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除尘器名称
效率/%
阻力/Pa
费用
文丘里除尘器
90~98
4000~10000
少
电除尘器
50~130
大
袋式除尘器
95~99
1000~1500
中
规定值,mg/m3。
2、除尘器的设计
SO2浓度,mg/m3;
Cs-标准状态下锅炉烟尘、
与选择
表
SO2排放标准中
8-22常用除尘器
1)、袋式除尘器设计
1工作室过滤面积
SP=Q'
/60Vf
式中Q'
—设计工况下烟气量,m3/h;
SP—过滤面积,㎡;
Vf—过滤速率:
1.0~2.0m/min之间。
2每条滤袋面积
S1=3.14dL
式中d—滤袋直径,在150~250mm;
L—滤袋长度,在2.5~5m。
3工作室滤袋总数
n=S/S1
式中S1一条滤袋的面积m2;
根据n确定室数,一般袋收尘的室数不小于4室。
4滤袋过滤总面积的确定
2
S=SP+SC=Q'
/V+SC(m2)
式中SP—同时工作各室的过滤面积(m2);
SC-—清灰室的过滤面积(m2)。
5袋收尘器的压降△P
△P=P机+P袋(Pa)
式中P机—般为190380Pa,与进口速度有关;
P袋—新滤袋一般为130Pa,积灰滤袋一般为1150Pa。
袋收尘器的压降一般控制在9951990Pa(48英寸),清灰后,阻力比清灰前降低1/22英寸(12.750.8mm水柱)就认为清灰合适。
如收尘器的处理风量比正常风量大,则收尘器的压降也相应增加,关于压降变化的公式如下:
1.4
Q2△P2=△P1×
2(Pa)
Q1
式中△P2—风量Q2时的压降(Pa);
△P1—风量Q1时的压降(Pa);
Q1—正常处理风量(m3/min);
Q1—风量变大后的风量(m3/min)。
(2)、电除尘器设计
一般静电除尘器电场风速一般在0.7~1.4m/s,通常取1.0m/s;
驱进速度一般在0.04~0.2m/s,通常取0.15m/s;
集尘极间距设计为400mm,电晕极间距为200mm。
1集尘极板总面积:
式中We—驱进速度,m/s,
Q′—设计工况下烟气量,m3/h,η—除尘效率。
比表面积:
f=Q(m3/h?
m2)A
实际集尘极面积:
考虑到处理烟气量、温度、压力、供电系统可靠性等因素的影响,取储备系数
尘极面积:
A`=(1.5~2.0)Km2,则实际比面积:
f`==Q′/A(m3/h?
m2)
2除尘效率校核;
1ef
3电场断面积:
Ac=
式中V—电场风速,m/s
4
极板高度:
式中V—电场风速,m/s。
5电场断面宽度:
⑤集尘极排数:
B
n=+1
式中B—集尘极间距,取400mm。
6集尘极长度:
2(n1)H
7电场设计:
设计4个电场,实际安装集尘极个数为4×
集尘极排数。
安装后集尘极总面积:
A=n×
L×
H,m2
8停留时间:
t=L
9工作电压:
U=EB,KV
I=Ai,A
10电除尘器阴极线的个数:
N=,L个
L
式中L—电晕极间距,取200mm。
3、脱硫装置设计
脱硫常见工艺流程有:
石灰石(石灰)/石膏湿法:
该工艺主要包括烟气系统、吸收系统、吸收剂制备系统、石膏脱水及储存系统、废水处理系统及公用系统。
该工艺完全成熟,运行安全可靠,可用率在99%以上,能耗低。
90%
特点:
吸收剂资源丰富,成本低廉,其废渣可抛弃,也可用作石膏回收。
对高硫煤,脱硫效率可达以上;
对低硫煤,脱硫效率可达95%以上。
循环流化床干法:
该工艺主要包括石灰制备系统,脱硫反应系统和收尘引风系统三个部分组成。
特点:
脱硫剂反应停留时间长及对锅炉负荷变化的适应性强。
综合造价低,维护工作量和费用低,电耗低,循环流化床工艺的电耗量的0.5%~0.7%,水耗量低,不需要考虑防腐,工艺简单可靠不受燃煤含硫
量限制,对锅炉负荷适应性强,通过调节吸收剂加入量,水量,吸收塔压降,能快速响应锅炉负荷的变化情况。
两种方案的比较:
石灰石—石膏湿法成熟于八十年代初,技术成熟,系统较为可靠最高脱硫率在95%对吸收剂品质要求
CaCO3含量大于等于91%,细度250目,MgO含量小于2%,设备投资大,运行费用高,钙硫比低,吸收剂用量高,电耗大,水耗大,烟气与吸收剂接触时间短,脱硫塔内烟气流速低,气固塔内接触长度短,无法脱除SO3,反应器出口烟气温度低,需要对烟囱进行内衬防腐,重金属脱除率低。
循环流化床法成熟于九十年代末,系统简洁,技术成熟,可靠性高,脱硫效率达90%以上,最高可达
99.7%,对吸收剂的品质要求CaO大于等于80%,T60小于等于4min,粒径小于等于2mm,设备投资低,运行费用低,钙硫比高,吸收剂用量低,水电耗小,烟气与吸收剂接触时间长,几乎可以100%的脱除SO3,
反应器出口烟气温度高,对烟囱没有特殊要求,可95%脱除重金属。
由于石灰石—石膏湿法脱硫工艺成熟,吸收剂来源广泛,所以大多选择石灰石—石膏湿法烟气脱硫技
术。
(1)、吸收剂消耗量计算:
1)、净烟气中SO2浓度:
Cj=CSO2×
(1-)
式中Cj—净烟气中SO2含量mg/m3;
CSO2-原烟气中SO2含量mg/m3;
2)、石灰石消耗量:
需要脱除的SO2摩尔数:
nSO2=CSO2×
Q×
MSO2
MCaCO3=nSO2×
R×
M×
106/Pe,(t/h)
式中CSO2—原烟气中SO2含量,mg/m3;
Q—烟气量,m3/h;
MSO2—SO2分子量;
—脱硫效率,%;
R—钙硫比,取R=1.03;
M—碳酸钙的分子量;
Pe—石灰石纯度,Pe=92%;
吸收塔有一定漏风率大约为10%,所以进入吸
