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、目錄1設(shè)計(jì)任務(wù)書2.1.1課程設(shè)計(jì)題目2.1.2設(shè)計(jì)原始資料2.13執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)22設(shè)計(jì)方案的選擇確定2.2.1除塵系統(tǒng)選擇的相關(guān)計(jì)算 2.2.1.1用煤量計(jì)算2.2.1.2煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算 322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4.2.2.2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達(dá)到的理論值。5 23旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)5.2.3.1除塵效率5232工作狀況下煙氣流量5233旋風(fēng)除塵器的尺寸6.2.4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9.2.4.3新鮮漿料及漿液量的確定 113確定除塵器、風(fēng)

2、機(jī)、煙囪的位置及管道布置 1221123113133.1各裝置及管道布置的原則3.1.1管徑的確定3.2煙囪的計(jì)算3.2.1煙囪高度的確定 3.2.2煙囪直徑的計(jì)算3.2.3煙囪的抽力143.3系統(tǒng)阻力的計(jì)算413.3.1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(dòng)機(jī)的選擇及計(jì)算 33.4.1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(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 16參考文獻(xiàn)1.7.1 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(duì)鍋爐煙塵進(jìn)行污染控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。12設(shè)計(jì)原始材料1、鍋爐爐型與型號(hào)：(1) 某廠使用鍋爐為生產(chǎn)系

3、統(tǒng)提供過熱蒸汽，爐型為鏈條爐，額定蒸汽量分別為1、2、4t/h,(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、20t/h,煙氣溫度423Ko2、燃料采用淮南煤，煤質(zhì)資料見下表：V%cy %屮oy %NV %sy %wy%d dw kJ/kg38.4857.423.817.160.930.4621.378.85243463、不同爐型燃煤排塵量和煙塵的粒度分布見下表:爐型排塵量ig/t粒級(jí)m7575-4848-3130-1515鏈條爐排27質(zhì)量頻率 50.710.412. 512. 713

4、.7拋煤機(jī)爐108質(zhì)量頻率 %61.013.79.99.16.3煤粉爐161質(zhì)量頻率 13.223.514.917.331.14、空氣過剩系數(shù)為1314標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣含水按0.01293kg/n?,系統(tǒng)漏風(fēng)系數(shù)為爐膛0.1、除塵器0.01,每米管道0.001c5、煙氣在鍋爐出口前阻力為 800Pa,管道摩擦阻力系數(shù) 入：金屬管道取 入=0.02,磚砌或 混凝土取入二0.04 ; 除塵器設(shè)備阻力查產(chǎn)品手冊(cè)。6、飛灰的驅(qū)進(jìn)速度0.100.14m/s。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);鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB1327

5、1 2001);火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223 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：B =計(jì)算燃料量kg/hodwB燃料耗量、kg/h；D鍋爐產(chǎn)汽量、4000kg/h;2過熱蒸汽、200C 值 i2=305.3kJ/ kg； 訂給水 20C 恰值、i1=83.753kJ/ kg ；Qyow-原料煤低位發(fā)熱量、24346kJ/ kg；n鍋爐效率、n=3040%,取35%；4000 (305.3 -83.753) =104kg /h35% x 243462.1.2煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算設(shè)1kg燃煤時(shí)燃料成分

6、名稱可燃成分含量（）摩爾數(shù)（mol）理論需氧量/mol廢氣中組分/molC57.4247.8547.8547.85 CO2H3.8138.19.52519.05 H2O07.164.475-2.2375N0.930.66400.332 N2S0.460.143750.143750.14375 SO2A （灰分）21.37W （水分）8.850.4917 H2O合計(jì)55.28125（濕空氣）N 2： 0.332+3.78 X 55.28125=209.30 mol/kgH2O: 19.05+0.4917+0.016095.92= 19.64 mol/kg0(47.85+0.14375 +209.

7、3+19.64)22.4 = 276.93% 22.4 _Q 2Q 口 n/kf9 10001000_ 3.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量VfgVtg =Vfo+Va( a -1 )= 6.20+5.92 X( 1.3-1 ) =7.976 m N/kg a空氣過剩系數(shù)，1.3-1.4, m 1.3;標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每臺(tái)鍋爐煙氣流量V =Vfg 設(shè)計(jì)耗煤量=7.976104=829.504 m3/h4.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣排塵量G及煙氣含塵濃度。因塵BAQh100(1 G)104 乩37 20%=4 83kg/h100 (1-8%)dsh漢 N 20% 匯 21.37% 口 “/3煙塵=sh=vfg=5.36 10

8、 mg/m7.976G-排塵量kg/h ；B-燃料耗量kg/h ；Ay -灰分dsh-排煙帶塵量，占灰分的15-25%取20%Cfh-未燃燒灰8%5 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度？sc2SOo m(so2)_O.14375 64 1OOO =1 15X1O3 mg/m3 Vg7.97622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)(GB132712001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)：w 120mg/m3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下SO2排放標(biāo)準(zhǔn)：w 900mg/m3表1鍋爐煙塵最高允許排放濃度和煙氣黑度限值適用區(qū)述熾塵排血鍛匿1時(shí)段炯?xì)恻\底1時(shí)鈕1自然通虬

