DZL2-13型鍋爐中硫煤煙氣袋式除塵濕式脫硫詳解

1、中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 20152016 學(xué)年第 二 學(xué)期 學(xué)院：化工與環(huán)境學(xué)院 專業(yè)：環(huán)境工程 學(xué)生姓名： 張紅學(xué)號(hào)： 1304014104 課程設(shè)計(jì)題目：DZL2-13 型鍋爐中硫煙煤煙氣 袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì) 起迄 日期：16.5.1516624 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)：中北信商 指導(dǎo)教師：劉侃侃 系 主任：張建忠 4 下達(dá)任務(wù)日期：2016年4月29日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)目的： DZL2-13型鍋爐中硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原始資料： 鍋爐型號(hào)：DZL2-13即，單鍋筒縱置式鏈條爐，蒸發(fā)量 2t/h,出口蒸汽壓力13MPa 設(shè)計(jì)耗煤量：390kg/h 設(shè)計(jì)煤成

2、分：C=64.5%H=4%0=3%N=1%S=1.5%A=18%W=8% V=15%;屬于中硫煤。 排煙溫度：160C 空氣過(guò)剩系數(shù)=1.3 飛灰率=16% 煙氣在鍋爐出口前阻力500Pa 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(xiàng)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(zhǎng)度50m,90彎頭10個(gè)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容： (1) 根據(jù)燃煤的原始數(shù)據(jù)計(jì)算鍋爐燃燒產(chǎn)生煙氣量，煙塵和二氧化硫濃度。 (2) 凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析，包括凈化設(shè)備的工作原理及特點(diǎn)；運(yùn)行參數(shù)的選擇 與設(shè)計(jì)；凈化效率的影響因素。 (3) 除塵設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 (4) 脫硫設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 (5) 煙囪設(shè)計(jì)計(jì)算

3、 (6) 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)，阻力計(jì)算，風(fēng)機(jī)電機(jī)的選擇。 (7) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制設(shè)計(jì)圖，系統(tǒng)圖要標(biāo)出設(shè)備、管件標(biāo)號(hào)、并附明細(xì)表；除塵 系統(tǒng)、脫硫設(shè)備平面圖、剖面布置圖若干張，已解釋清楚為宜，最少4張A4圖， 并包括系統(tǒng)流程圖一張。 、尸、 前言 在目前， 大氣污染已經(jīng)變成了一個(gè)全球性的問(wèn)題， 主要有溫室效應(yīng)、 臭氧層 破壞和酸雨。 隨著國(guó)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(guó)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展就我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展水平及能源的 結(jié)構(gòu)來(lái)看，以煤炭為主要能源的狀況在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)有根本性的改變。 我國(guó)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

4、我國(guó)改善大 氣質(zhì)量、減少酸雨和 SO2 害。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(dòng)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(dòng)排入環(huán)境各種污染物， 特別是生產(chǎn)過(guò)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(duì)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

5、密集， 煤炭和石油燃料 的迅猛增長(zhǎng)而產(chǎn)生的。近百年來(lái)，西歐，美國(guó)，日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)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(shí)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(guó)倫敦?zé)熿F事件，日本四日市哮喘事件，美國(guó)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(guó)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(jì)， 1990年全國(guó)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

6、硫排放量達(dá) 2232萬(wàn)噸。超過(guò)歐洲和美國(guó)，居世界 首位。 目錄 、尸、 前言 1.工藝流程及選擇 2.除塵器的設(shè)計(jì)及計(jì)算 2.1燃煤鍋爐煙氣量，煙塵和二氧化硫濃度計(jì)算 .1 2.1.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量 .1 2.1.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量 .1 2.1.3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量 .1 2.1.4煙氣含塵濃度.1. 2.1.5標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣二氧化硫濃度計(jì)算 1. 2.2除塵器選擇 2.2.1除塵效率2 2.2.2工況下煙氣流量2 2.2.3除塵器的選擇.2 2.2.4管道布置及各管道管徑3 2.2.5煙囪的設(shè)計(jì).4 2.2.6系統(tǒng)阻力計(jì)算.6 2.2.7風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇和計(jì)算.8 附圖 參考文

7、獻(xiàn) 2.除塵器的設(shè)計(jì)及計(jì)算 2.1 燃煤鍋爐煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算 2.1.1標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論空氣量 Qa=4.76*(1.867C+5.56H+0.7S-0.7O) 式中： C H S O 分別為煤中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù) Qa=4.67*(1.867*0.645+5.56*0.04+0.7*0.015-0.7*0.03) =6.613(? /kg) 2.1.2標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論煙氣量 Qs=1.867*(C+0.375S)+11.2H+1.24W+0.016Qa+0.79Qa+0.8N 式中：w煤中水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； NN 元素在煤中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 Qs=1.867*(0.645+0.375*0

