課程設(shè)計DLP4-13型鍋爐中硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計

中北大學(xué)題目：DLP4-13型鍋爐中硫煙煤煙氣袋式 中北大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 課程設(shè)計題目：DLP4-13型鍋爐中硫煙煤煙氣通過本課程設(shè)計，掌握《大氣污染控制工程》課程要求的基本設(shè)計方法，掌握大氣污染控制工程設(shè)計要點及其相關(guān)工程設(shè)計要點，具備初步的大氣污染控制工程方案及設(shè)備的獨立設(shè)計能力；培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生綜合運用所學(xué)的理論知識獨立分析和解決大1.設(shè)計題目DLP4-13型鍋爐中硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計鍋爐型號：DLP4-13即，單鍋筒橫置式拋煤機(jī)爐，蒸發(fā)量4t/h,出設(shè)計煤成分：C2=61.5%H?=4%O?=3%N?=1%S?=1.5%A?=21%W?=8%;v￥=15%;屬于中硫煙煤排煙溫度：160℃空氣過剩系數(shù)=1.4飛灰率=22%污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中2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,903.設(shè)計內(nèi)容及要求(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(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(jī)電機(jī)的選擇設(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。實物樣品等):課程設(shè)計計算說明書一份，并按照規(guī)定格式打印裝訂；課程設(shè)計所需若干圖紙，要求作圖規(guī)范，A4紙打印。1.郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程.第二版.北京：高等教育出版社，20022.黃學(xué)敏，張承中.大氣污染控制工程實踐教程.北京：高等教育出版社，20033.劉天齊.三廢處理工程技術(shù)手冊·廢氣卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19994.張殿印.除塵工程設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20035.童志權(quán).工業(yè)廢氣凈化與利用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20037.羅輝.環(huán)保設(shè)備設(shè)計與應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2003一、說明書裝訂順序：說明書封面，任務(wù)書，目錄，正文、參二、說明書格式(2)一級標(biāo)題3號宋體加黑；二級標(biāo)題4號(4)正文小4號宋體，1.5倍行距。(5)“參考文獻(xiàn)”標(biāo)題格式同一級標(biāo)題，內(nèi)容格式同正文小4號宋體，1.5倍行(6)頁碼排序從正文開始，用“第～頁”形式，居中。2014年7月1日：領(lǐng)取課程設(shè)計任務(wù)書，明確課程設(shè)計內(nèi)容7月1日～8月1日：查閱相關(guān)資料8月1日～8月30日：設(shè)計計算，繪制相關(guān)圖紙8月30日～9月10日：整理所有內(nèi)容目錄 72.燃煤鍋爐煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算 82.1所以由上表可得燃煤1kg的理論需氧量為： 8 9 9 9 9 9 9 93.