课程设计DLP4-13型锅炉中硫烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计

中北大学题目：DLP4-13型锅炉中硫烟煤烟气袋式 中北大学课程设计任务书 课程设计题目：DLP4-13型锅炉中硫烟煤烟气通过本课程设计，掌握《大气污染控制工程》课程要求的基本设计方法，掌握大气污染控制工程设计要点及其相关工程设计要点，具备初步的大气污染控制工程方案及设备的独立设计能力；培养环境工程专业学生综合运用所学的理论知识独立分析和解决大1.设计题目DLP4-13型锅炉中硫烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计锅炉型号：DLP4-13即，单锅筒横置式抛煤机炉，蒸发量4t/h,出设计煤成分：C²=61.5%H⁵=4%O⁵=3%N⁵=1%S⁵=1.5%A⁵=21%W⁵=8%;v¥=15%;属于中硫烟煤排烟温度：160℃空气过剩系数=1.4飞灰率=22%污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度50m,903.设计内容及要求(1)根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量，烟尘和二氧化硫浓度(3)除尘设备结构设计计算(4)脱硫设备结构设计计算(5)烟囱设计计算(6)管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择设备平面、剖面布置图若干张，以解释清楚为宜，最少4张A4图，并包括系统流程图一张。实物样品等):课程设计计算说明书一份，并按照规定格式打印装订；课程设计所需若干图纸，要求作图规范，A4纸打印。1.郝吉明，马广大.大气污染控制工程.第二版.北京：高等教育出版社，20022.黄学敏，张承中.大气污染控制工程实践教程.北京：高等教育出版社，20033.刘天齐.三废处理工程技术手册·废气卷.北京：化学工业出版社，19994.张殿印.除尘工程设计手册.北京：化学工业出版社，20035.童志权.工业废气净化与利用.北京：化学工业出版社，20037.罗辉.环保设备设计与应用.北京：高等教育出版社，2003一、说明书装订顺序：说明书封面，任务书，目录，正文、参二、说明书格式(2)一级标题3号宋体加黑；二级标题4号(4)正文小4号宋体，1.5倍行距。(5)“参考文献”标题格式同一级标题，内容格式同正文小4号宋体，1.5倍行(6)页码排序从正文开始，用“第～页”形式，居中。2014年7月1日：领取课程设计任务书，明确课程设计内容7月1日～8月1日：查阅相关资料8月1日～8月30日：设计计算，绘制相关图纸8月30日～9月10日：整理所有内容目录 72.燃煤锅炉烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 82.1所以由上表可得燃煤1kg的理论需氧量为： 8 9 9 9 9 9 9 93.袋式除尘器的设计 3.1袋式除尘器的除尘机理 3.2袋式除尘器的主要特点 3.3除尘效率的影响因素 3.4运行参数的选择 4.袋式除尘器设计 5.填料塔的设计及计算 5.1吸收SO2的吸收塔的选择 5.2脱硫方法的选择 5.3填料的选择 5.4湿式石灰法脱硫运行参数的选择和设计 6.烟囱设计计算 21 21 21 22 22 22 22 6.8烟囱排放核算 7.阻力计算 247.1管道阻力计算 247.2除尘器压力损失 7.3烟囱阻力计算 7.4系统总阻力的计算 8.引风机和电动机计算和选择 278.1风机风量的计算 278.2风机风压的计算 278.3电动机功率核算 279.总结 29参考文献 附图我国是煤炭资源十分丰富的国家，一次能源构成中燃煤占75%左右。随着就我国煤碳消耗量从1990年的9.8亿吨增加到1995年的12.8亿吨；二氧化硫排放总量随着煤碳消费量的增长而急剧增加到1995年全国二氧化硫排放总量达到2370万吨；工业燃烧煤排放的烟尘总量1478万吨；工业粉尘排放量约为639万吨；全国汽车拥有量已超1050万辆比1990年增加3420万辆，汽车排放放总量为1565×10t,,其中燃煤排放占排放总量的80%以上，在世界各国的年，我国二氧化硫排放量为1995万吨，居世界第一位。