DZL213型锅炉烟气袋式除尘系统设计.docx
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DZL213型锅炉烟气袋式除尘系统设计.docx
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DZL213型锅炉烟气袋式除尘系统设计
《大气污染操纵技术》课程设计说明书
题目名称:
DZL2-13型锅炉烟气袋式除尘系统设计
系部:
化学与环境工程系
专业班级:
环监11-25班
学生姓名:
王超
学号:
00
指导教师:
刘伟老师
完成日期:
2021年1月5号
新疆工程学院
课程设计评定意见
设计题目DZL2-13型锅炉烟气袋式除尘系统设计
系部化学与环境工程系专业班级环监11-25班
学生姓名王超学生学号00
评定意见:
评定成绩:
指导教师(签名):
年月日
课程设计任务书
2021-2021学年1学期2021年1月5日
专业
环境监测与治理
班级
11-25班
课程名称
大气污染治理技术
设计题目
DZL2-13型锅炉烟气袋式除尘系统设计
指导教师
刘伟
起止时间
周数
一周
设计地点
教学楼
设计目的:
《大气污染治理技术》课程设计是配合大气污染治理技术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。
设计任务或主要技术指标:
DZL2—13型锅炉烟气袋式除尘系统设计
锅炉型号:
DZL2—13即:
蒸发量2t/h
设计耗煤量:
300Kg/h
排烟温度:
140℃
按照锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)中二类区排放标准执行
烟尘浓度排放标准:
200mg/m3二氧化硫排放标准(标准状态下)900mg/m3
设计进度与要求:
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
主要参考书及参考资料:
[1]胡洪营,《环境工程原理》,高等教育出版社
[2]黄学敏,张承中.大气污染控制工程实践教程.北京:
高等教育出版社,2000
[3]张殿印,王纯.除尘器手册.北京:
化学工业出版社,
[4]刘天齐.三废处理工程技术手册·废气卷.北京:
化学工业出版社,1999
教研室主任(签名)系(部)主任(签名)年月日
DZL2-13型锅炉烟气袋式除尘系统设计
00王超
(化学与环境工程系,新疆工程学院,乌鲁木齐830091)
摘要
在目前,大气污染已经变成了一个全世界性的问题,要紧有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。
随着国民经济的进展,能源的消耗量慢慢上升,大气污染物的排放量相应增加。
而就我国的经济和技术进展就我国的经济和技术进展水平及能源的结构来看,以煤炭为要紧能源的状况在尔后相当长时刻内可不能有全然性的改变。
我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主。
因此,操纵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[1]。
本次课程设计的题目是“DZL2-13型锅炉中烟气袋式除尘系统设计”。
通过课程计进一步巩固课程所学习的核心内容,把握设计的内容和相关参数的选择与计算,并使所学知识系统化,培育运用所学习知识进行烟气处置工艺的设计。
本次设计,是针对给定的处置工艺,选择相应参数的计算,绘制工艺图,具有初步的烟气处置单元的设计能力。
咱们将依照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。
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;净化效率的阻碍因素等。
关键词:
袋式除尘器;脱硫工艺;锅炉烟气
1.工艺流程的选择及说明
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,通过烟气再热后由烟囱排入大气。
当脱硫系统显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。
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[2]。
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。
脱硫产物处置系统
