某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)大氣污染控制工程設(shè)計(jì)書

1、某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)大氣污染控制工程設(shè)計(jì)書2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)顆粒污染物控制課程設(shè)計(jì):某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2 設(shè)計(jì)目的1. 在研習(xí)設(shè)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，提出對(duì)煙氣采用何種控制方式；2. 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的凈化方案：管網(wǎng)的布局除塵器的選型動(dòng)力設(shè)備（風(fēng)機(jī)和電機(jī)）的選擇3. 設(shè)計(jì)方案的計(jì)算：計(jì)算各段管網(wǎng)的具體參數(shù)（管長(zhǎng)、管徑、連接方式） ；確定除塵器的型號(hào)、運(yùn)行參數(shù)；計(jì)算管網(wǎng)的阻力損失和煙囪的具體尺寸（高度、直徑）；確定動(dòng)力設(shè)備的種類、型號(hào)和參數(shù)。4. 編寫設(shè)計(jì)書：設(shè)計(jì)書按照設(shè)計(jì)容編寫。2.3 設(shè)計(jì)原則基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可靠，總體布局合理。避免二次污染，降低能耗，近期遠(yuǎn)期結(jié)合，滿足安全要求。采用成

2、熟、合理、先進(jìn)的處理工藝, 處理能力符合處理要求。投資少能，耗和運(yùn)行成本低，操作管理簡(jiǎn)單，具有適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，各工藝參數(shù)的選擇略有富余，并確保處理后的可以達(dá)標(biāo)排放。在設(shè)計(jì)中采用耐腐蝕設(shè)備及材料，以延長(zhǎng)設(shè)施的使用壽命。工程設(shè)計(jì)及設(shè)備安裝的驗(yàn)收及資料應(yīng)滿足國(guó)家相關(guān)專業(yè)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。3. 設(shè)計(jì)依據(jù)3.1 大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)?shù)卮髿赓|(zhì)量執(zhí)行大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)“GB13271-2001”中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。3.2 煙塵排放濃度執(zhí)行大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) “GB13271-2001”中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。4. 設(shè)計(jì)原始資料鍋爐型號(hào)： SZL4-13 型，共 3 臺(tái)（ 2.8MW×4）注：該鍋爐為拋煤機(jī)爐設(shè)計(jì)耗煤量： 7

3、50kg/ 臺(tái)排煙溫度： 180當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?970hPa煙氣密度： 1.50kg/m 3；空氣含水： 0.01293kg/m 3注：標(biāo)準(zhǔn)狀況下且假定煙氣的其余性質(zhì)和空氣一致煤的工業(yè)分析如下：C: 68% H: 4%S:1% O:5% N:1% War :6%Aar :15%注：假定灰分有60進(jìn)入到煙氣中，鍋爐煙氣出口處阻力為1000Pa該鍋爐排放污染物標(biāo)準(zhǔn) （GB13271-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行， 需要達(dá)到指標(biāo)：3煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)： 200mg/m。凈化系統(tǒng)布置場(chǎng)地有附件給出。5. 煤的計(jì)算5.1 煤的計(jì)算51.1 燃煤量：B j7503kg h2250 kg h燃煤的計(jì)算1kg 煤

4、的理論空氣量的計(jì)算煤成分C： 68%O： 5%H:4%N:1%S:%1質(zhì)量 (g)摩爾數(shù)需氧量 (mol)C68056.5756.57O503.125-1.56H404010N100.7140S100.31250.3125煤的理論需氧量為：（ 56.57-1.56+10+0.3125 ） mol/kg=65.3 mol/kg煤燃燒的理論空氣量為：（1+3.78 ）× 65.3 mol/kg=312.13 mol/kg=6.99 m3/kg考慮到煤實(shí)際燃燒會(huì)通入一定量的過(guò)剩空氣，假設(shè)空氣過(guò)剩系數(shù)為m=1.4則煤燃燒實(shí)際空氣量為A=A0m=312.13×1.5 =468.2 m

5、ol/kg理論煙氣量為CO2:56.57 H 2 O: 20 N 2:246. 84 SO 2： 0.312556.57+20+246.84+0.3125=323.725mol/kg=323.725× 22.4/1000=7.25m3/kg( 標(biāo)態(tài) )實(shí)際煙氣量為Q N7.25 （1.51） 6.9910.75 m 3 kg煙氣流量 10.75 m 3 kg × 2250 kg h=24187.5m 3 h煙塵初始濃度的計(jì)算鍋爐燃燒 1kg 燃料飛灰排放量1kg×0.6 × 0.15=90000mg1kg 燃料燃燒煙氣體積10.75m3煙塵的初始濃度C=