袋式除塵器的設(shè)計 3.1袋式除塵器的除塵機(jī)理 3.2袋式除塵器的主要特點 3.3除塵效率的影響因素 3.4運行參數(shù)的選擇 4.袋式除塵器設(shè)計 5.填料塔的設(shè)計及計算 5.1吸收SO2的吸收塔的選擇 5.2脫硫方法的選擇 5.3填料的選擇 5.4濕式石灰法脫硫運行參數(shù)的選擇和設(shè)計 6.煙囪設(shè)計計算 21 21 21 22 22 22 22 6.8煙囪排放核算 7.阻力計算 247.1管道阻力計算 247.2除塵器壓力損失 7.3煙囪阻力計算 7.4系統(tǒng)總阻力的計算 8.引風(fēng)機(jī)和電動機(jī)計算和選擇 278.1風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計算 278.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計算 278.3電動機(jī)功率核算 279.總結(jié) 29參考文獻(xiàn) 附圖我國是煤炭資源十分豐富的國家，一次能源構(gòu)成中燃煤占75%左右。隨著就我國煤碳消耗量從1990年的9.8億噸增加到1995年的12.8億噸；二氧化硫排放總量隨著煤碳消費量的增長而急劇增加到1995年全國二氧化硫排放總量達(dá)到2370萬噸；工業(yè)燃燒煤排放的煙塵總量1478萬噸；工業(yè)粉塵排放量約為639萬噸；全國汽車擁有量已超1050萬輛比1990年增加3420萬輛，汽車排放放總量為1565×10t,,其中燃煤排放占排放總量的80%以上，在世界各國的年，我國二氧化硫排放量為1995萬噸，居世界第一位。據(jù)專家測算，要滿足全2000年，我國煙塵排放量為1165萬噸；工業(yè)粉塵的排放量為1092萬噸，大氣飛灰率=22%質(zhì)量(g)摩爾質(zhì)量(g/mol)物質(zhì)的量(mol)耗氧量(mol)CH20N0SW0A//02.1所以由上表可得燃煤1kg的理論需氧量為：no?=51.25+10+0.47-0.94=60.78mol/Kg煤V?,=60.78×22.4=1361.52.2干空氣中氮和氧物質(zhì)的量之比為3.78,則1kg該煤完全燃燒理論需空氣量為：2.3實際所需空氣量為：2.4燃燒1kg該煤產(chǎn)生的理論煙氣量為：2.5二氧化硫質(zhì)量為：2.6煙氣中飛灰質(zhì)量為：2.7160℃時煙氣量為：2.8二氧化硫濃度為：2.9灰塵濃度為：2.10鍋爐煙氣流量為：3.1袋式除塵器的除塵機(jī)理含塵氣體通過袋式除塵器時，其過濾過程分兩個階段進(jìn)行"。首先，含塵氣體通過清潔濾料(新的或清洗過的植料),粉塵被捕集，此時濾料纖維起過濾作用，過濾效率為50一80%。隨著過濾過程的進(jìn)行，被阻留的粉塵不3.2袋式除塵器的主要特點99%。如果在設(shè)計和維護(hù)管理時給予充分注意，除塵效率不難達(dá)到99.9%以(2)適應(yīng)性強(qiáng)，可以捕集不同性質(zhì)的粉塵。例如，對于高比電阻粉塵(3)使用靈活，處理風(fēng)量可由每小時數(shù)百立方米到數(shù)十萬立方米?？梢?4)結(jié)構(gòu)簡單，可以因地制宜采用直接套袋的簡易袋式除塵器，也可采(6)應(yīng)用范圍受到濾料耐溫、耐腐蝕性能的限制，特別是在耐高溫性能方面，目前滌綸濾料適用于120—130℃,而玻璃纖維濾料可耐250℃左右，(7)不適宜聯(lián)結(jié)性強(qiáng)及吸濕性強(qiáng)的粉塵，特別是含塵氣體溫度低于露點(8)處理風(fēng)量大時，占地面積大，造價高。(9)濾料是袋式防塵器中的主要部件，其造價一般占設(shè)各費用的10%一15%左右，濾料需定期更換，從而增加了設(shè)備的運行維護(hù)費用，勞動條件也3.3除塵效率的影響因素除塵效率是衡量除塵器性能最基本的參數(shù)，它表示除塵器處理氣流中粉塵的能力，它與濾料運行狀態(tài)有關(guān)，并受粉塵性質(zhì)、濾料種類、阻力、粉塵層厚度，過濾風(fēng)速及清灰方式等諸多因素影響。3.4運行參數(shù)的選擇此次用袋式除塵器所除煙氣系含硫煤燃燒生成，其溫度高，其中顆粒物摩擦強(qiáng)，又有一定濃度的二氧化硫和水蒸氣，腐蝕性強(qiáng)，通過對表2.1及表2.2中各種濾料和清灰方式的研讀，決定采用聚四氟乙烯濾料，反吹風(fēng)方式清灰。