8、.015)+11.2*0.04+1.24*0.08+0.016*6.613+0.79*6.61 3+0.8*0.01 =7.10(? /kg) 2.1.3標(biāo)準(zhǔn)狀況下實(shí)際煙氣量 Qs=Qs+1.016*(a-1)*Qa 式中：a-空氣過(guò)剩系數(shù) Qs=7.10+1.016*(1.3-1)*6.613 =9.116(? /kg) 注意：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量應(yīng)以？ /h計(jì)，因此，Q=Qs*設(shè)計(jì)耗煤量 Q=Qs*設(shè)計(jì)耗煤量=9.116*380=3464.08? /h 2.1.4煙氣含塵濃度 C=dsh/Qs*A A煤中不可燃組分含量 Dsh 飛灰占煤中不可燃質(zhì)量分?jǐn)?shù) 3 C=2.62(g/m3) 2.1.

9、5標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣中二氧化碳的濃度計(jì)算 8 Cso2=2S/Qs*108 CS02=2*0.015/9.116*108 =3.29*103(mg/m) 2.2除塵器選擇 2.2.1除塵效率 ?=1-Cs/C=1-100/2620 =96.18% 2.2.2工況下煙氣流量 Q1=QPT7TPm3/h) =3464*101.325*(273+160)/273*98 3 =5680.60(m3/h) 2.2. 3煙氣除塵器選擇 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(lái)確定除塵器(袋式 除塵器) 袋式除塵器是使含塵氣體通過(guò)濾袋濾去其中離子的分離捕集裝置，是過(guò)濾 式袋式除塵器中一種，其結(jié)構(gòu)形式多種

10、多樣，按不同特點(diǎn)可分為圓筒形和扁形1口 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(jiǎn)易，機(jī)械振動(dòng)，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(diǎn) 簡(jiǎn)易袋式 30 中 脈沖噴吹袋 式 90 細(xì) 清灰方式作用強(qiáng)度很大，而且其強(qiáng)度 和頻率都可以調(diào)節(jié)，清灰效果好 機(jī)械振動(dòng)袋 式 90 中 要求濾料溥而光滑，質(zhì)地柔軟，再過(guò) 濾面上生成足夠的振動(dòng)力。 氣環(huán)式袋式 99 細(xì) 適用高濕度、高濃度的含塵氣體，造 價(jià)較低，氣環(huán)箱上下移動(dòng)時(shí)緊貼濾袋，使 濾袋磨損加快，故障率較咼 通過(guò)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

11、袋式除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)，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?yàn)V袋內(nèi)或?yàn)V袋外噴吹壓縮空氣來(lái)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(diǎn)，而且清灰 機(jī)構(gòu)設(shè)有運(yùn)動(dòng)部件，濾袋不受機(jī)械力作用，損傷較小，濾袋使用周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。 用除塵器手冊(cè)中選取 MC系列逆噴脈沖袋式除塵 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(gè)主 要部分組成。上箱體內(nèi)設(shè)有多孔板，濾袋，濾袋框架航下箱體包括進(jìn)氣口、灰斗、 檢查門吭排灰系統(tǒng)由減速裝置和排灰裝置組成 吭控制儀、控制閥、脈沖閥、噴管 與氣包等組成噴吹系統(tǒng)。工作原理戰(zhàn)含塵氣體由下箱體的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)

12、入除塵器內(nèi)經(jīng) 過(guò)濾袋過(guò)濾。 粉塵被阻留在袋外，凈化氣體進(jìn)入袋內(nèi)經(jīng)過(guò)文氏管，由排風(fēng)口排出機(jī)外，阻 留在濾袋上的粉塵通過(guò)用電控；D、機(jī)控；J、或氣控；Q、中的一種方式，控制 開啟脈沖閥定時(shí)分排，對(duì)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(hào) 過(guò)濾面積 2 m 濾袋數(shù)量/ 條 處理風(fēng)量 m3/h 脈沖閥個(gè) 數(shù)/個(gè) 外形尺寸/長(zhǎng)、寬、 高 MC36-I 27 36 32506480 6 1425*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(guò)濾風(fēng)速m/min 1116.80 120*2000 12001500 99% 214 24

13、 主要結(jié)構(gòu)尺寸: 型號(hào) A A1 B B1 H MC36-I 1678 1150 1340 1100 3660 影響因素：過(guò)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。 225管道布設(shè)及各管段管徑 1.各裝置及管道布置原則 根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)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(duì)各裝置及管道的布置應(yīng)力求 簡(jiǎn)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 d= ,4Q/二V (m) 式中：v為煙氣流速 m/s(對(duì)于鍋爐煙塵v=1015m/s) 取 v=13m/s 則 d

14、=、4 1.58/3.14 13 =0.393m 圓整并取風(fēng)速 外徑 外徑允許偏差 壁厚 400 1 0.06 內(nèi)徑 di=400-2*0.6=398.8m 由公式d= . 4Q/二V (m)得 煙氣流速 V=4Q/n d =12.05m/s 由此可見，除塵器管徑計(jì)算合理 2.2.6煙囪設(shè)計(jì) 1煙囪高度計(jì)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) V 1 12 26 610 1020 2035 煙囪最低 高度(m) 20 25 30 35 40 45 由于給定鍋爐型號(hào)DZL2-13蒸發(fā)量為2t/h,所以選

