小型燃煤電站鍋爐煙氣小除塵脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)小型燃煤電站鍋爐煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)除塵器選型設(shè)計(jì)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1. 設(shè)計(jì)題目2. DZL2-13型鍋爐高硫無(wú)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：350kg/hYYYYYY設(shè)計(jì)煤成分：C=65%H=4%O=2%N=1%S=3%A=15%YWY=10%;VY=8%,屆于高硫無(wú)煙煤排煙溫度：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(xiàng)目執(zhí)行。連接鍋爐、凈化

2、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)。3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求(1) 根據(jù)燃煤的原始數(shù)據(jù)計(jì)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(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等。(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(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、管件編號(hào)、并附明細(xì)表；除塵系統(tǒng)、脫硫設(shè)備平面、剖面布置圖若十張，以解釋活楚為宜，最少4張A3圖，并包括系統(tǒng)流程圖一張。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

3、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我國(guó)改善大氣質(zhì)量、減少酸雨和SO徂害的關(guān)鍵問(wèn)題。人類不僅能適應(yīng)自然環(huán)境，而且還能開(kāi)發(fā)利用自然資源，改造自然環(huán)境，使環(huán)境更加適合丁人類生存。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)排放大量有蠹有害污染物，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

4、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，城市人口的密集，煤炭和石油燃料的迅猛增長(zhǎng)而產(chǎn)生的。近白年來(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，印度博帕爾蠹?xì)庑孤┦录鹊?，不僅嚴(yán)重地危害居民健康，甚至造成數(shù)白人，數(shù)千人的死亡。我國(guó)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，因

5、燃煤排放的二氧化硫、顆粒物等有蠹有害的污染物質(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，二氧化硫排放量達(dá)2232萬(wàn)噸。超過(guò)歐洲和美國(guó)，居世界首位。由丁我國(guó)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(guó)煤炭消耗量增長(zhǎng)到15億噸時(shí)，二氧化硫排放量將達(dá)2730萬(wàn)噸。因而已經(jīng)到了我們不得不面對(duì)的時(shí)候，我們這里我們將用科學(xué)的態(tài)度去面對(duì)去防治。2.除塵器的設(shè)計(jì)與計(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煙氣

6、量計(jì)算煤的組成成分單位%CHONSAW6542131510相關(guān)數(shù)據(jù)處理:%摩爾數(shù)(mol)需氧重(mol)煙氣量(mol)C65054.1754.1759.17H40401020O201.25-0.630N100.7100.36S300.940.940.94H2O100.5600.56(1) 理論需氧量：V=54.17+10-0.63+0.94=64.48(mol/Kg煤)(2) 理論空氣量：Va0=4.78Va=4.78*64.48=308(mol/Kg煤)(3) 理論煙氣量：Vg0=59.17+20+0.36+0.94+0.56+3.78*64.48=324.76(mol/Kg煤)實(shí)際煙氣

7、量：(取空氣過(guò)剩系數(shù)口=1.3)Vfg=V+Va°(a-1=324.76+308*(1.3-1)=417.16(mol/Kg煤)(4) 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的實(shí)際煙氣量:QS=417.16x224=9.44(m3/kg)1000(5) 標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣含塵濃度:0.16倉(cāng)J10000.159.44二2.57(g/m3)(6) SO2»度:Cso2=為x106=02=6.36x103(嘩/m3)(1) Qs9.441.1.2燃煤量計(jì)算.熱量計(jì)算在鍋爐運(yùn)行時(shí)，其過(guò)程可視為工質(zhì)水在定壓條件下，吸收熱量產(chǎn)生水蒸氣的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程，一般可分為以下三個(gè)階段進(jìn)行： 水的加熱階段水溫從給水溫度20C在

8、省煤器中被加熱到100C，此加熱階段單位質(zhì)量的水吸收的熱量為：Q1=Cp,m(T2-T1)=4.2kJ/(kg*K)*(373.15K-293.15K)=336kJ/kg 水的氣化階段由飽和水變成飽和蒸汽，需要吸收氣化潛熱。當(dāng)鍋爐給水加熱到飽和溫度后，繼續(xù)加熱會(huì)不斷產(chǎn)生飽和蒸汽，并不斷增多，而飽和水不斷減小，直至完全氣化。在整個(gè)氣化階段，雖然熱量不斷增加，但溫度保持不變。查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)知水在100C時(shí)的汽化熱AvapHm=40599J/mol。此氣化階段吸收熱量為Q2=nvapHm=1000/18*40599=2255.5kJ/kg 水蒸氣的過(guò)熱階段將干飽和蒸汽繼續(xù)定壓加熱，蒸汽溫度即

9、開(kāi)始上升，從飽和溫度上升到規(guī)定的過(guò)熱溫度。本設(shè)計(jì)使用的為蒸發(fā)量2t/h，出口蒸汽壓力13MPa的鍋爐，屆于超臨界壓力鍋爐，13MPa寸一般出口溫度在331C左右。此過(guò)熱階段吸收的熱量為Cpm=29.1614.49*10瑚T-2.022*10"T2p,11T2Q3=n&Cp,mdTq9Rq604.15=n(29.16T+14.49*10-3T2/2-2.022*10-6T3/3)373.15=458.8KJ/kg綜上，全部過(guò)程中水從供入到出口總共吸收熱量為(2) Q=Q1+Q2+Q3=336+2255.5+458.8=3050.3kJ/kg根據(jù)煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)熱量中國(guó)煤炭

