環(huán)境工程課程設(shè)計shf2025型鍋爐中硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計

目錄TOC\o"1-3"\h\u84291設(shè)計任務(wù) 131648 125779設(shè)計原始數(shù)據(jù) 122820 1233672設(shè)計計算 2110522.1燃煤鍋爐煙氣量、煙塵及二氧化硫的濃度計算 26781 218872 328487 317981 3393 429578除塵設(shè)備的設(shè)計與計算 417544 425722 429713 515994 623907 72347 99079 927224 1022303 1119043 118510 1212906煙囪設(shè)計計算 131692煙氣釋放熱計算 1322544 142569 154051 1516199 1629347 1618140管道系統(tǒng)設(shè)計計算 179462 1718755 1829627 1929864通風(fēng)機、電動機的選擇 19239573結(jié)束語 20229414參考文獻 2149375附圖 211設(shè)計任務(wù)1.1設(shè)計題目SHF20-25型鍋爐中硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計1.2設(shè)計原始數(shù)據(jù)鍋爐型號：SHF20-25即，雙鍋筒橫置式沸騰爐，蒸發(fā)量20t/h，出口蒸汽壓力25MPa設(shè)計煤成分：CY=62.5%，HY=4%，OY=3%，NY=1%，SY=1.5%，AY=20%WY=8%；＝15％；屬于中硫煙煤排煙溫度：160飛灰率＝35％煙氣在鍋爐出口前阻力800Pa污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準中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150m，90°彎頭30個。1.3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。（2）凈化系統(tǒng)設(shè)計方案的分析，包括凈化設(shè)備的工作原理及特點；運行參數(shù)的選擇與設(shè)計；凈化效率的影響因素等。（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)機電機的選擇（7）根據(jù)計算結(jié)果繪制設(shè)計圖，系統(tǒng)圖要標(biāo)出設(shè)備、管件編號、并附明細表；除塵系統(tǒng)、脫硫設(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。2設(shè)計計算燃煤鍋爐煙氣量、煙塵及二氧化硫的濃度計算理論空氣量以1kg中硫煙煤燃燒為基礎(chǔ)，則：質(zhì)量/g物質(zhì)的量/mol(分子）理論需氧量/molC625H402010O30—N10—S15灰分200——80—所以理論需氧量為：假定干空氣中氮和氧的摩爾比為3.78，則1kg中硫煤完全燃燒所需要的理論空氣量為：空氣過剩系數(shù)時，實際煙氣量為：即煙氣流量Q應(yīng)以計，設(shè)實際耗煤量為m=2400kg，所以標(biāo)況下實際煙氣量：煙氣含塵濃度：式中：V—飛灰率A—灰分—標(biāo)準狀態(tài)下實際煙氣量，m3/kg。除塵設(shè)備的設(shè)計與計算袋式除塵器的概念過濾式除塵器，又稱為空氣過濾器，是使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置，采用濾紙或玻璃纖維等填充層作濾料的空氣過濾器，主要用于通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)方面的氣體凈化。