選用長4米，直徑100毫米的圓筒形濾布。160℃時，煙氣密度大約設(shè)計的除塵器的除塵效率為：袋式除塵器的除塵效率一般都在99%以上，完全符合此次設(shè)計的要求。濾料名稱吸水率強(qiáng)度長期88很差13 羊毛3很差85好奧綸86好差好差 好差l芳香族聚酰胺0差好聚四氟乙烯30纖維種類過濾速度粉塵比阻力系數(shù)/飛灰(煤)玻璃、聚四氟乙烯械振動飛灰(油)玻璃水泥玻璃、丙烯酸系聚酯機(jī)械振動銅玻璃、丙烯酸系電爐玻璃、丙烯酸系逆氣流、機(jī)械振動4.袋式除塵器設(shè)計由前面計算可知進(jìn)口煙氣流量為：進(jìn)口煙氣濃度為：3143mg/m3采用氣流反吹清灰式除塵器，取其過濾速度?。簎=1m/min則可得煙氣所要經(jīng)過的總的濾袋面積為：則可得每條濾袋的面積為：s=3.14×D×L=3.14×0.1×4=1.256m2選用144條濾袋，重新計算氣布比：只有一個濾室，每個濾室分2個組，則每個組有濾袋72條，分布為長方向上為6條濾袋，寬方向上為12條濾袋，一般袋與袋之間的距離為50—70mm,此處設(shè)計中取袋與袋之間的距離為50mm,即0.05m。為了便于安裝與檢修，兩個組之間留500mm寬的檢修通道。邊排濾袋與殼體間留出距離為300mm。由以上設(shè)計可得每個濾室的長為：(6×0.1+5×0.05)×2+0.5設(shè)灰斗短邊與地面夾角為60°,灰斗底面為直徑0.4m的圓筒，底面距地面0.5m,計算灰斗高度：濾袋上方的安裝高度取0.8m,則除塵器的總高度為：H=L+h+1.0+0.8=4.0+1.7+1.0+0.填料塔空塔氣速液氣比0.5~壓力損失結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備小，制造容能耗低；氣液接觸好，傳質(zhì)較易，可同時除塵、降溫、吸收不能無水運行自激湍球塔液氣比1~噴淋密度6~壓力損失空塔氣速決防腐蝕問題；不能無水運行篩板塔空塔氣速小孔氣速16~液層厚度40~單板阻力處理氣量大；能夠處理含塵氣體，可以同時除塵、降溫、吸收；大直徑塔檢修時方便安裝要求嚴(yán)格，塔板要求水平；操作彈性較小，易形成偏流和漏液，使吸收效率下降。噴淋密度12~噴淋塔空塔氣速液氣比13~壓力損失結(jié)構(gòu)簡單，造價低，操作容壓力損失小混合不易均勻，吸收效率低易堵塞；產(chǎn)生霧滴，需設(shè)除霧器5.2脫硫方法的選擇5.2.1工藝比較優(yōu)點缺點法脫硫效率高，吸收劑資源廣泛，價格低廉，副系統(tǒng)復(fù)雜，占地面積大，造價高，容易結(jié)垢造成堵塞，運行費用高，只使用大型電站鍋爐價格便宜，脫硫效率高，副產(chǎn)品的溶解度特性更適用加熱解吸過程，可高溫下NaHSO?轉(zhuǎn)換成Na?SO?,喪失吸收二氧化硫的能力脫硫效率高，運行費用低吸收劑在洗滌過程中揮發(fā)產(chǎn)生氨霧，污染環(huán)境，投資大綜合本工藝流程圖及上述幾種常用脫硫的優(yōu)缺點比較，經(jīng)過比較全面考慮，灰石中和再生，再生后的溶液繼續(xù)循環(huán)利用。該法吸收劑采用鈉堿，故吸收率較高，可達(dá)95%,而且吸收系統(tǒng)內(nèi)不生成沉淀物，無結(jié)垢和阻塞問題。Na?SO?同樣可以吸收SO?,達(dá)到循環(huán)吸收的效果。5.2.2工藝流程介紹1.工藝流程介紹含SO?煙氣經(jīng)除塵、降溫后送入吸收塔，塔內(nèi)噴淋含NaOH溶液進(jìn)入洗滌凈化，凈化后的煙氣排入大氣。從塔底排出的吸收液被送至再生槽加CaCO?驚醒中和再生.將再生后的吸收液經(jīng)固液分離后，清夜返回吸收系統(tǒng)；所得固體物質(zhì)加入HO重新漿化后，鼓入空氣進(jìn)行氧化可得石膏.2.工藝過程(1)脫硫反應(yīng)：式(1)為啟動階段Na2CO3溶液吸收SO2的反應(yīng)；式(2)為再生液pH值較高時(高于9時),溶液吸收SO2的主反應(yīng)；式(3)為溶液pH值較低(5~9)時的主反應(yīng)。