DZL2-13型锅炉中硫煤烟气袋式除尘湿式脱硫详解

1中北大学信息商务学院课程设计任务书2015~2016学年第二学期学院：化工与环境学院专业：环境工程学生姓名：张红学号：1304014104课程设计题目：DZL2-13型锅炉中硫烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计起迄日期：16.5.15~16.6.24课程设计地点：中北信商指导教师：刘侃侃系主任：张建忠2下达任务日期:2016年4月29日课程设计任务书设计目的：DZL2-13型锅炉中硫烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计设计原始资料：锅炉型号：DZL2-13即，单锅筒纵置式链条炉，蒸发量2t/h,出口蒸汽压力13MPa设计耗煤量：390kg/h设计煤成分：C=64.5%H=4%O=3%N=1%S=1.5%A=18%W=8%V=15%；属于中硫煤。排烟温度：160℃空气过剩系数=1.3飞灰率=16%烟气在锅炉出口前阻力500Pa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。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度50m,90°弯头10个。设计内容：（1）根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生烟气量，烟尘和二氧化硫浓度。（2）净化系统设计方案的分析，包括净化设备的工作原理及特点；运行参数的选择与设计；净化效率的影响因素。（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。（7）根据计算结果绘制设计图，系统图要标出设备、管件标号、并附明细表；除尘系统、脱硫设备平面图、剖面布置图若干张，已解释清楚为宜，最少4张A4图，并包括系统流程图一张。3前言在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主。因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO2害。人类不仅能适应自然环境，而且还能开发利用自然资源，改造自然环境，使环境更加适合于人类生存。在人为活动影响下形成的环境，称为次生环境。工农业生产排放大量有毒有害污染物，严重污染大气、水、土壤等自然环境，破坏生态平衡，使人类生活环境的质量急剧恶化，人类生产和生活活动排入环境各种污染物，特别是生产过程排放的污染物种类极多，而且随着科学技术和工业的发展，环境中污染物的种类和数量还在与日俱增。这些污染物随同空气、饮水和食物进入人体后，对人体健康产生各种有害影响。大气污染是随着产业革命的兴起，现代工业的发展，城市人口的密集，煤炭和石油燃料的迅猛增长而产生的。近百年来，西欧，美国，日本等工业发达国家大气污染事件日趋增多，本世纪50-60年代成为公害的泛滥时期，世界上由大气污染引起的公害事件接连发生，例如：英国伦敦烟雾事件，日本四日市哮喘事件，美国洛杉矶烟雾事件，印度博帕尔毒气泄漏事件等等，不仅严重地危害居民健康，甚至造成数百人，数千人的死亡。我国随着经济的快速发展，因燃煤排放的二氧化硫、颗粒物等有毒有害的污染物质急剧增多。空气污染以煤烟型为主，主要污染物是二氧化硫和烟尘。据统计，1990年全国煤炭消耗量10.52亿吨，到1995年煤炭消耗量增至12.8亿吨，二氧化硫排放量达2232万吨。超过欧洲和美国，居世界首位。4目录前言1.工艺流程及选择2.除尘器的设计及计算2.1燃煤锅炉烟气量，烟尘和二氧化硫浓度计算…………………….12.1.1标准状态下理论空气量……………………………………..12.1.2标准状态下理论烟气量……………………………………..12.1.3标准状态下实际烟气量……………………………………..12.1.4烟气含尘浓度……………………………………………….1.2.1.5标准状态下烟气二氧化硫浓度计算………………………1.2.2除尘器选择2.2.1除尘效率……………………………………………………22.2.2工况下烟气流量……………………………………………22.2.3除尘器的选择……………………………………………….22.2.4管道布置及各管道管径……………………………………32.2.5烟囱的设计………………………………………………….42.2.6系统阻力计算……………………………………………….62.2.7风机和电机的选择和计算…………………………………..8附图参考文献-1-2.除尘器的设计及计算2.1燃煤锅炉烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算2.1.1标准状况下理论空气量Qa’=4.76*(1.867C+5.56H+0.7S-0.7O)式中：CHSO—分别为煤中各元素的质量分数Qa’=4.67*(1.867*0.645+5.56*0.04+0.7*0.015-0.7*0.03)=6.613(㎥/kg)2.1.2标准状况下理论烟气量Qs’=1.867*（C+0.375S）+11.2H+1.24W+0.016Qa’+0.79Qa’+0.8N式中：W—煤中水分的质量分数；N—N元素在煤中的质量分数。Qs’=1.867*(0.645+0.375*0.015)+11.2*0.04+1.24*0.08+0.016*6.613+0.79*6.613+0.8*0.01=7.10(㎥/kg)2.1.3标准状况下实际烟气量Qs=Qs’+1.016*(a-1)*Qa’式中：a—空气过剩系数Qs=7.10+1.016*(1.3-1)*6.613=9.116(㎥/kg)注意：标准状态下烟气流量应以㎥/h计，因此，Q=Qs*设计耗煤量Q=Qs*设计耗煤量=9.116*380=3464.08㎥/h2.1.4烟气含尘浓度C=dsh/Qs*AA—煤中不可燃组分含量Dsh—飞灰占煤中不可燃质量分数C=2.62（g/m3）2.1.5标准状况下烟气中二氧化碳的浓度计算Cso2=2S/Qs*108CS02=2*0.015/9.116*108-2-=3.29*103(mg/m3)2.2除尘器选择2.2.1除尘效率Ŋ=1-CS/C=1-100/2620=96.18%2.2.2工况下烟气流量Q1=QPT’/TP’(m3/h)=[3464*101.325*(273+160)]/[273*98]=5680.60(m3/h)2.2．