鍋爐煙氣處理設(shè)計-環(huán)境工程畢業(yè)設(shè)計

1、河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 摘要摘 要目前我國環(huán)保要求日益嚴格，電廠負荷調(diào)節(jié)范圍較大、煤種多變，原煤直接燃燒比例高、國民經(jīng)濟發(fā)展不平衡，燃煤與環(huán)保的矛盾日益突出的情況下，循環(huán)流化床鍋爐已成為首選的高效低污染的新型燃燒技術(shù)。本設(shè)計采用CFB鍋爐，CFB屬于低溫燃燒，燃燒過程中直接脫硫，燃料適應(yīng)性強且燃燒效率高，排出的灰渣活性好，易于實現(xiàn)綜合利用。除塵器采用袋式除塵器，已達到高效除塵的效果。循環(huán)流化床是把煤和吸附劑加入燃燒室的床層中，從爐底鼓風(fēng)使床層懸浮進行流化燃燒，形成了湍流混合條件，延長了停留時間，從而提高了燃燒效率。其反應(yīng)過程是煤中硫燃燒生成二氧化硫，同時石灰石煅燒分解為多孔狀氧化鈣，二氧化硫

2、到達吸附劑表面并反應(yīng)，從而達到脫硫效果。該工藝通過吸收劑的多次再循環(huán)，延長吸收劑與煙氣的接觸時間，提高了吸 （Ca/S：1.11.2）情況下接近或達到濕法工藝的脫硫效率。 設(shè)計中采用袋式除塵技術(shù)，袋式除塵器是一種干式濾塵裝置。它適用于捕集細小、干燥、非纖維性粉塵。當(dāng)含塵氣體進入袋式除塵器地，顆粒大、比重大的粉塵，由于重力的作用沉降下來，落入灰斗，含有較細小粉塵的氣體在通過濾料時，粉塵被阻留，使氣體得到凈化。關(guān)鍵詞：干法煙氣脫硫，循環(huán)流化床鍋爐，袋式除塵技術(shù)- 0 -河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 AbstractAbstractTaking into account the boiler load

3、of coal and adaptability, operation and maintenance of convenience, absorbent sources of cheap and widely Fan, a by-product of the comprehensive utilization of value (also shelved without even abandon the secondary pollution), in comparison Several characteristics of the different processes and thei

4、r practical application in China, the paper chose to dry circulating fluidized bed boiler flue gas desulphurization.CFB coal and absorbent is to join the chamber of the bed, the bed from the bottom blast Suspension of a flow of combustion, formed a turbulent mixed conditions, extended the stay of ti

5、me, thereby enhancing ,The combustion efficiency. Its reaction is generated in coal combustion of sulphur dioxide sulfur, and calcined limestone - Solutions for the porous-like calcium oxide, sulphur dioxide and reach the surface of absorbent reaction to achieve desulfurization effect.The process th

6、rough multiple absorbent recycling, extend the flue gas and absorbent contact time, Increase the utilization of the absorbent, a simple process, covering less, the advantages of small investment, but also at a lower sulfur than calcium (Ca / S: 1.1 1.2) to achieve approach or circumstances of the we

7、t desulfurization efficiency . Design of a dust bag, bag filter is a dry Lvchen devices. It applies Trap in a small, dry, non-fiber dust. When the dust and gas into the bag filter, particle , The majority of the dust, because of the gravity of the settlement down, falling into the ash bucket, with s

8、maller powder ,Dust through the filter of gas, dust resistance was to stay so that the gas purification.Key words: dry flue gas desulphurization, circulating fluidized bed boiler, dust bag technology- 1 -河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 目錄目錄1概述- 1 -1.1三廢鍋爐煙氣污染現(xiàn)狀- 1 -1.2煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展- 1 -1.2.1國外研究動態(tài)- 1 -1.2.2國內(nèi)研究動態(tài)- 2 -1.3循

9、環(huán)流化床脫硫工藝特點- 2 -1.4循環(huán)流化床的反應(yīng)機理- 3 -1.4.1固體流態(tài)化機理- 3 -1.4.2化學(xué)反應(yīng)機理- 3 -2設(shè)計資料- 6 -2.1單位生產(chǎn)情況- 6 -2.2煤質(zhì)資料參數(shù)- 6 -2.3灰成分分析- 6 -2.4氣象和地理條件- 7 -2.5排放濃度- 7 -2.6工藝流程的選擇- 8 -3袋式除塵器的選型與設(shè)計- 9 -3.1除塵器的選擇- 9 -3.2過濾機理- 9 -3.3除塵器的選型- 10 -3.3.1構(gòu)造及工作原理- 11 -3.3.2 主要特點- 12 -3.4燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算- 13 -3.4.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量- 13

10、-3.4.3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實際煙氣量- 13 -3.4.4標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣含塵濃度- 14 -3.4.5標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐僅燃煤情況下煙氣中二氧化硫濃度的計算- 14 -3.4.6鍋爐燃燒造氣爐廢氣計算- 14 -3.4.7鍋爐燃燒洗中煤和造氣爐廢氣的綜合粉塵濃度- 14 -3.4.8鍋爐僅燃燒造氣爐廢氣產(chǎn)生的量計算- 15 -3.4.9兩臺鍋爐燃燒造氣爐廢氣和洗中煤產(chǎn)生的綜合濃度- 15 -3.4.10標(biāo)準(zhǔn)狀況下鍋爐出氣量- 15 -3.5除塵器的確定- 15 -3.5.1工況下煙氣流量- 15 -3.5.2除塵效率- 16 -4循環(huán)流化床的設(shè)計計算- 19 -4.1空塔氣速的確定- 19 -4.2流

