較小的設備來處理同樣流量的氣體。過濾速度小會提高除塵效率，延長濾袋使用壽命，但會造成除塵器過于龐大，一次性投資加大。它與粉塵性質(zhì)、氣體含塵濃度、濾袋材質(zhì)和清灰方式等因素有關。一般若含塵濃度高、粉塵顆粒小，過濾速度應取小值，反之則取高值。2.2.3袋式除塵器的濾料濾料是組成袋式除塵器的核心部分，其性能對袋式除塵器操作有很大的影響。選擇濾料時必須考慮含塵氣體的特征，如顆粒和氣體的性質(zhì)（溫度、濕度、粒徑和含塵濃度等）。性能良好的濾料應容量大、吸濕性小、效率高、阻力低，使用壽命長，同時具備耐溫、耐磨、耐腐蝕、機械強度高等優(yōu)點。濾料特征除與纖維本身的性質(zhì)有關外，還與濾料表面結(jié)構(gòu)有很大關系。表面光滑的濾料容塵量小，清灰方便，適于含塵濃度低、黏性大的粉塵，采用的過濾速度不宜過高。表面起絨的濾料容塵量大，顆粒能深入濾料內(nèi)部，可以采用較高的過濾速度，但必須及時清灰。袋式除塵器的濾料種類較多。按濾料材質(zhì)分，有天然纖維、無機纖維和合成纖維等；按濾料結(jié)構(gòu)分，有濾布和毛氈兩類。棉毛織物屬天然纖維，價格較低，適用于凈化沒有腐蝕性、溫度在350360K以下的含塵氣體。無機纖維濾料主要指玻璃纖維濾料，具有過濾性能好、阻力低、化學穩(wěn)定性好、價格便宜等優(yōu)點。用硅酮樹脂處理玻璃纖維濾料能提高其耐磨性、疏水性和柔軟性，還可以使其表面光滑易于清灰，可在523K以下長期使用。玻璃纖維較脆，經(jīng)不起揉折和摩擦，第6頁使用上有一定的局限性。尼龍織布的最高使用溫度可達368K，耐酸性不如毛織物，但耐磨性好。奧綸的耐酸性好，耐磨性差，使用溫度答423K。滌綸的耐熱、耐酸性能較好，耐磨性也僅次于尼龍，可長期在413K下使用，滌綸絨布在我國是性能較好的一種濾料。2.2.4袋式除塵器的清灰方式（1）機械振動清灰：機械振打式清灰式最早出現(xiàn)的清灰方式，它的結(jié)構(gòu)一般是使用某些裝置來對濾袋的框架結(jié)構(gòu)進行振打或搖晃，通過濾袋的振動來達到清落灰塵的目的。這種清灰方式結(jié)構(gòu)非常簡單，甚至人工都可以完成，一般高頻率振動清灰和機械振打比較常見，機械振打式清灰的幾種操作方式，第一種是沿水平方向的，下部較為固定，上部搖晃，水平振打的部位主要是濾袋的上部和中部。第二種是沿豎直方向振打，這種方式對于濾袋的損害比較大，尤其是袋口處，容易出現(xiàn)損壞。所以常常利用一個高速旋轉(zhuǎn)地偏心輪來讓濾袋產(chǎn)生頻率很高的振動，從而實現(xiàn)清灰，這樣對濾袋損害較小，但清灰效果也較差。第三種是利用振動來實現(xiàn)清灰，振動的頻率一般比較高。或者綜合前兩種方式，疊加在一起。第四種是利用偏心軸上的搖桿，這個偏心軸是不停轉(zhuǎn)動的。這樣通過振動圓管，濾袋就會在各個方向上產(chǎn)生搖動，使沉積于濾袋的顆粒層破碎而落入灰斗中。（2）逆氣流清灰：所謂逆氣流清灰指清灰時氣流方向與正常過濾時相反。過濾過程與機械振動清灰方式相同，但在清灰時，要關閉含塵氣流，開啟逆氣流進行反吹風。此時濾袋變形，沉積在濾袋內(nèi)表面的灰塵破壞、脫落。通過花板落入灰斗。安裝在濾袋內(nèi)的支撐環(huán)可以防止濾袋完全被壓扁。逆氣流清灰袋式除塵器的過濾風速一般為0.31.2m/min，壓力損失控制范圍為10001500Pa。與機械振打式類似，逆氣流清