袋式除塵器是采用纖維織物做濾料的過濾式除塵器，在工業(yè)尾氣的除塵方面應(yīng)用較廣。袋式除塵器的除塵效率一般可達99%以上。雖然它是最古老的除塵方法之一，但由于它效率高，性能穩(wěn)定可靠、操作簡單，因而獲得越來越廣泛的應(yīng)用。同時，在結(jié)構(gòu)形式、濾料、清灰方式和運行方式等方面也都得到了不斷的發(fā)展。濾袋形狀傳統(tǒng)上為圓形，后來又出現(xiàn)了扁形，扁袋在相同過濾面積下體積更小，具有較好的應(yīng)用價值。含塵氣流從下部孔板進入圓筒形濾袋內(nèi)，在通過了濾料的孔隙時，粉塵被捕集于濾料上，透過濾料的清潔氣體由排出口排出。沉積在濾料上的粉塵，可在機械振動的作用下從濾料表面脫落，落入灰斗中，常用濾料由棉、毛、人造纖維等加工而成，濾料本身網(wǎng)孔較大，孔徑一般為20~50，表面起絨的濾料為5~10的粒子清灰后濾料的除塵效率在90%以下；對于1以上的粒子，效率在98%以上。當(dāng)形成顆粒層后，對所有的粒子的效率都在95%以上，對于1以上的粒子效率都高于99.6%。另一個影響袋式除塵器效率的因素是過濾速度。它定義為煙氣實際體積流量與濾布面積之比，也稱為氣布比。其大小直接影響到袋式除塵器的一次性投資、運行費用、除塵效率等。過濾速度太高會造成壓力損失過大，降低除塵效率，使濾袋堵塞以至快速損壞。但是，提高過濾速度可以減少過濾面積，以較小的設(shè)備來處理同樣流量的氣體。過濾速度小會提高除塵效率，延長濾袋使用壽命，但會造成除塵器過于龐大，一次性投資加大。它與粉塵性質(zhì)、氣體含塵濃度、濾袋材質(zhì)和清灰方式等因素有關(guān)。一般若含塵濃度高、粉塵顆粒小，過濾速度應(yīng)取小值，反之則取高值。

濾料是組成袋式除塵器的核心部分，其性能對袋式除塵器操作有很大的影響。選擇濾料時必須考慮含塵氣體的特征，如顆粒和氣體的性質(zhì)（溫度、濕度、粒徑和含塵濃度等）。性能良好的濾料應(yīng)容量大、吸濕性小、效率高、阻力低，使用壽命長，同時具備耐溫、耐磨、耐腐蝕、機械強度高等優(yōu)點。濾料特征除與纖維本身的性質(zhì)有關(guān)外，還與濾料表面結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。表面光滑的濾料容塵量小，清灰方便，適于含塵濃度低、黏性大的粉塵，采用的過濾速度不宜過高。表面起絨的濾料容塵量大，顆粒能深入濾料內(nèi)部，可以采用較高的過濾速度，但必須及時清灰。袋式除塵器的濾料種類較多。按濾料材質(zhì)分，有天然纖維、無機纖維和合成纖維等；按濾料結(jié)構(gòu)分，有濾布和毛氈兩類。棉毛織物屬天然纖維，價格較低，適用于凈化沒有腐蝕性、溫度在350~360K以下的含塵氣體。無機纖維濾料主要指玻璃纖維濾料，具有過濾性能好、阻力低、化學(xué)穩(wěn)定性好、價格便宜等優(yōu)點。用硅酮樹脂處理玻璃纖維濾料能提高其耐磨性、疏水性和柔軟性，還可以使其表面光滑易于清灰，可在523K以下長期使用。玻璃纖維較脆，經(jīng)不起揉折和摩擦，使用上有一定的局限性。尼龍織布的最高使用溫度可達368K，耐酸性不如毛織物，但耐磨性好。奧綸的耐酸性好，耐磨性差，使用溫度答423K。滌綸的耐熱、耐酸性能較好，耐磨性也僅次于尼龍，可長期在413K下使用，滌綸絨布在我國是性能較好的一種濾料。機械振動清灰：機械振打式清灰式最早出現(xiàn)的清灰方式，它的結(jié)構(gòu)一般是使用某些裝置來對濾袋的框架結(jié)構(gòu)進行振打或搖晃，通過濾袋的振動來達到清落灰塵的目的。這種清灰方式結(jié)構(gòu)非常簡單，甚至人工都可以完成，一般高頻率振動清灰和機械振打比較常見，機械振打式清灰的幾種操作方式，第一種是沿水平方向的，下部較為固定，上部搖晃，水平振打的部位主要是濾袋的上部和中部。