11、化床直徑的計算- 20 -4.3流化床高度的計算- 20 -4.3.1臨界流化床高度- 21 -4.3.2流化床高Lf- 22 -4.3.4分離高度TDH- 22 -4.3.5流化床總高- 22 -4.4循環(huán)就化床系統(tǒng)的其他構(gòu)件- 23 -4.4.1氣流分布板- 23 -4.4.2 床重計算- 23 -4.4.3螺旋進料器的選型- 26 -4.5氣固分離裝置- 28 -4.6檢測系統(tǒng)- 28 -4.7噴水量的確定- 29 -4.7.1噴水機理- 29 -4.7.2 噴水量的確定.- 29 -4.8噴嘴的選擇- 31 -5系統(tǒng)阻力計算與風(fēng)機的選擇- 33 -5.1管道的阻力計算- 33 -5.1

12、.1直管的阻力計算- 33 -5.1.2局部阻力損失的計算- 34 -5.2設(shè)備阻力的計算- 35 -5.2.1袋式除塵器的阻力- 35 -5.2.2 流化床主體的阻力- 35 -5.3風(fēng)機型號的選擇- 36 -6煙囪的設(shè)計- 37 -6.1煙囪高度的設(shè)計方法- 37 -6.2煙囪的設(shè)計計算- 38 -6.2.1煙囪高度的確定- 38 -6.2.2煙囪直徑的計算- 38 -參考文獻- 40 -致謝- 41 - 2 -河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 前言前言 大氣是人類賴以生存的最基本的環(huán)境要素。隨著人類生產(chǎn)活動和社會活動的增加，尤其是工業(yè)革命以來，煤、石油等化石燃料的燃燒造成SO2、NOx和顆粒物等

13、污染物的排放，使大氣質(zhì)量日趨惡化，已經(jīng)到達了非治不可的地步。 我國的能源消費結(jié)構(gòu)以煤為主，所以說環(huán)境保護形式非常嚴峻，CO2、SO2、煙塵和氮氧化物等以及由此產(chǎn)生的酸雨（指pH<5.6的降水）對我國的大氣環(huán)境造成了極大的危害。對人體健康，SO2污染有廣泛、長期、慢性作用的特點，可導(dǎo)致呼吸道等多種疾病，降低人體的免疫功能；對生態(tài)環(huán)境，酸雨使土壤酸化和貧瘠化，植物生長減慢，湖水酸化，魚類生長受到抑制；對建筑物和材料，酸雨具有強烈的腐蝕作用，至于對古建筑物等歷史文化遺產(chǎn)的損害，則是無法用經(jīng)濟數(shù)字來估算的。由酸雨引起各種破壞造成的經(jīng)濟損失每年達數(shù)百億元，已成為制約我國國民經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展的重要因

14、素之一。而且我國已是世界環(huán)境發(fā)展大會“氣候變化框架公約”的簽字國，對溫室氣體排放量承擔(dān)著國際義務(wù)，對SO2污染的控制刻不容緩。 為此，我國于2000年對大氣污染防治法進行了修訂。這次修訂明顯加大了大氣污染防治力度，規(guī)定了數(shù)項重大的大氣污染防治法律制度和措施，為我國控制酸雨和SO2污染提供了法律依據(jù)。 我國不能完全照搬外國大型電站煙氣除塵脫硫的方法和技術(shù)，必需立足國內(nèi)，結(jié)合國情，研制和開發(fā)投資省、運行費用低、技術(shù)可行、具有真正使用價值和推廣前景的除塵脫硫一體化設(shè)備。這對緩解我國酸雨和二氧化硫的危害、促進國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展具有重大的意義。- 0 -河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 1概述1概述1.1三廢鍋爐

15、煙氣污染現(xiàn)狀 我國排放的二氧化硫已連續(xù)多年超過2000萬噸，居世界首位?；痣姀S的二氧化硫排放占整個二氧化硫排放量的比重相當(dāng)高。據(jù)統(tǒng)計燃煤工業(yè)鍋爐的二氧化硫排放量占全國二氧化硫排放量達到40%左右。我國酸雨和二氧化硫污染嚴重，酸雨面積已經(jīng)占國土面積的30%。同時我國能源結(jié)構(gòu)的特點決定了控制燃煤二氧化硫的排放是我國控制二氧化硫污染的重點。目前，各國研究的煙氣脫硫方法已超過一百種，其中有的進行了中間試驗，有的還處于實驗室研究階段，已用于工業(yè)生產(chǎn)的只有十余種。中國環(huán)境保護21世紀(jì)議程頒布后，對其中的固定源大氣污染的控制，建議采取如下以行動方案。（1）推廣應(yīng)用循環(huán)流化床燃燒脫硫成套技術(shù)和火電廠煙氣脫硫技

