中北大學題目：DLP4-13型鍋爐中硫煙煤煙氣袋式 中北大學課程設計任務書 課程設計題目：DLP4-13型鍋爐中硫煙煤煙氣通過本課程設計，掌握《大氣污染控制工程》課程要求的基本設計方法，掌握大氣污染控制工程設計要點及其相關工程設計要點，具備初步的大氣污染控制工程方案及設備的獨立設計能力；培養環境工程專業學生綜合運用所學的理論知識獨立分析和解決大1.設計題目DLP4-13型鍋爐中硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統設計鍋爐型號：DLP4-13即，單鍋筒橫置式拋煤機爐，蒸發量4t/h,出設計煤成分：C2=61.5%H?=4%O?=3%N?=1%S?=1.5%A?=21%W?=8%;v￥=15%;屬于中硫煙煤排煙溫度：160℃空氣過剩系數=1.4飛灰率=22%污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標準中2類區新建排污項目執行。連接鍋爐、凈化設備及煙囪等凈化系統的管道假設長度50m,903.設計內容及要求(1)根據燃煤的原始數據計算鍋爐燃燒產生的煙氣量，煙塵和二氧化硫濃度(3)除塵設備結構設計計算(4)脫硫設備結構設計計算(5)煙囪設計計算(6)管道系統設計，阻力計算，風機電機的選擇設備平面、剖面布置圖若干張，以解釋清楚為宜，最少4張A4圖，并包括系統流程圖一張。實物樣品等):課程設計計算說明書一份，并按照規定格式打印裝訂；課程設計所需若干圖紙，要求作圖規范，A4紙打印。1.郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程.第二版.北京：高等教育出版社，20022.黃學敏，張承中.大氣污染控制工程實踐教程.北京：高等教育出版社，20033.劉天齊.三廢處理工程技術手冊·廢氣卷.北京：化學工業出版社，19994.張殿印.除塵工程設計手冊.北京：化學工業出版社，20035.童志權.工業廢氣凈化與利用.北京：化學工業出版社，20037.羅輝.環保設備設計與應用.北京：高等教育出版社，2003一、說明書裝訂順序：說明書封面，任務書，目錄，正文、參二、說明書格式(2)一級標題3號宋體加黑；二級標題4號(4)正文小4號宋體，1.5倍行距。(5)“參考文獻”標題格式同一級標題，內容格式同正文小4號宋體，1.5倍行(6)頁碼排序從正文開始，用“第～頁”形式，居中。2014年7月1日：領取課程設計任務書，明確課程設計內容7月1日～8月1日：查閱相關資料8月1日～8月30日：設計計算，繪制相關圖紙8月30日～9月10日：整理所有內容目錄 72.燃煤鍋爐煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算 82.1所以由上表可得燃煤1kg的理論需氧量為： 8 9 9 9 9 9 9 93.袋式除塵器的設計 3.1袋式除塵器的除塵機理 3.2袋式除塵器的主要特點 3.3除塵效率的影響因素 3.4運行參數的選擇 4.袋式除塵器設計 5.填料塔的設計及計算 5.1吸收SO2的吸收塔的選擇 5.2脫硫方法的選擇 5.3填料的選擇 5.4濕式石灰法脫硫運行參數的選擇和設計 6.煙囪設計計算 21 21 21 22 22 22 22 6.8煙囪排放核算 7.阻力計算 247.1管道阻力計算 247.2除塵器壓力損失 7.3煙囪阻力計算 7.4系統總阻力的計算 8.