(2)氧化過程(副反應(yīng))(3)再生過程Ca(OH)2+2NaHS03→Na2S03+C(4)氧化過程式(6)為第一步反應(yīng)再生反應(yīng)，式(7)為再生至pH>9以后繼續(xù)發(fā)生的主5.3填料的選擇括環(huán)形填料(如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)和階梯環(huán)),鞍型填料(如弧鞍、矩鞍),以及由陶50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。5.4濕式石灰法脫硫運行參數(shù)的選擇和設(shè)計再熱煙氣溫度大于75°C,煙氣流速在1～5m/s,漿液Ph大于9,石灰/石灰石漿質(zhì)量濃度在10%～15%之間，液氣比在8～25L/m3,氣液反應(yīng)時間3～5s,氣流速度為3.0m/s,噴嘴出口流速10m/s,噴淋效率覆蓋率200%～300%,脫硫石膏含水率為40%～60%,一般噴淋層為3～6層，煙氣中SO?體積分?jǐn)?shù)為4000/10-*,脫硫系統(tǒng)阻力在2500～3000Pa.5.4.1噴淋塔內(nèi)流量計算假設(shè)噴淋塔內(nèi)平均溫度為80C°,壓力為120KPa,則噴淋塔內(nèi)煙氣流量為：5.4.2噴淋塔徑計算依據(jù)石灰石煙氣脫硫的操作條件參數(shù)，可選擇噴淋塔內(nèi)煙氣流速v=4m/s,則噴淋塔截面A為：A=Q/v=2.85/4=0.71m2則塔徑d為：取塔徑D?=1000mm:5.4.3噴淋塔高度計算噴淋塔可看做由三部分組成，分成為吸收區(qū)、除霧區(qū)和漿池。(1)吸收區(qū)高度依據(jù)石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得，選擇噴淋塔噴氣液反應(yīng)時間t=4s,則噴淋塔的吸收區(qū)高度為：(2)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(3.4～3.5)m。V?=18×103×8976×8÷60=選取漿池直徑等于或略大于噴淋塔D?,本設(shè)計中選取的漿池直徑D為(4)噴淋塔高度H?=H?+H?+h?=16+3.5+126.1煙囪出口直徑的計算：全負(fù)荷時最小負(fù)荷自然通風(fēng)6.2煙氣的熱釋放率：6.3煙囪幾何高度：表6.2由設(shè)計任務(wù)書上可得所有鍋爐的總的蒸發(fā)量為4t/h。通過上表可以確定煙囪的Hs=30m6.4煙氣抬升高度：6.5煙囪高度：6.6煙囪底部直徑：i——煙囪椎角(通常取i=0.02—0.03),此處設(shè)計取i=0.02;6.7煙囪抽力：式中t,——外界空氣溫度；6.8煙囪排放核算落到地面灰塵最大濃度為：式中u——平均風(fēng)速，此處采用太原市平均風(fēng)速，2.4m/s;本設(shè)計規(guī)定，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。由新污染源大氣污染物排放限值查得，煙囪高度為32.5m時，顆粒物最高允許排放濃度為120mg/m2,二級最高允許排放效率為60kg/h,最大落地濃度符合標(biāo)準(zhǔn)，所以該氣體經(jīng)處理后可以在國家二級標(biāo)準(zhǔn)下排放。7.阻力計算7.1管道阻力計算各裝置及管道布置的原則：根據(jù)鍋爐運行情況及鍋爐現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。對各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單、緊湊、管程短、、占地面積小，并使安裝、操作及檢修方便即可。(1)管徑的計算v——管道內(nèi)煙氣流速，m/s(對于鍋爐內(nèi)煙塵v=10—25m/s)。此處設(shè)計選用外徑530mm,壁厚20mm的鋼管，則內(nèi)徑為D=490mm,管中氣體流速為：(2)對于圓管摩擦壓力損失：v——管中氣流平均流速，15.92m/s;λ——摩擦阻力系數(shù)，使氣體雷諾數(shù)Re和管道相對粗糙度的函數(shù)。(實際中對金屬管道λ值取0.02,對磚砌或混凝土管道λ值可取0.04)。(3)粉塵負(fù)荷：式中Ci——入口氣體含塵濃度，Kg/m3;過濾時間取2小時，即7200s,有：7.3煙囪阻力計算p——煙氣密度，0.756Kg/m3v——煙囪中氣流平均流速，15m/s;λ——摩擦阻力系