南師大環(huán)工大氣課程設(shè)計(jì)

1、大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)書周建偉目錄1.前言11.1概況11.2設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)依據(jù)11.2.1設(shè)計(jì)原則11.2.2設(shè)計(jì)依據(jù)11.3設(shè)計(jì)范圍21.4設(shè)計(jì)參數(shù)22.工藝概況22.1技術(shù)現(xiàn)狀22.1.1除塵設(shè)備22.1.2脫硝技術(shù)52.2工藝選擇83.工藝計(jì)算83.1污染物濃度及煙氣計(jì)算83.2管道計(jì)算93.3設(shè)備、壓降、風(fēng)機(jī)、煙囪計(jì)算103.3.1電除塵器計(jì)算103.3.2 SCR計(jì)算123.3.3煙囪設(shè)備133.3.4壓降計(jì)算153.3.5風(fēng)機(jī)電機(jī)選型計(jì)算153.4物料衡算174.工程內(nèi)容174.1煙氣系統(tǒng)174.2電除塵系統(tǒng)17 4.3 SCR系統(tǒng)184.4主要設(shè)備投資估算及構(gòu)筑物184.4.

2、1土建投資184.4.2 設(shè)備及器材費(fèi)用185.效益評(píng)估及投資收益.195.1運(yùn)行費(fèi)用估算.195.1.1電費(fèi)計(jì)算195.1.2管理費(fèi)用計(jì)算195.2經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估.195.3環(huán)境效益和社會(huì)效益206. 結(jié)論.207.參考資料.201.前言1.1概況東方鍋爐廠制造的DG-220/100型火電廠鍋爐,，蒸發(fā)量220t/h，出口蒸汽壓力100Mpa。燃燒方式是沸騰爐（煤粉爐），所配發(fā)電機(jī)組功率50MW。設(shè)計(jì)耗煤量：23t/h；設(shè)計(jì)煤成分：CY=69.5%，HY=4%，OY=3%，NY=1%，SY=1.5%， AY=13%，WY=8%，VY15；屬于中硫煙煤；飛灰率35煙氣中NOx濃度取400mg/m

3、3，排煙溫度：160；空氣過剩系數(shù)1.2，煙氣在鍋爐出口前阻力1020Pa1.2設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.1設(shè)計(jì)原則1、嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)中的各項(xiàng)規(guī)定，確保經(jīng)處理后廢氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。2、采用國內(nèi)技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠，操作管理簡(jiǎn)單的工藝，盡量降低工程投資和運(yùn)行費(fèi)用。3、平面布置和工程設(shè)計(jì)時(shí)，布局力求合理，盡量節(jié)省占地。4、盡量使操作運(yùn)行與維護(hù)管理簡(jiǎn)單方便。1.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)1.大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)?shù)卮髿赓|(zhì)量執(zhí)行大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)“GB13271-2001”中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。2.煙塵排放濃度執(zhí)行大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)“GB13271-2001”中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)按鍋爐建成使用年限分為兩個(gè)階段，執(zhí)行不同的大氣污染物排放

4、標(biāo)準(zhǔn)：時(shí)段：2000年12月31日前建成使用的鍋爐。時(shí)段：2001年1月1日起建成使用的鍋爐（含在時(shí)段立項(xiàng)未建成或未運(yùn)行使用的鍋爐、建成使用鍋爐中需要擴(kuò)建、改建的鍋爐）見表1。表1 燃煤鍋爐煙塵初始排放濃度和煙氣黑度限值鍋爐類別適用區(qū)域煙塵排放濃度（）煙氣黑度（林格曼黑度，級(jí)）時(shí)段時(shí)段燃煤鍋爐自然通風(fēng)鍋爐（）一類區(qū)100801二、三類區(qū)150120其他鍋爐一類區(qū)100801二類區(qū)2502001三類區(qū)3502503.鍋爐煙囪高度應(yīng)根據(jù)鍋爐房總設(shè)計(jì)確定新建鍋爐煙囪周圍半徑200m的距離內(nèi)有建筑物時(shí)，煙囪高度應(yīng)高出最高建筑物3m以上，達(dá)不到此要求時(shí)，鍋爐煙塵排放濃度限值及黑度按“GB13271-20

