大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)-鍋爐煙氣除塵脫硫處理

1設(shè)計(jì)任務(wù)書21.1課程設(shè)計(jì)題目21.2設(shè)計(jì)原始資料21.3執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)22設(shè)計(jì)方案的選擇確定22.1除塵系統(tǒng)選擇的相關(guān)計(jì)算22.1.1用煤量計(jì)算22.1.2煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算32.2數(shù)質(zhì)量衡算、處理效率及達(dá)標(biāo)驗(yàn)算42.2.1大氣污染物排放限值42.3旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)52.3.1除塵效率52.3.2工作狀況下煙氣流量52.3.3旋風(fēng)除塵器的尺寸62.4脫硫吸收塔〔噴淋吸收空塔〕的設(shè)計(jì)82.4.1工況下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算92.4.2噴淋塔93確定除塵器、風(fēng)機(jī)、煙囪的位置及管道布置123.1各裝置及管道布置的原那么123.2煙囪的計(jì)算133.2.2煙囪直徑的計(jì)算133.2.3煙囪的抽力143.3系統(tǒng)阻力的計(jì)算143.3.1摩擦壓力損失153.3.2局部壓力損失153.3.3系統(tǒng)總阻力153.4風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的選擇及計(jì)算153.4.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算153.4.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算163.4.3電動機(jī)功率的計(jì)算16參考文獻(xiàn)17Z.1.設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1課程設(shè)計(jì)題目試根據(jù)設(shè)計(jì)原始資料，對鍋爐煙塵進(jìn)展污染控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。1.2.設(shè)計(jì)原始材料(1)某廠使用鍋爐為生產(chǎn)系統(tǒng)提供過熱蒸汽，爐型為鏈條爐，額定蒸汽量分別為1、2、4(2)鍋爐為生產(chǎn)系統(tǒng)提供過熱蒸汽，爐型為拋煤機(jī)爐，額定蒸汽量分別為6、8、10t/h;(3)某電廠發(fā)電機(jī)組為12萬kw,鍋爐為煤粉爐，小時(shí)燃煤量15、18、20t/h,煙氣溫度2、燃料采用XX煤，煤質(zhì)資料見下表：3、不同爐型燃煤排塵量和煙塵的粒度分布見下爐型排塵量鏈條爐排拋煤機(jī)爐煤粉爐4、空氣過剩系數(shù)為1.3-1.4,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣含水按0.01293kg/m3,系統(tǒng)漏風(fēng)系數(shù)為爐膛0.1、除塵器0.01,每米管道0.001。5、煙氣在鍋爐出口前阻力為800Pa,管道摩擦阻力系數(shù)λ:金屬管道取λ=0.02,磚砌或混凝土取λ=0.04;除塵器設(shè)備阻力查產(chǎn)品手冊。1.3執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)各廠建廠時(shí)間為2004年，所在地區(qū)為二類地區(qū)。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：?環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?(GB3095-1996);2.設(shè)計(jì)方案的選擇確定2.1除塵系統(tǒng)選擇的相關(guān)計(jì)算2.1.1用煤量計(jì)算根據(jù)鍋爐燃料耗量計(jì)算公式：計(jì)算燃料量kg/h。D--鍋爐產(chǎn)汽量、4000kg/h;i2--過熱蒸汽、200℃焓值i2=305.3kJ/kg;η--鍋爐效率、η=30-40%,取35%;設(shè)1kg燃煤時(shí)燃料成分名稱可燃成分含量〔%〕摩爾數(shù)(mol)理論需氧量/mol廢氣中組分/molCH0N0SA〔灰分〕W〔水分〕-合計(jì)V°=1.2383×4.78=5.92m3/kg(干空氣)N?:0.332+3.78×55.28125=209.30mol/kgH?0:19.05+0.4917+0.01609×5.92=19.643.