15、定煙囪高度為30m. 煙囪抬升高度 Qh=CpVa(TarT) =1.38*0.918*(160-20) Qh-煙囪的熱排放率 Cp標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣平均比定壓熱容，取 Cp=1.38kg/m3 Va標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣排放量m3/s Ta-煙氣出口溫度 To當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁厝?0 由于 177.36KW v 2100KW h=2*(15VsD+0.01Qh)/u Vs煙出口速度 D煙囪出口溫度 Qh 煙囪熱排放率 u煙囪出口環(huán)境平均風(fēng)速 m/s,取2.5m/s 2 Vs=Q/A=(0.918*4)/(3.14*0.6 2) h=2* 15*3.25* 0.6 177.36 2.5 =3.76 -9 -

16、煙囪總高度H為：H=Ha+Ah=33.76m 2. 煙囪直徑的計(jì)算 d=J1V2Q 煙囪出口直徑計(jì)算公式如下 4*1.2*1.58=0.695 .3.14*4 圓整取d=0.7 煙囪出口煙氣流速 通風(fēng)方式 全負(fù)荷 最小負(fù)荷 機(jī)械通風(fēng) 1020 45 自然通風(fēng) 68 2.53 根據(jù)表格選煙氣出口流速w=4m/s 煙從底部直徑： D1=d+2ih=0.70+2*0.02*33.76=2.05m d煙囪出口直徑 h煙囪高度 i煙囪錐度，取0.02 煙囪的抽力 1 1 Sy=0.0342*h*b() 273+t1 273 +t2 b當(dāng)?shù)卮髿鈮簆a Sy=0.0342*34*98*103(11) 273

17、 +20273+160 =125.7pa 煙囪阻力計(jì)算 采用磚砌煙囪，阻力可按下式計(jì)算 2 Pm=l比 d 2 一摩擦阻力系數(shù)，0.04 t管道長(zhǎng)度，m d管道直徑， P煙氣密度 v管內(nèi)煙氣平均流速 pm=0.04*(30*0.83*12 2)/2=91.91pa 則最大地面濃度 pmax=2*0.6*2541)/3.14*2.5*2.72*36.47 2=0.11mg/m3 可見地面最大濃度小于國(guó)家規(guī)定，煙囪高度設(shè)計(jì)合理 2.2.7系統(tǒng)阻力計(jì)算 1摩擦阻力損失厶Pl=丄叱*v 2d L管道長(zhǎng)度p煙氣密度 d管道直徑v管道煙氣流速 入一摩擦阻力系數(shù)，查表得混凝土管道取 0.04 對(duì)于400圓，

18、L=50 P=(1.36*273*98)/(433*101.325)=0.83 2 Pl=(0.02*50*0.83*12.05 )/0.4*2=150.65Pa 2.局部壓力損失 P= LPV *v=6.026 2d a.除塵器進(jìn)氣管的阻力損失 漸縮管的計(jì)算 a 45 時(shí) & =0.1 取a =45 , v=12.05m/s :2 P= =0.1*0.83*12.05/2=6.026 2 設(shè)兩個(gè)均為90彎頭 D=400mm 取 R=1.5D貝U =0.175 P=0.175*0.83*12.052/2=21.09 漸擴(kuò)管計(jì)算 A A2 0.314 0.39882 0.5 0.5 4 = 0.

19、50 查化工附表則 =0.25 2 Pl=0.25*0.87*12.052/2=15.06 l_2=(0.5-0.4)ta n67.5/2=0.12 b除塵器出氣管的阻力損失計(jì)算 漸擴(kuò)管計(jì)算 a 45時(shí) =0.1 取a =30v=12.05 2 p=0.1*0.83*12.05 /2=6.026 LA=(0.5-0.4)*tan67.5 /2=0.12 兩個(gè)90彎頭 D=400mm 取 R=1.5D貝U =0.175 P=0.175*0.83*12.052*2/2=21.09Pa C對(duì)于T型三通 =0.55 P=0.55*0.83*12.052/2=33.14 則系統(tǒng)總阻力其中鍋爐出口前阻力550pa除塵器阻力1400pa 刀 h=150.65+6.025+6.026+21.09+15.06+6.026+21.09+33.14+550+1300=2106.70pa 228風(fēng)機(jī)和電機(jī)選擇 1.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算 1.1Q 2.73 t 101.3251.1 0.918 3600 433 101.325 Q.5961.47m/h 273B273 98 1.1 風(fēng)量備用系數(shù)B 當(dāng)?shù)卮髿鈮?Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前風(fēng)量，m/h t風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，若管道不長(zhǎng)，可以近似取鍋爐排煙溫度