鍋爐污染物治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、1.1設(shè)計(jì)目的通過課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固課程所學(xué)的內(nèi)容，并使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化， 培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行凈化系統(tǒng)的初步能力。通過設(shè)計(jì)，了解工程設(shè)計(jì)內(nèi)容、 方法及步驟，培養(yǎng)學(xué)生確定大氣污染控制系統(tǒng)的系統(tǒng)方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制 工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計(jì)說明書的能力。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)運(yùn)用所學(xué)的大氣污染控制工程及相關(guān)知識(shí)對某一鍋爐污染物治理系統(tǒng)進(jìn)行 設(shè)計(jì)。燃煤鍋爐燃燒過程排放的煙氣屮含有大量的煙塵和二氧化硫，如不采取有 效的治理措施，將會(huì)對周圍大氣環(huán)境及居民健康造成嚴(yán)重影響與危害。因此，本 設(shè)計(jì)結(jié)合燃煤鍋爐煙氣排放特點(diǎn)，根據(jù)所提供的原始參數(shù)及資料，擬設(shè)計(jì)一套燃 煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)。要求設(shè)

2、計(jì)的凈化系統(tǒng)效果好、操作方便、投資少， 且嚴(yán)格按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(gb13271-2001)中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)、煙塵濃度 排放標(biāo)準(zhǔn)、二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求(1) 計(jì)算煙氣排放量及煙氣屮的各污染組分濃度。(2) 污染治理工藝的選擇(3) 污染治理的設(shè)備主要參數(shù)及規(guī)格計(jì)算。(4) 煙囪的排放口尺寸及高度。1.5工藝流程鍋爐煙氣rti引風(fēng)機(jī)抽出，首先含塵氣體進(jìn)入除塵器氣體步室入口，通過導(dǎo)向器在旋風(fēng)了內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，氣體在離心力的作用下，粉塵被分離。降落在集塵箱內(nèi), 經(jīng)鎖氣器排出。凈化了的氣體，形成上升的旋流。經(jīng)排氣管匯于匯風(fēng)室，后經(jīng)除 塵由出口經(jīng)引風(fēng)機(jī)排人煙囪排入大氣中。2.

3、 煙氣排放量及煙氣中的各污染組分濃度的計(jì)算2. 1設(shè)計(jì)原始資料:鍋爐設(shè)備的主要參數(shù)額定蒸發(fā)量(t/h)主蒸汽壓力 (mpa)主蒸汽溫度(°c)燃煤量 (t/h)排煙量(m3/h)排煙溫度(°c)2609.8153045.4520000140150煙氣密度(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：1.34kg/m3空氣含水(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)：0.01578 kg/ m3空氣過剩系數(shù)：a二1.55800pa,排煙屮0灰占煤屮不可燃成分的比例:17%煙氣在鍋爐岀口前阻力：800pa當(dāng)?shù)卮髿鈮海?7. 86kpa冬季室外空氣溫度：tk二3°c煙氣其他性質(zhì)按空氣計(jì)算煤的工業(yè)分析值:068%； h二4%；

4、 s二 1.9%； n二 1.8%；w二7%； a二 14%； v二 15%煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：200 mg/m3二氧化硫排放濃度(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：900 mg/m32. 2設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算煙氣排放量及煙氣中的各污染組分濃度(1) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量qa4 =4. 76(1. 867 c +5. 56 h +0. 7 s -0. 7 0) (m3/kg)式中，c, h , s, 0分別是煤中各元素所含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。q “ =7. 165 (m7kg)(2) 標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論煙氣量(設(shè)空氣含濕量12. 93g/m3)qs '二 1.867(c +0.375 s)+11.2h +1.2

5、4w +0. 016qa ' +0. 79 qa '+0.8 n=7.6(m7kg)式中，qj標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論煙氣量，m7kg；w煤屮水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；nn元素在煤小的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(3) 標(biāo)準(zhǔn)狀況下實(shí)際煙氣量qs 二 q/ +1. 106 (a-1) q/=11. 96m3/kg標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量q應(yīng)以m3/h計(jì),因此,q總二qs x設(shè)計(jì)耗煤量q=11.96x45. 4x1000 =542984m7h工況下總的煙氣量q =qt /t=542984x 431 /273=857238m7h=238. lm3/s式i|i q-標(biāo)況卜煙氣量，m3/ht-工況下煙氣溫度，kt-標(biāo)況下溫度，27

