dzl213型鍋爐低硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計

第1頁實用文檔大氣污染控制工程課程設(shè)計班級：環(huán)境工程姓名：王祥斌學(xué)號：1042814129日期：14.3.10大氣污染控制課程設(shè)計任務(wù)書一、課程設(shè)計的題目DZL2-13型鍋爐高硫無煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計原始資料DZL2—13型鍋爐低硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計鍋爐型號：DZL2—13即：蒸發(fā)量2t/h，出口蒸汽壓力13Mpa設(shè)計耗煤量：350Kg/h設(shè)計煤成分：CY=65.2%HY=3%OY=4%NY=1%SY=0.8%AY=16%WY=10%；VY=8%，屬于低硫煙煤排煙溫度：160℃空氣過剩系數(shù)α=1.3飛灰率=16%煙氣在鍋爐出口前阻力550Pa污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中二類區(qū)新建排污項目執(zhí)行。連接鍋爐、凈化設(shè)備及煙囪等凈化系統(tǒng)的管道假設(shè)長度50m，90o彎頭10個。注：鍋爐大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271—2001）中二類區(qū)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)煙氣濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：200mg/m3二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：900mg/m3若煙囪高度達(dá)不到GB13271—2001表4鍋爐房煙囪最低允許高度（4t鍋爐煙囪高度最低35m，6t鍋爐煙囪高度最低40m）的要求，其排放標(biāo)準(zhǔn)值按50%執(zhí)行，即：煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：100mg/m3二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：450mg/m3三、課程教學(xué)要求本課程設(shè)計的選題緊緊圍繞大氣污染控制工程煙氣除塵為主題。學(xué)生必須根據(jù)教學(xué)要求、設(shè)計工作量以及實際條件，進(jìn)行恰當(dāng)選題。能按照設(shè)計任務(wù)書，順利完成設(shè)計任務(wù)，培養(yǎng)運用本學(xué)科的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識解決本專業(yè)實際問題的能力，提高設(shè)計計算、工程制圖和使用資料的能力。四、設(shè)計內(nèi)容與要求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(shè)計方案的分析，包括凈化設(shè)備的工作原理及特點；運行參數(shù)的選擇與設(shè)計；凈化效率的影響因素等。3．除塵設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計計算4．脫硫設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計計算5．煙囪設(shè)計計算6．管道系統(tǒng)設(shè)計，阻力計算，風(fēng)機電機的選擇7.根據(jù)計算結(jié)果繪制設(shè)計圖，系統(tǒng)圖要標(biāo)出設(shè)備、管件編號、并附明細(xì)表；除塵系統(tǒng)、脫硫設(shè)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。前言在目前，大氣污染已經(jīng)變成了一個全球性的問題，主要有溫室效應(yīng)、臭氧層破壞和酸雨。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源的消耗量逐步上升，大氣污染物的排放量相應(yīng)增加。而就我國的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展就我國的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展水平及能源的結(jié)構(gòu)來看，以煤炭為主要能源的狀況在今后相當(dāng)長時間內(nèi)不會有根本性的改變。我國的大氣污染仍將以煤煙型污染為主。