引風機和電動機計算和選擇 278.1風機風量的計算 278.2風機風壓的計算 278.3電動機功率核算 279.總結 29參考文獻 附圖我國是煤炭資源十分豐富的國家，一次能源構成中燃煤占75%左右。隨著就我國煤碳消耗量從1990年的9.8億噸增加到1995年的12.8億噸；二氧化硫排放總量隨著煤碳消費量的增長而急劇增加到1995年全國二氧化硫排放總量達到2370萬噸；工業燃燒煤排放的煙塵總量1478萬噸；工業粉塵排放量約為639萬噸；全國汽車擁有量已超1050萬輛比1990年增加3420萬輛，汽車排放放總量為1565×10t,,其中燃煤排放占排放總量的80%以上，在世界各國的年，我國二氧化硫排放量為1995萬噸，居世界第一位。據專家測算，要滿足全2000年，我國煙塵排放量為1165萬噸；工業粉塵的排放量為1092萬噸，大氣飛灰率=22%質量(g)摩爾質量(g/mol)物質的量(mol)耗氧量(mol)CH20N0SW0A//02.1所以由上表可得燃煤1kg的理論需氧量為：no?=51.25+10+0.47-0.94=60.78mol/Kg煤V?,=60.78×22.4=1361.52.2干空氣中氮和氧物質的量之比為3.78,則1kg該煤完全燃燒理論需空氣量為：2.3實際所需空氣量為：2.4燃燒1kg該煤產生的理論煙氣量為：2.5二氧化硫質量為：2.6煙氣中飛灰質量為：2.7160℃時煙氣量為：2.8二氧化硫濃度為：2.9灰塵濃度為：2.10鍋爐煙氣流量為：3.1袋式除塵器的除塵機理含塵氣體通過袋式除塵器時，其過濾過程分兩個階段進行"。首先，含塵氣體通過清潔濾料(新的或清洗過的植料),粉塵被捕集，此時濾料纖維起過濾作用，過濾效率為50一80%。隨著過濾過程的進行，被阻留的粉塵不3.2袋式除塵器的主要特點99%。如果在設計和維護管理時給予充分注意，除塵效率不難達到99.9%以(2)適應性強，可以捕集不同性質的粉塵。例如，對于高比電阻粉塵(3)使用靈活，處理風量可由每小時數百立方米到數十萬立方米。可以(4)結構簡單，可以因地制宜采用直接套袋的簡易袋式除塵器，也可采(6)應用范圍受到濾料耐溫、耐腐蝕性能的限制，特別是在耐高溫性能方面，目前滌綸濾料適用于120—130℃,而玻璃纖維濾料可耐250℃左右，(7)不適宜聯結性強及吸濕性強的粉塵，特別是含塵氣體溫度低于露點(8)處理風量大時，占地面積大，造價高。(9)濾料是袋式防塵器中的主要部件，其造價一般占設各費用的10%一15%左右，濾料需定期更換，從而增加了設備的運行維護費用，勞動條件也3.3除塵效率的影響因素除塵效率是衡量除塵器性能最基本的參數，它表示除塵器處理氣流中粉塵的能力，它與濾料運行狀態有關，并受粉塵性質、濾料種類、阻力、粉塵層厚度，過濾風速及清灰方式等諸多因素影響。3.4運行參數的選擇此次用袋式除塵器所除煙氣系含硫煤燃燒生成，其溫度高，其中顆粒物摩擦強，又有一定濃度的二氧化硫和水蒸氣，腐蝕性強，通過對表2.1及表2.2中各種濾料和清灰方式的研讀，決定采用聚四氟乙烯濾料，反吹風方式清灰。選用長4米，直徑100毫米的圓筒形濾布。160℃時，煙氣密度大約設計的除塵器的除塵效率為：袋式除塵器的除塵效率一般都在99%以上，完全符合此次設計的要求。