16、術(shù)；（2）發(fā)展燃煤電站SO2控制技術(shù)，其中包括大型流化床燃燒脫硫技術(shù)、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥脫硫技術(shù)、爐內(nèi)噴鈣技術(shù)并建立示范工程；（3）綜合控制SO2面源污染（煙囪高度40m），相應(yīng)技術(shù)包括型煤燃燒成套技術(shù)、循環(huán)流化床燃燒技術(shù)、濕式脫硫除塵技術(shù)和爐內(nèi)噴鈣技術(shù)等。1.2煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展1.2.1國外研究動態(tài) 當(dāng)前應(yīng)用的煙氣脫硫方法大致上有三類：干法脫硫、半干法脫硫和濕法脫硫。根據(jù)對脫硫生成物是否可以繼續(xù)使用，脫硫方法還可分為拋棄法和回收法兩種。根據(jù)凈化原理和流程來分類，煙氣脫硫方法又可分為下列三種： （1）用各種液體和固體物料吸收和吸附廢氣中的二氧化硫；（2）將廢氣中的二氧化硫在氣流中氧化為三氧化硫，再

17、冷凝吸收制成硫酸；（3）將廢氣中的二氧化硫在氣流中還原為硫。 為了防止二氧化硫污染和酸雨污染，各國均致力于開發(fā)先進的煙氣脫硫技術(shù)，目前已形成工業(yè)化運行的煙氣脫硫技術(shù)主要有：以日本為代表的濕式石灰-石灰石法專利技術(shù)，以日本和意大利為代表的濕式氨法專利技術(shù)，以美國為代表的氧化鎂脫硫工藝專利技術(shù)，以英國為代表的堿式硫酸鋁專利技術(shù)，以美國為代表的噴霧干燥法專利技術(shù)，以美國和芬蘭為代表的噴鈣脫硫?qū)＠夹g(shù)，以德國為代表的循環(huán)流化床脫硫?qū)＠夹g(shù)，以及以美國為代表的荷電干式吸收劑噴射脫硫技術(shù)專利技術(shù)等。后四種脫硫技術(shù)屬于干法脫硫技術(shù)。 國外循環(huán)流化床煙氣脫硫（CFB）工藝技術(shù)是20世紀(jì)80年代末由德國魯奇公司

18、研究開發(fā)的。該公司是世界上第一臺循環(huán)流化床鍋爐的開發(fā)者，現(xiàn)又把循環(huán)流化床技術(shù)引入煙氣脫硫領(lǐng)域，取得了良好的效果，德國的wulff公司在該技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了回流式循環(huán)流化床技術(shù)，丹麥FLS.Miljo公司開發(fā)的氣體懸浮技術(shù)也得到了工程應(yīng)用。CFB工藝是近年來新興起的具有世界先進水平的脫硫技術(shù)。具有干法脫硫的許多優(yōu)點，如投資少、占地面積小、流程簡單，而且可在較低的鈣硫比下達到與濕法脫硫技術(shù)相近的脫硫效率，并能同時達到除塵效果（郝吉明等，2001）。從煙氣脫硫技術(shù)看，目前國內(nèi)外的發(fā)展趨勢是：由濕法向干法、半干法發(fā)展，由單一脫硫向同時除塵脫硫發(fā)展，由單一脫硫向同時脫硫脫硝發(fā)展。1.2.2國內(nèi)研究動態(tài)

19、CFB工藝技術(shù)在國際上已趨于成熟。目前國內(nèi)在這方面的基礎(chǔ)工作已經(jīng)起步。清華大學(xué)“煤的高效低污染燃燒”國家重點實驗室做了約400m3/h的煙氣量的機理試驗研究，東南大學(xué)熱能工程研究所也完成了模擬中試試驗研究，試驗規(guī)模2000m3/h(郝吉明等，2001）。西安建筑科技大學(xué)1993年率先在國內(nèi)開展了CFB工藝技術(shù)研究開發(fā)，并兩次獲原冶金工業(yè)部科學(xué)研究基金資助，在完成300m3/h煙氣量的實驗室機理研究的基礎(chǔ)上，1997年與鞍山鋼鐵公司合作，在鞍鋼工業(yè)窯爐現(xiàn)場完成了5000m3/h煙氣量的半工業(yè)性試驗，取得了階段性研究成果，在CFB工藝煙氣除塵脫硫技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域，居國內(nèi)領(lǐng)先水平。2002年，西安建筑科

20、技大學(xué)獲國家自然科學(xué)基金（50174042）資助，重點研究循環(huán)流化床脫硫的工業(yè)運行參數(shù)。1.3循環(huán)流化床脫硫工藝特點循環(huán)流化床脫硫工藝的吸收劑可以用生石灰在現(xiàn)場進行干消化所得到的氫氧化鈣細粉，也可以用廢堿液或電石渣，從而節(jié)省投資費用，減少了能源消耗，使運行費用大為降低。 該工藝是一種干法流程，所以不像濕法、半干法那樣需要由許多龐大的貯存罐、易磨損的漿液輸送泵等組成的復(fù)雜的吸收及制備、輸送系統(tǒng)，從而大大簡化了工藝流程。脫硫產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定，可以作為建筑材料使用，也可以進一步綜合利用。該工藝通過吸收劑的多次再循環(huán)，延長吸收劑與煙氣的接觸時間，提高了吸收劑的利用率，具有流程簡單、占地少、投資小等優(yōu)點，而