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量VVB=Vg+V(a-1)=6.20+5.92×(1.3-1α-空氣過剩系數(shù)，1.3~1.4,取1.3;標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每臺鍋爐煙氣流量V=Vg×設(shè)計(jì)耗煤量=7.976×104=829.504m3/h4.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣排塵量G及煙氣含塵濃度p煙坐G--排塵量kg/h;B--燃料耗量kg/h;A*--灰分%;d--排煙帶塵量，占灰分的15-25%,取20%;Cm--未燃燒炭8%5.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度Pso?2.2數(shù)質(zhì)量衡算、處理效率及達(dá)標(biāo)驗(yàn)算2.2.1大氣污染物排放限值按?鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)?〔GB13271-2001〕中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)：≤120mg/m3;標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下SO2排放標(biāo)準(zhǔn)：≤900mg/m3;2.2.2計(jì)算實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放、污染治理設(shè)備及工藝處理效率需到達(dá)的理論值η%標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵處理效率：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下S02處理效率：2.3旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)2.3.1除塵效率2.3.2工作狀況下煙氣流量T------標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，273K那么煙氣流速：所以采用旋風(fēng)除塵器2.3.3旋風(fēng)除塵器的尺寸出于平安考慮，旋風(fēng)除塵器按煙氣流量為1500m3/h進(jìn)展設(shè)計(jì)?！?〕確定旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口氣流速度v通常鍋爐的煙氣流速為12—25m/s,可設(shè)v=23m/s?！?〕確定旋風(fēng)除塵器的幾何尺寸A.進(jìn)口截面積V-煙氣流速，23m/s;C.入口寬度：參考XLP/B產(chǎn)品系列，取D=420mmG.錐體長度：H=2.3D=2.3×420=966mm;選取XLP/B-4.2型號；〔3〕求d〔分割直徑〕假設(shè)接近圓筒壁處的氣流切向速度近似等于氣流的入口速度，那么v?=23m/s,取內(nèi)外渦旋交界圓柱直徑d?=0.6d。=0.6×252=151.2mm氣流在交界面上的切向速度：外渦旋氣流的平均徑向速度：分割直徑d:此時(shí)旋風(fēng)處理器的分割直徑為4.91μm。(4)計(jì)算壓力損失423K時(shí)煙氣濃度可近似取為：(4)分級除塵效率來計(jì)算粒級質(zhì)量頻率(5)總率分級除塵除塵效得：η=97.82%a.入口風(fēng)速由臨界計(jì)算式知，入口風(fēng)速增大，d降低，因而除塵效率提高。但是風(fēng)速過大，壓力損失也明顯增大b.除塵器的構(gòu)造尺寸其他條件一樣，筒體直徑愈小，塵粒所受的離塵效率。c.粉塵粒徑和密度大粒子離心力大，捕集效率高，粒子密度愈小，越難別離。d.灰斗氣密性假設(shè)氣密性不好，漏入空氣，會把已經(jīng)落入灰斗的粉塵重新帶走，降低了除塵效率。2.4脫硫吸收塔〔噴淋吸收空塔〕的設(shè)計(jì)(4)CaSO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O(結(jié)晶)(5)CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O(結(jié)晶)(6)CaSO3+H2SO3→Ca(HSO3)2(PH控制)2.4.1工況下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算假定煙氣進(jìn)入脫硫設(shè)備后溫度降至403K,煙氣含硫濃度不大且煙氣量較小，可采用石灰法濕法脫硫。2.4.2噴淋塔(1)噴淋塔內(nèi)流量計(jì)算假設(shè)噴淋塔內(nèi)平均溫度為80℃,壓力為1200KPa,那么噴淋塔內(nèi)式中：Qv——噴淋塔內(nèi)煙氣流量，m3/h;Qs——標(biāo)況下煙氣流量，m3/h;K——除塵前漏氣系數(shù)，0~0.1,取0.1;(2)噴淋塔徑計(jì)算依據(jù)石灰石煙氣脫硫的操作條件參數(shù)，可以選擇噴淋塔內(nèi)煙氣流速v=0.5m/s,那么噴淋塔截面A為：那么塔徑d為：取塔徑Do=850mm(3)噴淋塔高度計(jì)算噴淋塔可看作由三局部組成，分為吸收區(qū)、除霧區(qū)和漿池。