3烟气除尘器选择根据工况下烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率来确定除尘器（袋式除尘器）袋式除尘器是使含尘气体通过滤袋滤去其中离子的分离捕集装置，是过滤式袋式除尘器中一种，其结构形式多种多样，按不同特点可分为圆筒形和扁形上进气和下进气，内滤式和外滤式，密闭式和敞开式；简易，机械振动，逆气流反吹，气环反吹，脉冲喷吹与联合清灰等不同种类,其性能比较如下表：除尘种类除尘效率净化程度特点简易袋式30中脉冲喷吹袋式90细清灰方式作用强度很大，而且其强度和频率都可以调节，清灰效果好机械振动袋式90中要求滤料薄而光滑，质地柔软，再过滤面上生成足够的振动力。气环式袋式99细适用高湿度、高浓度的含尘气体，造价较低，气环箱上下移动时紧贴滤袋，使滤袋磨损加快，故障率较高通过我组比较最终决定选用袋式除尘器，根据处理烟气性质及不同型式的袋式除尘器的优缺点，最终决定选用MC6—I型系列逆喷脉冲袋式除尘器。脉冲袋式除尘器是一种周期性的向滤袋内或滤袋外喷吹压缩空气来达到清-3-除滤袋上积尘的袋式除尘器，它具有处理风量大，除尘效率高的优点，而且清灰机构设有运动部件，滤袋不受机械力作用，损伤较小，滤袋使用周期长的特点。用《除尘器手册》中选取MC系列逆喷脉冲袋式除尘结构特点:主要由上箱体，中箱体，下箱体，排灰系统与喷嘴系统等几个主要部分组成。上箱体内设有多孔板，滤袋，滤袋框架下箱体包括进气口、灰斗、检查门排灰系统由减速装置和排灰装置组成控制仪、控制阀、脉冲阀、喷管与气包等组成喷吹系统。工作原理含尘气体由下箱体的进风口进入除尘器内经过滤袋过滤。粉尘被阻留在袋外，净化气体进入袋内经过文氏管，由排风口排出机外，阻留在滤袋上的粉尘通过用电控；D、机控；J、或气控；Q、中的一种方式，控制开启脉冲阀定时分排，对滤袋进行清灰，其主要性能与主要结构尺寸见下表。型号过滤面积m2滤袋数量/条处理风量m3/h脉冲阀个数/个外形尺寸/长、宽、高MC36-I27363250~648061425*1678*3600设备质量/kg滤袋尺寸/mm设备阻力/Pa除尘效率入口含尘浓度g/m3过滤风速m/min1116.80Φ120*20001200~1500＞99%2~142~4主要结构尺寸：型号AA1BB1HMC36-I16781150134011003660影响因素:过滤风速、滤料风速、滤料种类、清灰方式、入口含尘浓度、处理气体性质、净化物料种类等。2.2.5管道布设及各管段管径1.各装置及管道布置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。-4-2.管径的确定d=VQ/4(m)式中：v为烟气流速m/s(对于锅炉烟尘v=10~15m/s)取v=13m/s则d=1314.3/58.14=0.393m圆整并取风速外径外径允许偏差壁厚400±10.06内径d1=400-2*0.6=398.8m由公式d=VQ/4(m)得烟气流速V=4Q/πd2=12.05m/s由此可见，除尘器管径计算合理2.2.6烟囱设计1烟囱高度计算根据锅炉的蒸发量（t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定表确定烟囱高度。锅炉烟囱高度锅炉总额蒸发量（t/h）＜11~22~66~1010~2020~35烟囱最低高度（m）202530354045由于给定锅炉型号DZL2-13蒸发量为2t/h，所以选定烟囱高度为30m.烟囱抬升高度Qh=CPVa(Ta-T)=1.38*0.918*(160-20)-5-Qh--烟囱的热排放率Cp—标准状况下烟气平均比定压热容，取CP=1.38kg/m3Va—标准状态下的烟气排放量m3/sTa--烟气出口温度T0—当地平均气温取20由于177.36KW＜2100KW△h=2*(15VSD+0.01Qh)/uVS—烟出口速度D—烟囱出口温度Qh—烟囱热排放率u—烟囱出口环境平均风速m/s,取2.5m/sVS=Q/A=(0.918*4)/(3.14*0.62)△h=2*5.236.1776.0*25.3*15=3.76烟囱总高度H为：H=Ha+△h=33.76m2.烟囱直径的计算烟囱出口直径计算公式如下d=VQ2.1*4=4*14.358.1*2.1*4=0.695圆整取d=0.7烟囱出口烟气流速通风方式全负荷最小负荷机械通风10~204~5自然通风6~82.5~3根据表格选烟气出口流速w=4m/s烟从底部直径：D1=d+2ih=0.70+2*0.02*33.76=2.05md—烟囱出口直径h—烟囱高度i—烟囱锥度，取0.02-6-烟囱的抽力Sy=0.0342*h*b(2273112731tt)b—当地大气压pasy=0.0342*34*98*103()1602731202731=125.7pa烟囱阻力计算采用砖砌烟囱，阻力可按下式计算△Pm=2*12pvd--摩擦阻力系数，0.04t—管道长度，md—管道直径，p—烟气密度v—管内烟气平均流速△pm=0.04*(30*0.83*122)/2=91.91pa则最大地面浓度pmax=2*0.6*2541)/3.14*2.5*2.72*36.472=0.11mg/m3可见地面最大浓度小于国家规定，烟囱高度设计合理2.2.7系统阻力计算1.摩擦阻力损失△PL=dLPV2*VL—管道长度p—烟气密度d—管道直径v—管道烟气流速λ—摩擦阻力系数，查表得混凝土管道取0.04对于Φ400圆，L=50P=(1.36*273*98)/(433*101.325)=0.83△PL=(0.02*50*0.83*12.052)