濾料名稱吸水率強度長期88很差13 羊毛3很差85好奧綸86好差好差 好差l芳香族聚酰胺0差好聚四氟乙烯30纖維種類過濾速度粉塵比阻力系數/飛灰(煤)玻璃、聚四氟乙烯械振動飛灰(油)玻璃水泥玻璃、丙烯酸系聚酯機械振動銅玻璃、丙烯酸系電爐玻璃、丙烯酸系逆氣流、機械振動4.袋式除塵器設計由前面計算可知進口煙氣流量為：進口煙氣濃度為：3143mg/m3采用氣流反吹清灰式除塵器，取其過濾速度?。簎=1m/min則可得煙氣所要經過的總的濾袋面積為：則可得每條濾袋的面積為：s=3.14×D×L=3.14×0.1×4=1.256m2選用144條濾袋，重新計算氣布比：只有一個濾室，每個濾室分2個組，則每個組有濾袋72條，分布為長方向上為6條濾袋，寬方向上為12條濾袋，一般袋與袋之間的距離為50—70mm,此處設計中取袋與袋之間的距離為50mm,即0.05m。為了便于安裝與檢修，兩個組之間留500mm寬的檢修通道。邊排濾袋與殼體間留出距離為300mm。由以上設計可得每個濾室的長為：(6×0.1+5×0.05)×2+0.5設灰斗短邊與地面夾角為60°,灰斗底面為直徑0.4m的圓筒，底面距地面0.5m,計算灰斗高度：濾袋上方的安裝高度取0.8m,則除塵器的總高度為：H=L+h+1.0+0.8=4.0+1.7+1.0+0.填料塔空塔氣速液氣比0.5~壓力損失結構簡單，設備小，制造容能耗低；氣液接觸好，傳質較易，可同時除塵、降溫、吸收不能無水運行自激湍球塔液氣比1~噴淋密度6~壓力損失空塔氣速決防腐蝕問題；不能無水運行篩板塔空塔氣速小孔氣速16~液層厚度40~單板阻力處理氣量大；能夠處理含塵氣體，可以同時除塵、降溫、吸收；大直徑塔檢修時方便安裝要求嚴格，塔板要求水平；操作彈性較小，易形成偏流和漏液，使吸收效率下降。噴淋密度12~噴淋塔空塔氣速液氣比13~壓力損失結構簡單，造價低，操作容壓力損失小混合不易均勻，吸收效率低易堵塞；產生霧滴，需設除霧器5.2脫硫方法的選擇5.2.1工藝比較優點缺點法脫硫效率高，吸收劑資源廣泛，價格低廉，副系統復雜，占地面積大，造價高，容易結垢造成堵塞，運行費用高，只使用大型電站鍋爐價格便宜，脫硫效率高，副產品的溶解度特性更適用加熱解吸過程，可高溫下NaHSO?轉換成Na?SO?,喪失吸收二氧化硫的能力脫硫效率高，運行費用低吸收劑在洗滌過程中揮發產生氨霧，污染環境，投資大綜合本工藝流程圖及上述幾種常用脫硫的優缺點比較，經過比較全面考慮，灰石中和再生，再生后的溶液繼續循環利用。該法吸收劑采用鈉堿，故吸收率較高，可達95%,而且吸收系統內不生成沉淀物，無結垢和阻塞問題。Na?SO?同樣可以吸收SO?,達到循環吸收的效果。5.2.2工藝流程介紹1.工藝流程介紹含SO?煙氣經除塵、降溫后送入吸收塔，塔內噴淋含NaOH溶液進入洗滌凈化，凈化后的煙氣排入大氣。從塔底排出的吸收液被送至再生槽加CaCO?驚醒中和再生.將再生后的吸收液經固液分離后，清夜返回吸收系統；所得固體物質加入HO重新漿化后，鼓入空氣進行氧化可得石膏.2.工藝過程(1)脫硫反應：式(1)為啟動階段Na2CO3溶液吸收SO2的反應；式(2)為再生液pH值較高時(高于9時),溶液吸收SO2的主反應；式(3)為溶液pH值較低(5~9)時的主反應。(2)氧化過程(副反應)(3)再生過程Ca(OH)2+2NaHS03→Na2S03+C(4)氧化過程式(6)為第一步反應再生反應，式(7)為再生至pH>9以后繼續發生的主5.3填料的選擇括環形填料(如拉西環、鮑爾環和階梯環),鞍型填料(如弧鞍、矩鞍),以及由陶50%以上，傳質效率提高30%左右。