烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 大气污染控制工程课程设计.doc
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1、课程设计指导书一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算1. 标准状态下理论空气量 (m3/ kg)式中 CY,H Y,S Y,O Y分别为煤中各元素所含的质量分数。2.标准状态下理论烟气量(设空气含湿量12.93g/m3) (m3/ kg)式中 标准状态下理论空气量,m3/ kg; WY煤中水分所占质量分数,%; NY煤中N元素所占质量分数,%。3. 标准状态下实际烟气量 (m3/ kg)式中 空气过量系数; 标准状态下理论空气量,m3/ kg; 标准状态下理论空气量,m3/ kg;注意:标准状态下烟气流量以计,因此,设计耗煤量。4. 标准状态下烟气含尘浓度 (kg/m3)式中 排烟中飞灰占煤中总
2、灰分的比例; AY煤中灰分的质量分数; 标准状态下实际烟气量,m3/kg。5. 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 (mg/m3)式中 SY煤中硫的质量分数; 标准状态下燃煤产生的实际烟气量,m3/kg。二、系统中烟气温度的变化当烟气管道较长时,必须考虑烟气温度的降低。除尘器、风机、烟囱的烟气流量应按各点的温度计算。1. 烟气在管道中的温度降 ()式中 标准状态下烟气流量,m3/h; F管道散热面积,m2; CV标准状态下烟气平均比热容(一般为1.352 1.357 kJ/m3 ); 管道单位面积散热损失。 室内4187 kJ/(m2 h)室内5443 kJ/(m2 h)2. 烟气在烟囱中的温
3、度降 ()式中 H烟囱高度,m; D合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和,t/h; A温降系数,可由下表查得。烟囱温降系数烟囱种类钢烟囱(无衬筒)钢烟囱(有衬筒)砖烟囱(H50m)壁厚小于0.5m砖烟囱壁厚大于0.5mA20.80.40.2三、除尘器的选择1. 除尘器应达到的除尘效率式中 C标准状态下烟气含尘浓度,mg/m3; Ch标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值,mg/m3。2. 应达到的脱硫效率式中 标准状态下烟气中二氧化硫浓度,mg/m3; CS标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值,mg/m3。3. 除尘器的选择根据实际工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘及脱硫效率确定脱硫除尘器
4、的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数,如气流速度、压力损失、捕集粉尘量等。四、确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置1. 各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定了各装置的位置,管道的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单,紧凑,管路短,占地面积小,并使安装、操作和检修方便。2. 管径的确定 (m)式中 实际工况下管内烟气流量,m3/s; 烟气流速,m/s,(可查有关手册确定,对于锅炉烟气10 15 m/s)。 (m3/h)式中 标准状态下烟气流量,m3/s; 实际工况下烟气温度,K; T标准状态下温度,273K。管径计算出以
