鍋爐污染物治理系統(tǒng)設計

1、1.1設計目的通過課程設計進一步消化和鞏固課程所學的內(nèi)容，并使所學的知識系統(tǒng)化， 培養(yǎng)運用所學理論知識進行凈化系統(tǒng)的初步能力。通過設計，了解工程設計內(nèi)容、 方法及步驟，培養(yǎng)學生確定大氣污染控制系統(tǒng)的系統(tǒng)方案，進行設計計算、繪制 工程圖、使用技術資料、編寫設計說明書的能力。1.2設計任務運用所學的大氣污染控制工程及相關知識對某一鍋爐污染物治理系統(tǒng)進行 設計。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，將會對周圍大氣環(huán)境及居民健康造成嚴重影響與危害。因此，本 設計結合燃煤鍋爐煙氣排放特點，根據(jù)所提供的原始參數(shù)及資料，擬設計一套燃 煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)。要求設

2、計的凈化系統(tǒng)效果好、操作方便、投資少， 且嚴格按照鍋爐大氣污染物排放標準(gb13271-2001)中二類區(qū)標準、煙塵濃度 排放標準、二氧化碳排放標準進行設計計算。1.3設計內(nèi)容和要求(1) 計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) 污染治理的設備主要參數(shù)及規(guī)格計算。(4) 煙囪的排放口尺寸及高度。1.5工藝流程鍋爐煙氣rti引風機抽出，首先含塵氣體進入除塵器氣體步室入口，通過導向器在旋風了內(nèi)部旋轉，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)排氣管匯于匯風室，后經(jīng)除 塵由出口經(jīng)引風機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算2. 1設計原始資料:鍋爐設備的主要參數(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(標準狀態(tài)下)：1.34kg/m3空氣含水(標準狀況下)：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?shù)卮髿鈮海?7. 86kpa冬季室外空氣溫度：tk二3°c煙氣其他性質按空氣計算煤的工業(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%煙塵濃度排放標準(標準狀態(tài)下)：200 mg/m3二氧化硫排放濃度(標準狀態(tài)下)：900 mg/m32. 2設計計算計算煙氣排放量及煙氣中的各污染組分濃度(1) 標準狀態(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量分數(shù)。q “ =7. 165 (m7kg)(2) 標準狀況下理論煙氣量(設空氣含濕量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標準狀況下理論煙氣量，m7kg；w煤屮水分的質量分數(shù)；nn元素在煤小的質量分數(shù)。(3) 標準狀況下實際煙氣量qs 二 q/ +1. 106 (a-1) q/=11. 96m3/kg標準狀態(tài)下煙氣流量q應以m3/h計,因此,q總二qs x設計耗煤量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-標況卜煙氣量，m3/ht-工況下煙氣溫度，kt-標況下溫度，27

6、3k(4) 標況下煙氣含塵濃度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標準狀況下煙氣含塵濃度，mg/m3；cs標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準排放值，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。型號風量(m7h)設備阻力（pa） 除塵效率ccj/a-40400001000-1600>95%脫硫率設備凈重（kg）耗水量 溢流（kg/h）>80%52391320型號4-72no5a設備凈重76kg通風機金壓(pa) 3240-2240 電動機 y160m2-2風量(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用而設計的系列產(chǎn)品。 并可擴大應用在處理冶金焦化剩余氨水，該設備即是脫硫器，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，1體積水吸收1200體積的氨； 在20°c時約吸收700體積。過去認為氨溶于水生成011的過程是分兩部分進行 的。首先是人部分氨和水結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-）。現(xiàn)在己經(jīng)確認：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來看，它都和k+離子非常相 似，它在水中應當全部電離，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等酸性氣體可進行氣-汽反應。 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， 通過試驗發(fā)現(xiàn)在無水的情況下，這種反應并不進行，即使微量的水的條件下也能 反應出這種特性，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：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當氨與hno3或hno2產(chǎn)生以下反應nh3 h204- hno3二nh4no3+h2omi3 1120+ hn02二nh4n02+h20此反應在氣-汽反應中產(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含有nox與s02,如杲用一種方法同時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。這些物質乂是吸收nox 的吸收劑。在生產(chǎn)硫酸同時又生產(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，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按照排放濃度達標耍求，脫氮效率達到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循環(huán)使用，多余的部 分進行下道工序，處理后溶液還可以再生，以節(jié)省大量的運行費用。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產(chǎn)生的 亞硫酸鞍不足以滿足脫氮氧化物的需要，或者因為爐膛燃燒溫度高，產(chǎn)生的氮氧 化物量較大。此時可以采取連續(xù)加入氨與nox繼續(xù)反應，但這種反應應在催化劑 (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)設備組成有文丘里噴霧反應器，自動加約及動力泵、貯液、 調液箱所組成。以及自動控制自動監(jiān)測系統(tǒng)。文丘里噴霧反應器的結構設計，顯 示出其獨到之處，通常人們稱之謂文丘里效應，但它具冇什么效應，應該說它冇