21、且能在較低的鈣硫比（Ca/S：1.11.2）情況下接近或達到濕法工藝的脫硫效率。 1.4循環(huán)流化床的反應(yīng)機理1.4.1固體流態(tài)化機理 固體顆粒的流動性差，若采取某種措施使顆粒也像流體一樣呈流動狀態(tài)，這種操作就稱為固體流態(tài)化，進行流態(tài)化操作的設(shè)備叫流化床。 當(dāng)氣體自下而上通過床層時，隨著床層物料顆粒的特征，床層幾何尺寸、氣體流速等參數(shù)改變，其流態(tài)化狀態(tài)不同。當(dāng)改變空床氣速時，固體流態(tài)化過程可大致分為固定床、流化床和氣力輸送三種情況。（1）固定床狀態(tài)：在一個床內(nèi)，當(dāng)空床氣速較小時，固體顆粒靜止不動，氣體從物料顆粒間的縫隙穿過。（2）流化床狀態(tài)：當(dāng)床速增加到一定值后，固體顆粒開始松動，且顆粒位置也在

22、一定區(qū)間進行調(diào)整，床層略有膨脹，床內(nèi)空隙率開始增加，但固體顆粒仍保持接觸，開始進入流化狀態(tài)，此時的氣流速度稱為臨界流化速度,當(dāng)空床氣速超過時，顆粒完全懸浮在向上的氣流中，并在床層上形成一明顯的上界面，即床層的密相段，這是床內(nèi)氣固兩相進行傳質(zhì)與傳熱的主要區(qū)域，在密相段中的固體看起來像沸騰著的液體，并且在很多方面具有液體的性質(zhì)。（3）氣力輸送狀態(tài)：當(dāng)空床氣速升高到一定值后，流化床上界面消失，床層空隙率劇增，顆粒分散懸浮在氣流中，被氣流帶走，其相應(yīng)氣速稱為最大氣速，或稱為顆粒的終端速度。由上可知，要維持床層處于良好的流化床狀態(tài)和脫硫效果，氣流速度應(yīng)處于與之間，并且保持足夠反應(yīng)時間和較小的壓力損失1.

23、4.2化學(xué)反應(yīng)機理 （1）SO2被水吸收的化學(xué)反應(yīng)機理 SO2溶于水，發(fā)生下列反應(yīng)SO2（g）+H2O=H+HSO3- （2）CaO吸收劑的水合反應(yīng) 流化床內(nèi)此反應(yīng)在吸收劑SO2與噴入的霧化水之間 進行，反應(yīng)式為CaO（s）+ H2O (l)=Ca(OH)2+1143.11J/gCaO水合反應(yīng)是一個劇烈的放熱反應(yīng)。當(dāng)CaO對水產(chǎn)生劇烈親和反應(yīng)，把水吸進固體空隙中，激發(fā)大量的熱，在粒子內(nèi)部產(chǎn)生強大的膨脹力，使顆粒迅速分裂破碎，變?yōu)樾☆w粒。（3）CaO與SO2、O2的反應(yīng)CaO（s）+ SO2 (g)+ ½O2= CaSO4(s)由熱力學(xué)觀點來看，反應(yīng)速度受反應(yīng)條件（如溫度，濃度）的嚴格

24、限制，在760以上時，此反應(yīng)變得顯著，溫度不斷升高，反映速度亦隨著增加，當(dāng)溫度增加到1000以上后，反映速度增加的非常緩慢。（4）Ca(OH)2與SO2的反應(yīng)Ca(OH)2 (s)+ SO2 (g)= CaSO3(s)+ H2O (g)此反應(yīng)在590條件下，可以直接完全進行。對于以除去SO2來說，溫度應(yīng)保持在480650范圍內(nèi)，若反應(yīng)溫度低于480時，反映幾乎就無法進行。但是，當(dāng)氣相中存在一定量水分時，即使反應(yīng)溫度小于120時，反應(yīng)也是可以進行的。KlingSper首先系統(tǒng) 研究了溫度對脫硫效率的影響，并認為（a）溫度是此反應(yīng)最為重要的影響因素。（b）反應(yīng)在420以下進行時，脫硫效率受溫度影響

25、不大，雖然Ca(OH)2與SO2的反應(yīng)隨溫度升高，反映速率有所提高，但溫度不超過420時，效果不顯著。（c）CaO、SO2的水合反應(yīng)是個極快的放熱反應(yīng)，只要濕度足夠，大多數(shù)CaO將迅速反應(yīng)生成Ca(OH)2。（d）SO2在水中溶解度受溫度限制，但在有堿離子存在時，其溶解度大大增加。在CFB系統(tǒng)中，水直接吸收SO2的量遠遠低于Ca(OH)2在濕潤狀態(tài)下吸收SO2的量。（e）SO2與CaO反應(yīng)在高于800溫度下反應(yīng)劇烈，在較低溫度且沒有水分濕潤條件下，反應(yīng)不明顯。（f）即使在較低溫度下（低于120）。只要存在足夠水分，Ca(OH)2與SO2的反應(yīng)充分。（5）循環(huán)流化床脫硫綜合反應(yīng)機理 綜上所述，在