5、后,要进行圆整(查手册),再用圆整后的管径计算出实际烟气流速。实际烟气流速要符合要求。五、烟囱的设计1. 烟囱高度的确定首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量(t/h),然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定(下表)确定烟囱的高度。锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力/(t/h)11 22 66 1010 2026 35烟囱最低高度/m2025303540452. 烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算 (m)式中 通过烟囱的总烟气量,m3/h,即为4台锅炉实际工况下烟气量的总和; 按下表选取的烟囱出口烟气流速,m/s。烟囱出口烟气流速 / (m/s)通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风10
6、204 5自然通风6 102.5 3烟囱底部直径d1 = d2 + 2 i H (m)式中 d2烟囱出口直径,m; H烟囱高度,m; i烟囱锥度,通常取i0.02 0.03。3. 烟囱的抽力 (Pa)式中 H烟囱高度,m; tK外界空气温度,; ty烟囱内烟气平均温度,; 标准状态下空气密度,kg/m3; 标准状态下烟气密度,kg/m3。六、系统阻力的计算1. 摩擦压力损失对于圆管 (Pa)式中 L管道长度,m; d管道直径,m; 烟气密度,kg/m3; 管中气流平均流速,m/s; 摩擦阻力系数,是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度的函数。可以查手册得到(实际中对金属管道值可取0.02,对砖砌或混
7、凝土管道值可取0.04)。2. 局部压力损失 (Pa)式中 异形管件得局部阻力系数,可在有关手册中查到,或通过实验获得; 与相对应的断面平均气流速率,m/s; 烟气密度,kg/m3。七、风机和电动机选择及计算1. 风机风量的计算 (m3/h)式中 1.1风量备用系数; 标准状态下风机前风量,m3/h; tp风机前烟气温度,若管道不太长,可以近似取锅炉排烟温度; B当地大气压力,kPa。2. 风机风压的计算 (Pa)式中 1.2风压备用系数; 系统总阻力,Pa; Sy烟囱抽力,Pa; tp风机前烟气温度,; ty风机性能表中给出的试验气体温度,; y标准状态下烟气密度,1.34kg/m3。计算出
8、风机风量Qy和风机风压Hy后,可按风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需风机的型号。3. 电动机功率的计算 (kW)式中 Qy风机风量,m3/h; Hy风机风压,Pa; 风机在全压头时的效率(一般风机为0.6,高效风机约为0.9);机械传动效率,当风机与电机直联传动时1,用联轴器连接时0.95 0.98,用V形带传动时0.95;电动机备用系数,对引风机,1.3。根据电动机效率,风机的转速,传动方式选择电动机型号。目 录第一章 概述. .1 1.1设计依据.2 1.2设计参数.21.3设计指标.2 1.4设计原则.3 1.5设计范围.31.6技术指标和规范.4第二章 工艺概述. 4 2.1 技
9、术现状.42.2 工艺选择.52.3 本工艺技术的优缺点.6第三章 工艺计算.93.1 污染物浓度及烟气量计算.93.2 设备计算.133.3 管道计算,压降计算,风机的选择.193.4物料衡算(水,脱硫脱硝剂等).21第四章 工程内容.234.1 脱硫剂准备系统.234.2烟气系统.244.3 SO2吸收系统.254.4脱硫液循环和脱硫渣处理系统.264.5消防及给水部分.264.6 管道布置及配管.274.7 电气系统.274.8主要设备投资估算及构筑物.28第五章 效益评估及投资收益.30 5.1运行费用估算.30 5.2经济效益评估.31 5.3环境效益及社会效益.31 第六章 结论.
10、31参考文献 .32附 录 .329第一章 概述1.1 设计依据 我国空气污染问题的形成与二氧化硫排放总量居高不下密切相关。中国排放二氧化硫的90%、氮氧化物的70%来自燃煤,而其中的50%左右来自燃煤电厂。目前中国一年的SO2的年排放量大约为 2000 多万吨,如果不采用控制措施,2012年,SO2的排放量将超过3300 万吨。因此削减火电厂的SO2排放是控制 SO2排放总量的重点。为此国家制定了一系列的环保措施,颁布了新的大气污染防治法,并划定了SO2污染控制区及酸雨控制区。根据国家新的产业政策,我国现阶段新上燃煤电厂必须同步安装脱硫设施,已经建成的机组也要逐步进行脱硫技术改造。因此,近几