5、01”中的二類區(qū)域的濃度標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。煙囪的高度由鍋爐蒸發(fā)量確定見表2。表2 鍋爐房煙塵最低允許高度鍋爐房裝機(jī)總?cè)萘縈W<0.70.71.41.42.82.877141428<1122441010202040煙囪最低允許高度m202530354045注：燃煤、燃油（燃輕柴油、煤油除外）1.3設(shè)計(jì)范圍設(shè)計(jì)從煙氣發(fā)生點(diǎn)到煙囪，包括電除塵器，風(fēng)機(jī)，泵，SCR反應(yīng)器和煙囪。需要進(jìn)行SCR東西的計(jì)算，還有電除塵器的工藝計(jì)算，包括集塵板面積，電場(chǎng)斷面面積，電場(chǎng)高度、寬度、長(zhǎng)度及工作電壓和電流的計(jì)算。1.4設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)耗煤量：23t/h排煙溫度：160空氣過剩系數(shù)：1.2煙氣鍋爐出口前阻力：1020

6、Pa煙氣密度：1.18kg/m32.工藝概況2.1技術(shù)現(xiàn)狀2.1.1除塵設(shè)備大氣除塵主要有袋式除塵器，電除塵器，文丘里麻石水膜除塵器等等。（1）袋式除塵器是一種干式高效除塵器，可用于凈化粒徑d>的塵土氣體。除塵效率可達(dá)99%以上，它是最古老的除塵方法之一。 袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn) 袋式除塵器對(duì)凈化含塵微粒和亞微粒數(shù)量級(jí)的粉塵粒子的氣體效率較高，一般可達(dá)99%，甚至達(dá)到99.9%以上。 袋式除塵器可以捕集多種干式粉塵，特別是高比電阻粉塵，采用袋式除塵器要比用電除塵器的凈化效率高得多。 含塵氣體濃度在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化對(duì)袋式除塵器的效率和阻力影響不大。 袋式除塵器可以設(shè)計(jì)制造成適應(yīng)不同氣量的含塵氣

7、體的要求，除塵器的處理量可以從110/h。 袋式除塵器也可以做成小型的，安裝在散塵設(shè)備上或散塵設(shè)備附近，也可以安裝在車上做成移動(dòng)式袋式過濾器，這種小巧、靈活的袋式除塵器特別適用于分散塵源的除塵。 袋式除塵器運(yùn)行性能穩(wěn)定可靠，沒有污泥處理和腐蝕等問題，操作維護(hù)簡(jiǎn)單。 袋式除塵器的缺點(diǎn) 袋式除塵器的應(yīng)用主要受濾料的耐溫和耐腐蝕等性能影響。目前常用的濾料可耐250左右高溫，如采用特別濾料處理高溫含塵煙氣，將會(huì)增大投資費(fèi)用。 不適于凈化含粘結(jié)和吸濕性強(qiáng)的含塵氣體。用袋式除塵器凈化煙塵是的溫度不能低于零點(diǎn)溫度，否則將會(huì)產(chǎn)生結(jié)露，堵塞布袋濾料的空隙。 據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，用袋式除塵器凈化大于17000含塵氣量的投

8、資費(fèi)用要比電除塵器高，而凈化小于17000含塵煙氣時(shí)投資費(fèi)用要比電除塵器省。（2）電除塵器是利用靜電力從氣流中分離懸浮粒子（塵粒或液滴）的裝置。電除塵器與其他除塵器的根本區(qū)別在于：除塵過程的分離力（主要是靜電力）直接作用在粒子上，而不是作用在整個(gè)氣流上。電除塵器的特點(diǎn) 收集效率高：靜電除塵裝置可以很方便的通過加長(zhǎng)電場(chǎng)長(zhǎng)度達(dá)到99%以上的除塵效率。靜電除塵器裝置還有一個(gè)出色的特征，就是收集效率可長(zhǎng)期穩(wěn)定保持不變，這是其他除塵器比不上的。只有袋式除塵器例外，但袋式除塵器需要經(jīng)常更換濾袋，才能保持良好的收塵效率。 煙氣阻力小，總的能耗低，電除塵器的能耗主要是由煙氣阻力損失、供電裝置、電加熱保溫和震打

9、電機(jī)等能耗組成。由于總的能耗低，有很少更換易損件，所以運(yùn)行費(fèi)用比袋式除塵器、文丘里除塵器等要小得多。 適用范圍廣：電除塵器可捕集粒徑小于的粒子，300400的高溫?zé)煔?。濕式靜電除塵器不僅可以除塵，還可除去煙氣中的水霧和酸霧。這種綜合性的能力為用戶提供了方便。當(dāng)煙氣的各項(xiàng)參數(shù)發(fā)生一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，電除塵器仍然保持良好的捕集性能。對(duì)于高比電阻和低比電阻粉塵的煙塵來說，需要采取煙氣調(diào)節(jié)，但總的看來這種情況不多，絕大多數(shù)的煙氣凈化都可采用電除塵器。 可處理大容量煙氣：電除塵器易模塊化，因此可以很方便地實(shí)現(xiàn)裝置的大型化。目前單臺(tái)電除塵器處理氣量已達(dá)，這樣大的氣量用袋式除塵器或旋風(fēng)除塵器來處理是很難想像的