6、3k(4) 標(biāo)況下煙氣含塵濃度c二 d x a /qs=0. 16 x 0. 14/11.96 = 0. 0019kg/m:i(5) 標(biāo)況下二氧化硫濃度cso2=2 s/ qs x 106 = 2 x 0.019 /11.96x 106 =3177 mg/m33. 污染治理工藝的選擇3. 1煙氣除塵工藝的選擇(1) 除塵效率 n二1- cs/c式中，c標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣含塵濃度，mg/m3；cs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)排放值，mg/m3oh=（1-200/1900） x 100% =89.5%（2）根據(jù)工況下的煙氣量23& lnf/s、煙氣溫度158°c及要求的除塵效率n=88

7、. 8%確定除塵器:選用ccj/a-40沖擊式除塵器。型號(hào)風(fēng)量(m7h)設(shè)備阻力（pa） 除塵效率ccj/a-40400001000-1600>95%脫硫率設(shè)備凈重（kg）耗水量 溢流（kg/h）>80%52391320型號(hào)4-72no5a設(shè)備凈重76kg通風(fēng)機(jī)金壓(pa) 3240-2240 電動(dòng)機(jī) y160m2-2風(fēng)量(m7h) 7950-147203.2脫硫脫氮工藝的選擇ts型系列脫硫脫氮裝置，為工業(yè)鍋爐排煙脫硫工程應(yīng)用而設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品。 并可擴(kuò)大應(yīng)用在處理冶金焦化剩余氨水，該設(shè)備即是脫硫器，又可作為污水處理 器。脫硫脫氮原理（1 ）脫硫原理氨的性質(zhì)決定氨極容易溶于水，是由水

8、分子和氨分子通過氫鍵互相結(jié)合形成 氨的水化物的緣故氨在水中的溶解度大于其它氣體，在0°c時(shí)，1體積水吸收1200體積的氨； 在20°c時(shí)約吸收700體積。過去認(rèn)為氨溶于水生成011的過程是分兩部分進(jìn)行 的。首先是人部分氨和水結(jié)合生成所謂氮氧化鞍（nh40h）然后氮氧化鞍在溶液 中電離成錢離子（nh4+）和氫氧根離子（oh-）?，F(xiàn)在己經(jīng)確認(rèn)：氫氧化鍍中的鍍 離子，無論從它的半徑大小或者從它的化合物性質(zhì)來看，它都和k+離子非常相 似，它在水中應(yīng)當(dāng)全部電離，不可能有nh4oh分子存在，已確知，氨水溶液中并 不含有nh40h而是有氨的水分了 xh3 h2o。nh3 h20和nh40

9、h不同，nh3 h2o 是氨分子通過氫鍵的結(jié)合，而nh40h則為離子化合物。由（nh4+）和（0h-）新 組成。氣態(tài)氨和酸（揮發(fā)性）的蒸汽作用生成鞍鹽。2nh3 （氣）+h2o （蒸汽）+s02 （氣）二（nh4） 2so3由此看來，煙氣屮加入吸收劑nh3 h20與s02等酸性氣體可進(jìn)行氣-汽反應(yīng)。 即氨和酸性氣體可以直接生成鹽類。這種化合物作用通常伴隨著大量的熱放出， 通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在無水的情況下，這種反應(yīng)并不進(jìn)行，即使微量的水的條件下也能 反應(yīng)出這種特性，因此這就是和其它吸收劑不同之處的主要原因。另外氨還和煙 氣中的氮起反應(yīng)：煙氣中的氮氧化物通常用nox表示no在空氣中可氧化成n02 易溶于

10、水，生成亞硝酸和硝酸。2n0+02二2no22n02+h20二hno3+hno2當(dāng)氨與hno3或hno2產(chǎn)生以下反應(yīng)nh3 h204- hno3二nh4no3+h2omi3 1120+ hn02二nh4n02+h20此反應(yīng)在氣-汽反應(yīng)中產(chǎn)量很少，因硝酸鞍與亞硝酸鞍在一定溫度下易于分 解，而在液相中(nh4) s03和nh4hs03為述原劑，nox被述原為n2,其反應(yīng)為：2n02+4 (nh4) 2s03二4 (nh4) 2s04+n2 f(nh4) 2s03+n02二(nh4) 2s04+n0 f2 (nh4) 2s03+2n0二2 (nh4) 2s04+n2 t為此使用氨-亞硫酸氨的氮方法，