6、90000/10.75(mg)=10752.69mg /m3除塵效率要求達(dá)到的除塵效率C0C100%C0式中C 按鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中二類區(qū)域規(guī)定的濃度限額取值計(jì)算，即 C 為 200 mg m 3 。10752.6920010752.6998.14%5.3含硫濃度的計(jì)算燃料中轉(zhuǎn)化為二氧化硫的百分率為100%1kg 煤燃燒產(chǎn)生二氧化硫質(zhì)量為20g1kg 煤燃燒產(chǎn)生煙氣量為10.75m3二氧化硫排放濃度為（標(biāo)況）320000/10.75mg/m3=1860.5mg/m100%根據(jù)煙塵排放標(biāo)準(zhǔn) GB13271-2001規(guī)定， 2001 年 1 月 1 日起立項(xiàng) , 新安裝和更新的鍋爐中，燃煤含硫量小

7、于2%,二氧化硫濃度標(biāo)準(zhǔn)為3由于計(jì)算900mg/m,3所得的二氧化硫濃度大于900900mg/m超標(biāo)。所以在除塵過(guò)程中需要脫硫，需達(dá)到的脫硫效率為：1860.59001860.5100%51.63%需要在后續(xù)的操作中對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理6. 除塵器的設(shè)計(jì)6.1 設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)方案計(jì)算結(jié)果，鍋爐的燃煤量2250kg/h ，煙塵的初始濃度10752.69mg/m3，煙氣流量 24187.5 m3 h 。除塵系統(tǒng)要求達(dá)到的除塵效率98.14%，允許壓力損失： 1000Pa。6.2 三種高效除塵器的特性方案一：袋式除塵器袋式除塵器是一種干式高效除塵器，可用于凈化粒徑d p0.1 m 的塵土氣體。除塵效

8、率可達(dá) 99%以上，它是最古老的除塵方法之一。（ 1） 袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn) 袋式除塵器對(duì)凈化含塵微粒和亞微粒數(shù)量級(jí)的粉塵粒子的氣體效率較高，一般可達(dá) 99%，甚至達(dá)到 99.9%以上。 袋式除塵器可以捕集多種干式粉塵，特別是高比電阻粉塵，采用袋式除塵器要比用電除塵器的凈化效率高得多。 含塵氣體濃度在相當(dāng)大的圍變化對(duì)袋式除塵器的效率和阻力影響不大。袋式除塵器可以設(shè)計(jì)制造成適應(yīng)不同氣量的含塵氣體的要求，除塵器的處理量可以從 1 10 6 m 3 h 。袋式除塵器也可以做成小型的，安裝在散塵設(shè)備上或散塵設(shè)備附近，也可以安裝在車上做成移動(dòng)式袋式過(guò)濾器，這種小巧、靈活的袋式除塵器特別適用于分散塵源的除塵。

9、 袋式除塵器運(yùn)行性能穩(wěn)定可靠，沒有污泥處理和腐蝕等問題， 操作維護(hù)簡(jiǎn)單。（ 2） 袋式除塵器的缺點(diǎn)袋式除塵器的應(yīng)用主要受濾料的耐溫和耐腐蝕等性能影響。目前常用的濾料可耐 250左右高溫，如采用特別濾料處理高溫含塵煙氣，將會(huì)增大投資費(fèi)用。不適于凈化含粘結(jié)和吸濕性強(qiáng)的含塵氣體。用袋式除塵器凈化煙塵是的溫度不能低于零點(diǎn)溫度，否則將會(huì)產(chǎn)生結(jié)露，堵塞布袋濾料的空隙。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，用袋式除塵器凈化大于17000m 3 h 含塵氣量的投資費(fèi)用要比電3除塵器高，而凈化小于17000mh 含塵煙氣時(shí)投資費(fèi)用要比電除塵器省。電除塵器是利用靜電力從氣流中分離懸浮粒子（塵?；蛞旱危?的裝置。電除塵器與其他除塵器的根本區(qū)