据专家测算，要满足全2000年，我国烟尘排放量为1165万吨；工业粉尘的排放量为1092万吨，大气飞灰率=22%质量(g)摩尔质量(g/mol)物质的量(mol)耗氧量(mol)CH20N0SW0A//02.1所以由上表可得燃煤1kg的理论需氧量为：no₂=51.25+10+0.47-0.94=60.78mol/Kg煤V₀,=60.78×22.4=1361.52.2干空气中氮和氧物质的量之比为3.78,则1kg该煤完全燃烧理论需空气量为：2.3实际所需空气量为：2.4燃烧1kg该煤产生的理论烟气量为：2.5二氧化硫质量为：2.6烟气中飞灰质量为：2.7160℃时烟气量为：2.8二氧化硫浓度为：2.9灰尘浓度为：2.10锅炉烟气流量为：3.1袋式除尘器的除尘机理含尘气体通过袋式除尘器时，其过滤过程分两个阶段进行"。首先，含尘气体通过清洁滤料(新的或清洗过的植料),粉尘被捕集，此时滤料纤维起过滤作用，过滤效率为50一80%。随着过滤过程的进行，被阻留的粉尘不3.2袋式除尘器的主要特点99%。如果在设计和维护管理时给予充分注意，除尘效率不难达到99.9%以(2)适应性强，可以捕集不同性质的粉尘。例如，对于高比电阻粉尘(3)使用灵活，处理风量可由每小时数百立方米到数十万立方米。可以(4)结构简单，可以因地制宜采用直接套袋的简易袋式除尘器，也可采(6)应用范围受到滤料耐温、耐腐蚀性能的限制，特别是在耐高温性能方面，目前涤纶滤料适用于120—130℃,而玻璃纤维滤料可耐250℃左右，(7)不适宜联结性强及吸湿性强的粉尘，特别是含尘气体温度低于露点(8)处理风量大时，占地面积大，造价高。(9)滤料是袋式防尘器中的主要部件，其造价一般占设各费用的10%一15%左右，滤料需定期更换，从而增加了设备的运行维护费用，劳动条件也3.3除尘效率的影响因素除尘效率是衡量除尘器性能最基本的参数，它表示除尘器处理气流中粉尘的能力，它与滤料运行状态有关，并受粉尘性质、滤料种类、阻力、粉尘层厚度，过滤风速及清灰方式等诸多因素影响。3.4运行参数的选择此次用袋式除尘器所除烟气系含硫煤燃烧生成，其温度高，其中颗粒物摩擦强，又有一定浓度的二氧化硫和水蒸气，腐蚀性强，通过对表2.1及表2.2中各种滤料和清灰方式的研读，决定采用聚四氟乙烯滤料，反吹风方式清灰。选用长4米，直径100毫米的圆筒形滤布。160℃时，烟气密度大约设计的除尘器的除尘效率为：袋式除尘器的除尘效率一般都在99%以上，完全符合此次设计的要求。滤料名称吸水率强度长期88很差13 羊毛3很差85好奥纶86好差好差 好差l芳香族聚酰胺0差好聚四氟乙烯30纤维种类过滤速度粉尘比阻力系数/飞灰(煤)玻璃、聚四氟乙烯械振动飞灰(油)玻璃水泥玻璃、丙烯酸系聚酯机械振动铜玻璃、丙烯酸系电炉玻璃、丙烯酸系逆气流、机械振动4.袋式除尘器设计由前面计算可知进口烟气流量为：进口烟气浓度为：3143mg/m³采用气流反吹清灰式除尘器，取其过滤速度取：u=1m/min则可得烟气所要经过的总的滤袋面积为：则可得每条滤袋的面积为：s=3.14×D×L=3.14×0.1×4=1.256m²选用144条滤袋，重新计算气布比：只有一个滤室，每个滤室分2个组，则每个组有滤袋72条，分布为长方向上为6条滤袋，宽方向上为12条滤袋，一般袋与袋之间的距离为50—70mm,此处设计中取袋与袋之间的距离为50mm,即0.05m。为了便于安装与检修，两个组之间留500mm宽的检修通道。边排滤袋与壳体间留出距离为300mm。由以上设计可得每个滤室的长为：(6×0.1+5×0.05)×2+0.5设灰斗短边与地面夹角为60°,灰斗底面为直径0.4m的圆筒，底面距地面0.5m,计算灰斗高度：滤袋上方的安装高度取0.8m,则除尘器的总高度为：H=L+h+1.0+0.8=4.0+1.7+1.0+0.填料塔空塔气速液气比0.5~压力损失结构简单，设备小，制造容能耗低；气液接触好，传质较易，可同时除尘、降温、吸收不能无水运行自激湍球塔液气比1~喷淋密度6~压力损失空塔气速决防腐蚀问题；不能无水运行筛板塔空塔气速小孔气速16~液层厚度40~单板阻力处理气量大；能够处理含尘气体，可以同时除尘、降温、吸收；大直径塔检修时方便安装要求严格，塔板要求水平；操作弹性较小，易形成偏流和漏液，使吸收效率下降。喷淋密度12~喷淋塔空塔气速液气比13~压力损失结构简单，造价低，操作容压力损失小混合不易均匀，吸收效率低易堵塞；产生雾滴，需设除雾器5.2脱硫方法的选择5.2.1工艺比较优点缺点法脱硫效率高，吸收剂资源广泛，价格低廉，副系统复杂，占地面积大，造价高，容易结垢造成堵塞，运行费用高，只使用大型电站锅炉价格便宜，脱硫效率高，副产品的溶解度特性更适用加热解吸过程，可高温下NaHSO₃转换成Na₂SO₃,丧失吸收二氧化硫的能力脱硫效率高，运行费用低吸收剂在洗涤过程中挥发产生氨雾，污染环境，投资大综合本工艺流程图及上述几种常用脱硫的优缺点比较，经过比较全面考虑，灰石中和再生，再生后的溶液继续循环利用。该法吸收剂采用钠碱，故吸收率较高，可达95%,而且吸收系统内不生成沉淀物，无结垢和阻塞问题。