14、 多種效應。一是很好的反應作用：使兩種以上的介質，在反應段進行充分的混合、 接觸、攪動，促使在較短的時間里進行瞬時反應。二是很好的除塵作用：帶粉塵 的氣體通過漸縮段，細小的粉塵在碰撞、凝聚、粘結、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。由于設計獨特，此套裝置的阻力僅有 300-400pa,對于原有的鍋爐房設備改造，可以不用更換引風機。重力與旋流雙 級脫水除霧，其結構的設計不會產(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使煙氣流呈旋轉上升，延長了反應時間和流程，提高了反 應效率。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)境質量。好的除塵 凈化系統(tǒng)不僅除塵效果好，投資省，而且達到排放標準。設計除塵凈化系統(tǒng)時,通常遵循以下原則：（1）對各裝置及管道的布置應力求簡單，緊湊，管路短，占地面積小，并 使安裝、操作和檢修方便。（2）管道應盡量集中成列，平行敷設，與柱、墻、設備及管道之間應留有 足夠距離，以滿足施工、運行、檢修和熱脹冷縮要求。（3）除塵管道力求順直，當必須水平敷設時，要冇一定的坡度和足夠的流 速以防止積塵。（4）為減輕風機磨損，特別當含塵濃度較高時（大于3g/】時），應將凈化 裝置設在風機的吸入段。（5）分支管與水平管

16、或傾斜主干管連接時，應從上部或側面接入；兒個分 支管匯合于同一主干管時，匯合點最好不設在同一斷面上。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.（可查有關手冊確定，對于鍋爐煙塵v = 1015加/s 計算：取 v = 2mls 得 d=5. 03m表3. 3風管直徑規(guī)格表外徑d/mm鋼制板風管外徑允許偏差/mm壁厚/mm4600±200400選取風道：d二5030mm取鋼制板風管壁厚：400加加內(nèi)徑 ch二4230mm實際煙氣流速u二16. 95m/s4. 3煙囪的設計（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準中的規(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因為鍋爐的總額定出力為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?shù)卮髿鈮?，pa計算：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標準狀態(tài)下煙氣流量，代/h錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。管道散熱面積，m2錯

18、誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為1.3521.357kj/（m3-°c）錯誤！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） 查相關數(shù)據(jù)可知室內(nèi)錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。1=4187 kj/（m3 - h）室外錯誤！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計算：12=1. rct=3. rc5系統(tǒng)阻力的計算5. 1摩擦壓力損失對于圓管式中錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。一一管道長度,m錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。一一煙氣密度，kg/m3錯誤！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錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。一一管道直徑,m錯誤！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)，可在有關手冊中查到，或通過實驗獲得；v-與£相對應的斷面平均氣流速率,mis-煙氣密度，kglnf(1)錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。全45度時，錯誤！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取錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。二45度，錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。=14. 48m/s結果為：錯誤！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形彎頭取錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。二0.157錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。二錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。錯誤！不能通過