10、，即使勉強(qiáng)做到也不經(jīng)濟(jì)。 捕集到的粉塵干燥：因?yàn)榉蹓m以干燥的形態(tài)被捕集，有利于粉塵的輸送和再利用，也沒二次污染。 維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單：電除塵器如果品種規(guī)格選的恰當(dāng)，又有良好的制造安裝質(zhì)量，日常的維護(hù)保養(yǎng)量是很少的。電除塵器的操作運(yùn)行以全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了智能化即自動(dòng)選擇瞬時(shí)最佳運(yùn)行方式。 一次投資大：電除塵器和其他除塵器相比結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，耗用鋼材比較多，每個(gè)電場(chǎng)需配用一套高壓電源及控制設(shè)備，因此價(jià)格較大。但是靜電除塵裝置設(shè)備費(fèi)用加上35年的運(yùn)行費(fèi)用比大多數(shù)其他除塵設(shè)備的要低。（3）文丘里麻石水膜除塵器中含塵氣體由煙氣進(jìn)口引入，首先進(jìn)入麻石文氏管，文氏管是一個(gè)縮放管，在文氏管喉部入口處噴入的壓力水呈霧

11、狀布滿整個(gè)喉部，煙氣流經(jīng)文氏管的漸縮管時(shí)由于流道的縮小，速度逐漸增大，到達(dá)喉部時(shí)速度達(dá)到最大。因此當(dāng)煙氣流到喉部是，煙氣中高速運(yùn)動(dòng)的塵粒沖破水滴周圍的氣膜而被吸附在水滴上凝聚成大顆粒的液滴隨煙氣一起進(jìn)入麻石水膜除塵器進(jìn)行第二次分離。液滴與煙氣一起由麻石水膜除塵器切向或蝸向引入，然后沿筒體螺旋上升，液滴與塵粒在離心力的作用下被甩向筒體內(nèi)壁自上而下的一層均勻的水膜接觸，被水膜吸附，而隨水膜一起流到底部灰斗，從排灰口排出筒體，在經(jīng)過水封面進(jìn)入排灰溝排出。凈化后的煙氣從頂部以切向或蝸向引入。文丘里麻石水膜除塵器中花崗石（俗稱麻石）它成本低，便于安裝耐腐蝕，占地面積小等特點(diǎn)，而且能大量吸收煙氣中的SO2

12、、SO3形成SO33-、SO42-離子，具有良好的脫硫效果，并克服了鋼制除塵器易腐蝕，內(nèi)襯的瓷磚或輝綠巖板襯里易脫落的特點(diǎn)。麻石水膜除塵器具有投資少，電能消耗低，除塵效率高，可脫硫，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。2.1.2脫硝技術(shù)（1）選擇性非催化還原SNCR法選擇性非催化還原SNCR法是一種成熟的商業(yè)性煙氣脫硝技術(shù)，由于SNCR 脫硝技術(shù)不需要催化劑，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，可以爐膛為反應(yīng)器，占地面積小，投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，得到了較為廣泛的應(yīng)用。原理：SNCR 工藝是向高溫?zé)煔庵袊娚浒被蚰蛩氐冗€原劑，將NOx還原成N2，所用的還原劑可為氨、氨水和尿素等，也可添加一些增強(qiáng)劑，與尿素一

13、起使用。其原理是把含有基的還原劑噴入爐膛溫度為8001100的區(qū)域，在此區(qū)域中，還原劑迅速熱分解成NH3，并與煙氣中的NOx進(jìn)行反應(yīng)生成N2和N2O。該法特點(diǎn)是不需催化劑，舊設(shè)備改造量小，得以應(yīng)用到較多燃煤鍋爐中。工藝流程：SNCR 工藝是一個(gè)燃燒后的脫硝過程，通過在火力發(fā)電鍋爐，垃圾燃燒爐、窯爐或其他燃燒爐的煙道中噴入適量的脫硝劑來去除NOx的化學(xué)反應(yīng)過程。以尿素為還原劑的SNCR 工藝較為普遍，其工藝流程由反應(yīng)劑的接收和儲(chǔ)存；反應(yīng)劑的計(jì)量稀釋和混勻；稀釋的反應(yīng)劑噴入鍋爐合適的部分；反應(yīng)劑與煙氣的混合四部分組成。具體如下圖：圖1 SNCR 法工藝流程示意圖SNCR脫硝工藝的優(yōu)點(diǎn)是：投資少，由