因此，控制燃煤煙氣污染是我國改善大氣質(zhì)量、減少酸雨和SO2危害的關(guān)鍵問題。人類不僅能適應(yīng)自然環(huán)境，而且還能開發(fā)利用自然資源，改造自然環(huán)境，使環(huán)境更加適合于人類生存。在人為活動影響下形成的環(huán)境，稱為次生環(huán)境。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排放大量有毒有害污染物，嚴(yán)重污染大氣、水、土壤等自然環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，使人類生活環(huán)境的質(zhì)量急劇惡化，人類生產(chǎn)和生活活動排入環(huán)境各種污染物，特別是生產(chǎn)過程排放的污染物種類極多，而且隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境中污染物的種類和數(shù)量還在與日俱增。這些污染物隨同空氣、飲水和食物進(jìn)入人體后，對人體健康產(chǎn)生各種有害影響。大氣污染是隨著產(chǎn)業(yè)革命的興起，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，城市人口的密集，煤炭和石油燃料的迅猛增長而產(chǎn)生的。近百年來，西歐，美國，日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家大氣污染事件日趨增多，本世紀(jì)50-60年代成為公害的泛濫時期，世界上由大氣污染引起的公害事件接連發(fā)生，例如：英國倫敦?zé)熿F事件，日本四日市哮喘事件，美國洛杉磯煙霧事件，印度博帕爾毒氣泄漏事件等等，不僅嚴(yán)重地危害居民健康，甚至造成數(shù)百人，數(shù)千人的死亡。我國隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，因燃煤排放的二氧化硫、顆粒物等有毒有害的污染物質(zhì)急劇增多。空氣污染以煤煙型為主，主要污染物是二氧化硫和煙塵。據(jù)統(tǒng)計，1990年全國煤炭消耗量10.52億噸，到1995年煤炭消耗量增至12.8億噸，二氧化硫排放量達(dá)2232萬噸。超過歐洲和美國，居世界首位。由于我國部分地區(qū)燃用高硫煤，燃煤設(shè)備未能采取脫硫措施，致使二氧化硫排放量不斷增加，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。如不嚴(yán)格控制，到2010年我國煤炭消耗量增長到15億噸時，二氧化硫排放量將達(dá)2730萬噸。因而已經(jīng)到了我們不得不面對的時候，我們這里我們將用科學(xué)的態(tài)度去面對去防治。目錄第5頁前言1.工藝流程的選擇及說明 22.除塵器的設(shè)計及計算 32.1燃煤鍋爐煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算 3標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論空氣量 3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量 3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實際煙氣量 3煙氣含塵濃度 4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫的濃度的計算 42.2除塵器的選擇 4除塵效率 4工況下煙氣流量 4除塵器的選擇及計算 5管道布置及各管段的管徑 6煙囪的設(shè)計 7系統(tǒng)阻力的計算 9風(fēng)機和電機的選擇和計算 113.課程設(shè)計總結(jié) 13參考文獻(xiàn) 141.工藝流程的選擇及說明脫硫除塵工藝設(shè)計說明：雙堿法煙氣脫硫工藝主要包括吸收劑制備和補充系統(tǒng)，煙氣系統(tǒng)，SO2吸收系統(tǒng)，脫硫產(chǎn)物處理系統(tǒng)四部分組成。1.吸收劑制備和補充系統(tǒng)脫硫裝置啟動時用氫氧化鈉作為吸收劑，氫氧化鈉干粉料加入堿液罐中，加水配制成氫氧化鈉堿液，在堿液罐中可以定期進(jìn)行氫氧化鈉的補充，以保證整個脫硫系統(tǒng)的正常運行及煙氣的達(dá)標(biāo)排放。為避免再生生成的亞硫酸鈣、硫酸鈣也被打入脫硫塔內(nèi)容易造成管道及塔內(nèi)發(fā)生結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象，可以加裝瀑氣裝置進(jìn)行強制氧化或特將水池做大，再生后的脫硫劑溶液經(jīng)三級沉淀池充分沉淀保證大的顆粒物不被打回塔體。另外，還可在循環(huán)泵前加裝過濾器，過濾掉大顆粒物質(zhì)和液體雜質(zhì)。