大气脱硫设计.doc

大气污染控制课程设计任务书一、课程设计的题目DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计二、课程设计的目的大气污染控制工程课程设计是配合大气污染控制工程专业课程而单独设立的设计性实践课程。教学目的和任务是使学生在学习专业技术基础和主要专业课程的基础上，学习和掌握环境工程领域内主要设备设计的基本知识和方法，培养学生综合运用所学的环境工程领域的基础理论、基本技能和专业知识分析问题和解决工程设计问题的能力，培养学生调查研究，查阅技术文献、资料、手册，进行工程设计计算、图纸绘制及编写技术文件的基本能力。三、设计原始资料2 DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计锅炉型号：DZL2-13 即：蒸发量2t/h，出口蒸汽压力13MPa设计耗煤量：350kg/h设计煤成分：CY=65% HY=4% OY=2.3% NY=0.7% SY=3.4% AY=14% WY=10% ；VY8.6，属于高硫无烟煤排烟温度：160空气过剩系数1.2飞灰率16 烟气在锅炉出口前阻力600Pa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100m，90弯头10个。注： 锅炉大气污染排放标准（GB13271-2001）中二类区执行标准 烟尘浓度排放标准（标准状况下）：200/ 二氧化硫排放标准（标准状况下）：900/若烟囱高度达不到GB132712001表4锅炉房烟囱最低允许高度（4t锅炉烟囱高度最低35m，6t锅炉烟囱高度最低40m）的要求，其排放标准值按50%执行，即： 烟尘浓度排放标准（标准状况下）：100/ 二氧化硫排放标准（标准状况下）：450/四、课程教学要求本课程设计的选题紧紧围绕大气污染控制工程烟气除尘为主题。学生必须根据教学要求、设计工作量以及实际条件，进行恰当选题。能按照设计任务书，顺利完成设计任务，培养运用本学科的基础理论和专业知识解决本专业实际问题的能力，提高设计计算、工程制图和使用资料的能力。五、设计内容与要求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。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等。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. 设计任务完成后，学生要根据设计的全过程完成专业课程设计说明书，按照一定格式写出设计计算书。课程设计说明书主要内容有：（1）设计题目；（2）主要指标和要求；（3）方案工作原理；（4）设计计算依据、计算结果；（5）设备选择依据和工艺流程介绍；（6）结果汇总。8 根据计算结果绘制设计图，系统图要标出设备、管件编号、并附明细表；除尘系统、脱硫设备平面、剖面布置图若干张，以解释清楚为宜，至少3张（ 3号） 图，并包括系统流程图一张（2号图）。此外，还要求文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整、装订成册。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危害的关键问题。中国环境污染的规模居世界首位，大城市的环境污染状况在目前是世界上最严重的，全球大气污染最严重的20个城市中有10个在中国。我国是燃煤大国，煤炭约占一次能源消费总量的76%，年约消耗煤炭10亿多吨，并且煤炭中的80%用于直接燃烧。由此带来的S02年排放量连续多年超过2000万吨。我国由燃煤引起的煤烟型污染日益严重，是世界上S02严重污染的国家之一。某些城市的空气污染程度己达到世界上发达国家上世纪50、60年代污染最严重的程度。由此不难断定，我国大气污染的特点是以煤烟型污染为主，主要污染物为粉尘、二氧化硫等，而这些污染物的来源主要是锅炉烟气。因此，对燃煤工业锅炉和电站锅炉进行除尘脱硫成为国内外科研和管理部门关注的一个热点，但一般是注重某一类型锅炉的除尘脱硫研究。本课题拟从中小型燃煤工业锅炉的除尘脱硫技术着手，主要根据国家大气污染物排放标准和锅炉房大气污染物排放标准，研究开发适合中国国情的湿法除尘脱硫技术。期望能对我国燃煤锅炉烟气除尘脱硫技术与装置的研究开发有一定参考意义。目录前 言1.