依據(jù)石灰法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得，選擇噴淋塔噴氣液反響時(shí)間t=3s,那么噴淋塔的吸收區(qū)的高度為：除霧區(qū)高度：除霧器設(shè)計(jì)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〔0.5~0.6〕m。取除霧區(qū)高度為：漿池高度：漿池容量V1按液氣比漿液停留時(shí)間t1確定：L/G——液氣比，取10L/m3;Q——標(biāo)況下煙氣量，m3/h;t——漿液停留時(shí)間，s;一般t1為4min~8min,本設(shè)計(jì)中取值為5min,那么漿池容積選取漿池直徑等于或略大于噴淋塔Do,本設(shè)計(jì)中選取的漿料直徑為Do=1m,然后再根據(jù)V1計(jì)算漿池高度：噴淋塔高度為：2.4.3新鮮漿料及漿液量確實(shí)定(1)漿料量因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)歷一般鈣硫比為：1.05~1.1,此處設(shè)計(jì)取為1.05,那么有平衡計(jì)算可得1h需消耗CaO的量為：(2)漿液量此設(shè)計(jì)煙氣脫硫效率到達(dá)95%左右，出氣SO2濃度≤900mg/m3。3.確定除塵器、風(fēng)機(jī)、煙囪的位置及管道布置。并計(jì)算各管段的管徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。3.1各裝置及管道布置的原那么根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況現(xiàn)場的實(shí)際情況確定各裝置的位置。一置，管道的布置也就根本可以確定了。對各管路短，占地面積小，投資省，并使安裝、操作方便。3.1.1管徑確實(shí)定代入數(shù)據(jù)得d=0.141m式中：Q——工況下的煙氣流量，m3/s;v——煙氣流速，取23m/s;圓整并選取風(fēng)道鋼制風(fēng)管參數(shù)表外徑鋼制板風(fēng)管外徑允許偏差/mm壁厚/mm由公式可計(jì)算出實(shí)際煙氣流速：3.2煙囪的計(jì)算3.2.1煙囪高度確實(shí)定確定煙囪高度，既要滿足大氣污染物的擴(kuò)散稀釋要求，又要考慮節(jié)省投資。首先確定共用一個(gè)煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量，然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定確定煙囪的高度。表三鍋爐蒸發(fā)量與煙囪高度關(guān)系鍋爐總額定出力煙囪最低高度/由鍋爐污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)上的鍋爐的總的蒸發(fā)量與煙囪高度的數(shù)據(jù)，所以我選定3.2.2煙囪直徑的計(jì)算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算：Q——通過煙囪的總煙氣量，m3/hO——按表三選取的煙囪出口煙氣流速，m/s。表四煙囪出口煙氣流速〔m/s〕通風(fēng)方式全負(fù)荷時(shí)最小負(fù)荷機(jī)械通風(fēng)自然通風(fēng)圓整取d=0.7m煙囪底部直徑H——煙囪高度，mi——煙囪錐度，取i=0.023.2.3煙囪的抽力t外界空氣溫度，20℃B——當(dāng)?shù)卮髿鈮海?0875×103P3.3系統(tǒng)阻力的計(jì)算3.3.1摩擦壓力損失d——管道直徑，m;v——管中氣流平均速率；3.3.2局部壓力損失式中：ξ——異形管件的局部阻力系數(shù)可查到管路中共有兩個(gè)漸縮管，故△P3=2×18.5=37Pab.90°彎管局部D=150mm取R=D那么ξ=0.23管路中共有4個(gè)90°彎管，故△P5=4×42.5=170Pa3.3.3系統(tǒng)總阻力〔其中鍋爐出口前阻力為800pa〕3.4風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的選擇及計(jì)算3.4.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算式中：1.1——風(fēng)量備用系數(shù)：Q——標(biāo)準(zhǔn)狀況下風(fēng)機(jī)前風(fēng)量，829.504m3/h;B——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?08.75kPa;3.4.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算