10、別在于：除塵過(guò)程的分離力 （主要是靜電力） 直接作用在粒子上，而不是作用在整個(gè)氣流上。電除塵器的特點(diǎn) 收集效率高：靜電除塵裝置可以很方便的通過(guò)加長(zhǎng)電場(chǎng)長(zhǎng)度達(dá)到99%以上的除塵效率。靜電除塵器裝置還有一個(gè)出色的特征，就是收集效率可長(zhǎng)期穩(wěn)定保持不變，這是其他除塵器比不上的。只有袋式除塵器例外，但袋式除塵器需要經(jīng)常更換濾袋，才能保持良好的收塵效率。 煙氣阻力小，總的能耗低，電除塵器的能耗主要是由煙氣阻力損失、供電裝置、電加熱保溫和震打電機(jī)等能耗組成。由于總的能耗低，有很少更換易損件，所以運(yùn)行費(fèi)用比袋式除塵器、文丘里除塵器等要小得多。 適用圍廣：電除塵器可捕集粒徑小于0.1 微米的粒子， 300400

11、的高溫?zé)煔?。濕式靜電除塵器不僅可以除塵，還可除去煙氣中的水霧和酸霧。這種綜合性的能力為用戶提供了方便。當(dāng)煙氣的各項(xiàng)參數(shù)發(fā)生一定圍波動(dòng)時(shí)，電除塵器仍然保持良好的捕集性能。對(duì)于高比電阻和低比電阻粉塵的煙塵來(lái)說(shuō)，需要采取煙氣調(diào)節(jié)，但總的看來(lái)這種情況不多，絕大多數(shù)的煙氣凈化都可采用電除塵器。 可處理大容量煙氣：電除塵器易模塊化，因此可以很方便地實(shí)現(xiàn)裝置的大型化。目前單臺(tái)電除塵器處理氣量已達(dá)632×10 m/s ，這樣大的氣量用袋式除塵器或旋風(fēng)除塵器來(lái)處理是很難想像的，即使勉強(qiáng)做到也不經(jīng)濟(jì)。 捕集到的粉塵干燥：因?yàn)榉蹓m以干燥的形態(tài)被捕集，有利于粉塵的輸送和再利用，也沒二次污染。 維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單：

12、 電除塵器如果品種規(guī)格選的恰當(dāng)，又有良好的制造安裝質(zhì)量，日常的維護(hù)保養(yǎng)量是很少的。電除塵器的操作運(yùn)行以全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了智能化即自動(dòng)選擇瞬時(shí)最佳運(yùn)行方式。 一次投資大：電除塵器和其他除塵器相比結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，耗用鋼材比較多，每個(gè)電場(chǎng)需配用一套高壓電源及控制設(shè)備，因此價(jià)格較大。但是靜電除塵裝置設(shè)備費(fèi)用加上 35 年的運(yùn)行費(fèi)用比大多數(shù)其他除塵設(shè)備的要低。方案三：文丘里麻石水膜除塵器含塵氣體由煙氣進(jìn)口引入， 首先進(jìn)入麻石文氏管， 文氏管是一個(gè)縮放管， 在文氏管喉部入口處噴入的壓力水呈霧狀布滿整個(gè)喉部，煙氣流經(jīng)文氏管的漸縮管時(shí)由于流道的縮小， 速度逐漸增大， 到達(dá)喉部時(shí)速度達(dá)到最大。因此當(dāng)煙氣流到喉部

13、是，煙氣中高速運(yùn)動(dòng)的塵粒沖破水滴周圍的氣膜而被吸附在水滴上凝聚成大顆粒的液滴隨煙氣一起進(jìn)入麻石水膜除塵器進(jìn)行第二次分離。液滴與煙氣一起由麻石水膜除塵器切向或蝸向引入，然后沿筒體螺旋上升， 液滴與塵粒在離心力的作用下被甩向筒體壁自上而下的一層均勻的水膜接觸，被水膜吸附， 而隨水膜一起流到底部灰斗， 從排灰口排出筒體， 在經(jīng)過(guò)水封面進(jìn)入排灰溝排出。凈化后的煙氣從頂部以切向或蝸向引入。文丘里麻石水膜除塵器中花崗石（俗稱麻石）它成本低，便于安裝耐腐蝕，22占地面積小等特點(diǎn)，而且能大量吸收煙氣中的SO2 、SO3 形成SO3、SO4離子，具有良好的脫硫效果， 并克服了鋼制除塵器易腐蝕， 襯的瓷磚或輝綠巖