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。
由于固体产物中搀杂有各类灰分及NaSO4,严峻阻碍了石膏品质,因此一样以抛弃为主。
在水力旋流器内,石膏浆被浓缩(固体含量约40%)以后用泵打到渣处置场,溢流液回流入再生池内[3]。
燃煤锅炉烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算
标准状况下理论空气量
Qa'=×++式中:
C、H、S、O--别离为煤中各元素所含的质量分数
Qa'=×++×+×标准状态下理论烟气量
Qs'=×(C++++Qa¹+Qa¹+
式中:
Qa′——标准状态下理论空气量m3/kg;
W——煤中水分的的质量分数;
N——N元素在煤中的质量分数。
Qs'=×+×+×+×+×+×
=(m3/㎏)
标准状态下实际烟气量
Qs=Qs'+×(α-1)×Qa'
式中:
a——空气多余系数;
Qa′——标准状态下理论空气量m3/kg;
Qs′——标准状态下理论烟气量m3/kg。
Qs=+××=(m3/㎏)
注意:
标准状态下烟气流量Q应以m3/h计,因此,Q=Qs×设计耗煤量
Q=Qs×设计耗煤量=×300=3735m3/h
烟气含尘浓度
C=
×A(m3/㎏)
式dsh–排烟中飞灰占煤中不可燃成份的质量分数
A–煤中不可燃成份的含量
Qs—标准状态下实际烟气量,m3/kg。
C=
×=(g/m3)
标准状态下烟气中二氧化硫的浓度的计算
Cso2=
×106(㎎/m3)
式S–煤中硫的质量分数;
Qs–标准状态下燃煤产生的实际烟气量m3/㎏
Cso2=
×106=
=×103(㎎/m3)
除尘器的选择
除尘效率
η=1-
=1-
=%
除尘器的选择
表2-1各类除尘器特点
除尘器类型
优点
缺点
机械除尘器
机构简单投资少,维修容易
体积大,效率低
电除尘器
压力损失小,处理烟气量大,能耗低
一次性投资高。
安装精度要求高,对粉尘比电阻有一定要求
袋式除尘器
效率高,性能稳定可靠,操作简单
滤袋检修与更换的工作量大
湿式除尘器
结构简单造价低,占地面积小,操作维修方便
管道易腐蚀,污水污泥处理困难,不利于副产品回收
依照工况下烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率来确信除尘器为袋式除尘器[4]。
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,密闭式和放开式;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:
表2-2袋式除尘器种类及特点
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,依照处置烟气性质及不同型式的袋式除尘器的优缺点,最终决定选用脉冲袋式除尘器。
袋式除尘器滤料选择
表2-3滤料性能
滤料名称
耐温性能/K
吸水率/%
耐酸性
耐碱性
棉织物
348~358
8
很差
稍好
尼龙
348~358
~
稍好
好
玻璃纤维
523
好
差
聚四氟乙烯
493~523
0
很好
很好
依照我组比较各类滤料的性能,最终决定选择聚四氟乙烯作为此袋式除尘器的滤料。
袋式除尘器的清灰方式选择
表2-4清灰方式
粉尘种类
纤维种类
清灰方式
过滤气速(m/min)
飞灰(煤)
玻璃,聚四氟乙烯
逆气流脉冲喷吹机械振动
~
飞灰(油)
玻璃
逆气流
~
水泥
玻璃丙烯酸系聚酯
机械振动
~
依照我组对各类清灰方式的利用情形比较,决定选用逆气流脉冲喷吹机械振动。
脉冲袋式除尘器是一种周期性的向滤袋内或滤袋外喷吹紧缩空气来达到清除滤袋上积尘的袋式除尘器,它具有处置风量大,除尘效率高的优势,而且清灰机构有运动部件,滤袋不受机械力作用,损伤较小,滤袋利用周期长的特点。
用《除尘器手册》当选取MC系列逆喷脉冲袋式除尘[5]。
结构特点:
要紧由上箱体,中箱体,下箱体,排灰系统与喷嘴系统等几个要紧部份组成。
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;操纵仪、操纵阀、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通过滤袋过滤。
粉尘被阻留在袋外,净化气体进入袋内通过文氏管,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,操纵开启脉冲阀按时分排,对滤袋进行清灰。
管道布置及各管段的管径
依照锅炉运行情形和锅炉房现场的实际情形确信各装置的位置,一旦确信了各装置的位置,管道的布置也就大体能够确信了,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[6]。
