大氣污染控制工程課程設(shè)計報告-鍋爐煙氣除塵脫硫處理

...wd......wd......wd...目錄1設(shè)計任務(wù)書21.1課程設(shè)計題目21.2設(shè)計原始資料21.3執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)22設(shè)計方案的選擇確定22.1除塵系統(tǒng)選擇的相關(guān)計算22.1.1用煤量計算22.1.2煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算32.2數(shù)質(zhì)量衡算、處理效率及達(dá)標(biāo)驗(yàn)算42.2.1大氣污染物排放限值42.2.2計算實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放、污染治理設(shè)備及工藝處理效率需到達(dá)的理論值52.3旋風(fēng)除塵器設(shè)計52.3.1除塵效率52.3.2工作狀況下煙氣流量52.3.3旋風(fēng)除塵器的尺寸62.4脫硫吸收塔〔噴淋吸收空塔〕的設(shè)計82.4.1工況下煙氣中二氧化硫濃度的計算92.4.2噴淋塔92.4.3新鮮漿料及漿液量確實(shí)定113確定除塵器、風(fēng)機(jī)、煙囪的位置及管道布置123.1各裝置及管道布置的原那么123.1.1管徑確實(shí)定123.2煙囪的計算133.2.1煙囪高度確實(shí)定133.2.2煙囪直徑的計算133.2.3煙囪的抽力143.3系統(tǒng)阻力的計算143.3.1摩擦壓力損失153.3.2局部壓力損失153.3.3系統(tǒng)總阻力153.4風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的選擇及計算153.4.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計算153.4.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計算163.4.3電動機(jī)功率的計算16參考文獻(xiàn)171.設(shè)計任務(wù)書1.1課程設(shè)計題目試根據(jù)設(shè)計原始資料，對鍋爐煙塵進(jìn)展污染控制系統(tǒng)設(shè)計，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。1.2.設(shè)計原始材料1、鍋爐爐型與型號：(1)某廠使用鍋爐為生產(chǎn)系統(tǒng)提供過熱蒸汽，爐型為鏈條爐，額定蒸汽量分別為1、2、4t/h，(2)鍋爐為生產(chǎn)系統(tǒng)提供過熱蒸汽，爐型為拋煤機(jī)爐，額定蒸汽量分別為6、8、10t/h；(3)某電廠發(fā)電機(jī)組為12萬kw，鍋爐為煤粉爐，小時燃煤量15、18、20t/h，煙氣溫度423K。2、燃料采用淮南煤，煤質(zhì)資料見下表：Vr%Cy%Hy%Oy%Ny%Sy%Ay%Wy%QyDWkJ/kg38.4857.423.817.160.930.4621.378.85243463、不同爐型燃煤排塵量和煙塵的粒度分布見下表：爐型排塵量lg/t粒級μm>7575-4848-3130-15<15鏈條爐排27質(zhì)量頻率%50.710.412.512.713.7拋煤機(jī)爐108質(zhì)量頻率%61.013.79.99.16.3煤粉爐161質(zhì)量頻率%13.223.514.917.331.14、空氣過剩系數(shù)為1.3-1.4，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣含水按0.01293kg/m3，系統(tǒng)漏風(fēng)系數(shù)為爐膛0.1、除塵器0.01，每米管道0.001。5、煙氣在鍋爐出口前阻力為800Pa，管道摩擦阻力系數(shù)λ：金屬管道取λ＝0.02，磚砌或混凝土取λ＝0.04；除塵器設(shè)備阻力查產(chǎn)品手冊。6、飛灰的驅(qū)進(jìn)速度0.10-0.14m/s。1.3執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)各廠建廠時間為2004年，所在地區(qū)為二類地區(qū)。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：?環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?(GB3095－1996)；?鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)?(GB13271－2001)；?火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)?(GB13223－1996)。2.設(shè)計方案的選擇確定2.1除塵系統(tǒng)選擇的相關(guān)計算2.1.1用煤量計算根據(jù)鍋爐燃料耗量計算公式：計算燃料量kg/h。B--燃料耗量、kg/h；D--鍋爐產(chǎn)汽量、4000kg/h；i2--過熱蒸汽、200℃焓值i2=305.3kJ/kg；i1--給水20℃焓值、i1=83.753kJ/kg；--原料煤低位發(fā)熱量、24346kJ/kg；η--鍋爐效率、η=30-40%，取35%；2.1.2煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算設(shè)1kg燃煤時燃料成分名稱可燃成分含量〔%〕摩爾數(shù)〔mol〕理論需氧量/mol廢氣中組分/molC57.4247.8547.8547.85H3.8138.19.52519.05O7.164.475-2.2375-N0.930.66400.332S0.460.143750.143750.14375A〔灰分〕21.37---W〔水分〕8.85--0.4917合計55.28125空氣中含水量：=0.01609(體積分?jǐn)?shù))標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量=55.28125mol/kg=1.2383m/kg=1.2383×4.78=5.92m/kg〔干空氣〕==6.02m/kg〔濕空氣〕2.