26、CFB系統(tǒng)中脫硫的主要化學(xué)反應(yīng)可表示為 CaO（s）+ H2O (l)= Ca(OH)2 (s)Ca(OH)2 (s)+ SO2 (g)+ H2O (l)= CaSO3(s)+ 2 H2O (g)CaSO3+ ½O2= CaSO4 (s) 由反應(yīng)式可以看出，直接影響脫硫效率的因素是氧化鈣和水分的含量。鈣硫比較高時，反應(yīng)時氧化鈣過量，二氧化硫就能得到較高的去除率。水含量有利于氫氧化鈣生成，能促進二氧化硫吸收。 由試驗結(jié)果可知，CFB反應(yīng)器中噴入的水使氧化鈣表面CFB形成氫氧化鈣，煙氣因為水的蒸發(fā)而冷卻，氧化鈣與水反應(yīng)很快，床內(nèi)固體主要是氫氧化鈣和脫硫后的產(chǎn)物，氣固反應(yīng)開始發(fā)生在吸收劑粒

27、子外表，隨著反應(yīng)進行，反應(yīng)面向內(nèi)部移動。由于磨損使吸收石灰粒子的未反應(yīng)表面不斷暴露出來，有利于反應(yīng)的順利進行。但是由于粒子磨損（特別是在濕潤條件下），小粒子不斷被煙氣帶出床外，床重不斷發(fā)生變化。維持床重的恒定，是CFB反應(yīng)器正常進行的基礎(chǔ)。在噴水條件下，粒子的磨損機理對CFB反應(yīng)器正常運行具有重要意義，而噴水量對粒子磨損破碎劑脫硫效率有重要影響。- 5 -河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 2設(shè)計資料2設(shè)計資料2.1單位生產(chǎn)情況設(shè)計項目為1´60t/h+1´75t/h三廢鍋爐，燃料為某工業(yè)區(qū)洗中煤，摻燒化肥廠造氣爐排出的廢渣和廢氣。其中60t/h三廢余熱鍋爐：燃用洗中煤及爐渣：12-

28、16t/h，造氣爐吹風(fēng)氣氣流量50000-80000m3/h，H2S含量800-1000mg/m3；其中75t/h三廢余熱鍋爐：燃用洗中煤及爐渣：15-20t/h，造氣爐吹風(fēng)氣氣流量50000-80000m3/h，H2S含量800-1000mg/m3。排煙溫度為135，治理工程在廠區(qū)內(nèi)60 m ´50 m范圍內(nèi)，煙管出鍋爐房的相對標(biāo)高為3.5 m。2.2煤質(zhì)資料參數(shù)表1 煤質(zhì)參數(shù)序號項目符號單位1工作基碳份Car%242工作基氫份Har%2.43工作基氧份Oar%9.04工作基氮份Nar%0.05工作基硫份Sar%1.06工作基水份Mar%1.227工作基灰份Aar%52.08可燃揮

29、發(fā)份Vdaf%15.69工作基低位發(fā)熱量Qnet，ar MJ/kg10.582.3灰成分分析表2 灰分分析序號名稱符號單位設(shè)計煤種校核煤種1二氧化硅SiO2%52.750.982三氧化二鋁Al2O3%28.3632.083三氧化二鐵Fe2O3%53.854氧化鈣CaO%4.644.125氧化鎂MgO%1.381.446氧化鉀K2O%1.791.047氧化鈉Na2O%0.210.148三氧化硫SO3%1.512.269五氧化二磷P2O5%0.220.6010二氧化鈦TiO2%0.860.962.4氣象和地理條件序號氣象和地理條件參數(shù)1多年平均大氣溫度15.62多年極端最高氣溫42.33多年極端最

30、低氣溫-15.34多年平均相對濕度67%5多年平均風(fēng)速2.4m/s6累年瞬時最大風(fēng)速20m/s7最大凍土深度22cm8最大積雪深度22cm9地基承載力230kPa10抗震設(shè)防烈度6度11設(shè)計基本地震加速度值0.05g表3 氣象和地理參數(shù) 2.5排放濃度 新建鍋爐（按國家排放標(biāo)準(zhǔn)）排放標(biāo)準(zhǔn)濃度限值為100 ，煙塵排放濃度限值為302.6工藝流程的選擇除塵設(shè)備 ，總的脫硫除塵工藝流程如下頁圖所示循環(huán)流化床吸收塔煙囪 袋式除塵器石灰倉引風(fēng)機 脫硫灰倉預(yù)除塵之后的煙氣 圖1 脫硫除塵工藝流程 反應(yīng)器下料倉 - 10 -河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 3袋式除塵器的選型與設(shè)計3袋式除塵器的選型與設(shè)計3.1除塵

31、器的選擇除塵器的比較見表4表4 常用除塵器性能比較除塵器名稱適用的粒徑范圍/m效率/%阻力/Pa設(shè)備費運行費重力沉降室505050-130少少慣性除塵器20-5050-70300-800少少旋風(fēng)除塵器5-3060-70800-1500少中沖擊水浴除塵器1-1080-95600-1200少中下沖擊式除塵器5951000-1600中中上文丘里除塵器0.5-190-984000-10000少大電除塵器0.5-190-9850-130大中上袋式除塵器0.5-195-991000-1500中上大 根據(jù)工況下煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率來確定除塵器（袋式除塵器）通過對以上因素的分析參考專業(yè)書籍，我