10、科學(xué)研究院提出如下發(fā)熱量計(jì)算式褐煤：Q1=(10f+6500-10w+5a-Q)*4.187單位(KJ/Kg)煙煤：Qi=(50f+9a+K-Q)*4.187單位(KJ/Kg)無(wú)煙煤：Q1=(100f+3v-3w-K'-Q)*4.187單位(KJ/Kg)式中：f、w、a、v分別為煤中固定碳、水分、灰分及揮發(fā)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù);K常數(shù)，其值與煤的粘結(jié)性、揮發(fā)分有關(guān)，可參照下表選用。各類煤的K值V(%)<2020303040>40粘結(jié)序數(shù)<4>5<4>5<4>5<4>5K43004600460051004800520050505500

11、K'常數(shù)，當(dāng)V(%)<3.5時(shí)，K'=1300;當(dāng)V(%)>3.5時(shí)，K'=1000;Q高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量之差；Q=2.97(100-w-a)+6wV(%)>18時(shí);Q=2.16(100-w-a)+6/V(%)壬18時(shí)；本次設(shè)計(jì)中鍋爐采用高硫無(wú)煙煤，則根據(jù)煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行煤的低位發(fā)熱量的計(jì)算：丁V(%=8<18則/Q=2.16(100-W-A)+6W=2.16*(100-10-15)+6*10=222(kJ/kg)無(wú)煙煤的低位發(fā)熱量Q低=(100f+3v-3w-K'-Q)*4.187=(100*65+3*8-3*10-1000-2

12、22)*4.187=22073(kJ/kg)煤量計(jì)算總的需熱量G=、,單位質(zhì)量煤燃燒的產(chǎn)熱量*鍋爐的熱效率注：鍋爐的熱效率由煤的燃燒與氣化手冊(cè)(化學(xué)工業(yè)出版社)中查得煤粉爐的熱效率為7580%本次設(shè)計(jì)取75咐算。所以：鍋爐總的燃煤量為：=368.5kg/hc_3050.3*1000*2G=22073*75%單位質(zhì)量煤燃燒產(chǎn)生的煙氣量為10.1m3/kg故總的煙氣量為10.1*368.5=3721.85m3/h1.1.3選用除塵器要達(dá)到的效率（以n表示）（1）煙氣的性質(zhì)排煙溫度160C經(jīng)計(jì)算分析煙氣出口的煙塵濃度C煙塵=2570mg/m33CSO=6360mg/m污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放

13、標(biāo)準(zhǔn)中二類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行。鍋爐大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)（GB132742001）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/m4t鍋爐50嗽二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：900mg/m若煙囪高度達(dá)不到GB132742001表4鍋爐房煙囪最低允許高度（煙囪高度最低35m6t鍋爐煙囪高度最低40n）的要求，其排放標(biāo)準(zhǔn)值按行，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故要求能達(dá)到的效率為n煙塵C煙塵-Cs*ioo%=C煙塵2570-1002570*100%=96.1%=csq-Cs*ioo%=636O-45O*ioo%=93%2

14、Cso263602.2.3工況下煙氣流量入QPT',3小、3721.85L101.325_(273160)3小、Q=(m/h)=；=6103.44(m/h)TP'273L98則煙氣的流量為皿.695前/對(duì)360036002.2.5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(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。管徑的確定式中：v一煙氣流速m/s（對(duì)丁鍋爐煙塵v=1015m/s）取v=13m/s則dLJLlf950.408

15、m取d=0.4m3.14L13一校正V嗯4".695213.5m/s在鍋爐煙氣流速范圍之內(nèi)。設(shè)計(jì)合理。Ld23.14_0.42.管道的阻力計(jì)算管道系統(tǒng)總壓力損失:沿程壓力損失:(4-2)赤知2管丸Po2管-PL=L=L4Rs2d2式中:摩擦阻力系數(shù)，金屆一般取0.02尸研出壽斗:：n273981.36273983氣體的爸度為：p=0.83Kg/m(273160)101.325433101.325管道長(zhǎng)度為：L=50mLpl_50L02L也但l_424.6Pa0.42局部阻力損失：900,30個(gè)壓頭壓力損失為：_u"、APm=¥&=4-3）2式中：t局部阻力

16、系數(shù)，取0.25。1321.34Fm=300.25=849.2Pa2管道系統(tǒng)總阻力損失：P=APl+APm=424.6+849.2=1273.8Pa(4-4)2.2.6煙囪的設(shè)計(jì)1.煙囪高度的計(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)定表確定煙囪局度鍋爐煙囪高度鍋爐總額烝發(fā)里(t/h)<1122661010202035煙囪的最低高度(m)202530354045由丁給定鍋爐型號(hào)DZL13蒸發(fā)量為2t/h，故選定煙囪高度為30m煙囪抬升高度：Q=GM(Ts-Ta)=1.38X3721.85/3600X(160-20)=199.74KWQ一煙囪的熱排放率G一標(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一煙氣出口溫度Ta當(dāng)?shù)刈罱?年平均氣溫值K=273+20=29