工艺流程的选择及说明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烟气量的计算2.1.2标准状态下烟气中二氧化硫的浓度的计算2.2除尘器的选择与计算2.2.1 除尘器的选择2.2.2管道布置及各管段的管径2.2.3烟囱的设计2.2.4系统阻力的计算2.2.5风机和电机的选择和计算3.填料塔的设计及计算3.1吸收SO2的吸收塔的选择3.2脱硫方法的选择3.2.1工艺比较3.2.2工艺流程介绍3.3填料的选择3.4填料塔的计算3.4.1物料衡算3.4.2塔径的计算3.4.3填料塔高度的计算3.5填料塔的附件选择3.5.1管道局部阻力计算3.5.2风机和电机的选择4. 课程设计总结参考文献附表：第 1 页 1.工艺流程的选择及说明脱硫除尘工艺设计说明：双碱法烟气脱硫工艺主要包括吸收剂制备和补充系统，烟气系统，SO2吸收系统，脱硫产物处理系统四部分组成。1、吸收剂制备和补充系统脱硫装置启动时用氢氧化钠作为吸收剂，氢氧化钠干粉料加入碱液罐中，加水配制成氢氧化钠碱液，在碱液罐中可以定期进行氢氧化钠的补充，以保证整个脱硫系统的正常运行及烟气的达标排放。为避免再生生成的亚硫酸钙、硫酸钙也被打入脱硫塔内容易造成管道及塔内发生结垢、堵塞现象，可以加装瀑气装置进行强制氧化或特将水池做大，再生后的脱硫剂溶液经三级沉淀池充分沉淀保证大的颗粒物不被打回塔体。另外，还可在循环泵前加装过滤器，过滤掉大颗粒物质和液体杂质。2、烟气系统锅炉烟气经烟道进入除尘器进行除尘后进入脱硫塔，洗涤脱硫后的低温烟气经两级除雾器除去雾滴后进入主烟道，经过烟气再热后由烟囱排入大气。当脱硫系统出现故障或检修停运时，系统关闭进出口挡板门，烟气经锅炉原烟道旁路进入烟囱排放。3、SO2吸收系统锅炉烟气从烟道切向进入主塔底部，在塔内螺旋上升中与沿塔下流的脱硫液接触，进行脱硫除尘，经脱水板除雾后，由引风机抽出排空。脱硫液从螺旋板塔上部进入，在旋流板上被气流吹散，进行气叶两相的接触，完成脱硫除尘后从塔底流出，通过明渠流到综合循环池。4、 脱硫产物处理系统脱硫系统的最终脱硫产物仍然是石膏浆，从曝气池底部排浆管排出，由排浆泵送入水力旋流器。由于固体产物中掺杂有各种灰分及NaSO4，严重影响了石膏品质，所以一般以抛弃为主。在水力旋流器内，石膏浆被浓缩(固体含量约40)之后用泵打到渣处理场，溢流液回流入再生池内。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组分重量摩尔数需氧量生成物C65054.1754.1754.17N70.500.500.50S140.440.440.44H40401020O231.44-0.72H2O1005.560理论需氧量：54.17+0.50+0.44+10-0.72=64.39 mol理论N量： 64.39/0.210.79=242.23 mol过剩空气量：64.39/0.21（1.2-1）=61.32 mol理论烟气量：54.17+0.50+0.44+20+5.56+242.23=322.87 mol实际烟气量：61.32+322.87=384.19 mol 22.4/1000=8.61 mol总烟气量：Q=8.61350=3013.5 m3/h2.1.2 二氧化硫浓度计算Cso2=nso2Mso2/Q= 0.4464/8.61=3.27 g/m3脱硫效率：=（1-ci/co）100%=（1-0.9/3.27）100% = 73%除尘效率：C=dsh/QsA=16%/8.61（16%+10%+8.6%）=6.43g/m3 =（1-ci/co）100%=（1-0.2/6.43）100%=97% 2.2除尘器的选择及计算2.2.1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中净化机械振动袋式90中净化要求滤料薄而光滑，质地柔软，再过滤面上生成足够的振动力。