11、年正是我国燃煤电厂烟气脱硫事业发展的黄金时期。 世界燃煤电厂控制SO2排放最有效、应用最广的技术为燃烧后脱硫即烟气脱硫(Flue gas desulfurization,缩写 FGD)。该法可达到很高的脱硫率,技术比较成熟,是目前世界上已经完成大规模商业化应用的主要脱硫技术之一。烟气脱硫技术可分为湿法、半干法和干法三类工艺。湿法脱硫技术以其脱硫效率高,运行稳定可靠及没有二次污染独占鳌头。在发达国家,90%以上的烟气脱硫采用湿法脱硫技术,湿法脱硫技术已成为我国燃煤电厂烟气脱硫的首选工艺。湿式石灰石石膏法烟气脱硫工艺是目前世界上燃煤电厂应用最广泛、技术最成熟的湿法脱硫技术。该技术采用石灰石(CaC
12、O3)浆液作洗涤剂,在反应塔(吸收塔)中对烟气进行洗涤,从而除去烟气中的SO2。 以前我国燃煤电厂烟气脱硫项目的引进大多对硬件比较重视,而对软件的重视程度不够,不少引进项目大多停留在购买设备上,但现在越来越注重烟气脱硫技术的国产化。而国产化的关键在于掌握烟气脱硫的设计技术,只有实现烟气脱硫设计国产化,才能按市场规则选用更多质量优良、价格合理的脱硫设备,才有资格、有能力对脱硫工程实行总承包,承担全部技术责任,推动烟气脱硫设计国产化的进程。因此我们在引进设计和制造技术,在消化吸收和创新方面还需要做大量的工作。1.2 设计参数 脱硫装置工艺参数应根据锅炉容量和调峰要求、燃料品质、二氧化硫控制规划和环
13、境影响评价要求的脱硫效率、吸收剂的供应、水源情况、脱硫副产物和飞灰的综合利用、废渣排放、厂址场地布置等因素,经全面分析优化后确定。新建脱硫装置的烟气设计参数宜采用锅炉最大连续工况 ()、燃用设计燃料时的烟气参数,校核值宜采用锅炉经济运行工况 () 燃用最大含硫量燃料时的烟气参数。已建电厂加装烟气脱硫装置时,其设计工况和校核工况宜根据脱硫装置入口处实测烟气参数确定,并充分考虑燃料的变化趋势。烟气中其他污染物成分 (如氯化氢 (、氟化氢 () 的设计数据宜依据 脱硫装置入口烟气中的 质量流量可根据公式 估算:qSar/100100。式中: ( ) 脱硫装置入口烟气中的 质量流量,;燃料燃烧中硫的转
14、化率 (煤粉炉一般取 );锅炉最大连续工况负荷时的燃煤量,;锅炉机械未完全燃烧的热损失,;燃料的收到基硫分,。1.3 设计指标1.4设计原则烟气脱硫工程的建设,应按国家的基本建设程序进行。设计文件应按规定的内容和深度完成报批和批准手续。 新建、改建、扩建火电厂或供热锅炉的烟气脱硫装置应和主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。 烟气脱硫装置的脱硫效率一般应不小于 ,主体设备设计使用寿命不低于 年,装置的可用率应保证在 以上。 烟气脱硫工程建设,除应符合本规范外,还应符合 火力发电厂烟气脱硫设计技术规程( ) 及国家有关工程质量、安全、卫生、消防等方面的强制性标准条文的规定。1.5 设计范围本
15、规范适用于新建、扩建和改建容量为 (机组容量为 ) 以上燃煤、燃气、燃油火电厂锅炉或供热锅炉同期建设或已建锅炉加装的石灰石 灰 膏法烟气脱硫工程的规划、设计、评审、采购、施工及安装、调试、验收和运行管理。对于 以下锅炉,当几台锅炉烟气合并处理,或其他工业炉窑,采用石灰石 石膏法脱硫技术时参照执行。1.6 技术指标和规范 1. 环境保护标准GB30951996 环境空气质量标准GB185992001 一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准GB1234890 工业企业厂界噪声标准 GBZ12002 工业企业设计卫生标准GB13271-2001 锅炉大气污染物排放标准GB16297-1996 大气
16、污染物综合排放标准GB13223-2003 火电厂大气污染物排放标准;2.材料GB69988 优质碳素结构钢技术条件GB71185 优质碳素结构钢热轧厚钢板技术条件GB71088 优质碳素结构钢薄钢板和钢带技术条件GB308782 碳钢焊条技术条件3.设备标准JB162083 锅炉钢结构制造技术条件JB161583 锅炉油漆和包装技术条件GBJ1791 钢结构设计规范GBJ1089 混凝土结构设计规范和1993年局部修订GBJ789 建筑地基基础设计规范HCRJ040-1999 花岗石类湿式烟气脱硫除尘装置GB/T 19229-2003 燃煤烟气脱硫设备GB50212-2002 建筑防腐蚀工程
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