2.煙氣系統(tǒng)鍋爐煙氣經(jīng)煙道進(jìn)入除塵器進(jìn)行除塵后進(jìn)入脫硫塔，洗滌脫硫后的低溫?zé)煔饨?jīng)兩級除霧器除去霧滴后進(jìn)入主煙道，經(jīng)過煙氣再熱后由煙囪排入大氣。當(dāng)脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)故障或檢修停運時，系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)出口擋板門，煙氣經(jīng)鍋爐原煙道旁路進(jìn)入煙囪排放。3.SO2吸收系統(tǒng)鍋爐煙氣從煙道切向進(jìn)入主塔底部，在塔內(nèi)螺旋上升中與沿塔下流的脫硫液接觸，進(jìn)行脫硫除塵，經(jīng)脫水板除霧后，由引風(fēng)機抽出排空。脫硫液從螺旋板塔上部進(jìn)入，在旋流板上被氣流吹散，進(jìn)行氣葉兩相的接觸，完成脫硫除塵后從塔底流出，通過明渠流到綜合循環(huán)池。4.脫硫產(chǎn)物處理系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)的最終脫硫產(chǎn)物仍然是石膏漿，從曝氣池底部排漿管排出，由排漿泵送入水力旋流器。由于固體產(chǎn)物中摻雜有各種灰分及NaSO4，嚴(yán)重影響了石膏品質(zhì)，所以一般以拋棄為主。在水力旋流器內(nèi)，石膏漿被濃縮(固體含量約40％)之后用泵打到渣處理場，溢流液回流入再生池內(nèi)。2.除塵器的設(shè)計及計算2.1燃煤鍋爐煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算Qa'=4.76×(1.867C+5.56H+0.7S-0.7O)式中：C、H、S、O--分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Qa＇=4.76×(1.867×0.652+5.56×0.03+0.7×0.008-0.7×0.04)=1.36×4.76=6.482(m3/㎏)2.1.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量Qs'=1.867×(C+0.375S)+11.2H+1.24W+0.016Qa1+0.79Qa1+0.8N式中：Qa′——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量m3/kg；W——煤中水分的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；N——N元素在煤中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。Qs'=1.867×(0.652+0.375×0.008)+11.2×0.03+1.24×0.1+0.016.482+0.8×0.01=1.795(m3/㎏)Qs=Qs'+1.016×（α-1）×Qa'式中：a——空氣過剩系數(shù)；Qa′——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量m3/kg；Qs′——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量m3/kg。Qs=1.795+1.016×(1.3-1)×6.482=3.77(m3/㎏)注意：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量Q應(yīng)以m3/h計，因此，Q=Qs×設(shè)計耗煤量Q=Qs×設(shè)計耗煤量=3.77×350=1319.5m3/h=0.366m3/sC=×A(m3/㎏)式dsh–排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)A–煤中不可燃成分的含量Qs—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實際煙氣量，m3/kg。