9、禍爐一類區(qū)HJO80煤tj. TMWOi/h)!二*三類區(qū)ISO1201蠅一樂區(qū)10i?80爐苴他餵爐二類越13302 SO-一叢匱帥帥二、三類區(qū)1001001油鍋苴柿槪燈油一瓷區(qū)1:flis住爐二米 0 14-h 0101世弐鋼爐全部區(qū)域-評(píng)50i美汛力止新理以車油世袖為慰料的鍋爐表2鍋爐二氧化硫和氮氧化物最高允許排放濃度墀爐類刖適用區(qū)域so措放議度1時(shí)段E時(shí)段1 HfSP時(shí)段全珈匿域I 200300 I x童池輕荒諧點(diǎn)油*. . . /f環(huán)區(qū)域7腫訂腫401閩爐！耳也魅料油全部區(qū)域1 2Q09Q01400*燃?xì)忮仩t全部鳳域100100-40Q一類區(qū)慕止新建以重油，酒油為燃斛的躡B2.2.2

10、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達(dá)到的理論值標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵處理效率:P煙塵P排5 36漢10? -12001=煙塵煙塵排5.36 10310o %二97.76%P P標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下S02處理效率：=2 = 八七%021.15 103 -9001.15 103100% = 21.74%2.3旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)2.3.1除塵效率noi =35.36 101205.36 103100% =97.76%2.3.2 I作狀況下煙氣流量993VTVfg 二(m /h)829.504 4233Vfg=1285.28(m3/h)273式中：V標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，(m*h)T工況下煙氣溫度，423KT標(biāo)準(zhǔn)

11、狀態(tài)下溫度,273K則煙氣流速：乂二匕 11285,28 =0.357(m3/s) 3600 3600所以采用旋風(fēng)除塵器2.3.3旋風(fēng)除塵器的尺寸出于安全考慮，旋風(fēng)除塵器按煙氣流量為1500 m3/h進(jìn)行設(shè)計(jì)(1) 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(2) 確定旋風(fēng)除塵器的幾何尺寸1500巾0伽2A.進(jìn)口截面積V 3600 23式中:CT設(shè)計(jì)煙氣流量，1500 m3/h :V-煙氣流速，23m/s;B. 入口高 度：C. 入口寬度：h = 2A = .2 0.018 = 0.190m;, A (0.018 cccuhc 一 c 095m O

12、-? 2 2 .；D. 筒體直徑：D=3.33b=3.33 0.095 =0.316m :參考 XLP/B 產(chǎn)品系列，取D=420mmE. 排出筒直徑：de=0.6D =0.6 420 = 252mm ;F. 筒體長度：L =1.7D =1.7 420 =714mm ；G. 錐體長度：H =2.3D =2.3 420 = 966mm ；H灰口直徑：di =0.43D =0.43 420=180.6mm ；I排氣管插入深度:s=0.3D =0.3 420 =126mm ；選取XLP/B-4.2型號(hào);(3) 求比(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，則W=23m/s,取

13、內(nèi)外渦旋交界圓柱直徑do=0.6de=06 252=151.2mm=23 X54 =41,00m /s0.144外渦旋氣流的平均徑向速度:VrQ2初。渦旋指 n =1 _ 1 _0.67(D)14 ( 丁 嚴(yán)=0.54 拓283氣流在交界面上的切向速度：分割直徑dc：幾二_認(rèn)J丄22.2X102*(L +H S)2000 n.002時(shí)旋風(fēng)處理器的分割直徑為4.91 Jm(4) 計(jì)算壓力損失423K時(shí)煙氣濃度可近似取為：Q-7Q卜=1.293 =0.834kg/m34231|2=4.91 10Am 此de”16 0.01820.252= 4.54:P=: v2i =0.5 4.54 0.834

14、232 =1001 Pa2(4)分級(jí)除塵效率依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：嚴(yán)*丿q來計(jì)算 屮J粒級(jí)m9070452510質(zhì)量頻率(%)50.710.412. 512. 713.7分級(jí)除塵效 率()99.799.5198.8296.2980.57(5)總除塵效率由公式：igii來求解。(gn為質(zhì)量頻率)得：=97.82%(6)影響除塵效率的因素a入口風(fēng)速由臨界計(jì)算式知，入口風(fēng)速增大，de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.除塵器的結(jié)構(gòu)尺寸其他條件相同，筒體直徑愈小，塵粒所受的離 心 力愈大，除塵效率愈大。筒體高度對(duì)除塵效率影響不明顯，適當(dāng)增 大錐 體長度，有利于提高除塵效率。減小排氣管

15、直徑，有利于提高除塵效 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 難分離。d.灰斗氣密性若氣密性不好，漏入空氣，會(huì)把已經(jīng)落入灰斗的粉塵重 新帶走，降低了除塵效率。24脫硫吸收塔(噴淋吸收空塔)的設(shè)計(jì) 脫硫過程主反應(yīng)有以下幾個(gè):(1) S02+H26 H2SO3(吸收)(2) CaCO3+H2SO3 CaSO3+CO2+H2O(中和)(3) CaSO3+1/2 02 CaSO4(氧化)(4) CaSO3+1/2H2O CaSO3 1/2H2O(纟吉晶)(5) CaSO4+2H2O CaSO4 2H2O(結(jié)晶)(6) CaSO3+H2SO3 Ca(HSO3)2(PH 控制

16、)2.4.1工況下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算C-so2=Cso2 a7a -1150 逅=742.20(mg/m3)423423假定煙氣進(jìn)入脫硫設(shè)備后溫度降至403K,此時(shí)煙氣 Q =829.504 (403)=1224.51 m3/h273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80C,壓力為1200KPa,則噴淋塔內(nèi)流 量為：Qv=Qs漢嚴(yán)+叫101略上仆+273 丿 130式中：QV噴淋塔內(nèi)煙氣流量，m?/h ；Qs標(biāo)況下煙氣流量，m3/h ;K除塵前漏氣系數(shù)，00.1,取0.1 ;Qv =829.504 漢 1270 +8Q 述 24-疋0. 920 口 3/人=0.256m3/s