大气污染控制工程课程设计-锅炉烟气除尘脱硫处理

1设计任务书21.1课程设计题目21.2设计原始资料21.3执行标准22设计方案的选择确定22.1除尘系统选择的相关计算22.1.1用煤量计算22.1.2烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算32.2数质量衡算、处理效率及达标验算42.2.1大气污染物排放限值42.3旋风除尘器设计52.3.1除尘效率52.3.2工作状况下烟气流量52.3.3旋风除尘器的尺寸62.4脱硫吸收塔〔喷淋吸收空塔〕的设计82.4.1工况下烟气中二氧化硫浓度的计算92.4.2喷淋塔93确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置123.1各装置及管道布置的原那么123.2烟囱的计算133.2.2烟囱直径的计算133.2.3烟囱的抽力143.3系统阻力的计算143.3.1摩擦压力损失153.3.2局部压力损失153.3.3系统总阻力153.4风机和电动机的选择及计算153.4.1标准状态下风机风量的计算153.4.2风机风压的计算163.4.3电动机功率的计算16参考文献17Z.1.设计任务书1.1课程设计题目试根据设计原始资料，对锅炉烟尘进展污染控制系统设计，实现达标排放。1.2.设计原始材料(1)某厂使用锅炉为生产系统提供过热蒸汽，炉型为链条炉，额定蒸汽量分别为1、2、4(2)锅炉为生产系统提供过热蒸汽，炉型为抛煤机炉，额定蒸汽量分别为6、8、10t/h;(3)某电厂发电机组为12万kw,锅炉为煤粉炉，小时燃煤量15、18、20t/h,烟气温度2、燃料采用XX煤，煤质资料见下表：3、不同炉型燃煤排尘量和烟尘的粒度分布见下炉型排尘量链条炉排抛煤机炉煤粉炉4、空气过剩系数为1.3-1.4,标准状态下空气含水按0.01293kg/m³,系统漏风系数为炉膛0.1、除尘器0.01,每米管道0.001。5、烟气在锅炉出口前阻力为800Pa,管道摩擦阻力系数λ:金属管道取λ=0.02,砖砌或混凝土取λ=0.04;除尘器设备阻力查产品手册。1.3执行标准各厂建厂时间为2004年，所在地区为二类地区。执行标准：?环境空气质量标准?(GB3095-1996);2.设计方案的选择确定2.1除尘系统选择的相关计算2.1.1用煤量计算根据锅炉燃料耗量计算公式：计算燃料量kg/h。D--锅炉产汽量、4000kg/h;i2--过热蒸汽、200℃焓值i2=305.3kJ/kg;η--锅炉效率、η=30-40%,取35%;设1kg燃煤时燃料成分名称可燃成分含量〔%〕摩尔数(mol)理论需氧量/mol废气中组分/molCH0N0SA〔灰分〕W〔水分〕-合计V°=1.2383×4.78=5.92m³/kg(干空气)N₂:0.332+3.78×55.28125=209.30mol/kgH₂0:19.05+0.4917+0.01609×5.92=19.643.标准状态下实际烟气量VVB=Vg+V(a-1)=6.20+5.92×(1.3-1α-空气过剩系数，1.3~1.4,取1.3;标准状态下每台锅炉烟气流量V=Vg×设计耗煤量=7.976×104=829.504m³/h4.标准状态下烟气排尘量G及烟气含尘浓度p烟坐G--排尘量kg/h;B--燃料耗量kg/h;A*--灰分%;d--排烟带尘量，占灰分的15-25%,取20%;Cm--未燃烧炭8%5.标准状态下烟气中二氧化硫浓度Pso₂2.2数质量衡算、处理效率及达标验算2.2.1大气污染物排放限值按?锅炉大气污染物排放标准?〔GB13271-2001〕中二类区标准执行：标准状态下烟尘浓度排放标准：≤120mg/m3;标准状态下SO2排放标准：≤900mg/m3;2.2.2计算实现达标排放、污染治理设备及工艺处理效率需到达的理论值η%标准状态下烟尘处理效率：标准状态下S02处理效率：2.3旋风除尘器设计2.3.1除尘效率2.3.2工作状况下烟气流量T------标准状态下温度，273K那么烟气流速：所以采用旋风除尘器2.3.3旋风除尘器的尺寸出于平安考虑，旋风除尘器按烟气流量为1500m³/h进展设计。〔1〕确定旋风除尘器的进口气流速度v通常锅炉的烟气流速为12—25m/s,可设v=23m/s。〔2〕确定旋风除尘器的几何尺寸A.进口截面积V-烟气流速，23m/s;C.入口宽度：参考XLP/B产品系列，取D=420mmG.锥体长度：H=2.3D=2.3×420=966mm;选取XLP/B-4.2型号；〔3〕求d〔分割直径〕假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，那么v₁=23m/s,取内外涡旋交界圆柱直径d₀=0.6d。=0.6×252=151.2mm气流在交界面上的切向速度：外涡旋气流的平均径向速度：分割直径d:此时旋风处理器的分割直径为4.91μm。(4)计算压力损失423K时烟气浓度可近似取为：(4)分级除尘效率来计算粒级质量频率(5)总率分级除尘除尘效得：η=97.82%a.