脉冲喷吹袋式99细净化清灰方式作用强度很大，而且其强度和频率都可以调节，清灰效果好气环式袋式99细净化适用高湿度、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MC6I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、喷嘴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/长高宽MC36I2736325064806142516783600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/min1116.8012020001200150099%21424主要结构尺寸：型号AA1BB1HMC36I16781150134011003660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。2.2.2管道布置及各管段的管径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。2.管径的确定式中：v烟气流速m/s（对于锅炉烟尘v=1015m/s）取v=13 m/s则 圆整并选取风值：钢制板风管外径D/mm外径允许偏差/mm壁厚/mm30010.06内径d1=300-20.6=398.8m由公式得烟气流速由此可知，除尘器中的管径设计合理2.2.3烟囱的设计1.烟囱高度的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）50%由=1+9.5(-0.5)1.4 kG =1+2.6(-0.5)2.2 kG得=1+9.5(0.75-0.5)1.4 1.76=4.16Kmol/m2hKPa=1+2.6(0.75-0.5)2.2154.41=173.43 h-1H溶解度系数 H=0.0156 Kmol/m3KPa其中， Uv、UL气体、液体的质量通量，kg（m2h）；V L气体、液体的黏度，kg（mh） 【1Pas=3600 kgmh】； v、L气体、液体的密度，kgm；DV、DL溶质在气体、液体中的扩散系数，m2/s； R通用气体常数，8.314（m3kpa）/（kmolK）； T系统温度，；at填料的总比表面积，m2m3；aw填料的润湿比表面积，m2m3；g重力加速度，1.27108 m/h； L液体的表面张力，kgh2（dyncm=12960kg/h2） c填料材质的临界表面张力，kgh2（dyncm=12960kg/h2）填料形状系数。2、气相总传质单元数NOG的计算 采用对数平均推动力法G=V(Y1-Y2)=147.21(0.00223-0.000111)=0.31由 G=V(Y1-Y2)=L（X1-X2） Y1=0.00223 Y2 =0.000111 X1=0.000045 X2=0Z= NOGHOG=6.840.61=4.17m填料层的设计高度一般为Z=(1.21.5)Z, Z=1.54.17=6.25m设计取填料层高度为Z=7m对于鲍尔环h/D=510,Hmax=6m ,取h/D=6, 则h=61350=8100mm,计算得填料层高度为7000mm,故不需分层3.5填料塔的附件选择选用筛孔盘式分布器,进口管径为400mm,进口风速为13m/s,阻力约为400Pa选用多孔盘管式液体分布器,阻力约为50Pa选用液封排液装置选用丝网除尘器,出口管径为250mm,阻力为100Pa3.5.1管道局部阻力计算根据工艺流程,填料塔至烟囱间附属3个90o弯头，如图所示：取D=400mm R=1.5D =0.18=37.87Pa系统总阻力=3430+400+200+50+100+37.87=4217.87Pa3.5.2风机和电机的选择引风机全压力可按下式计算=1.2由上式可得=1.24217.87=5061.44Pa所以风机的全压力为5053.956Pa引风机的风量 综合风机全压及送风量,选用G4-32-11型号的引风机,性能参数如下:G4-32-11型号引风机性能表型号全压(Pa)风量(m3/h)电机功率(Kw)G4-32-113678-85642460-2900011-75电机功率的计算根据电机功率,选用Y180M-2型电动机,电机性能参数如下:型号功率(Kw)电流(A)转速(r/min)效率(%)Y180M-22242.22940894、课程总结经过两周的努力，本次课程设计顺利完成。设计中首先对锅炉用煤进行耗空气量，烟气流量，烟气灰分及二氧化硫浓度的计算。第二部分主要介绍了袋式除尘器的原理，性能影响因素，以及为运行选定参数。第三部分主要是填料塔的设计。在计算过程中涉及到管道的布置和烟囱的设计。通过本次课程设计提高了我的逻辑思维能力以及对材料的整合和筛选能力，这对于我今后的研究和学习有很大的帮助，通过了整个课程设计方案的描述，让我更加全面