32、決定使用袋式除塵器，并且根據(jù)煙氣流量等要求選用回轉(zhuǎn)反吹扁布袋除塵器。3.2過濾機理 袋式除塵器通過由棉、毛、人造纖維等所加工成的濾料來進行過濾，主要依靠濾料表面形成的粉塵初層和集塵層進行過濾作用。它通過以下幾種效應(yīng)捕集粉塵：（1）篩濾效應(yīng)：當(dāng)粉塵的粒徑比濾料空隙或濾料上的初層孔隙大時，粉塵便被捕集下來。（2）慣性碰撞效應(yīng)：含塵氣體流過濾料時，塵粒在慣性力作用下與濾料碰撞而被捕集。（3）擴散效應(yīng)：微細粉塵由于布朗運動與濾料接觸而被捕集。 袋式除塵器是過濾式除塵器中的主要型式。它是將織物制成濾袋，當(dāng)含塵氣流體有穿過濾料孔隙時粉濾料的預(yù)附層過濾技術(shù)塵被攔截下來。沉積在濾袋上的粉塵通過機械振動，從濾料

33、表面脫下來，降至在灰斗中。一般濾料網(wǎng)孔徑為2050m，表面起絨的濾料網(wǎng)孔徑為510m，若用新濾袋則除塵效率較低。濾袋使用一段時間后，少量塵粒被篩濾攔截，在網(wǎng)孔之間產(chǎn)生“搭橋”現(xiàn)象并在濾袋表面形成粉塵層后，除塵效率逐漸提高，阻力也相應(yīng)增大。濾袋具有多種除塵機理，除前述的重力沉降、慣性碰撞、截留分離及帶電荷粉塵的外靜電作用，還有擴散作用，即微小于lm的塵粒在氣體分子的撞擊下脫離流線，像氣體分子一樣向濾袋纖維作布朗運動，以及粉塵粒徑大于濾層孔隙被攔截下來的篩濾作用。大于lm的塵粒，主要靠慣性碰撞，小于lm的塵粒，主要靠擴散作用。在傳統(tǒng)的袋式除塵器上使其預(yù)先附著一層粉塵層（稱為預(yù)附層），通過預(yù)附層材料

34、的吸附、吸收、催化等效應(yīng)將工業(yè)廢氣中的氣、液相污染物預(yù)先凈化，然后再把煙氣中的固相污染物同時去除，這種技術(shù)稱為預(yù)附層過濾技術(shù)。例如在鋁電解過程所產(chǎn)生的煙氣中，除含有粉塵外，還有一定量的氟化氫和瀝青煙等?？梢圆捎醚趸X粉末作為預(yù)附層材料，利用氧化鋁粉末對氟化氫煙氣的吸附效應(yīng)和粉狀物對瀝青煙的隔離作用，達到高效、穩(wěn)定處理鋁電解煙氣的目的。采用白云石粉末作預(yù)附層材料進行瀝青煙氣干式過濾凈化，也取得良好的效果。目前國內(nèi)外都在積極研究開發(fā)此項技術(shù)，使其得到更廣泛的應(yīng)用，如處理含SO2的煙氣等。對于高粘性粉塵如氧化鋅粉塵，采用預(yù)附層技術(shù)處理，可使除塵器阻力下降，效率提高。3.3除塵器的選型此次設(shè)計選用反吹

35、風(fēng)袋式除塵器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖1 ZC回轉(zhuǎn)反吹扁帶除塵器結(jié)構(gòu)圖3.3.1構(gòu)造及工作原理：它由以下四部分組成：（詳見圖2）1上箱體：包括除塵器蓋，旋轉(zhuǎn)揭蓋裝置、清潔室、換袋入孔、觀察孔、出氣口。2中箱體：包括花板、濾袋、濾袋框架、濾袋導(dǎo)口、過濾室筒體、進氣口、入孔門。3下箱體：包括定位支承架、灰斗、星形卸灰閥、支座。4反吹風(fēng)清灰機構(gòu)：包括旋臂、噴口、分圈反吹機構(gòu)、循環(huán)風(fēng)管、反吹風(fēng)管、反吹風(fēng)機、旋臂減速機構(gòu)。反吹風(fēng)旋臂由置于頂蓋上的減速器驅(qū)動，反吹風(fēng)機落地安裝，通過中心管與旋臂連接對于三、四圈布置的濾袋，旋臂設(shè)分圈反吹裝置。星形卸灰閥、減速裝置和電機、反吹風(fēng)機、旋臂減速機構(gòu)及循環(huán)風(fēng)管路等均為配