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量CO:47.85mol/kgSO:0.14375mol/kgN:0.332+3.78×55.28125=209.30mol/kgHO:19.05+0.4917+0.016095.92=19.64mol/kg==6.20m/kg3.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量=+(α-1)=6.20+5.92×〔1.3-1〕=7.976m/kgα-空氣過剩系數(shù)，1.3~1.4，取1.3；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每臺鍋爐煙氣流量=設(shè)計耗煤量=7.976104=829.504m/h標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣排塵量G及煙氣含塵濃度===5.3610mg/mG--排塵量kg/h；B--燃料耗量kg/h；--灰分%；--排煙帶塵量，占灰分的15－25%，取20%；--未燃燒炭8%5．標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度===1.15×10mg/m2.2數(shù)質(zhì)量衡算、處理效率及達(dá)標(biāo)驗(yàn)算2.2.1大氣污染物排放限值按?鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)?〔GB13271-2001〕中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)：≤120mg/m3；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下SO2排放標(biāo)準(zhǔn)：≤900mg/m3；表1鍋爐煙塵最高允許排放濃度和煙氣黑度限值表2鍋爐二氧化硫和氮氧化物最高允許排放濃度2.2.2計算實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放、污染治理設(shè)備及工藝處理效率需到達(dá)的理論值標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵處理效率：=標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下SO2處理效率：=2.3旋風(fēng)除塵器設(shè)計2.3.1除塵效率=2.3.2工作狀況下煙氣流量=1285.28式中：V-----標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量,-----工況下煙氣溫度,423KT------標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度,273K那么煙氣流速：=所以采用旋風(fēng)除塵器2.3.3旋風(fēng)除塵器的尺寸出于安全考慮，旋風(fēng)除塵器按煙氣流量為1500m3/h進(jìn)展設(shè)計?！?〕確定旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口氣流速度v通常鍋爐的煙氣流速為12—25m/s，可設(shè)ν=23m/s?！?〕確定旋風(fēng)除塵器的幾何尺寸A.進(jìn)口截面積式中：-設(shè)計煙氣流量，1500m3/h；V-煙氣流速，23m/s;B.入口高度：;C.入口寬度：；D.筒體直徑：；參考XLP/B產(chǎn)品系列，取D=420mmE.排出筒直徑：；F.筒體長度：；G.錐體長度：；H.灰口直徑：；I.排氣管插入深度：；選取XLP/B-4.2型號；〔3〕求〔分割直徑〕假設(shè)接近圓筒壁處的氣流切向速度近似等于氣流的入口速度，那么，取內(nèi)外渦旋交界圓柱直徑渦旋指數(shù)：氣流在交界面上的切向速度：外渦旋氣流的平均徑向速度：分割直徑:此時旋風(fēng)處理器的分割直徑為4.91。計算壓力損失423K時煙氣濃度可近似取為：分級除塵效率依據(jù)經(jīng)歷公式：來計算粒級μm9070452510質(zhì)量頻率〔%〕50.710.412.512.713.7分級除塵效率〔%〕99.799.5198.8296.2980.57總除塵效率由公式：來求解。〔為質(zhì)量頻率〕得：〔6〕影響除塵效率的因素a.入口風(fēng)速由臨界計算式知，入口風(fēng)速增大，降低，因而除塵效率提高。但是風(fēng)速過大，壓力損失也明顯增大b.除塵器的構(gòu)造尺寸其他條件一樣，筒體直徑愈小，塵粒所受的離心力愈大，除塵效率愈大。筒體高度對除塵效率影響不明顯，適當(dāng)增大錐體長度，有利于提高除塵效率。減小排氣管直徑，有利于提高除塵效率。c.粉塵粒徑和密度大粒子離心力大，捕集效率高，粒子密度愈小，越難別離。d.灰斗氣密性假設(shè)氣密性不好，漏入空氣，會把已經(jīng)落入灰斗的粉塵重新帶走，降低了除塵效率。