实习某锅炉烟气除尘设备设计

燃煤供热锅炉烟气除尘系统设计一.概述1.设计目标整合从空气污染控制项目中学到的知识，运用计算、工艺比较和选择、绘图等技能。在本次设计中，提高了综合应用能力，对专业知识有了更全面、系统的了解和掌握，并能独立完成空气除尘设备的简单设计。2.设计任务2.1燃煤锅炉烟尘排放和烟尘、二氧化硫浓度的计算。2.2净化系统设计方案的分析和确定。2.3除尘器的比较和选择：确定除尘器的类型、型号和规格，并确定其主要运行参数。2.4管网计算：确定各装置的位置和管道布置，计算管径、长度、烟囱高度、出口内径和系统总阻力。2.5风机和电机的选择和设计：根据净化系统处理的烟气量、烟气温度、系统总阻力等，计算选择风机的类型和型号以及电机的类型、型号和功率。3.设计基础根据锅炉空气污染物排放标准(GB13271-2001)中的二类区域标准。4.原始设计数据4.1锅炉型号：szl4-13，共4台(2.8MW4)，即每台锅炉每秒的发热量为2.8103 kJ4.2设计煤耗为600公斤/小时(单位)，水的汽化热为2570.89千焦/公斤4.3废气温度：1604.4烟气密度(标准条件下):1.34千克/立方米4.5空气过剩系数：=1.44.6排烟中的飞灰与煤中不可燃成分的比例：16%4.7锅炉出口前烟气阻力：800帕4.8当地大气压力：97.86千帕4.9冬季室外空气温度：-14.10空气中的含水量(标准条件下):0.01293千克/立方米4.11烟气的其他特性由空气计算。4.12煤炭工业分析基础：CY=68%；HY=4%；SY=1%；OY=5%；纽约=1%；性别=6%；AY=15%；VY=13%4.13按照锅炉空气污染物排放标准(GB13271-2001)中的二类区域标准执行。4.14烟气浓度排放标准(标准状态):200毫克/立方米4.15二氧化硫排放标准(标准状态):900毫克/立方米二、除尘器的选择1.不同类型吸尘器介绍1.1离心除尘器。它结构简单，操作方便，能分离和捕获细小的粉末颗粒，但除尘效率不高，约为85，阻力一般不超过1000帕。因此，它广泛应用于独立的除尘装置，也可作为其他除尘器的预处理装置。1.2清洗集尘器。文丘里洗涤器使用最广泛。文丘里洗涤器的除尘效率一般在95%以上。它随着液滴直径和喉部气体速度的增加而增加。当液滴直径比尘粒大50倍时，其除尘效率最高。该除尘器结构简单，除尘效率高，水滴还能吸收烟气中二氧化硫的三氧化硫。缺点是阻力大，需要污水处理装置。1.3袋式过滤器。袋式除尘器的阻力一般为1000-2000帕。此外，如果集尘器的阻力太高，除尘系统中的处理气体量也会减少，影响生产系统的排气效果。因此，当除尘器阻力达到一定值时，应及时除尘。除尘不得过度，即不得损坏最初的一层灰尘，否则除尘效率会大大降低。1.4静电除尘器。静电除尘器的除尘效率与电场强度、集尘板面积、烟气流速、粉尘推进速度有关，特别是粉尘的电导率。静电除尘器除尘效率高(高达99.99)，能捕集0.1m以上的粉尘颗粒，具有阻力小、运行成本低、烟气处理量大、操作方便、自动化程度高等优点。缺点是设备庞大，投资成本高。1.5旋风除尘器。除尘效率高达5-10m以上，除尘效率可达90%以上。它广泛应用于化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械、纺织等工业部门。本发明结构简单，无运动部件，不需要特殊的附属设备，占地面积小，制造安装投资少。操作维护简单，压力损失适中，功耗低，运行维护成本低。操作灵活性大，性能稳定，不受含尘气体浓度和温度的限制。对灰尘的物理性质没有特殊要求。同时，可根据化工生产的不同要求选择不同的材料，或内衬不同的耐磨耐热材料，提高使用寿命。2.