14、板襯里易脫落的特點(diǎn)。麻石水膜除塵器具有投資少，電能消耗低，除塵效率高，可脫硫，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。6.3 除塵器的確定由于該項(xiàng)目排煙溫度較低，為453K，切要求除塵效率較高為98.14%，所以考慮使用袋式除塵器。6.4 袋式除塵器的設(shè)計(jì)濾料的選擇帶式除塵器的濾料種類很多，安材質(zhì)分，有天然纖維、 無(wú)機(jī)纖維和合成纖維等；按濾料結(jié)構(gòu)分，有濾布和毛氈兩類。濾料的成分和結(jié)構(gòu)不同決定了濾料的耐高溫性和耐酸性。更具煙氣的排放溫度和煙氣的成分選用合適的濾料對(duì)除塵的效率起關(guān)鍵性的作用。下表列出了現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常是用的布袋除塵的幾種濾料。煙氣排煙溫度為 453K，煙氣中酸性氣體SO2 含量較高

15、，易腐蝕濾料，所以要選用抗腐蝕性強(qiáng)的濾料。綜上所述采用聚四氟乙烯作為濾袋最好。濾袋參數(shù)的計(jì)算濾袋總面積計(jì)算QA60v F簡(jiǎn)易清灰 :vF=0.20 0.75m/min機(jī)械振動(dòng)清灰 :vF =1.0 2.0m/min逆氣流反吹清灰 :vF =0.5 2.0m/min脈沖噴吹清灰 :vF =2.0 4.0m/min考慮到經(jīng)濟(jì)效應(yīng)， 設(shè)計(jì)除塵器的清灰方式為逆氣流反吹清灰，則煙氣的流速取 1.0m/min3A=24187.5/(60 × 1)m3=403.13m濾袋總條數(shù)取濾袋 d=0.8m，l=2m。 adl5.03m2N=403.13/5.03 條=81 條袋式除塵器的壓力損失PPtPE

16、PpPt 為清潔濾料損失，考慮為120Pa； PESE vF350PaPpRp v2Ct 9.51210.75398.14%t100.25tPa, Rp取 9.50N min/( g m)PPtPEPp350120100.25t( Pa) 470100.25t(Pa )最大清灰周期考慮到除塵器總的壓力降小于1600Pa所以470100.25t (Pa )1600,t11.2min7. 煙囪的設(shè)計(jì)7.1 設(shè)計(jì)參數(shù)煙氣流量24187.5m3/h, 粉塵的初始濃度10752.69mg /m 3 ，大氣本底濃度3200mg/m。7.2 煙囪尺寸計(jì)算1、 煙囪出口徑 D4QN (tc273)D1273

17、v3600v - 煙囪出口煙氣流速 m/s根據(jù)工業(yè)鍋爐房設(shè)計(jì)手冊(cè)流速一般為10-20m/s ，本設(shè)計(jì)取 15m/s424187.5180273D136002730.973m157.3 相關(guān)計(jì)算煙氣抬升高度HvsD (1.52.7 Ts Ta D )1(1.5vsD 9.6 10 3 QH )uTs。uVS煙囪出口流速取15m/su ：高空氣流流速取 5m/s Ts: 煙氣出口溫度 453KTa: 環(huán)境大氣溫度： 273K150.973(1.52,71807.43mH50.973)453煙囪高度的計(jì)算Hs2Qz0 - b）He （uyz 為常數(shù)，取 1.y224187.51000Hs5 (107

18、52.697.43m 12.93me200)即煙囪煙氣抬升高度大于12.93 米即可考慮到不大氣穩(wěn)定性乘以安全系數(shù)2. 即煙囪的高度為40 米。8. 鍋爐的管道設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算8.1 管道設(shè)計(jì)如下圖（圖中粗實(shí)線代表管道的布置）8.2 管道的相關(guān)計(jì)算管道如圖所示：分為支管阻力損失和總管阻力損失82.1 支管計(jì)算QF13600vF124187.50.15m23600315所以徑為 0.216m則支管的阻力損失計(jì)算沿程阻力損失plv2dd2阻力系數(shù)取 0.02p0.02(0.536.662)1.51520.21622231.56 pa局部阻力損失，考慮2 個(gè)彎頭0.5 ，3 個(gè)出口1，1 和氣流匯集口1P11v22( 12 2 33 )1521.5843.75 pa28.2