入口风速由临界计算式知，入口风速增大，d降低，因而除尘效率提高。但是风速过大，压力损失也明显增大b.除尘器的构造尺寸其他条件一样，筒体直径愈小，尘粒所受的离尘效率。c.粉尘粒径和密度大粒子离心力大，捕集效率高，粒子密度愈小，越难别离。d.灰斗气密性假设气密性不好，漏入空气，会把已经落入灰斗的粉尘重新带走，降低了除尘效率。2.4脱硫吸收塔〔喷淋吸收空塔〕的设计(4)CaSO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O(结晶)(5)CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O(结晶)(6)CaSO3+H2SO3→Ca(HSO3)2(PH控制)2.4.1工况下烟气中二氧化硫浓度的计算假定烟气进入脱硫设备后温度降至403K,烟气含硫浓度不大且烟气量较小，可采用石灰法湿法脱硫。2.4.2喷淋塔(1)喷淋塔内流量计算假设喷淋塔内平均温度为80℃,压力为1200KPa,那么喷淋塔内式中：Qv——喷淋塔内烟气流量，m³/h;Qs——标况下烟气流量，m³/h;K——除尘前漏气系数，0~0.1,取0.1;(2)喷淋塔径计算依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数，可以选择喷淋塔内烟气流速v=0.5m/s,那么喷淋塔截面A为：那么塔径d为：取塔径Do=850mm(3)喷淋塔高度计算喷淋塔可看作由三局部组成，分为吸收区、除雾区和浆池。依据石灰法烟气脱硫的操作条件参数得，选择喷淋塔喷气液反响时间t=3s,那么喷淋塔的吸收区的高度为：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〔0.5~0.6〕m。取除雾区高度为：浆池高度：浆池容量V1按液气比浆液停留时间t1确定：L/G——液气比，取10L/m³;Q——标况下烟气量，m³/h;t——浆液停留时间，s;一般t1为4min~8min,本设计中取值为5min,那么浆池容积选取浆池直径等于或略大于喷淋塔Do,本设计中选取的浆料直径为Do=1m,然后再根据V1计算浆池高度：喷淋塔高度为：2.4.3新鲜浆料及浆液量确实定(1)浆料量因为根据经历一般钙硫比为：1.05~1.1,此处设计取为1.05,那么有平衡计算可得1h需消耗CaO的量为：(2)浆液量此设计烟气脱硫效率到达95%左右，出气SO2浓度≤900mg/m3。3.确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置。并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。3.1各装置及管道布置的原那么根据锅炉运行情况现场的实际情况确定各装置的位置。一置，管道的布置也就根本可以确定了。对各管路短，占地面积小，投资省，并使安装、操作方便。3.1.1管径确实定代入数据得d=0.141m式中：Q——工况下的烟气流量，m³/s;v——烟气流速，取23m/s;圆整并选取风道钢制风管参数表外径钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm由公式可计算出实际烟气流速：3.2烟囱的计算3.2.1烟囱高度确实定确定烟囱高度，既要满足大气污染物的扩散稀释要求，又要考虑节省投资。首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量，然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定确定烟囱的高度。表三锅炉蒸发量与烟囱高度关系锅炉总额定出力烟囱最低高度/由锅炉污染综合排放标准上的锅炉的总的蒸发量与烟囱高度的数据，所以我选定3.2.2烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：Q——通过烟囱的总烟气量，m³/hO——按表三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〕通风方式全负荷时最小负荷机械通风自然通风圆整取d=0.7m烟囱底部直径H——烟囱高度，mi——烟囱锥度，取i=0.023.2.3烟囱的抽力t外界空气温度，20℃B——当地大气压，10875×10³P3.3系统阻力的计算3.3.1摩擦压力损失d——管道直径，m;v——管中气流平均速率；3.3.2局部压力损失式中：ξ——异形管件的局部阻力系数可查到管路中共有两个渐缩管，故△P3=2×18.5=37Pab.90°弯管局部D=150mm取R=D那么ξ=0.23管路中共有4个90°弯管，故△P5=4×42.5=170Pa3.3.3系统总阻力〔其中锅炉出口前阻力为800pa〕3.4风机和电动机的选择及计算3.4.1标准状态下风机风量的计算式中：1.1——风量备用系数：Q——标准状况下风机前风量，829.504m3/h;B——当地大气压力，108.75kPa;3.4.2风机风压的计算