2.4脫硫吸收塔〔噴淋吸收空塔〕的設(shè)計脫硫過程主反響有以下幾個：S02+H2O→H2SO3(吸收)CaCO3+H2SO3→CaSO3+CO2+H2O(中和)CaSO3+1/2O2→CaSO4(氧化)CaSO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O(結(jié)晶)CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O(結(jié)晶)CaSO3+H2SO3→Ca(HSO3)2(PH控制)2.4.1工況下煙氣中二氧化硫濃度的計算假定煙氣進(jìn)入脫硫設(shè)備后溫度降至403K，此時煙氣煙氣含硫濃度不大且煙氣量較小，可采用石灰法濕法脫硫。2.4.2噴淋塔噴淋塔內(nèi)流量計算假設(shè)噴淋塔內(nèi)平均溫度為80℃，壓力為1200KPa,那么噴淋塔內(nèi)流量為：式中：Qv——噴淋塔內(nèi)煙氣流量，；Qs——標(biāo)況下煙氣流量，；K——除塵前漏氣系數(shù)，0~0.1，取0.1；噴淋塔徑計算依據(jù)石灰石煙氣脫硫的操作條件參數(shù)，可以選擇噴淋塔內(nèi)煙氣流速v=0.5m/s,那么噴淋塔截面A為：那么塔徑d為：取塔徑Do=850mm噴淋塔高度計算噴淋塔可看作由三局部組成，分為吸收區(qū)、除霧區(qū)和漿池。吸收區(qū)高度:依據(jù)石灰法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得，選擇噴淋塔噴氣液反響時間t=3s,那么噴淋塔的吸收區(qū)的高度為：除霧區(qū)高度：除霧器設(shè)計成兩段。每層除霧器上下各設(shè)有沖洗噴嘴。最下層沖洗噴嘴距最上層〔0.5~0.6〕m。取除霧區(qū)高度為：漿池高度：漿池容量V1按液氣比漿液停留時間t1確定：式中：L/G——液氣比，取10;Q——標(biāo)況下煙氣量，；t——漿液停留時間，s;一般t1為4min~8min,本設(shè)計中取值為5min，那么漿池容積為：選取漿池直徑等于或略大于噴淋塔Do,本設(shè)計中選取的漿料直徑為Do=1m,然后再根據(jù)V1計算漿池高度：式中：——漿池高度，m;V1——漿池容積，;Do——漿池直徑，m；噴淋塔高度為：2.4.3新鮮漿料及漿液量確實(shí)定漿料量1mol1mol因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)歷一般鈣硫比為：1.05~1.1,此處設(shè)計取為1.05，那么有平衡計算可得1h需消耗CaO的量為：漿液量此設(shè)計煙氣脫硫效率到達(dá)95%左右，出氣SO2濃度≤900mg/m3。3.確定除塵器、風(fēng)機(jī)、煙囪的位置及管道布置。并計算各管段的管徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。3.1各裝置及管道布置的原那么根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況現(xiàn)場的實(shí)際情況確定各裝置的位置。一旦確定各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。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，投資省，并使安裝、操作方便。3.1.1管徑確實(shí)定煙氣流量為0.357，所以，管徑計算如下：代入數(shù)據(jù)得d=0.141m式中：Q——工況下的煙氣流量，；v——煙氣流速，取23；圓整并選取風(fēng)道鋼制風(fēng)管參數(shù)表外徑鋼制板風(fēng)管D/mm外徑允許偏差/mm壁厚/mm150±11.5內(nèi)徑：d=150-2×1.5=147mm由公式可計算出實(shí)際煙氣流速：3.2煙囪的計算3.2.1煙囪高度確實(shí)定確定煙囪高度，既要滿足大氣污染物的擴(kuò)散稀釋要求，又要考慮節(jié)省投資。首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量，然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定確定煙囪的高度。表三鍋爐蒸發(fā)量與煙囪高度關(guān)系鍋爐總額定出力t/h〈11-22-66-1010-2026-35煙囪最低高度/202530354045由鍋爐污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)上的鍋爐的總的蒸發(fā)量與煙囪高度的數(shù)據(jù),所以我選定煙囪高度為H=30m。3.2.2煙囪直徑的計算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算：Q——通過煙囪的總煙氣量，——按表三選取的煙囪出口煙氣流速，。表四煙囪出口煙氣流速〔m/s〕通風(fēng)方式運(yùn)行情況全負(fù)荷時最小負(fù)荷機(jī)械通風(fēng)12～204～5自然通風(fēng)10～152.5～3選定=3圓整取d=0.7m煙囪底部直徑式中：——煙囪出口直徑，mH——煙囪高度，mi——煙囪錐度，取i=0.023.2.3煙囪的抽力=117.03式中H——煙囪高度，m——外界空氣溫度，20——煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，423B——當(dāng)?shù)卮髿鈮海?.3系統(tǒng)阻力的計算3.3.1摩擦壓力損失式中：L——管道長度，m；d——管道直徑，m；——煙氣密度，；——管中氣流平均速率；——摩擦阻力系數(shù)；對于φ150圓管L=30m3.3.2局部壓力損失(Pa)式中:ξ——異形管件的局部阻力系數(shù)可查到v——與ξ像對應(yīng)的斷面平均氣流速率,m/sρ——煙氣密度,a.漸縮管:α=45°,ξ=0.1,v=21.04m/s管路中共有兩個漸縮管，故△P3=2×18.5=37Pab.90°彎管局部D=150mm取R=D那么ξ=0.23管路中共有4個90°彎管，故△P5=4×42.5=170Pa3.3.3系統(tǒng)總阻力〔其中鍋爐出口前阻力為800pa〕3.4風(fēng)機(jī)