14、于系統(tǒng)簡(jiǎn)單以及運(yùn)行中不需要昂貴的催化劑而只需要廉價(jià)的尿素或液氨，顯然更適合我國國情；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，不需要改變現(xiàn)有鍋爐的設(shè)備設(shè)置，而只需在現(xiàn)有的燃煤鍋爐的基礎(chǔ)上增加氨或尿素儲(chǔ)槽，氨或尿素噴射裝置及其噴射口即可；系統(tǒng)占地面積小，需要的較小的氨或尿素儲(chǔ)槽，可放置于鍋爐鋼架之上而不需要額外的占地預(yù)算；不需要使用催化劑，因而不會(huì)提高煙氣中SO2 的氧化率，煙氣中SO3濃度不會(huì)增加，生成的（NH4）2SO4 造成空氣預(yù)熱器的堵塞和腐蝕要比SCR 低?？梢杂媚蛩卮鍺H3作為還原劑，由于尿素比氨具有更好的鍋爐內(nèi)分布性能，且尿素是一般化學(xué)藥品，使得操作系統(tǒng)更加安全可靠，且不必?fù)?dān)心因NH3的泄漏造成新的污染

15、。但此項(xiàng)技術(shù)也存在一些不足：效率不高。鍋爐的脫硝效率為3060左右；增加反應(yīng)劑和運(yùn)載介質(zhì)(空氣)的消耗量；對(duì)溫度要求嚴(yán)格，一般控制在8001100的區(qū)域。（2）選擇性催化還原法選擇性催化還原法( Selective Catalytic Reduc tion，SCR )是指在催化劑的作用下，以NH3 作為還原劑?！坝羞x擇性”地與煙氣中的NOx 反應(yīng)并生成無毒無污染的N2 和H2O。SCR廣泛使用V2O5 /T iO2 作為催化劑。目前已成為世界上應(yīng)用最多、最為成熟且最有成效的一種煙氣脫硝技術(shù)。SCR技術(shù)對(duì)鍋爐煙氣NOx 控制效果十分顯著，占地面積小，技術(shù)成熟，易于操作；同時(shí)SCR 技術(shù)消耗NH3

16、和催化劑，也存在運(yùn)行費(fèi)用高、設(shè)備投資大的特點(diǎn)。選擇性催化還原脫硝原理是在一定的溫度和催化劑的作用下，還原劑有選擇地把煙氣中NOx 還原為無毒無污染的N2和H2O。還原劑可以是碳?xì)浠衔?、氨、尿素等。工業(yè)應(yīng)用的還原劑主要是氨，其次是尿素。以氨為還原劑的SCR反應(yīng)如下： 4NH3+ 4NO+ O24N2+ 6H2O（1） 4NH3+ 2NO2+O23N2+ 6H2O（2）上面第一個(gè)反應(yīng)是主要的，因?yàn)闊煔庵袔缀?5%的NOx以NO的形式存在。在沒有催化劑的情況下，上述化學(xué)反應(yīng)只在很窄的溫度范圍內(nèi)( 980左右)進(jìn)行，即選擇性非催化劑還原(SNCR)。采用催化劑促進(jìn)NH3和NOx的還原反應(yīng)時(shí)，其反應(yīng)溫

17、度取決于所選用催化劑的種類。當(dāng)采用釩或鐵氧化物類的催化劑時(shí)，其反應(yīng)溫度為300400；當(dāng)采用活性焦炭作為催化劑時(shí)，其反應(yīng)溫度為100150。因此，根據(jù)所采用的催化劑的不同，催化劑反應(yīng)器應(yīng)布置在尾部煙道中相應(yīng)溫度的位置?，F(xiàn)代火電廠選擇性催化還原法脫硝使用的溫度范圍在290430。所以在電站鍋爐中脫硝系統(tǒng)的安裝選擇在省煤器與空預(yù)器之間。目前工業(yè)中應(yīng)用最多的SCR催化劑大多以TiO2為載體，以V2O5、V2O5-WO3、V2O5-MoO3為活性成分。其中T iO 2 具有較高的活性和抗SO2性能；V2O5時(shí)最重要的活性成分，具有較高的脫硝效率，但同時(shí)也促進(jìn)SO2向SO3的轉(zhuǎn)化；另一種活性材料WO3的