11、能除去一定量的nox(2)脫氮原理煙氣中往往同時(shí)含有nox與s02,如杲用一種方法同時(shí)除去這兩種有害氣體， 豈不是一件非常有前途的事。前面脫硫的論述屮，脫硫后的終止物就是(nh4) 2s03和(nh4) 2s04 (少量)和一部分(nh4) hs03溶液。這些物質(zhì)乂是吸收nox 的吸收劑。在生產(chǎn)硫酸同時(shí)又生產(chǎn)硝酸的行業(yè)中，多數(shù)都是利用處理硫氧化物而 得到的(nh4) 2s03和(nh4) hs03溶液來吸收硝酸生產(chǎn)中的nox。其原理是利 用亞硝酸錢溶液作為吸收劑和nox反應(yīng)，使nox還原為n2：4 (nh4) 2s03+2n02->4 (nh4) 2s04+n2 t4 (nh4) hs0

12、3+2n02->4 (nh4) hs04+n2 f4(nh4)hs03+2n02->4(nh4)hs04+n2 f4 (nh4) 2s03+n0+n02+3h20-*2n(0h)(nh4s03)2+4nh40h4 (nh4) hs03+n0+n02-2n(0h) (nh4s03) 2+ h202 (nh4) oh+no+ n02-2nh4n02+h20按照排放濃度達(dá)標(biāo)耍求，脫氮效率達(dá)到72%就可以了，所以只要控制住吸收 液的濃度，一般在180-200g/l,最后得到的溶液一部分重復(fù)循環(huán)使用，多余的部 分進(jìn)行下道工序，處理后溶液還可以再生，以節(jié)省大量的運(yùn)行費(fèi)用。煙氣中no 含量占90

13、%以上，因此脫除的主要是no。如果煤的含硫量比較低和氨反應(yīng)產(chǎn)生的 亞硫酸鞍不足以滿足脫氮氧化物的需要，或者因?yàn)闋t膛燃燒溫度高，產(chǎn)生的氮氧 化物量較大。此時(shí)可以采取連續(xù)加入氨與nox繼續(xù)反應(yīng)，但這種反應(yīng)應(yīng)在催化劑 (或稱觸媒劑)的作用下才可完成，使脫氮效率大大提高，這種方法稱z為氨 的選擇性催化還原法。4nh3+4n0+02+4n2 f +6h208nh3+6n02+7n2+12h20ts型脫硫脫氮系統(tǒng)設(shè)備組成有文丘里噴霧反應(yīng)器，自動(dòng)加約及動(dòng)力泵、貯液、 調(diào)液箱所組成。以及自動(dòng)控制自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)。文丘里噴霧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，顯 示出其獨(dú)到之處，通常人們稱之謂文丘里效應(yīng)，但它具冇什么效應(yīng)，應(yīng)該說它冇

14、 多種效應(yīng)。一是很好的反應(yīng)作用：使兩種以上的介質(zhì)，在反應(yīng)段進(jìn)行充分的混合、 接觸、攪動(dòng)，促使在較短的時(shí)間里進(jìn)行瞬時(shí)反應(yīng)。二是很好的除塵作用：帶粉塵 的氣體通過漸縮段，細(xì)小的粉塵在碰撞、凝聚、粘結(jié)、增大，把粉塵撲集下來。 三是很好的熱交換作用：利用煙氣的余熱，把噴成霧狀的液體迅速干燥、蒸發(fā)、 固液分離，起到污水處理的作用。由于設(shè)計(jì)獨(dú)特，此套裝置的阻力僅有 300-400pa,對于原有的鍋爐房設(shè)備改造，可以不用更換引風(fēng)機(jī)。重力與旋流雙 級(jí)脫水除霧，其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不會(huì)產(chǎn)生堵塞和腐蝕現(xiàn)象，而且一器兩種用途，它不 但冇效的脫除水霧而r使煙氣流呈旋轉(zhuǎn)上升，延長了反應(yīng)時(shí)間和流程，提高了反 應(yīng)效率。4煙囪的排放

15、口尺寸及高度4.1各裝置及管道布置的原則除塵凈化系統(tǒng)通過降低煙塵排放量，極大地改善了大氣環(huán)境質(zhì)量。好的除塵 凈化系統(tǒng)不僅除塵效果好，投資省，而且達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)除塵凈化系統(tǒng)時(shí),通常遵循以下原則：（1）對各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單，緊湊，管路短，占地面積小，并 使安裝、操作和檢修方便。（2）管道應(yīng)盡量集中成列，平行敷設(shè)，與柱、墻、設(shè)備及管道之間應(yīng)留有 足夠距離，以滿足施工、運(yùn)行、檢修和熱脹冷縮要求。（3）除塵管道力求順直，當(dāng)必須水平敷設(shè)時(shí)，要冇一定的坡度和足夠的流 速以防止積塵。（4）為減輕風(fēng)機(jī)磨損，特別當(dāng)含塵濃度較高時(shí)（大于3g/】時(shí)），應(yīng)將凈化 裝置設(shè)在風(fēng)機(jī)的吸入段。（5）分支管與水平管