鮑爾環是一種應用較廣的填料。5.4濕式石灰法脫硫運行參數的選擇和設計再熱煙氣溫度大于75°C,煙氣流速在1～5m/s,漿液Ph大于9,石灰/石灰石漿質量濃度在10%～15%之間，液氣比在8～25L/m3,氣液反應時間3～5s,氣流速度為3.0m/s,噴嘴出口流速10m/s,噴淋效率覆蓋率200%～300%,脫硫石膏含水率為40%～60%,一般噴淋層為3～6層，煙氣中SO?體積分數為4000/10-*,脫硫系統阻力在2500～3000Pa.5.4.1噴淋塔內流量計算假設噴淋塔內平均溫度為80C°,壓力為120KPa,則噴淋塔內煙氣流量為：5.4.2噴淋塔徑計算依據石灰石煙氣脫硫的操作條件參數，可選擇噴淋塔內煙氣流速v=4m/s,則噴淋塔截面A為：A=Q/v=2.85/4=0.71m2則塔徑d為：取塔徑D?=1000mm:5.4.3噴淋塔高度計算噴淋塔可看做由三部分組成，分成為吸收區、除霧區和漿池。(1)吸收區高度依據石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數得，選擇噴淋塔噴氣液反應時間t=4s,則噴淋塔的吸收區高度為：(2)除霧區高度除霧器設計成兩段。每層除霧器上下各設有沖洗噴嘴。最下層沖洗噴嘴距最上層(3.4～3.5)m。V?=18×103×8976×8÷60=選取漿池直徑等于或略大于噴淋塔D?,本設計中選取的漿池直徑D為(4)噴淋塔高度H?=H?+H?+h?=16+3.5+126.1煙囪出口直徑的計算：全負荷時最小負荷自然通風6.2煙氣的熱釋放率：6.3煙囪幾何高度：表6.2由設計任務書上可得所有鍋爐的總的蒸發量為4t/h。通過上表可以確定煙囪的Hs=30m6.4煙氣抬升高度：6.5煙囪高度：6.6煙囪底部直徑：i——煙囪椎角(通常取i=0.02—0.03),此處設計取i=0.02;6.7煙囪抽力：式中t,——外界空氣溫度；6.8煙囪排放核算落到地面灰塵最大濃度為：式中u——平均風速，此處采用太原市平均風速，2.4m/s;本設計規定，污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標準中二類區新建排污項目執行。由新污染源大氣污染物排放限值查得，煙囪高度為32.5m時，顆粒物最高允許排放濃度為120mg/m2,二級最高允許排放效率為60kg/h,最大落地濃度符合標準，所以該氣體經處理后可以在國家二級標準下排放。7.阻力計算7.1管道阻力計算各裝置及管道布置的原則：根據鍋爐運行情況及鍋爐現場的實際情況確定各裝置的位置。對各裝置及管道的布置應力求簡單、緊湊、管程短、、占地面積小，并使安裝、操作及檢修方便即可。(1)管徑的計算v——管道內煙氣流速，m/s(對于鍋爐內煙塵v=10—25m/s)。此處設計選用外徑530mm,壁厚20mm的鋼管，則內徑為D=490mm,管中氣體流速為：(2)對于圓管摩擦壓力損失：v——管中氣流平均流速，15.92m/s;λ——摩擦阻力系數，使氣體雷諾數Re和管道相對粗糙度的函數。(實際中對金屬管道λ值取0.02,對磚砌或混凝土管道λ值可取0.04)。(3)粉塵負荷：式中Ci——入口氣體含塵濃度，Kg/m3;過濾時間取2小時，即7200s,有：7.3煙囪阻力計算p——煙氣密度，0.756Kg/m3v——煙囪中氣流平均流速，15m/s;λ——摩擦阻力系