第二種是沿豎直方向振打，這種方式對于濾袋的損害比較大，尤其是袋口處，容易出現(xiàn)損壞。所以常常利用一個高速旋轉(zhuǎn)地偏心輪來讓濾袋產(chǎn)生頻率很高的振動，從而實現(xiàn)清灰，這樣對濾袋損害較小，但清灰效果也較差。第三種是利用振動來實現(xiàn)清灰，振動的頻率一般比較高?；蛘呔C合前兩種方式，疊加在一起。第四種是利用偏心軸上的搖桿，這個偏心軸是不停轉(zhuǎn)動的。這樣通過振動圓管，濾袋就會在各個方向上產(chǎn)生搖動，使沉積于濾袋的顆粒層破碎而落入灰斗中。逆氣流清灰：所謂逆氣流清灰指清灰時氣流方向與正常過濾時相反。過濾過程與機械振動清灰方式相同，但在清灰時，要關(guān)閉含塵氣流，開啟逆氣流進行反吹風(fēng)。此時濾袋變形，沉積在濾袋內(nèi)表面的灰塵破壞、脫落。通過花板落入灰斗。安裝在濾袋內(nèi)的支撐環(huán)可以防止濾袋完全被壓扁。逆氣流清灰袋式除塵器的過濾風(fēng)速一般為0.3~1.2m/min，壓力損失控制范圍為1000~1500Pa。與機械振打式類似，逆氣流清灰的袋式除塵器一般也是劃分成多個袋室的，并且通過使用閥門，來對袋室進行逐個的提供反向的氣流。這個反向氣流既可以由專門的風(fēng)機來提供，也可以由系統(tǒng)的主風(fēng)機來提供。為了增強逆氣流清灰裝置的清灰效果，常常會通過安裝一些自動閥門來使反向氣流產(chǎn)生脈沖。逆氣流清灰式的清灰效果必須在過濾的氣流速度較低時才會體現(xiàn)出來，因為它本身的清灰作用就比較弱。但是它的優(yōu)點是清灰比較均勻，對濾袋的損壞比較小，而且也不會產(chǎn)生劇烈的振動。脈沖噴吹清灰：利用4~7個標(biāo)準大氣壓的壓縮空氣反吹，產(chǎn)生強度較大的清灰效果。當(dāng)進行清灰操作時，將壓縮空氣噴射入濾袋，氣流的速度非常高，而且持續(xù)的時間非常短，一般不超過0.2秒，于此同時，引導(dǎo)大量的空氣進入濾袋，這樣就會使濾袋產(chǎn)生急劇的膨脹并發(fā)生振動，從而使粘附在濾袋上的粉塵脫離并清落下去。每清灰一次，稱為一個脈沖，全部濾袋完成一個清灰循環(huán)的時間稱為脈沖周期，通常為60s。選擇袋式除塵器的濾料及清灰形式由于煙氣的溫度為160，可以選擇玻璃纖維濾袋，選用的清灰方式為逆氣流清灰，根據(jù)表1選擇過濾氣速。表1粉塵種類纖維種類清灰方式過濾氣速/飛灰（煤）玻璃、聚四氯乙烯逆氣流、脈沖噴吹、機械振動飛灰（油）玻璃逆氣流飛灰（焚燒）玻璃逆氣流（2）計算過濾面積160下的煙氣流量為：式中：—標(biāo)準狀態(tài)下實際煙氣量，—當(dāng)?shù)貙嶋H大氣壓，取一個標(biāo)準大氣壓，即=—排煙溫度所以總過濾面積：（3）除塵器的選擇：根據(jù)除塵器的處理煙氣量和總過濾面積，可以選定除塵器型號規(guī)格，參考《除塵器手冊》選擇DFC-6-524型號的反吹袋式除塵器。其主要性能與主要結(jié)構(gòu)尺寸見下表：表2DFC-6-524型號反吹袋式除塵器的性能參數(shù)型號材質(zhì)過濾風(fēng)速/處理風(fēng)量/過濾面積/DFC-6-524滌綸或玻纖31440524濾袋尺寸/mm濾袋數(shù)量/條除塵器阻力/KPa使用溫度/室數(shù)/個152或4主要結(jié)構(gòu)尺寸（mm）：型號habDDFC-6-524810153986060492039384012700脫硫設(shè)備的設(shè)計與計算將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應(yīng)生成硫酸鈣，硫酸鈣達到一定飽和度后，結(jié)晶形成二水石膏。