①吸收塔烟气量:
Vs=Q×
(1-10%),m3/h逆流喷淋空塔设计烟气流速一般为2.5~5m/s。
②吸收塔塔径:
吸收塔截面积:
A=Vs/V
式中Vs—进入吸收塔烟气量m3/s;
V—吸收塔烟气流速m/s。
③吸收塔高度
2~5s,取5s。
则吸收区高度为:
原烟气与吸收液中吸收塔内反应时间
H=vt=3×
5=15m
式中t—吸收塔内反应时间,s;
V—吸收塔烟气流速,m/s。
④吸收浆液量:
液气比与脱硫效率有关,一般在8~25L/m3,所需的吸收浆液量为:
L=Vs(L/Vs)
式中L/Vs—液气比。
4、确定除尘脱硫设备、风机和烟囱的位置及管道的布置
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。
2)、管径的确定
式中Q-工况下管内烟气流量,m/s;
V-烟气流速,m/s,(可查有关手册确定,对于锅炉烟尘v=10~15m/s)。
管径计算出以后,要进行圆整(查手册),再用圆整后的管径计算出实际烟气流速。
实际烟气流速要符合要求。
5、烟囱的设计
(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(t/h),然后根据锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)中的规定(见表8-23)确定烟囱的高度。
表8-23锅炉烟囱高度表
锅炉房装机总容量
MW
<
0.7
0.7~<
1.4~<
2.8
2.8~<
7
7~<
14
14~<
28
t/h
1
1~<
2~<
4~<
10
10~<
20
20~<
40
烟囱最低允许高度
m
25
30
35
45
2)、烟囱直径的计算
烟囱出口内径可按下式计算
U-按表3选取的烟囱出口烟气流速,m/s。
表8-24烟囱出口烟气流速(m/s)
通风方式
运行情况
全负荷时
最小负荷
机械通风
10~20
4~5
自然通风
6~10
2.5~3
烟囱底部直径:
d1d22iH(m)
d2-烟囱出口直径,m;
H-烟囱高度,m;
i-烟囱锥度,通常取i=0.02~0.03。
3)、烟囱的抽力:
式中H-烟囱高度,m;
tk-外界空气温度,℃;
tp-烟囱内烟气平均温度,℃;
P-当地大气压,Pa。
6、系统阻力的计算
(1)、摩擦压力损失
对于圆管:
pLL?
u(Pa)
Ld2
式中L-管道长度,m;
D-管道直径,m;
ρ-烟气密度,kg/m3;
u-管中气流平均速率,m/s;
K
λ-摩擦阻力系数,是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度K的函数。
可以查手册得到(实d
际中对金属管道λ值可取0.02,对砖砌和混凝土管道λ值可取0.04)。
2)、局部压力损失
v
p(Pa)
式中ξ-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;
U-与ξ相对应的断面平均气流速率,
m/s;
ρ—烟气密度,
3kg/m。
7、风机和电动机选择及计算
(1)、风机风量的计算
Qy
(1K1)Q
273tp
101.3253
(m/h)
273
P
式中K1-考虑系数漏风所附加的安全系数。
一般管道取K=0.1;
除尘管道取K=0.1~0.15;
Q-标准状态下风机前标态下风量,m3/h;
tp-风机前烟气温度,℃,若管道不太长,可以近似取锅炉排烟温度;
P-当地大气压力,kPa。
2)、风机风压的计算
py(1K2)(hSy)0(1K2)(hSy)Tp0(Pa)T0p
般管道取K=0.1~0.15,除尘管
式中K2-考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数。
道取K=0.1~0.2;
∑△h-系统总阻力,Pa;
Sy-烟囱抽力,Pa;
ρ0、p0、T0-风机性能表中给出的标准状态的空气密度、压力、温度,
般说,p0=101.3kPa,对于引风机T0=200℃,ρ0=0.745kg/m3;
计算出风机风量Qy和风机风压△
p、T-运行工况下进入风机时的空气密度、压力、温度。
py后,可按风机产品样本给出的性能曲线或表格选择风机的型号。
3)、电动机功率的计算
式中Qy-风机风量,m3/h;
△p-风机风压,Pa;
η2-机械传动效率,当风机与电动机直联传动时η2=1,用连轴器时η2=0.95~0.98,用
V形带传动时η2=0.95;
β-电动机备用系数。
对引风机,β=1.3。
根据电动机的功率,风机的转速,传动方式选择电动机型号。
(三)、绘制图纸要求1、除尘系统图一张(1号或2号图纸)。
系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号,并附明细表。
2、除尘系统平面、剖面布置图2~3张(1号、2号或3号图纸),图中设备管件应标注编号,编号应与系统图对应。
布置图应按比例绘制。
锅炉房及锅炉的绘制可以简化,但应能表明建筑外形和主要结构型式。
在平面布置图中应有方为标志(指北针)(该项据设计时间选做)(四)、参考资料
1、郝吉明,马广大主编《大气污染控制工程》,高等教育出版社;
3、罗辉主编《环保设备设计与应用》,高等教育出版社;
4、黄学敏,张承中主编《大气污染控制工程实践教程》,化学工业出版社;
5、张殿印,王纯主编《除尘工程设计手册》,化学工业出版社。
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