C=0.042×0.15=0.0064（g/m3）2.1.5標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫的濃度的計算Cso2=×106(㎎/m3)式S–煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Qs–標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量m3/㎏Cso2=×106=4.24×1000=4240(㎎/m3)2.2除塵器的選擇2.2.1除塵效率η=1-=1-0.0472=95.28%2.2.3工況下煙氣流量=2092.8(m3/h)則煙氣的流速為0.58(m3/s)2.2.4除塵器的選擇及計算根據(jù)工況下煙氣量、煙氣溫度及要求達(dá)到的除塵效率來確定除塵器（袋式除塵器）袋式除塵器是使含塵氣體通過濾袋濾去其中離子的分離捕集裝置，是過濾式袋式除塵器中一種，其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，按不同特點可分為圓筒形和扁形；上進(jìn)氣和下進(jìn)氣，內(nèi)濾式和外濾式，密閉式和敞開式；簡易，機械振動，逆氣流反吹，氣環(huán)反吹，脈沖噴吹與聯(lián)合清灰等不同種類,其性能比較如下表：除塵種類除塵效率%凈化程度特點簡易袋式30中凈化機械振動袋式90中凈化要求濾料薄而光滑，質(zhì)地柔軟，再過濾面上生成足夠的振動力。脈沖噴吹袋式99細(xì)凈化清灰方式作用強度很大，而且其強度和頻率都可以調(diào)節(jié)，清灰效果好氣環(huán)式袋式99細(xì)凈化適用高濕度、高濃度的含塵氣體，造價較低，氣環(huán)箱上下移動時緊貼濾袋，使濾袋磨損加快，故障率較高通過我組比較最終決定選用袋式除塵器，根據(jù)處理煙氣性質(zhì)及不同型式的袋式除塵器的優(yōu)缺點，最終決定選用MC6—I型系列逆噴脈沖袋式除塵器。脈沖袋式除塵器是一種周期性的向濾袋內(nèi)或濾袋外噴吹壓縮空氣來達(dá)到清除濾袋上積塵的袋式除塵器，它具有處理風(fēng)量大，除塵效率高的優(yōu)點，而且清灰機構(gòu)設(shè)有運動部件，濾袋不受機械力作用，損傷較小，濾袋使用周期長的特點。用《除塵器手冊》中選取MC系列逆噴脈沖袋式除塵結(jié)構(gòu)特點:主要由上箱體，中箱體，下箱體，排灰系統(tǒng)與噴嘴系統(tǒng)等幾個主要部分組成。上箱體內(nèi)設(shè)有多孔板，濾袋，濾袋框架；下箱體包括進(jìn)氣口、灰斗、檢查門；排灰系統(tǒng)由減速裝置和排灰裝置組成；控制儀、控制閥、脈沖閥、噴嘴管與氣包等組成噴吹系統(tǒng)。工作原理：含塵氣體由下箱體的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入除塵器內(nèi)經(jīng)過濾袋過濾。粉塵被阻留在袋外，凈化氣體進(jìn)入袋內(nèi)經(jīng)過文氏管，由排風(fēng)口排出機外，阻留在濾袋上的粉塵通過用電控（D）、機控（J）或氣控（Q）中的一種方式，控制開啟脈沖閥定時分排，對濾袋進(jìn)行清灰，其主要性能與主要結(jié)構(gòu)尺寸見下表：型號過濾面積m2濾袋數(shù)量/條處理風(fēng)量m3/h脈沖閥個數(shù)/個外形尺寸/長×高×寬MC36—I27363250～648061425×1678×3600設(shè)備質(zhì)量/kg濾袋尺寸/mm設(shè)備阻力/Pa除塵效率入口含塵濃度g/m3過濾風(fēng)速/m/min1116.80Φ120×20001200～1500＞99%2～142～4主要結(jié)構(gòu)尺寸：型號AA1BB1HMC36—I16781150134011003660影響因素：過濾風(fēng)速、濾料風(fēng)速、濾料種類、清灰方式、入口含塵濃度、處理氣體性質(zhì)、凈化物料種類等。2.2.5管道布置及各管段的管徑1.各裝置及管道布置原則根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置，一旦確定了各裝置的位置，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，并使安裝，操作和檢修方便。2.管徑的確定式中：v—煙氣流速m/s（對于鍋爐煙塵v=10～15m/s）取v=10m/s則d=0.41(m)圓整并選取風(fēng)值：鋼制板風(fēng)管外徑D/mm外徑允許偏差/mm壁厚/mm400±10.06內(nèi)徑d1=400-2×0.6=398.8m由公式得煙氣流速v=4Q/πd2=9.996()由此可知，除塵器中的管徑設(shè)計合理2.2.6煙囪的設(shè)計1.煙囪高度的計算根據(jù)鍋爐的蒸發(fā)量（t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定表確定煙囪高度鍋爐煙囪高度鍋爐總額蒸發(fā)量（t/h）<11～22～66～1010～2020～35煙囪的最低高度(m)202530354045由于給定鍋爐型號DZL2—13蒸發(fā)量為2t/h，故選定煙囪高度為30m煙囪抬升高度：Qh=CpVo(Ts-Ta)=1.38×0.366×(160-20)=70.81KWQh—煙囪的熱排放率Cp—標(biāo)況下的煙氣平均比定壓熱容，取Cp=1.38kg/m3KVo—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣排放量m3/sTs—煙氣出口溫度Ta—當(dāng)?shù)刈罱?