16、或傾斜主干管連接時(shí)，應(yīng)從上部或側(cè)面接入；兒個(gè)分 支管匯合于同一主干管時(shí)，匯合點(diǎn)最好不設(shè)在同一斷面上。4.2管徑的確定式中q-工況下管內(nèi)煙氣流量，m3/s -煙氣流速，mis.（可查有關(guān)手冊確定，對于鍋爐煙塵v = 1015加/s 計(jì)算：取 v = 2mls 得 d=5. 03m表3. 3風(fēng)管直徑規(guī)格表外徑d/mm鋼制板風(fēng)管外徑允許偏差/mm壁厚/mm4600±200400選取風(fēng)道：d二5030mm取鋼制板風(fēng)管壁厚：400加加內(nèi)徑 ch二4230mm實(shí)際煙氣流速u二16. 95m/s4. 3煙囪的設(shè)計(jì)（1）煙囪高度的確定鍋爐的總的蒸發(fā)量（230力），根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定（

17、表3.4）確定煙囪的高度。鍋爐朋囪的高度表3. 4鍋爐煙囪的高度表鍋爐總額定出力/（t/h）122661010 2026 35>35煙囪最低高度/m202530354045因?yàn)殄仩t的總額定出力為230t/h,由表4-1可知煙囪高度取45ni（2）煙囪的抽力5= 0.0342/7(11 )xb(pa)y273+一273+0式中h 煙囪咼度,m一-外界空氣溫度，°c/廠-煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，°cb-當(dāng)?shù)卮髿鈮?，pa計(jì)算：sy=195. 8pa（3）系統(tǒng)中煙氣溫度的變化煙氣在管道屮的溫度降式屮q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，代/h錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。管道散熱面積，m2錯(cuò)

18、誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為1.3521.357kj/（m3-°c）錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。管道單位面積散熱損失kj/（n?h） 查相關(guān)數(shù)據(jù)可知室內(nèi)錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。1=4187 kj/（m3 - h）室外錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。2=5443 kj/（m3 - h）室內(nèi)管道長:f ! = 7vd j/ 3.14x4.6x5 = 72.2m2室外管道長：厶2= 20-5 = 15血f 2= /rd21 2= 34x4.6xl5 = 216.7m2取錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。=1.355tf2°c煙

19、氣在煙囪中的溫度降式中-煙囪高度，md-額定蒸發(fā)量，“h人-溫度降系數(shù)，可由表3. 5查得。表3.5煙囪溫降系數(shù)煙囪種類鋼煙囪 （無襯筒）鋼煙囪 （有襯筒）磚煙囪,h<50m（壁厚小宇0. 5m）磚煙囪（壁厚大于0. 5m）a20.80.40.2計(jì)算：12=1. rct=3. rc5系統(tǒng)阻力的計(jì)算5. 1摩擦壓力損失對于圓管式中錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。一一管道長度,m錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。一一煙氣密度，kg/m3錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。一一管中氣流平均速率，m/s錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。一一管道直徑,m錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。一一摩擦阻

20、力系數(shù)是氣體雷諾數(shù)re和管道和對粗糙度土的函數(shù)，可以查手冊得到(實(shí)際中對金屬管道值可取0.02.對磚 d砌或混凝土管道2可取0. 04)o計(jì)算：對于直徑4. 6m的圓管：l = 20mp = pn273273聲te聲叫加)gw a o l py2 ca 20 0.85x14.482 in ozn x所以 apl = ax- = 0.04xx= 19.8(pa)d 24.625. 2局部壓力損失2防7牛(pg)式中-界形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊中查到，或通過實(shí)驗(yàn)獲得；v-與£相對應(yīng)的斷面平均氣流速率,mis-煙氣密度，kglnf(1)錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。全45度時(shí)，錯(cuò)誤！不能通過編輯域r2代碼創(chuàng)建對象。=0. 1, p = £xd = 0x°mxl 8 =8.9(pd) 2 2取錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。二45度，錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。=14. 48m/s結(jié)果為：錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。8.9 (pa)ll=4. 6x tan67. 5=10. 7 (m)圖6.2'p-為漸縮管。圖6. 2除塵器入口前管道示意圖圖6.2中二為30度z形彎頭取錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。二0.157錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。二錯(cuò)誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。錯(cuò)誤！不能通過