大气课设.docx

设计原始资料锅炉型号：szl4-13型，共 4台（2.8mw4）设计耗煤量：650kg/h（台）排烟温度：160烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：1.4排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例：16烟气在锅炉出口前阻力：800pa当地大气压力：97.86kpa冬季室外空气温度：1空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3烟气其它性质按空气计算煤的工业分析值： cy=68%hy=4%sy=1%oy=5%ny=1%wy=6%ay=15%vy=13%净化系统布置场地如图1所示的锅炉房北侧20m以内。要求：出口烟气含尘浓度达到锅炉大气污染物排放标准（gb13271-2001）中二类区标准，即：烟尘浓度200mg/nm3。1. 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算燃料在空气中燃烧所生产的烟气体积即排烟量，燃煤烟气的主要成分是co2，so2，n2，灰分和水蒸气。随烟气一同排出的飞灰即烟尘，单位体积烟气内所含的烟尘质量即烟气浓度，单位体积烟气内所含二氧化硫的质量即二氧化硫浓度。燃烧的烟气量可以由燃料的组成，根据燃烧方程式来计算，为了便于理论计算，先作六点假设假定：1) 空气仅由氮氧组成，两者体积比为:n2/o2=3.78：12) 燃料中固定氧可用于燃烧3) 燃料中硫主要被氧化为 so24) 热力型nox的生成量较小，燃烧中含氮量较低，在计算时可以忽略，即不考虑nox的生成5) 燃料中的n在燃烧时转化为n2和no，其中以n2为主要存在形式 6) 燃料的化学方程式为cxhyszow 其下标x,y,z,w分别代表c,h,s,o的原子个数煤的工业成分分析成分chsonwav质量百分比68%4%1%5%1%6%15%13%1.1燃煤锅炉排烟量计算以下计算以1kg燃煤燃烧为基础，其中：元素质量m/g物质的量n/mol理论需氧量n1/molc68056.66756.667h4020.00010.000s100.3130.313n100.3570.000o501.563-1.563h2o603.3330.000（1） 标准状态下理论空气量理论需氧量为：由干空气中氮和氧的摩尔比为3.78，则1kg燃煤完全燃烧所需要的理论空气量为：即 （2） 标准状态下理论烟气量空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3由前面可知，理论空气量条件下烟气组成（mol）为：水蒸气：氮气：0.357+65.423.78=247.635molco2h2oso2n256.66728.3650.313247.635理论烟气量为：空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3（3） 标准状态下实际烟气量式中空气过剩系数,取1.4 标准状态下实际烟气量 标准状态下理论烟气量 标准状态下理论空气量 即 =7.459+7.0043（1.4 -1.0）=10.26mn3/kg(燃煤)标准状态下烟气流量q应以计， 即 1.2标准状态下烟气含尘浓度式中 c标准状态下烟气含尘浓度，排烟中飞灰占不可燃成分的比例，原始条件中为 煤中不可燃成分的工业分析指，原始条件中为 标准状态下实际烟气量，由以上计算知代入，得 1.3标准状态下烟气中二氧化硫浓度式中 标准状态下二氧化硫浓度，标准状态下实际烟气量n烟气中二氧化硫的物质的量m二氧化硫的相对分子质量即 2. 净化系统设计方案的分析确定锅炉设备是燃料的化学能转化为热能，又将热能传递给水，从而产生一定温度和压力的蒸汽和热水的设备。锅炉型号：szl413型，sz双锅筒纵置式，l链条炉排，4蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t/h 或热水锅炉额定供热量为若干104kcal/h新单位制应为mw。 燃料燃烧就是供给足够的氧气，也就是想炉膛内供给足够的空气。 冬季室外温度：-1，设备安装在室外，考虑在冬天设备的防冻措施，以及冬季排气冷凝形成的水雾、烟雾等。 按锅炉大气污染物排放标准（gb 132712001）中二类区标准执行，故建地应在二类区：城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。 在设计过程中要考虑各除尘器的除尘效率，设备用费等各项技术经济条件。通过计算，根据工况下的烟气量、烟气温度及达到的除尘效率选择除尘器。我选择的是scx型除尘脱硫技术工艺，这是一种非常典型的湿法烟气脱硫除尘工艺，具有结构简单、压力损失小、操作稳定、脱硫除尘效率高等优点。根据气液相对运动的不同，喷雾除尘脱硫装置可以分为逆流型和错流型。逆流型是烟气向上运动，雾滴由喷嘴喷出向下运动，使气液得以充分混合，完成除尘脱硫过程;错流型是雾滴由喷嘴向下喷出，而烟气水平流动。