除尘器的比较和选择选择除尘技术时，应充分考虑经济性、可靠性、适用性和社会性的影响。除尘技术的确定受当地条件、场地条件、燃煤特性、排放标准和要达到的除尘效率等诸多因素的影响。1)除尘效率袋式过滤器：收集对人体有严重影响的重金属颗粒和亚微米粉尘颗粒更有效。一般情况下，除尘效率可达到99.99以上，排放的烟尘浓度可稳定低于50mg/Nm3，甚至低于10 mg/Nm3，实现几乎零排放。静电除尘器：随着国家环保标准的进一步提高，越来越多的电厂燃用低硫煤(或经过高效脱硫)，比电阻大，甚至达到标准变得越来越困难。然而，袋式除尘器的过滤机理决定了其不受燃煤理化性质变化的影响，具有稳定的除尘效率。根据现行的国家环保排放标准和排污费的征收方式，袋式除尘器带来的经济效益是显而易见的。2)系统变化对除尘器的影响锅炉系统是一个经常变化和调整的系统，因此不能保证锅炉烟气的理化性质、烟气浓度、温度等参数不变。这一系列的变化将导致不同吸尘器的明显不同的变化。以下是主要方面的比较：(1)鼓风机和引风机风量不变，锅炉出口烟气浓度变化。除尘器：粉尘浓度的变化只引起袋式除尘器滤袋负荷的变化，从而引起除尘频率的变化(自动调节)。粉尘浓度高的滤袋上的粉尘积聚快，相应的除尘频率高。相反，除尘频率低，排放浓度不会改变。对于静电除尘器：粉尘浓度的变化直接影响粉尘的荷电量，从而也直接影响静电除尘器的除尘效率，最终体现在排放浓度的变化上。通常，除尘效率随着粉尘浓度的增加而增加，排放浓度也相应增加。当粉尘浓度降低时，除尘效率降低，排放浓度相应降低。(2)锅炉烟尘量保持不变，送风和引风机风量发生变化。对于袋式除尘器：风量的变化直接引起过滤风速的变化，从而引起设备阻力的变化，但对除尘效率影响不大。风量增加，设备阻力增加，引风机出力增加；相反，引风机出力减少。对于静电除尘器：风量的变化对设备影响很小，但静电除尘器的除尘效率随风量变化很明显。如果风量增加，静电除尘器的电场风速增加，粉尘在电场中的停留时间缩短。尽管电场中的风扰动提高了带电尘埃的有效驱动速度，但不足以补偿负效应对于静电除尘器：如果烟气温度过低，冷凝会造成外壳腐蚀或高压漏电，但有利于除尘效率；烟气温度和粉尘比电阻的升高不利于除尘。因此，烟气温度直接影响除尘效率，效果明显。(4)气流分布对于袋式除尘器：除尘效率与气流分布没有直接关系，即气流分布不影响除尘效率。但是，除尘器内部的局部气流分布应尽可能均匀，偏差不应过大，否则局部布袋会因局部负荷不均匀或射流磨损而破裂，影响除尘器滤袋的正常使用寿命。静电除尘器：静电除尘器对电场中的气流分布非常敏感。气流分布的质量直接影响除尘效率。在电除尘器的性能评价中，气流分布的均方根指数通常是评价电除尘器质量的重要指标之一。3)经营管理(1)经营管理袋式除尘器：运行稳定，控制简单，无高压设备，安全性好，对除尘效率的干扰因素少，排放稳定。由于滤袋是袋式除尘器的核心部件，也是袋式除尘器的心脏，相对脆弱，设备管理要求严格。对于静电除尘器；运行中对除尘效率有许多干扰因素；排放不稳定；控制相对复杂，对高压设备的安全保护要求高。由于静电除尘器都是钢结构，不易损坏，与袋式除尘器相比，设备管理要求不是很严格。(2)袋式除尘器的关闭和启动：方便，但在长期关闭过程中需要保护滤袋。静电除尘器：方便，可随时停止。(3)检查和维护：对于袋式除尘器，可实现在线检查，无需停机。(2)静电除尘器：检修时停机。4)设备投资(1)对于常规烟气条件和粉尘(主要指更适合静电除尘器的烟气)，两种除尘器的排放浓度应满足目前较低的环保要求(如150mg/m3)。袋式除尘器的初始投资约为静电除尘器的20-35倍。(2)对于低硫高比电阻粉尘、高二氧化硅和高三氧化二铝粉尘不适合静电除尘器，两种除尘器应满足目前较低的环保要求(如150毫克/立方米)。