Na₂SO₃同样可以吸收SO₂,达到循环吸收的效果。5.2.2工艺流程介绍1.工艺流程介绍含SO₂烟气经除尘、降温后送入吸收塔，塔内喷淋含NaOH溶液进入洗涤净化，净化后的烟气排入大气。从塔底排出的吸收液被送至再生槽加CaCO₃惊醒中和再生.将再生后的吸收液经固液分离后，清夜返回吸收系统；所得固体物质加入HO重新浆化后，鼓入空气进行氧化可得石膏.2.工艺过程(1)脱硫反应：式(1)为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的反应；式(2)为再生液pH值较高时(高于9时),溶液吸收SO2的主反应；式(3)为溶液pH值较低(5~9)时的主反应。(2)氧化过程(副反应)(3)再生过程Ca(OH)2+2NaHS03→Na2S03+C(4)氧化过程式(6)为第一步反应再生反应，式(7)为再生至pH>9以后继续发生的主5.3填料的选择括环形填料(如拉西环、鲍尔环和阶梯环),鞍型填料(如弧鞍、矩鞍),以及由陶50%以上，传质效率提高30%左右。鲍尔环是一种应用较广的填料。5.4湿式石灰法脱硫运行参数的选择和设计再热烟气温度大于75°C,烟气流速在1～5m/s,浆液Ph大于9,石灰/石灰石浆质量浓度在10%～15%之间，液气比在8～25L/m³,气液反应时间3～5s,气流速度为3.0m/s,喷嘴出口流速10m/s,喷淋效率覆盖率200%～300%,脱硫石膏含水率为40%～60%,一般喷淋层为3～6层，烟气中SO₂体积分数为4000/10-*,脱硫系统阻力在2500～3000Pa.5.4.1喷淋塔内流量计算假设喷淋塔内平均温度为80C°,压力为120KPa,则喷淋塔内烟气流量为：5.4.2喷淋塔径计算依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数，可选择喷淋塔内烟气流速v=4m/s,则喷淋塔截面A为：A=Q/v=2.85/4=0.71m²则塔径d为：取塔径D₀=1000mm:5.4.3喷淋塔高度计算喷淋塔可看做由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池。(1)吸收区高度依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得，选择喷淋塔喷气液反应时间t=4s,则喷淋塔的吸收区高度为：(2)除雾区高度除雾器设计成两段。每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。最下层冲洗喷嘴距最上层(3.4～3.5)m。V₁=18×10³×8976×8÷60=选取浆池直径等于或略大于喷淋塔D₀,本设计中选取的浆池直径D为(4)喷淋塔高度H₇=H₁+H₂+h₀=16+3.5+126.1烟囱出口直径的计算：全负荷时最小负荷自然通风6.2烟气的热释放率：6.3烟囱几何高度：表6.2由设计任务书上可得所有锅炉的总的蒸发量为4t/h。通过上表可以确定烟囱的Hs=30m6.4烟气抬升高度：6.5烟囱高度：6.6烟囱底部直径：i——烟囱椎角(通常取i=0.02—0.03),此处设计取i=0.02;6.7烟囱抽力：式中t,——外界空气温度；6.8烟囱排放核算落到地面灰尘最大浓度为：式中u——平均风速，此处采用太原市平均风速，2.4m/s;本设计规定，污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。由新污染源大气污染物排放限值查得，烟囱高度为32.5m时，颗粒物最高允许排放浓度为120mg/m²,二级最高允许排放效率为60kg/h,最大落地浓度符合标准，所以该气体经处理后可以在国家二级标准下排放。7.阻力计算7.1管道阻力计算各装置及管道布置的原则：根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确定各装置的位置。对各装置及管道的布置应力求简单、紧凑、管程短、、占地面积小，并使安装、操作及检修方便即可。(1)管径的计算v——管道内烟气流速，m/s(对于锅炉内烟尘v=10—25m/s)。此处设计选用外径530mm,壁厚20mm的钢管，则内径为D=490mm,管中气体流速为：(2)对于圆管摩擦压力损失：v——管中气流平均流速，15.92m/s;λ——摩擦阻力系数，使气体雷诺数Re和管道相对粗糙度的函数。(实际中对金属管道λ值取0.02,对砖砌或混凝土管道λ值可取0.04)。(3)粉尘负荷：式中Ci——入口气体含尘浓度，Kg/m³;过滤时间取2小时，即7200s,有：7.3烟囱阻力计算p——烟气密度，0.756Kg/m³v——烟囱中气流平均流速，15m/s;λ——摩擦阻力系