大气污染控制工程工程训练.doc
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1、 一、前言2二、设计任务书31.、课程设计题目32.、原始资料3三、设计方案的选择确定41.、除尘系统选择的相关计算42.、方案确定53、烟囱的设计54.、风机和电动机选择及计算73. 、电动机功率的计算7四、除尘系统的设定81.、除尘系统:旋风除尘和袋式除尘二级除尘系统82.、旋风除尘器的工作原理、应用及特点83.、 旋风除尘器的结构设计及选用84.、脉冲袋式除尘器的工作原理、应用及特点95.、袋式除尘器的结构设计及选型106.、过滤面积、滤袋数目的确定117.、 滤袋清灰时间的确定118.、灰斗的计算129.、 辅助结构计算1210.、 选型设计一览表12表七 除尘器选型12五、除尘系统效
2、果分析13六、锅炉烟气脱硫工艺的选择131.、 脱硫吸收器比较选择142.、脱硫除尘工艺设计153.、 废水处理系统154.、烟气排放分析15七、综合评价161.、方案的优势162、需要改进的要点16八、参考文献16大气污染控制工程工程训练 某厂燃料锅炉烟气除尘脱硫设计一、前言近年来,随着我国经济的迅速发展,各类污染物的排放也随着迅速增加,SO2排放量也不例外。SO2随着科技的发展也在连年增长, 它的排放已导致许多地区出现了严重的酸雨现象,由此引起我国酸雨区不断扩大,造成全国每年经济损失1000亿元以上,接近当年国民生产总值的2%。烟气脱硫是当前环境保护的一项重要工作。在大气污染防治技术的研究
3、开发方面,近年来我国取得众多成果,与此同时,大气污染的治理也取得了很大进展。 本次课程设计的题目是燃煤量为20t/h “某厂燃煤锅炉烟气除尘脱硫设计”。主要涉及内容括根据除尘技术的基本理论选用除尘设备、设计除尘系统,通过对烟气量、粉尘和SO2溶度的计算以及除尘系统和脱硫系统和烟道的设计的计算来完成某厂燃料锅炉烟气除尘脱硫所需的效率。通过本次课程设计应掌握备旋风除尘器和袋式除尘器的工作原理,其袋式除尘器的工作原理为 含尘空气进气口进入除尘箱,因气体突然扩张,流速骤然降低,颗料较粗的粉尘,靠其自重力向下沉降,落入灰斗。细小粉尘通过各种效应被吸附在滤袋外壁,经滤袋过滤后的净化空气,通过文氏管进入上箱
4、体,从出气口排出,被吸附在滤袋外壁的粉尘,随着时间的增长,越积越厚,除尘器阻力逐渐上升,处理的气体量不断减少,为了使除尘器经常保持有效状态,设备阻力稳定在一定的范围内,就需要清除吸附在滤袋外面的积灰。设计标准主要参考大气污染物排放限值,工艺运行设计达到国家GB13271-91锅炉大气污染物排放标准。除尘脱硫设计原则(1)脱硫率80%。除尘效率97%;(2)技术较为成熟,运行费用低;(3)投资省;(4)能利用现有设施;(5)建造工期短,方便;(6)系统简便,易于操作管理;(7)主体设备的使用寿命8;(8)烟气脱硫以氧化镁为主要吸收剂,并充分利用锅炉排渣水的脱硫容量,达到以废治废,降低运行成本的目
5、的。能用于烟气脱硫和除尘的设备很多,但要满足运转稳定可靠、不影响生产同时去除且压力降较小等要求,以袋式除尘器为宜。二、 设计任务书1.、课程设计题目某厂燃煤锅炉烟气除尘脱硫设计2.、原始资料 (1)燃煤量及成分设计燃煤量80t/h,低位发热量为20800kJ/kg。煤的成分见表1。表1 煤的组成成分C arH arO arN arS arA arW arV ar比例%56.23.17.51.01.222.88.218(2)环境温度:-1(3)除尘器出口排烟温度:130(4)烟气密度(标准状态):1.30(5)空气过剩系数: 1.3(6)烟尘排放因子:80%(7)烟气在锅炉出口前阻力:800(8
6、)当地大气压力:97.86(9)空气含水(标准状态下):0.01293(10)按锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)中二类区标准执行烟尘浓度排放标准:200排放标准:900三、设计方案的选择确定1.、除尘系统选择的相关计算(1)、锅炉烟气含尘、含硫量计算二氧化硫以1kg中硫烟煤燃烧为基础,则: 表二 煤工业相关成分的计算煤工业成分质量/g物质的量/mol(分子)理论需氧量/mol烟气各组成的含量/molC56246.8346.8346.83H31317.7515.5O754.692.34-N100.71-0.357S120.3750.3750.375A228-W824.55-4.
