大气污染控制工程环1001陆滢.docx
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大气污染控制工程环1001陆滢
XX建筑学院
大气污染控制工程课程设计
题目:
700t/h〔耗煤量〕燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺设计
姓名:
陆滢
专业:
环境工程
班级学号:
45号
指导教师:
魏宏艳
日期:
2021年6月10日-21日
前言
1.设计任务书..................................................1
2.设计方案的选择确定..........................................2
3.除尘系统的论证选择..........................................2
3.1旋风除尘器的构造设计与选用................................4
3.2预除尘设备的论证选择.....................................5
3.3旋风除尘器的工作原理、应用与特点..........................6
3.4旋风除尘器的构造设计与选用................................6
3.5旋风除尘器分割粒径、分级效率和总效率的计算................7
3.6二级除尘设备的论证选择....................................7
3.7袋式除尘器的选择.........................................14
4.锅炉烟气脱硫工艺的论证选择与喷淋塔的计算................,..15
5.烟囱的设计与计算...........................................21
6.管道计算...................................................23
7.阻力计算...................................................24
8.风机与泵的选择.............................................26
9.设计结果综合评价...........................................27
主要参考文献
前言
本次课程设计的题目是用煤量700t/年燃煤锅炉烟气脱硫除尘装置的设计。
主要涉与内容包括根据锅炉生产能力,燃煤量,煤质等数据计算烟气量,烟尘浓度和SO2浓度;根据排放标准论证除尘系统和确定旋风除尘器型号,并计算旋风除尘器各局部的尺寸;根据粉尘粒径分布数据计算所设计旋风除尘器的分割粒径,分级效率和总效率;确定二级除尘设备型号,计算设备主要尺寸;计算除尘系统的总除尘效率与粉尘排放浓度,并对烟气脱硫工艺进展论证选择.
1大气污染工程设计任务书
1.1课程设计题目
3台700吨/年燃高硫无烟煤锅炉房烟气脱除尘硫系统设计
1.2设计原始材料
1、.煤的工业分析如下表〔质量比,含N量不计〕:
低位发热量〔KJ/Kg〕
C
H
S
O
灰分
水分
23090
62%
4.0%
5.0%
4.0%
15.0%
8.0%
2、锅炉型号:
SHS35-39型
3、锅炉热效率:
76%
4、空气过剩系数:
1.3
5、水的蒸发热:
2560.5KJ/Kg
6、烟尘的排放因子:
29%
7、烟气温度:
180℃
8、烟气密度:
1.21kg/m3
9、烟气粘度:
2.4×106pa·s
10、尘粒密度:
2150kg/m3
11、烟气其他性质按空气计算
12、烟气中烟尘颗粒粒径分布:
平均粒径/μm
0.4
2.5
5.5
11
20
30
45
50
>60
质量频率/%
4
15
17
19
19
14
5
3
4
13、按锅炉大气污染物排放标准〔GB13217-2001〕中二类区标准执行:
标准状态下烟尘浓度排放标准:
≤200mg/m3;
标准状态下SO2排放标准:
≤900mg/m3。
1.3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与特点;运行参数的选择与设计;净化效率的影响因素等。
3、除尘设备构造设计计算
4、脱硫设备构造设计计算
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、管件编号、并附明细表;除尘系统、脱硫设备平面、剖面布置图假设干X,以解释清楚为宜,最少3XA2图,并包括系统流程图一X。
2.设计方案的选择确定
2.1除尘系统的论证选择
设1kg燃煤时
燃料成分名称
可燃成分含量/g
可燃成分的量/mol
理论需氧量/mol
废气中组分/mol
C
H
S
O
水
灰分
620
40
50
40
80
150
51.67
20
1.5625
——
——
——
51.67
10
1.5625
-1.25
——
——
51.67
20
1.5625
——
4.4
——
理论需氧量:
51.67+62.56×0.79/0.21=297.9(mol/kg)
理论空气量:
61.9825×4.78=296.28(mol/kg)
在标准状态下的体积为:
296.28×22.4×10-3=6.64(m3/kg)
烟气量:
61.9825×3.78+51.67+20+1.5625+4.4=311.93mol/kg
在标准状态下理论烟气体积:
311.93×22.4×10-3=6.99m3/kg
在标准状态下实际烟气体积:
6.99+6.64×〔1.3-1〕=8.982(m3)
SO2的浓度:
C=11133.4mg/m3
烟尘的浓度:
C=4843mg/m3
在180℃时实际烟气量:
Q=1187.2m3/h
〔2〕烟尘的除尘效率计算
按锅炉大气污染物排放标准〔GB13217-2001〕,可以计算出
烟尘的除尘效率要到达:
≧96﹪
(3)SO2的脱硫效率计算
按锅炉大气污染物排放标准〔GB13217-2001〕,计算出
SO2的脱硫效率要到达:
≧92﹪
〔4〕方案初步设计
先用二级除尘系统除尘〔一级预除尘用旋风除尘器、二级用袋式除尘器〕,再用石灰石/石灰湿法脱硫。
注:
考虑到压损过大对除尘器的不利影响和对操作的要求高,作为一级预除尘除尘要求不高,因此,确定旋风除尘器型号时要求阻力不大于900Pa。
3.1除尘系统的论证选择
3.1.1预除尘设备的论证选择
烟气的预除尘设备一般选用重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器、多管旋风除尘器和喷淋洗涤塔等。
它们根本性能如表2—1示。
表2—1除尘设备的根本性能
除尘器名称
阻力〔Pa〕
除尘效率(﹪)
初投资
运行费用
重力沉降室
50~150
40~60
少
少
惯性除尘器
100~500
50~70
少
少
旋风除尘器
400~1300
70~92
少
中
多管旋风除尘器
800~1500
80~95
中
中
喷淋洗涤塔
100~300
75~95
中
中
表2—2各种除尘器设备费、耗钢量与能耗量指标
除尘器名称
所占空间体积[m3/(1000m3/h)]
存储设备费〔比值〕
耗钢量[kg/(m3/h)]
能耗量〔Kj/m3〕
重力沉降室
20~40
1.0
惯性除尘器
0.7~1.2
3.0~6.0
0.15~0.3
旋风除尘器
约1.75
1.0~4.0
0.05~0.1
0.8~1.6
多管旋风除尘器
3.9
2.5~5.0
0.07~0.15
1.6~4.0
表2—3各种除尘器的比拟
除尘器名称
除尘作用力
最正确粒径/μm
投资比拟
阻力Pa
温度℃
备注
重力尘降室
重力
>100
低
200~1000
<400
占地面积大,除尘效率低
惯性除尘器
惯性力
>50
低
400~1200
<400
除尘效率较低
旋风除尘器
离心力
5~20
中
400~2000
<400
通过比拟,旋风除尘器管理、制作方便,体积小、价格廉价,因此,选用旋风除尘器作为二级除尘系统中的预除尘。
3.1.1.1旋风除尘器的工作原理、应用与特点
旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从合尘气流中别离出来的除尘装置。
它具有构造简单,体积较小,不需特殊的附属设备,造价较低.阻力中等,器内无运动部件,操作维修方便等优点。
旋风除尘器一般用于捕集5-15微米以上的颗粒.除尘效率可达80%以上,近年来经改良后的特制旋风除尘器.其除尘效率可达95%以上。
旋风除尘器的缺点是捕集微粒小于5微米的效率不高.旋风除尘器内气流与尘粒的运动概况:
旋转气流的绝大局部沿器壁自圆简体,呈螺旋状由上向下向圆锥体底部运动,形成下降的外旋含尘气流,在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于气体的尘粒甩向器壁,尘粒一旦与器壁接触,便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿壁面下落进入集灰斗。
旋转下降的气流在到达圆锥体底部后.沿除尘器的轴心部位转而向上.形成上升的内旋气流,并由除尘器的排气管排出。
自进气口流人的另一小局部气流,那么向旋风除尘器顶盖处流动,然后沿排气管外侧向下流动,当到达排气管下端时,即反转向上随上升的中心气流一同从诽气管排出,分散在其中的尘粒也随同被带走。
3.1.1.2旋风除尘器的构造设计与选用
1、尺寸计算
〔1〕烟气处理量:
Q=3562(m3/h)
〔2〕初步选用XLP/B型旋风除尘器,处理烟气量小,将选用1个,取ξ=5.8
u=(2△P/ρξ)0.5=(2×900/〔1.21×5.8〕)0.5=16.02m/s
在这里取u=16m/s
△P=898﹤900
进口面积A=Q/u=3562/16/3600=0.062m2
根据XLP/B型旋风除尘器尺寸比例
入口宽度b=(A/2)0.5=0.18m
入口高度h=(2A)0.5=0.36
筒体直径D=3.33b=0.6m
进口直径0.5D=0.3m
参考XLP/B型旋风除尘器产品系列①,取D=700mm,那么是XLP/B-7.0-Y型号
参数见表2—4
表2—4XLP/B型旋风除尘器外形尺寸
B编号
外形尺寸/mm
D
H
H1
H2
H3
H4
C1
C1
C3
L1
L2
L3
D1
D2
D3
A
B
质量/kg
XLP/B
-7.0
700
3080
1820
785
475
1260
470
391
210
246
391
124
420
114
780
210
420
173.24
(3)选型论证
a×b=0.0882m2
u=Q/A=11.2m/s
△P=ξu2ρ/2=780.2
△P=440Pa﹤900Pa
符合要求。
3.1.1.3XLP/B型旋风除尘器的分割粒径、分级效率和总效率的计算
表2—5XLP/B型旋风除尘器分级效率和总效率
平均粒径/μm
0.4
2.5
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