年平均氣溫值K=273+20=293K由于70.81KW<2100KW，則Vs—煙率出口速度m/sD—煙囪出口內(nèi)徑mQh—煙囪的熱排放率u—煙囪出口的環(huán)境平均風(fēng)速m/s，取2.5m/s煙囪總高度H為：H=Hs+Δh=33.76m2.煙囪直徑的計算煙囪出口內(nèi)徑按如下公式：圓整取d=0.4mQ—通過煙囪的總煙量m3/hW—按下表選取的煙囪出口煙氣流速m/s，選W=4m/s，煙囪出口煙氣流速通風(fēng)方式運行情況全負(fù)荷最小負(fù)荷機械通風(fēng)10~204~5自然通風(fēng)6~82．5~3煙囪底部直徑：d1=d+2ih=0.40+2×0.02×30=1.50md—煙囪出口直徑mH—煙囪高度mi—煙囪錐度，取I=0.02煙囪的抽力：H—煙囪高度mtk—外界空氣溫度℃tp—煙囪內(nèi)煙氣平均溫度℃B—當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a煙囪的阻力損失計算采用磚砌煙囪,阻力可按下式計算-摩擦阻力系數(shù),0.04-管道長度,m-管道直徑,0.9m-煙氣密度Kg/m3-管內(nèi)煙氣平均流速則最大地面濃度可見地面最大濃度小于國家規(guī)定,煙囪高度設(shè)計合理1、摩擦阻力損失L—管道長度，md—管道直徑，mρ—煙氣密度，Kg/m3v—管中煙氣流速，m/sλ—摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)和管道相對粗糙度的函數(shù)，可以查手冊得到。（實際中金屬管取0.02，磚砌或混凝土管道取0.04。）對于Ф400圓，L=50mρ=ΔPL==150.65Pa2、局部壓力損失==6.026Paε—異形管件的局部阻力系數(shù)，可以在有關(guān)手冊中查到或通過實驗求得。v—與ε相對應(yīng)的斷面平均氣流速度，m/sρ—煙氣密度，Kg/m3L1o=0.12ma、除塵器進(jìn)氣管的阻力損失計算漸縮管的計算α≤45o時ε=0.1取α=45ov=12.05m/s=6.026Pa設(shè)兩個均為90o彎頭D=400mm取R=1.5D則ε=0.175=21.09Pa漸擴管的計算=0.50查《化工原理》附表則ε=0.25=15.06PaL3==0.12mb、除塵器出氣管的阻力損失的計算漸擴管的計算α≤45o時ε=0.1取α=30ov=12.05m/s=6.026PaL4==0.12m兩個90o彎頭D=400mm，?。遥剑?５Ｄ則ε=0.175=21.09PaC、對于T型三通ε=0.55=33.14Pa則系統(tǒng)總阻力[其中鍋爐出口前阻力550Pa，除塵器阻力1400Pa（一般為1200~1500Pa）]∑h=150.65+6.026+6.026+21.09+15.06+6.026+21.09+33.14+550+1300=2106.70Pa1、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機風(fēng)量的計算Q1==5961.47m3/h1.1—風(fēng)量備用系數(shù)B—當(dāng)?shù)卮髿鈮篕Pa Q—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機前的風(fēng)量，m3/htp—風(fēng)機前煙氣溫度OC，若管道不長，可以近似取鍋爐排煙溫度2、風(fēng)機風(fēng)壓的計算=2154.79Pa1.2—風(fēng)壓備用系數(shù)∑Δh—系統(tǒng)總阻力，Patp—風(fēng)機前煙氣溫度OCty—風(fēng)機性能表中給出的實驗用氣體溫度，OCPy—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣密度1.36Kg/m3Sy—煙囪產(chǎn)生的抽力，Pa根據(jù)Hy和Qy選定Y8-39的引風(fēng)機，性能表如下型號全壓/（Pa）風(fēng)量/（m3/h）功率/Kw轉(zhuǎn)速/（r/min）Y8-392136~57622500~260003~3728503、電動機功率的計算Qy—風(fēng)機風(fēng)量，Hy—風(fēng)機風(fēng)壓Y1—風(fēng)機在全頭時的效率（一般為0.6)y2—機械傳動功率（用V形帶動傳動時=0.95）—電動機備用系數(shù)，對引風(fēng)機=1.3根據(jù)電動機的功率，風(fēng)機轉(zhuǎn)速，傳動方式，選定Y160L-6型電動機（功率是11Kw）性能參數(shù)如下:Y160L-6型電動機性能表功率(Kw)型號轉(zhuǎn)速r/min效率(%)功率因數(shù)cos11Y160L-6970870.784.課程設(shè)計總結(jié)經(jīng)過兩周的努力，本次課程設(shè)計順利完成。設(shè)計中首先對鍋