7、55V180-合计52.615所以理论需氧量为:n1=46.83+7.75+0.375-2.34=52.615mol 理论空气量:V1=n122.44.78/1000=5.63m3/kg 实际所需空气量:V2=1.3V1=1.35.63=7.315m3/kg(2) 、烟气量理论烟气量为:=46.83+15.5+0.375+3.7852.615+4.55)22.4/1000=5.97m3/kg实际烟气量:V3=V理+(-1)V1=5.97+(1.3-1)5.63=7.659m3/kg130时烟气量:V=V3P0T/PT0=7.659(273+130)101.325/27397.86=11.71m
8、3/kgQ=11.71m3/kg80t/h103=9.368105m3/h浓度:WSO2=0.37564/11.71=2.0495g/m3 烟尘浓度:WA=2280.8/11.71=15.5764g/m3(3)、烟气的除尘效率的计算按锅炉大气污染物排放标准(GB13217-2001),可以计算出 烟尘的除尘效率要达到: 98.7(4)、烟气的脱硫效率的计算按锅炉大气污染物排放标准(GB13217-2001),可以计算出 SO2 的脱硫效率要达到: 56.1(5)、除尘器的选择实际工况下烟气流量 (m3/h)式中 标准状态下烟气流量,m3/h; 实际工况下烟气温度,K; T标准状态下温度,273
9、K。 (m3/h)=17.1 (m3/s) 2.、方案确定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:先用二级除尘系统除尘(一级预除尘用旋风除尘器、二级用袋式除尘器),再用旋流板塔氧化镁法脱硫。3、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。表三 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/m202530354045(2)、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
10、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。表四 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10 204 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。(4)、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
11、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。4.、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
12、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。四、除尘系
13、统的设定1.、除尘系统:旋风除尘和袋式除尘二级除尘系统2.、旋风除尘器的工作原理、应用及特点 (1)、旋风除尘器的应用及特点旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从合尘气流中分离出来的除尘装置。它具有结构简单,体积较小,不需特殊的附属设备,造价较低阻力中等,器内无运动部件,操作维修方便等优点。旋风除尘器一般用于捕集5-15微米以上的颗粒除尘效率可达80以上,近年来经改进后的特制旋风除尘器其除尘效率可达95以上。旋风除尘器的缺点是捕集微粒小于5微米的效率不高,(2)、旋风除尘器的工作原理旋风除尘器内气流与尘粒的运动概况:旋转气流的绝大部分沿器壁自圆简体,呈螺旋状由上向下向圆锥体底部运动,形
14、成下降的外旋含尘气流,在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于气体的尘粒甩向器壁,尘粒一旦与器壁接触,便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿壁面下落进入集灰斗。旋转下降的气流在到达圆锥体底部后沿除尘器的轴心部位转而向上形成上升的内旋气流,并由除尘器的排气管排出。自进气口流人的另一小部分气流,则向旋风除尘器顶盖处流动,然后沿排气管外侧向下流动,当达到排气管下端时,即反转向上随上升的中心气流一同从诽气管排出,分散在其中的尘粒也随同被带走。3.、 旋风除尘器的结构设计及选用 (1)、尺寸计算1)烟气处理量:Q=936800 (m3/h)2)初步选用XLP/B-10.6型旋风除尘器,处理烟气
15、量大,将选用10个并联,取=5.8每个烟气处理量 936800/10=93680 (m3/h)u=(2P/ )0.5 =(2900/(1.305.8)0.5=15.4m/s 在这里取u=15m/s P=848900 进口面积 A=Q/u= 93680/15/3600=1.735m2根据XLP-B-10.6型旋风除尘器尺寸比例入口宽度 b=(A/2)0.5=0.9314m 筒体直径 D=3.33b=3.102m参考XLP/B型旋风除尘器产品系列,取D=3102mm,3) 选型论证 ab=0.0882 m2u=Q/A=15.4 m/s P=u2/2=116.1 因为采用的是并联,所以要乘一个压力系
16、数变化116.11.1=128 Pa900 Pa 符合要求。4)XLP/B型旋风除尘器外形尺寸由:表五 XLP/B型旋风除尘器外形尺寸型号外形尺寸 /mmDDeHLbD3质量/kgXLP/B31021861713452739311334578排出管直径De=0.6D;锥体长度H=2.3D;筒体长度L=1.7D;排灰口直径D3=0.43D(2)、XLP/B型旋风除尘器的分割粒径、分级效率和总效率的计算 表六 XLP/B型旋风除尘器平均粒径/m0.537.5152535455560粒径分布/32015201610637分级效率/13.335.954.970.981.987.991.694100总效
17、率/67.2bc50=0.27( D/3.14(p- )u=6 (m)经过预除尘后(一级处理),烟尘浓度是15.5764(1-67.2)=5.109g/ m3二级除尘的效率将要达到:(5.190-0.2)/5.190=96.154.、脉冲袋式除尘器的工作原理、应用及特点(1)、袋式除尘器的分类常用袋式除尘器有简易袋除尘器、机械振打袋式除尘器、脉冲喷吹袋式除尘器和气环式袋式除尘器。脉冲袋式除尘器有侧喷脉冲、顺喷脉冲、对喷脉冲、气箱脉冲、大型分室脉冲、旁插扁袋脉冲、离线脉冲、环隙喷吹、回转清灰脉冲袋式除尘器等多种形式。(2)、脉冲袋式除尘器的工作原理 含尘空气进气口进入除尘箱,因气体突然扩张,流速
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