静电除尘器和袋式除尘器的初始投资相当或静电除尘器的投资较高。(3)为了在正常情况下达到相同的除尘效率或相同的排放浓度，静电除尘器的投资通常高于袋式除尘器。以呼和浩特电厂200兆瓦机组为例：袋式除尘器：单位除尘器投资不到2000万元，保证排放浓度不超过50毫克/立方米。静电除尘器：按四个电场计算，具体集尘面积为130m2/m3/s，每块隔板投资250mg/Nm3，约2500万元。5)运行维护费用(1)运行能耗与袋式除尘器相比：风机能耗大，除尘能耗小。对于静电除尘器：风机消耗较少的能量，电场消耗较多。然而，一般来说，两个集尘器的功耗是相等的。对于静电除尘器难以捕捉的粉尘，或者当静电除尘器的电场数超过4个电场时，静电除尘器的能耗高于袋式除尘器，也就是说，此时静电除尘器的运行成本高于袋式除尘器。根据即将出台的新环保标准，如果静电除尘器达到标准，它必须是一个有4个或更多电场的静电除尘器，其功耗必须高于袋式除尘器。(2)维护费用维护(3)经济效益分析：在实际运行中，袋式除尘器的排放浓度约为静电除尘器的10%。因此，采用袋式除尘器的电厂实际支付的排污费也只有静电除尘器的1/10左右。根据目前国家征收的排污费，采用袋式除尘器后，每炉/年的排污费减少相当可观，至少在百万至百万元之间。根据以前的标准，即不需要缴纳排污费，使用袋式除尘器可以免缴排污费。此外，袋式过滤器的脱硫效率约为5%。这也可以降低二氧化硫的排污费。总之，新的环保标准颁布后，静电除尘器要达到排放标准，必须采用4个电场以上的除尘器。此时，静电除尘器的初投资已经高于袋式除尘器，4个电场以上的静电除尘器(或4个电场的高比积尘面积)的运行电耗远高于袋式除尘器。因此，在新的环保要求下，即使静电除尘器达到标准，其初投资和运行费用也要高于袋式除尘器。另外，静电除尘器的排放浓度始终是袋式除尘器的10倍左右。在现行的新排污收费制度下，即使排放的尘埃达到标准，也要收费。因此，即使两种类型的除尘器都达到标准，静电除尘器也必须比袋式除尘器支付额外的费用。因此，袋式除尘器必将成为工业除尘的首选设备。表2.1不同除尘器综合性能对照表表2.1不同除尘器综合性能对照表吸尘器的名称适用的粒度范围(微米)效率(%)阻力(帕)设备费运行成本重力沉降室505050-130较少的较少的惯性除尘器25-3050-70300-800较少的较少的旋风集尘器5-3060-70800-1500较少的在冲击水浴除尘器1-1080-95600-1200较少的中间和下部冲击除尘器5951000-1800在中上部电收尘器0.5-190-9850-130大的中上部文丘里除尘器0.5-190-984000-10000较少的大的袋式除尘器0.5-195-991000-1500中上部大的表2.2常用除尘设备投资及运行费用装备投资成本生产费用长锥旋风除尘器低的低的袋式除尘器在在电收尘器高的低的塔式集尘器在在文丘里洗涤器在高的表2.3。袋式除尘器与静电除尘器的比较比较内容名字布袋除尘器静电除尘器烟气特性的影响烟温灵敏，不得超温对效率有影响压力效应最小影响小湿度不利，不能超过限度有利，但防腐氧和硫氧化物影响过滤介质的选择有利，但防腐烟道气的其他成分几乎没有效果几乎没有效果流速对效率的影响不大它对效率有很大的影响。粉尘浓度效率稳定，影响使用寿命。效率有一定的变化。气流的均匀分布不敏感、稳定的效率它对效率有很大的影响。粉尘的粒度分布冲击小，效率稳定它对效率有很大的影响。灰尘特性的影响真密度、体积密度影响很小。当比电阻值较大时，影响较大。支持不足之处有一些影响力比电阻无影响，效率稳定它对效率有很大的影响。分裂化学成分影响过滤介质的选择它对效率有很大的影响。灰尘硬度影响滤袋寿命几乎没有效果设备结构的影响所有形式都是高效的。它对效率有一定的影响。运行和