經(jīng)吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)濃縮、脫水，使其含水量小于10%，然后用輸送機送至石膏貯倉堆放，脫硫后的煙氣經(jīng)過除霧器除去霧滴，再經(jīng)過換熱器加熱升溫后，由煙囪排入大氣。由于吸收塔內(nèi)吸收劑漿液通過循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率可大于95%。采用石灰/石灰石漿液吸收煙氣中的，分為吸收和氧化兩個階段。先吸收生成的亞硫酸鈣，然后將亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣(即石膏)。該方法的實際反應(yīng)機理是很復(fù)雜的，目前還不能完全了解清楚。這個過程發(fā)生的反應(yīng)如下。吸收：由于煙氣中含有，因此吸收過程中會有氧化副反應(yīng)發(fā)生。氧化：在氧化過程中，主要是將吸收過程中所生成的氧化稱為：由于在吸收過程中生成了部分，在氧化過程中，亞硫酸氫鈣也被氧化，分解出少量的：設(shè)備運行過程中的問題及出現(xiàn)這種問題的原因：（1）設(shè)備腐蝕：化石燃料燃燒的排煙中含多種微量的化學(xué)成分。在酸性條件下，對金屬的腐蝕性相當(dāng)強，包括吸收塔、言其后續(xù)設(shè)備。（2）結(jié)垢和堵塞：固體沉積主要以三種方式出現(xiàn)：濕干結(jié)垢，即因溶液水分蒸發(fā)而使固體沉積；或沉積或結(jié)晶析出；或從溶液中結(jié)晶析出。其后是導(dǎo)致脫硫塔內(nèi)發(fā)生結(jié)構(gòu)的主要原因。（3）除霧器的堵塞：液體中的小液滴，顆粒物進入除霧器，引起堵塞。解決方法：定期(每小時數(shù)次)用高速噴嘴噴清水進行沖洗。石灰石/石灰法濕式煙氣脫硫技術(shù)的工藝流程如圖1所示。鍋爐煙氣經(jīng)除塵、冷卻后送入吸收塔，吸收塔內(nèi)用調(diào)配好的石灰石或石灰漿液洗滌含的煙氣，洗滌凈化后的煙氣經(jīng)除霧和再熱后排放。吸收塔內(nèi)排出的吸收液流入循環(huán)槽，加入新鮮的石灰石或石灰漿液進行再生。圖1石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫技術(shù)的工藝流程吸收塔內(nèi)流量計算假設(shè)吸收塔內(nèi)平均溫度為80，壓力為120KPa，則吸收塔內(nèi)煙氣流量為：式中：—吸收塔內(nèi)煙氣流量，；—標(biāo)況下煙氣流量，；K—除塵前漏氣系數(shù)，0~；吸收塔徑計算依據(jù)石灰石煙氣脫硫的操作條件參數(shù)，可選擇吸收塔內(nèi)煙氣流速，則吸收塔截面A為：則塔徑d為：取塔徑。2.3.5吸收塔高度計算吸收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，設(shè)吸收塔噴氣液反應(yīng)時間t=3s，則吸收塔的吸收區(qū)高度為：吸收區(qū)一般設(shè)置3～6個噴淋層，每個噴淋層都裝有多個霧化噴嘴，本設(shè)計中設(shè)置4個噴淋層，噴淋層間距為2m，入口煙道到第一層噴淋層的距離為2m，最后一層噴淋層到除霧器的距離1m。（2）除霧區(qū)高度：除霧器用來分離煙氣所攜帶的液滴,在吸收塔中,由上下兩極除霧器(水平或菱形)及沖水系統(tǒng)(包括管道、閥門和噴嘴等)構(gòu)成。每層除霧器上下各設(shè)有沖洗噴嘴。最后一層噴淋層到除霧器的距離1m,除霧器的高度為,除霧器到吸收煙道出口的距離為。則取除霧區(qū)高度為：（3）漿池高度：漿池容量按液氣比漿液停留時間確定：式中：—液氣比，一般為15～25，取15；Q—標(biāo)況下煙氣量，；—漿液停留時間，s，一般為，本設(shè)計中取值為；選取漿池直徑等于吸收塔，本設(shè)計中選取的漿池直徑為1700mm，然后再根據(jù)計算漿池高度：式中：—漿池高度，m；—漿池容積，；從漿池液面到煙氣進口底邊的高度為2m。