36、套件。根據(jù)用戶要求可以代配，平臺、梯子在系列化的總裝圖中未予示出，它們和反吹風(fēng)機基礎(chǔ)及循環(huán)風(fēng)管路應(yīng)視現(xiàn)場具體情況進行設(shè)計和安裝。工作原理：過濾工況含塵氣流由切向進入過濾室上部空間，由於入口為蝸殼型。大顆粒及凝聚塵粒在離心力作用下沿筒壁旋落灰斗。小顆粒塵彌散于過濾室袋間空隙從而被濾袋阻留。粘附在濾袋外層，凈化空氣透過濾壁經(jīng)花板上濾袋導(dǎo)口匯集于清潔室，由通風(fēng)機吸出而排放于大氣中。再生工況隨著過濾工況的進行，阻留粉塵逐漸增厚因而濾袋阻力逐漸增加。當(dāng)達到反吹風(fēng)控制阻力上限時，根據(jù)需要可以手動開啟反吹風(fēng)機，也可由差壓變送器發(fā)出訊號自動啟動反吹風(fēng)機及反吹風(fēng)旋臂傳動機構(gòu)進行反吹。自控裝置我公司也可以配套提供

37、。具有足夠動量的反吹風(fēng)氣流由旋臂噴口吹入濾袋導(dǎo)口，阻擋過濾氣流并改變袋內(nèi)壓力工況，引起濾袋實質(zhì)性振擊，抖落積塵。旋臂分圈逐個反吹。當(dāng)濾袋阻力降到下限時，反吹風(fēng)機構(gòu)手動關(guān)閉或自動停止工作，為節(jié)約反吹風(fēng)機動力，減少反吹風(fēng)量對于三、四圈。布袋除塵器設(shè)有分圈反吹機構(gòu)使每次只反吹一個濾袋。3.3.2 主要特點： 回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器與國內(nèi)常用的脈沖布袋除塵器相比具有以下特點： 1.殼體按旋風(fēng)除塵器蝸殼型進口設(shè)計，能起局部旋風(fēng)作用，減輕濾袋負荷。圓筒拱頂?shù)捏w形，受力均勻、抗爆性能好。2.采用了設(shè)備配套的高壓風(fēng)機反吹清灰，不受使用場合氣源條件的限制，易損件少，維護簡便、運行可靠、克服了壓縮空氣脈沖清灰的弊病、

38、反吹風(fēng)作用距離大、可采用長濾袋、充分利用空間、占地面積小。 3.采用梯型扁袋在圓筒體內(nèi)布置，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，過濾面積指標(biāo)高。在反吹風(fēng)作用下，梯形扁袋振幅大，只需一次振擊，即可抖落積塵、有利于提高濾袋壽命。4.用除塵器的阻力作為信號，可自動控制回轉(zhuǎn)反吹清灰，視入口濃度高低，自動調(diào)整清灰周期。5.本設(shè)備上蓋分為多塊，可隨意打開，換袋、維護非常方便。3.4燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算 3.4.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量=4.76（1.867×0.24+5.56×0.024+0.7×0.01-0.7×0.09） =2.50(m3/kg)式中 CY，HY，S

39、Y，OY 分別代表煤中各元素所含得質(zhì)量分數(shù)3.4.2 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量 =1.867(0.24+0.375×0.01)+11.2×0.024+1.24×0.0122+0.016× 2.50+0.79×2.50+0.8×0)=2.75（m3/kg)式中- 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量WY -煤中水分的質(zhì)量分數(shù)NY -N元素在煤中的質(zhì)量分數(shù)3.4.3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實際煙氣量 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量Q應(yīng)以計,因此, Qs=2.75+1.016(1.6-1)×2.50=4.27m3/kg 標(biāo)況下：鍋爐燃煤產(chǎn)生 氣流量 鍋爐1氣流量Q1=4.27

40、×13×1000 = 55510() 鍋爐2氣流量Q1=3.27×15×1000 =64050() 式中 a -空氣過量系數(shù)（ 取a=1.6）-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量, -標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量, 3.4.4標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣含塵濃度 C=(0.2×)/4.27kg/m3 =24000mg/m3式中 -排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù)（查大氣污染控制工程 取 =0.16） A-煤中不可燃成分的含量 -標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實際煙氣量, ()3.4.5標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐僅燃煤情況下煙氣中二氧化硫濃度的計算 =2×0.01×106/4.27 =46

41、84mg/m3 體積 鍋爐1 4684×55510=260008840mg/h 鍋爐2 2684×64050=300010200mg/h 式中SY -煤中硫的質(zhì)量分數(shù) -標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量,( )3.4.6鍋爐燃燒造氣爐廢氣計算 鍋爐1燃燒廢氣50000 進氣1at 60oC,出氣 1at 135oC。 鍋爐2燃燒廢氣60000 進氣1at 60oC,出氣 1at 135oC。標(biāo)況下廢氣體積鍋爐1 50000×273/（273+60）=40991鍋爐2 60000×273/(273+60)=49190 3.4.7鍋爐燃燒洗中煤和造氣爐廢氣的綜

42、合粉塵濃度 鍋爐1 24000×55510/(55510+40991)=13805mg/m3 鍋爐2 24000×64050/（64050+49190）=13575mg/m33.4.8鍋爐僅燃燒造氣爐廢氣產(chǎn)生的量計算 鍋爐1 的產(chǎn)量 50000×800=40×106mg/h 的量為40×106×64/34=75.3×106mg/h 鍋爐2 的產(chǎn)量 60000×800=48×106mg/h 的量為48×106×64/34=90.4×106mg/h3.4.9兩臺鍋爐燃燒造氣爐廢氣