18、增加，有助于抑制SO2的轉(zhuǎn)化；其他的活性材料還有Mo， C r等，它們可以起到助催化劑及穩(wěn)定劑的作用。一般V地負(fù)載量低于1%1.5%，而WO3和MoO3的負(fù)載量分別為10% 和6%左右。在SCR 脫硝工業(yè)中，影響脫硝效率的主要因素是反應(yīng)溫度、催化劑性能、NH3 /NOx 摩爾等。在管式固定床反應(yīng)器中，采用V2O5 /T iO2催化劑，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度對(duì)NOx脫除的影響較大。在200310范圍內(nèi)，隨著反應(yīng)溫度的升高，NOx脫除率急劇增加，升至310時(shí)，達(dá)到最大值( 90% )，隨后NOx脫除率隨溫度的升高而下降。在SCR過程中溫度的影響存在兩種趨勢(shì)：一方面時(shí)溫度升高使脫硝反應(yīng)速率增加NOx脫

19、除效率升高；另一方面，隨溫度升高NH3氧化反應(yīng)開始發(fā)生，使NOx脫除效率下降。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)制備的V2O5 /TiO2催化劑最佳溫度為310。在一定范圍內(nèi)，NOx脫除率隨n(NH3) /n (NOx)增加而增加，n(NH3 ) /n (NOx)小于1時(shí)，其影響更顯著。該結(jié)果說明若NH3投入量偏低，NOx受到限制；若NH3投入量超出需要量，NH3氧化等副反應(yīng)的反應(yīng)速率將增加，從而降低了NOx 脫除效率，同時(shí)也增加了凈煙氣中NH3的排放濃度，造成二次污染。在SCR工藝中，一般控制n(NH3) /n(NOx)在1.2以下。催化劑中V2O5含量的增加，催化效率增加，NOx脫除率提高。但是，V2O5

20、含量超過6. 6%時(shí)，催化效率反而下降。這主要是由于V2O5在T iO2上的分布不同造成的。紅外光譜表明,，當(dāng)V2O5含量在1.4%4. 5%時(shí)，V2O5均勻分布于T iO2載體上，并且以等軸聚合的釩基形式存在；當(dāng)V2O5含量為6. 6%時(shí)，V2O5在T iO 2 載體上形成新的結(jié)晶區(qū)V2O5結(jié)晶區(qū)，從而降低了催化劑的活性。V2O5是SCR 反應(yīng)催化劑的活性組分，在NH3的作用下降煙氣中NOx還原成N2和H2O 的同時(shí)，也將煙氣中的SO2氧化為SO3，因此工業(yè)應(yīng)用的催化劑中V2O5含量較低(0. 3%1. 5% )。為保證催化劑效果通常加入助催化劑WO3或MoO3。2.2工藝選擇由于處理的煙氣

21、量比較大，煙氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于17000m3/h，所以選擇電除塵器相對(duì)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，并且電除塵的除塵效率很高，可以使得煙氣出口的煙氣濃度更低，對(duì)環(huán)境的影響也相對(duì)較小。而脫硝處理中，選擇SCR工藝，SCR技術(shù)對(duì)鍋爐煙氣NOx 控制效果十分顯著，明顯要高于SNCR，并且地面積小，技術(shù)成熟，易于操作。3.工藝計(jì)算3.1污染物濃度及煙氣計(jì)算1. 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量 =7.215（m3/kg） 式中 CY=69.5%，H Y=4%，S Y=1.5%，O Y=3%。2.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量（設(shè)空氣含濕量12.93g/m3） =7.675（m3/kg） 式中 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，7.215m3/ kg； CY=6

22、9.5%，H Y=4%，S Y=1.5%，W Y=8%，N Y=1% 3. 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量 =9.141 (m3/ kg) 式中 空氣過量系數(shù)，取1.2； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，7.675m3/ kg； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，7.215m3/ kg； 而標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量以計(jì)，因此，×設(shè)計(jì)耗煤量=9.141×23×103=210243(m3/ h)。4. 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度=4.976×10-3(kg/m3) 式中 排煙中飛灰占煤中總灰分的比例，為35%； AY煤中灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，13%； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，9.141m3/kg。5. 標(biāo)準(zhǔn)