此外，在一些喷雾脱硫塔中，还有采用顺流型的，即烟气向上运动，雾滴由喷嘴向上喷出，与烟气同向流动，来增加气液接触时间，提高传质效果，同时与逆流布置相比可以减小压力损失，但在应用中还是以逆流型更为常见2.1 除尘器应达到的除尘效率1除尘效率的计算式中 c标准状态下烟气含尘浓度，；标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，由表2 -1及原始条件可取。即除尘效率为：表2 -1锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值锅炉类别适用区域烟尘排放浓度/（mg/m-3)烟气黑度 （林格曼黑度）/级时段时段燃 煤 锅 炉自然通风锅炉 50595988001200中中冲击式除尘器59510001600中中上文丘里除尘器0.519098400010000少大电除尘器0.51909850130大中上袋式除尘器0.51959910001500中上大表2-2湿式除尘装置的性能和操作范围装置名称气体流速/m.s-1液气比/l.m-3压力损失/pa分割直径/喷淋塔0.12231005003.0填料塔0.5123100025001.0旋风洗涤器15450.51.5120015001.0转筒洗涤器3507500.7250015000.2冲击式洗涤器1020105001500.2文丘里洗涤器60900.31.5300080000.1 根据上表以及计算的数据我选择scx型文丘里湿式除尘器。scx系列高效脱硫除尘器主要适用从1-90t工业锅炉及各种炉窑的脱硫除尘。采用双碱法处理工艺，选用新颖的防堵型喷淋装置和合理的喷淋距离、接触时间。在脱硫效率、除尘效率、循环水利用率、系统阻力、水气比、烟气含湿量等各项指标均达到国家标准。喷淋室工作过程 含一定温度（约200）so2气体和烟尘颗粒进入脱硫除尘器喷淋室后，防堵型喷嘴产生雾状喷雾与烟气同向运动充分接触吸收，接触时间1-2s，喷淋距离为1.2-1.5m。根据烟气进口速度，设计进口截面达到最佳速度。由于烟气温度较高，混合气体呈蒸汽状，使水气膨胀接触吸收，d10d的烟尘颗粒因重力加速度作用大部分进入底部循环水中，随溢流口进入中间沉淀池，在除尘的同时也吸收so2和，此室脱硫除尘效率达到70%-80%左右。漩流室工作过程 从喷淋室到漩流室，首先有一个降速过程，当so2气体和烟尘从喷淋室到漩流室产生漩涡，so2气体进一步进行液相与气相吸收反应。漩流室的压强低于外界压强，有利于湿润烟气，减少了水蒸气的产生。此室脱硫除尘效率达到20%左右。脱水室工作过程 烟气从漩流室进入脱水室时，经过脱水装置，使烟气流速恢复到一定速度，使烟气中的水气与顶部的栅板撞击成水珠，而减少烟气中的脱除在烟气流向出口处时，其雷诺数，烟气呈湍流状态。烟气的水分，在高速旋转过程中，由于离心力作用而脱离烟气。so2气体在脱水室中进一步被吸收。 表2-3 scx系列除尘器性能参数型号处理烟气量/m3.h-1适用锅炉/t.h-1进水压力/mpa外形尺寸（长.宽.高)/mm质量/tscx-3300010.22600160013507.5scx-6600020.228001800160011scx-121200040.236002200195015.5scx-20200006.50.240002400235021scx-3030000100.2547002600285027scx-606000200.364003600375048scx-909000300.369004000450063scx-115115000350.470004400495071scx-195195000650.4860046005800126scx-225225000750.4900050006200135scx-270270000900.41040056007400150注a.当烟气量270000时，采用并流式处理，即可达到540000。 b.喷淋接触时间t=1-2s,喷淋最佳距离s=1.2-1.5m。 表2-4scx-12型高效脱硫除尘器产品性能规格型号配套锅炉容量/ t/h处理烟气量/ m3/h除尘效率/ %排烟黑度设备阻力/pa脱硫效率/%质量kgscx-12412000981级林格曼黑度8001400851550表2-5scx-12型高效脱硫除尘器外形结构尺寸长/mm宽/mm高/mm360022001950 根据烟的粒径分布和种类、工况下的烟气量、烟气温度计要达到的除尘效率确定除尘器的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数，如气流速度、压力损失、捕集粉尘量等。3确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的分布3.3.1各装置及管道布置的原则 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。3.3.2管径确定 式中工况下管内烟气流量，； 烟气流速，（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘 ）。已知：，取；代入公式得： 圆整得，可算得实际烟气流速 表2-6圆整并选取风道外径d/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm50010.75管径计算以后，要进行圆整（查手册），再用圆整后的管径计算出流速。实际烟气流速要符合要求。4烟囱的设计3.4.1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（），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（表2-4）确定烟囱的高度。表2-7锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力/()12266101020263535烟囱最低高度/m202530354045 锅炉房总容量:44=16(t/h) 故选定的烟囱高度为40m3.4.2烟囱直径的计算 a. 烟囱出口内径可按下式计算 式中通过烟囱的总烟气量，； 按表2-5选取的烟囱出口烟气量，。已知：，取，代入公式得；烟囱出口内径 b. 烟囱底部直径 式中烟囱出口直径，；h烟囱高度，；烟囱锥度，通常取=0.020.03。已知：，取，代入公式得； ，圆整的表2-8烟囱出口烟气流速（）通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风102045自然通风6102.53 c.烟囱的抽力 式中烟囱高度，m； 外界空气温度，； 烟囱内烟气平均温度，； 当地大气压，pa。已知, , ,pa；则pa3.5系统中烟气温度的变化 当沿气管道较长时，必须考虑烟气温度的降低。除尘器、风机、烟囱的烟气流量应按各点的温度计算。3.5.1烟气在管道内的温度降 （）式中标准状态下烟气流量，； 管道散热面积，； 标准状态下烟气平均热容（一般为1.3521.357）； 管道单位面积散热损失。室内室外已知：，取，而室内两段：l10.68m,d1=0.6m;l2=1.4m,d2=0.5m；室外：墙到除尘器进口管道距离：l3=3.29m，直径计d3=0.5m；除尘器到风机的管道距离：l4=4.2m，直径计d4=0.5m；风机到烟道入口的管道距离：l5=2.2m，直径计d50.5m；烟道入口到烟囱底部的烟道距离：l6=12.79m，f=0.64m2；则，。风机进口前温度降风机前温度到达烟囱入口温度将因此到达烟囱入口烟气温度3.5.2烟气在烟囱中的温度降 （）式中烟囱高度，m； 合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，； 温降系数，可由表3查得。表2-9烟囱温降系数烟囱种类钢烟囱（无衬筒）钢烟囱（有衬筒）砖烟囱，50m(壁厚小于0.5m)砖烟囱（壁厚大于0.5m)a20.80.40.2根据锅炉型号可知d=16t/h；选择砖烟囱壁厚小于0.5m，取0.3m；因h=40,a0.4，由上公式可得，而烟囱得进气温度为：142.79，那么烟囱的出口温度为142.79-4=138.796系统阻力的计算3.6.1摩擦压力损失 对于圆筒 （pa）式中l管道长度，； d管道直径，； 烟气密度，； 管中气流平均速率，； 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，对砖砌和混凝土管道值可取0.04）已知：管道长，,则代入上面公式有pa3.6.2局部压力损失 （pa)式中异形管件的局部阻力系数，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，； 烟气密度，。已知：90弯头1.1；30z形管0.16；天圆地方分别为：0.19与0.13；t形三通：合流管0.78；分流管0.55；v=13.76m/s, =1.34kg/m3代入上面公式有p=369.14pa有50.59pa369.14pa1400pa1819.73pa7风机和电动机选择及计算3.7.1风机风量的计算 式中1.1风量备用系数； 标准状态下风机前表态下风量，； 风机当前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟； 当地大气压，kpa。已知；代入上述公式得3.7.2风机风压的计算 （pa)式中 1.2风压备用系数； 系数总阻力，pa； 烟囱抽力，pa； 风机前烟气温度； 风机性能表中给出的试验用气体温度，； 标准状况下烟气密度，1.34/已知：pa，pa，,查得代入上式 pa计算出风机风量和风机风压后，可按风机产品样本给出的性能曲线或表选择所需风机的型号。由上面计算出风机风量q y和风机风压h y，所选风机的型号如下表：名称型号风压范围mmh2o风量范围m3/h功率范围kw锅炉离心通风机jcl-4040187890181001.57.5 电动机功率的计算 （kw）式中风机风量，； 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