43、和洗中煤產(chǎn)生的綜合濃度 =3460 3.4.10標(biāo)準(zhǔn)狀況下鍋爐出氣量 鍋爐1 =55510+40991=96501 鍋爐2 =64050+49190=1132403.5除塵器的確定 3.5.1工況下煙氣流量 鍋爐1 =96501×(273+135)/273 =144221 鍋爐2 =113240×(273+135)/273 =169238 總煙氣量Q總=144221+169238=3134593.5.2除塵效率 鍋爐1 鍋爐2 經(jīng)過綜合比較，該鍋爐要求的除塵效率比較高，所以采用袋式除塵器，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟等因素的考慮，可以選擇兩套ZC型回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器，各項參數(shù)如表:表5 Z

44、C型回轉(zhuǎn)反吹風(fēng)扁袋除塵器參數(shù)型號過濾面積/處理氣量袋長/m圈數(shù)/圈袋數(shù)/袋反吹風(fēng)機型號減速器公稱實際V/(m/min)L/m3型號風(fēng)量/立方米/S風(fēng)壓/kgf/轉(zhuǎn)速/(r/min)功率/KW型號速比輸出轉(zhuǎn)速/(r/min)功率/KW240ZC600114011382.517780064240349062829001315211.00.37- 0 -河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 袋式除塵器的選型與設(shè)計所選袋式除塵器類型如圖3：圖2 ZC回轉(zhuǎn)反吹風(fēng)扁袋除塵器結(jié)構(gòu)圖- 24 -河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 4循環(huán)流化床的設(shè)計計算4循環(huán)流化床的設(shè)計計算4.1空塔氣速的確定臨界流化氣速的計算公式為 （4.1.1

45、）式中 臨界流化氣速，m/s； 顆粒平均直徑，m； 固體顆粒密度，kg/m2 氣體運動黏度，m2/s 上式的使用界定條件是雷諾數(shù)必須小于10，即<10（4.1.2） 當(dāng)計算出的代入上式，算得>10，則必須進行修正。修正方法是，先計算出Re，代入下式，則（4.1.3） 計算出F值后，再將（1）式計算出的乘以F，記得所求得臨界流化氣速。 最大流化氣速一般為臨界流化氣速的10-90倍。最大流化氣速的求取一般是按不均勻系統(tǒng)中顆粒在介質(zhì)中的沉降速度求得。（m/s） （4.1.4）其中，為與雷諾數(shù)有關(guān)的曳力系數(shù)。用生石灰作為吸收劑，其主要成分是CaO，加入流化床的生石灰粒徑為2-3m，可取為2

46、.5m，堆積密度s=2666kg/m3s。在溫度為160時，煙氣（近似取空氣）的密度為f=0.86kg/ m3,黏度f=2.45×10-5kg/m.s.將上述數(shù)據(jù)代入式（1），得此時： 所以需要修正，其修正值為所以Umf=0.40×3.24=1.30（m/s）對于球星顆粒，Cd與Re的關(guān)系及Ut的表達式如下：當(dāng)2Re500時 則最大流化速度與臨界流化速度的比值Ut/Umf14.80，根據(jù)UmfUfUt，并且Uf(1.5-2.5) Umf，取Uf2.0×Umf則Uf2.0×Umf3m/s4.2流化床直徑的計算將Uf3m/s，14422140 代入下式得：

47、（4.2.1）得鍋爐1 D=4.12m; 鍋爐2 D=4.47m，圓整為鍋爐1 D=4.2m;鍋爐2 D=4.5m， 用下式重新核算空塔氣速 （4.2.2）代入數(shù)據(jù)得 4.3流化床高度的計算 流化床高度L 指從氣體分布板到氣體出口的高度，由流化床高，穩(wěn)定度高度以及分離高度THD確定，即（4.3.1）4.3.1臨界 流化床高度初步確定本設(shè)計的流化床內(nèi)的物料質(zhì)量Ms1500kg由公式鍋爐1 鍋爐2 上式中為吸收劑的堆積密度，單位kg/ m3.其計算過程如下生石灰的真密度為2408.9 kg/ m3，其空隙率大致為0.49，則其堆積密度為生石灰=2408.9×（10.49）=1228.5（

48、kg/ m3）砂子的堆積密度為砂子= 1370.1kg/ m3所以吸收劑（生石灰和砂子的混合物）堆積密度為偶有節(jié)涌但仍可操作的關(guān)聯(lián)式為（4.3.2）式中 固體顆粒的平均直徑，m 臨界流化床高度，m 流化床直徑，m； 膨脹比為1.5時的表觀氣速，m/s； 分別為氣體和顆粒的密度，kg/ m3 ； 氣體的黏度，kg/ m.s。將各數(shù)據(jù)代入，因為鍋爐1DT=4.2m；鍋爐2 DT=4.5m,所以，鍋爐1L。=0.31×4.2=1.3（m）；鍋爐2 L。=0.31×4.5=1.4（m）,即在鍋爐1靜止床高為1.3m鍋爐2靜止床高為1.4m以內(nèi)時，流化床都可操作，所以鍋爐1L。=0.08m鍋爐2取L。=0.07m符合要求，本設(shè)計中取鍋爐1鍋爐2均取L。=0.1m，就是流化床的靜止高度，即臨界流化床高度。4.3.2流化床高Lf根據(jù)流化床特性，選取適當(dāng)?shù)呐蛎洷萊=