23、狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算=3281.92 (mg/m3) 式中 SY煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為1.5%； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量，9.141m3/kg。3.2管道計(jì)算工況下煙氣量： =210243×(273+160)/273=333462.34m3/h=92.63m3/s 由于處理煙氣量過大，決定以5根管道進(jìn)行輸送煙氣，=66692.468m3/h=18.53m/s，管道總共為380m，則每根管路的管道總長(zhǎng)為76m。管道尺寸截面積 =1.54（m2） 式中鍋爐出口到除塵器進(jìn)口連接管的截面積m2； 鍋爐出口的工況煙氣流量m3/h，66692.468m3/h； 煙氣流速m/s，機(jī)

24、械通風(fēng)金屬管道煙氣流速為1015m/s，本設(shè)計(jì)取12m/s。 根據(jù) 可得，則內(nèi)徑,管壁厚度取20mm，外徑。煙氣在管道中的溫度降 () 式中 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，210243m3/h； F管道散熱面積，m2； CV標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣平均比熱容，取 1.355 kJ/m3 · ； 管道單位面積散熱損失。室內(nèi)4187 kJ/(m2 · h)，室內(nèi)5443 kJ/(m2 · h)每根管路為76m，設(shè)計(jì)管道的室內(nèi)為20m，室外為56m。則室內(nèi)管道長(zhǎng)度為20m，管道散熱面積F1=87.96m2,，溫降t1為1.68室外管道長(zhǎng)度為56m，管道散熱面積F2=246.30m2，溫降t

25、2為3.62那么管道溫降t為5.3，則煙囪進(jìn)口處溫度約為155，此時(shí)煙氣量為329611.74m3/h3.3設(shè)備、壓降、風(fēng)機(jī)、煙囪計(jì)算3.3.1電除塵器計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù): 有效驅(qū)進(jìn)速度取0.12m/s 電場(chǎng)風(fēng)速為1m/s 放電極與集塵板距離b為100mm集塵板間距為2b，即200mm1.除塵器應(yīng)達(dá)到的除塵效率=95.98% 式中 C標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度，4976mg/m3； Ch標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，200mg/m3。2.集塵面積 其中，k取1； 3.初定電場(chǎng)斷面積4.電場(chǎng)高度與寬度 為了使氣流沿?cái)嗝婢鶆蚍植?，所以進(jìn)氣口所對(duì)應(yīng)的的斷面要接近于正方形或者高度略大于寬度。則實(shí)際集塵板高

26、度H取10m，寬度B取10m，那么電場(chǎng)斷面積為100m25.集塵板排數(shù)n，通道數(shù)Z，電場(chǎng)長(zhǎng)度L （個(gè)） （個(gè)）取電場(chǎng)長(zhǎng)度為2.5m6.電壓和電流7.柱間距Lk本設(shè)計(jì)為單進(jìn)風(fēng)，設(shè)外層的一排極板中心線與內(nèi)壁的距離為100mm；除塵器內(nèi)壁寬E=B×Z+2=200×50+2×100=10200mm除塵器殼體鋼板的厚度=10mm；電除塵器在與氣流流動(dòng)方向垂直斷面上的外側(cè)柱間距離Lk=E+2=10200+2×10=10220mm8.進(jìn)氣煙箱 進(jìn)氣煙箱采用水平進(jìn)氣方式，并設(shè)置導(dǎo)流板和開孔率為的氣流均布板，取進(jìn)口煙氣流速為，進(jìn)氣煙箱進(jìn)口的截面積 為了保持除塵器有較高的除

27、塵效率，煙氣流速沿電場(chǎng)斷面要盡可能均勻。進(jìn)氣煙箱的進(jìn)口截面積形狀為3100mm×3100mm的正方形，那么進(jìn)氣箱長(zhǎng) 式中 1，2分別為F和F0處的最大邊長(zhǎng)。9.出氣煙箱 出氣煙箱采用水平出氣方式，并設(shè)置槽型極板，取各出氣煙箱小端截面3100mm×3100mm的正方形，底板與水平夾角為，那么出氣煙箱長(zhǎng) 10.灰斗采用船形灰斗，沿氣流方向設(shè)2個(gè)灰斗，灰斗上口取，灰斗下口取，底部卸灰閥高度取，灰斗壁與水平夾角為，灰斗高為?；叶房傮w積 取有效容積為11.理論捕集效率 符合設(shè)計(jì)要求。3.3.2 SCR計(jì)算1.SCR反應(yīng)器截面積尺寸計(jì)算 已知流經(jīng)催化劑的表面速度為5m/s左右，煙氣流量