本設(shè)計中取為m。（4）噴淋塔煙氣進口高度設(shè)計：噴淋塔煙氣進口高度，煙氣出口高度與進口高度相同（5）吸收塔高度：煙囪設(shè)計計算具有一定速度的熱煙氣從煙囪出口排除后由于具有一定的初始動量,且溫度高于周圍氣溫而產(chǎn)生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。這相對增加了煙囪的幾何高度，因此煙囪的有效高度為：式中：H—煙囪的有效高度，m；—煙囪的幾何高度，m；—煙囪抬升高度，m。煙氣釋放熱計算式中：—煙氣熱釋放率，；—大氣壓力，近似取一個標(biāo)準大氣壓；—實際排煙量，—煙囪出口處的煙氣溫度，433；—環(huán)境大氣溫度取環(huán)境大氣溫度=293K，大氣壓力=kPa環(huán)境大氣壓下的煙氣流量：煙囪直徑的計算煙囪平均內(nèi)徑可由下式計算式中：—實際煙氣流量，；—煙氣在煙囪內(nèi)的流速，，取20。取煙囪直徑為DN800mm；校核流速。煙氣抬升高度計算由，可得式中：—煙囪出口流速，取20；—煙囪出口內(nèi)徑，；—煙囪出口處平均風(fēng)速，取10.本設(shè)計的鍋爐燃煤量為，根據(jù)表2中鍋爐總?cè)萘颗c煙囪最低允許高度的關(guān)系，取煙囪幾何高度為。表3鍋爐房總?cè)萘颗c煙囪最低允許高度關(guān)系鍋爐房總?cè)萘浚ǎ㎝W煙囪最低允許高度（）<1201～2252～4304～102.8～73510～207～144020～4014～2845則煙囪有效高度為：煙囪阻力計算標(biāo)準狀況下的煙氣密度為，則可得在實際溫度下的密度為：煙囪阻力可按下式計算：式中：—摩擦阻力系數(shù)，無量綱，本處取；—管內(nèi)煙氣平均流速，；—煙氣密度，；—煙囪長度，；—煙囪直徑，煙囪高度校核假設(shè)吸收塔的吸收效率為80%，可得排放煙氣中二氧化硫的濃度為：二氧化硫排放的排放速率：用下式校核：式中：—為一個常數(shù)，一般取1，此處取0.8；查得國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標(biāo)準時平均的濃度為,所以設(shè)計符合要求。管道系統(tǒng)設(shè)計計算.1管徑的計算假設(shè)管道采用薄皮鋼管，管內(nèi)煙氣流速為，則管道直徑為：式中：—160時的煙氣流量，；—煙氣流速，；—修正系數(shù)代入相關(guān)值得：參照圓形通風(fēng)管道規(guī)格，取為，則實際煙氣流速為2摩擦阻力損失計算根據(jù)流體力學(xué)原理，空氣在任何橫截面形狀不變的管道內(nèi)流動時，摩擦阻力可用下式計算：式中：—摩擦阻力系數(shù)，無量綱；—管內(nèi)煙氣平均流速，；—煙氣密度，；—管道長度，；—管道直徑，；對于薄皮鋼管，查閱相關(guān)資料的鋼管的。代入相關(guān)數(shù)值得：.3局部阻力損失計算煙氣管道局部阻力損失可按下式計算：式中：—彎頭個數(shù)；—局部阻力系數(shù)，無量綱；—煙氣密度，；—管內(nèi)煙氣平均流速，；在煙氣管道中一般采用的是二中節(jié)二端節(jié)型90°彎頭，其局部阻力損失系數(shù)，所以感到局部阻力損失為：管道總阻力損失為：系統(tǒng)總阻力計算系統(tǒng)的總阻力包括煙氣在鍋爐出口前的阻力、煙囪阻力、管道總阻力與脫硫設(shè)備的阻力之和。查相關(guān)資料，脫硫設(shè)備的阻力為880Pa，則系統(tǒng)的總壓力損失為：通風(fēng)機、電動機的選擇選擇通風(fēng)機的風(fēng)量按下式計算：式中：—管道計算的總風(fēng)量，；—考慮系統(tǒng)漏風(fēng)所附加的安全系數(shù)，取。選擇通風(fēng)機的風(fēng)壓按下式計算：