28、Q=333462.34m3/h，則截面積得到催化劑層面積為18.72m2。 考慮到催化劑幾何形狀及安裝結(jié)構(gòu)，SCR反應(yīng)器的橫截面積比催化劑進(jìn)面大20%左右，所以反應(yīng)器截面積設(shè)計(jì)取反應(yīng)器截面積為25m2，尺寸為長(zhǎng)10m，寬2.5m。2.催化劑體積及層數(shù)計(jì)算 已知系統(tǒng)中脫硝效率=80%，催化劑活性K取0.7，催化劑比表面積取350m2/m3，NH3與NOx的化學(xué)摩爾比M取1.0，則催化劑體積催化劑體積為109.53m3，催化劑模板的高度h取2m，則層數(shù)催化劑層數(shù)約為三層。3.反應(yīng)器高度計(jì)算 SCR反應(yīng)器的斷面尺寸根據(jù)催化劑層數(shù)、整流層安裝高度和催化劑的安裝空間等因數(shù)確定。因此反應(yīng)器高度 式中，c1

29、為支撐、安裝催化劑所需的空間高度，取4m c2為整流層安裝高度及安裝所需的空間高度，取3.5m反應(yīng)器高度為27.5m，因此最終SCR反應(yīng)器尺寸為10m（長(zhǎng)）×2.5m（寬）×27.5（高）4.氨區(qū)液氨儲(chǔ)罐計(jì)算 液氨儲(chǔ)罐屬于三類容器，選用臥式罐，設(shè)計(jì)壓力取液氨介質(zhì)在50時(shí)的飽和蒸汽壓力的1.1倍，氨罐的工作溫度一般為-1040，設(shè)備材料通常選用16MnDR，則氨罐體積式中，D為氨罐內(nèi)徑，取2m L為氨罐長(zhǎng)度，取5m最后液氨儲(chǔ)罐體積V為17.80m33.3.3 煙囪計(jì)算鍋爐總額定出力/(t/h)122661010202635>35煙囪最低高度/m202530354045鍋

30、爐房裝機(jī)總?cè)萘縈W<0.70.7-1.41.4-2.82.8-77-1414-28t/h11-22-44-1010-2020-40煙囪最低高度m202530354045因?yàn)殄仩t的總額定出力為220t/h，由上表可知煙囪高度取80m，另外，此系統(tǒng)選擇機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)方式，由下表選取v=8 m/s，所以1. 煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算：Q通過煙囪的總煙氣量,329611.74m3/s， v按下表選取的煙囪出口煙氣量,m/s，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(shí)最小負(fù)荷時(shí)機(jī)械通風(fēng)10-204-5自然通風(fēng)6-102.5-32. 煙囪底部直徑，煙囪錐度在0.020.03范圍內(nèi)，本系統(tǒng)取i=

31、0.02， 式中，d2煙囪出口直徑，mH煙囪高度，mi煙囪錐度，通常取i=0.020.03。2. 煙囪的抽力 式中，H煙囪高度， 外界空氣溫度，取20 煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，取150 當(dāng)?shù)卮髿鈮?，南京大氣壓?.01×105Pa 3. 煙氣在煙囪中的溫降 式中H煙囪高度，m D合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和， A溫度降系數(shù)，采用有袖筒的鋼煙囪，為0.8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（壁厚小于0.5m）磚煙囪（壁厚大于0.5m）A20.80.40.2計(jì)算： 則煙囪出口溫度為155-4.31=150.69。3.3.4 壓降計(jì)算1. 摩擦壓

32、力損失 對(duì)于圓管 式中 L管道長(zhǎng)度，76m； d管道直徑，1.40m； 煙氣密度，1.18kg/m3； 管中氣流平均流速，12m/s； 摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對(duì)粗糙度的函數(shù)可以查手冊(cè)得到（實(shí)際中對(duì)金屬管道值可取0.02，對(duì)磚砌或混凝土管道值可取0.04）。2. 局部壓力損失 式中 90º彎頭阻力系數(shù)，為0.23； 與相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速率，12m/s； 煙氣密度，1.18kg/m3。共有60個(gè)90º彎頭，則系統(tǒng)中電除塵器阻力一般在，取200Pa系統(tǒng)總阻力=1020+92.24+1172.4+200=2484.64Pa3.3.5 風(fēng)機(jī)電機(jī)選型計(jì)算1. 風(fēng)機(jī)風(fēng)

33、量的計(jì)算 式中 1.1風(fēng)量備用系數(shù)； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前風(fēng)量，210243m3/h； tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，若管道不太長(zhǎng)，可以近似取鍋爐排煙溫度； B當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?01kPa。2. 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算 式中 1.2風(fēng)壓備用系數(shù)； 系統(tǒng)總阻力，2484.64Pa； Sy煙囪抽力，289.85Pa； tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，160； ty風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗(yàn)氣體溫度，250； y標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣密度，1.34kg/m3。3. 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 式中 Qy風(fēng)機(jī)風(fēng)量，367988.90m3/h； Hy風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，2110.81Pa； 風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率（一般風(fēng)機(jī)為0.6，高效風(fēng)機(jī)約為0.9）； 機(jī)械傳動(dòng)效率，當(dāng)

34、風(fēng)機(jī)與電機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)1，用聯(lián)軸器連接時(shí)0.95 0.98，用V形帶傳動(dòng)時(shí)0.95； 電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，1.3。根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)壓，選擇型號(hào)Y4-68 No11.2D風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為1450r/min，全壓范圍為30212080Pa，流量為4359979681Pa，電機(jī)型號(hào)為Y250S4，功率為75kW。3.4 物料衡算鍋爐排放NOx濃度為400mg/m3，將鍋爐NOx排放濃度視為NO濃度和NO2濃度之和計(jì)算氨消耗量。 (1)、(2)公式聯(lián)合求解得到CNO、CNO2 CNO=370.13 mg/m3 CNO2 =29.87 mg/m3 式中，CNO、CNO2進(jìn)口煙氣NO、NO2的濃度(mg/m3

35、) Q反應(yīng)器進(jìn)口煙氣流量(m3/h) Wa供氨量(kg/h) 0.95NO占NOx排放總量的95% 17、30、46NH3、NO、NO2分子量 m脫硝效率，取80%液氨的密度為0.618g/cm3，則供氨量為0.10m3/h。4. 工藝內(nèi)容4.1煙氣系統(tǒng)煙氣從鍋爐中通過管道排出，管道采用機(jī)械通風(fēng)金屬管道，以5根管道進(jìn)行輸送煙氣，管道總共為380m，每根管路的管道總長(zhǎng)為76m，煙氣流速為12m/s，90º彎頭共有60個(gè)。4.2電除塵系統(tǒng) 電除塵器是鍋爐必備的配套設(shè)備。鍋爐排放的煙氣含有大量的顆粒煙塵，在進(jìn)入電除塵器主體結(jié)構(gòu)前的煙道時(shí)，使得煙塵帶上正電荷，然后煙氣會(huì)進(jìn)入設(shè)置多層陰極板的電

36、除塵器通道，由于正電荷煙塵與陰極電板的相互吸附作用，使得煙氣的顆粒煙塵吸附在陰極板上，從而大幅度降低排入大氣層中的煙塵量。定時(shí)要對(duì)陰極板打擊，使其具有一定厚度的煙塵在自重和振動(dòng)的雙重作用下跌落在電除塵器結(jié)構(gòu)下方的灰斗中。4.3 SCR系統(tǒng)SCR系統(tǒng)一般由氨的儲(chǔ)存系統(tǒng)、氨與空氣混合系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、省煤器旁路、SCR旁路、檢測(cè)控制系統(tǒng)等組成。 液氨從液氨槽車由卸料壓縮機(jī)送人液氨儲(chǔ)槽,再經(jīng)過蒸發(fā)槽蒸發(fā)為氨氣后通過氨緩沖槽和輸送管道進(jìn)人鍋爐區(qū),通過與空氣均勻混合后由分布導(dǎo)閥進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng), SCR反應(yīng)器設(shè)置于空氣預(yù)熱器前,氨氣在SCR 反應(yīng)器的上方,通過一種特殊的噴霧裝置和煙氣均勻分布混合,混合后煙氣通過反應(yīng)器內(nèi)催化劑層進(jìn)行還原反應(yīng)。4.4主要設(shè)備投資估算及構(gòu)筑物4.4.1土建投資A1序號(hào)名稱價(jià)格（萬元）1煙囪（鋼）1.52爐膛0.53地基0.54.4.2設(shè)備及器材費(fèi)用A2序號(hào)名稱價(jià)格（萬元）1金屬管道、管夾、閥門22Y4-68 No11.2D引風(fēng)機(jī)（5臺(tái)）63Y250S4電機(jī)（6臺(tái)）5電除塵投資費(fèi)用名稱價(jià)格（萬元）電除塵主體設(shè)備造價(jià)314電除塵高低壓電器設(shè)備費(fèi)用24.5基礎(chǔ)土建費(fèi)用16安裝費(fèi)25保溫費(fèi)用13設(shè)