式中:
v—烟气流速m/s(关于锅炉烟尘v=10~15m/s)
取v=13m/s那么
圆整并选取风值:
表2-5钢制板风管
外径D/mm
外径允许偏差/mm
壁厚/mm
400
±1
内径d1=400-2×=
由公式
得
烟气流速
由此可知,除尘器中的管径设计合理
烟囱的设计
依照锅炉的蒸发量(t/h),然后依照锅炉大气污染物排放标准中的规定表确信烟囱高度[7]。
表2-6锅炉烟囱高度
锅炉总额蒸发量(t/h)
<1
1~2
2~6
6~10
10~20
20~35
烟囱的最低高度(m)
20
25
30
35
40
45
由于给定锅炉型号DZL2—13蒸发量为2t/h,应选定烟囱高度为30m。
烟囱抬升高度:
Qh=CpVo(Ts-Ta)
=××(140-20)
=
Qh—烟囱的热排放率
Cp—标况下的烟气平均比定压热容,取Cp=m3K
Vo—标准状态下的烟气排放量m3/s
Ts—烟气出口温度
Ta—本地最近5年平均气温值K=273+20=293K
由于<2100KW,那么
Vs—烟率出口速度m/s
D—烟囱出口内径m
Qh—烟囱的热排放率
u—烟囱出口的环境平均风速m/s,取s
烟囱总高度H为:
H=Hs+Δh=
烟囱出口内径按如下公式:
圆整取d=
Q—通过烟囱的总烟量m3/h
W—按下表选取的烟囱出口烟气流速m/s,选W=4m/s,
表2-7烟囱出口烟气流速
通风方式
运行情况
全负荷
最小负荷
机械通风
10~20
4~5
自然通风
6~8
2.5~3
烟囱底部直径:
d1=d+2ih=+2××30=
d—烟囱出口直径m
H—烟囱高度m
i—烟囱锥度,取I=
烟囱的抽力:
H—烟囱高度m
tk—外界空气温度℃
tp—烟囱内烟气平均温度℃
B—本地大气压Pa
烟囱的阻力损失计算
采纳砖砌烟囱,阻力可按下式计算
-摩擦阻力系数,
-管道长度,m
-管道直径,
-烟气密度Kg/m3
-管内烟气平均流速
那么最大地面浓度
可见地面最大浓度小于国家规定,烟囱高度设计合理[8]。
系统阻力的计算
一、摩擦阻力损失
L—管道长度,md—管道直径,m
ρ—烟气密度,Kg/m3v—管中烟气流速,m/s
λ—摩擦阻力系数,是气体雷诺数和管道相对粗糙度的函数,能够查手册取得。
(实际中金属管取,砖砌或混凝土管道取。
)
关于Ф400圆,L=50m
ρ=
ΔPL=
=Pa
二、局部压力损失
=
=Pa
ε—异形管件的局部阻力系数,能够在有关手册中查到或通过实验求得。
v—与ε相对应的断面平均气流速度,m/s
ρ—烟气密度,Kg/m3
a、L1=除尘器进气管的阻力损失计算
图2-1进气管管道
如下图,进气管管道计算如下:
渐缩管的计算
α≤45o时ε=
取α=45ov=s
=Pa
设两个均为90o弯头
D=400mm 取R= 那么ε=
=Pa
渐扩管的计算
=
查《化工原理》附表那么ε=
=Pa
L3=
=m
b、除尘器出气管的阻力损失的计算
图2-2出气管管道
如下图,出气管管道计算如下:
渐扩管的计算
α≤45o时ε=
取α=30ov=s
=Pa
L4=
=m
两个90o弯头
D=400mm, 取R=1.5D 那么ε=
=Pa
C、关于T型三通
ε=
=Pa
那么系统总阻力[其中锅炉出口前阻力550Pa,除尘器阻力1400Pa
∑h=++++++++550+1300
=Pa
风机和电机的选择和计算
一、标准状态下风机风量的计算
Q1=
=h
—风量备用系数B—本地大气压KPa
Q—标准状态下风机前的风量,m3/h
tp—风机前烟气温度OC,假设管道不长,能够近似取锅炉排烟温度
二、风机风压的计算
=Pa
—风压备用系数∑Δh—系统总阻力,Pa
tp—风机前烟气温度OCty—风机性能表中给出的实验用气体温度,OC
Py—标准状态下烟气密度Kg/m3Sy—烟囱产生的抽力,Pa
依照Hy和Qy选定Y8-39的引风机,性能表如下
表2-8引风机性能表
型号
全压/(Pa)
风量/(m3/h)
功率/Kw
转速/(r/min)
Y8-39
2136~5762
2500~26000
3~37
2850
3、电动机功率的计算
Qy—风机风量,Hy—风机风压
Y1—风机在全头时的效率(一样为
y2—机械传动功率(用V形带动传动时=)
依照电动机的功率,风机转速,传动方式,选定Y160L-6型电动机(功率是11Kw)
性能参数如下:
表2-10160L-6型电动机性能表
功率(Kw)
型号
转速r/min
效率(%)
功率因数cos
11
Y160L-6
970
87
3课程设计总结
经过两周的尽力,本次课程设计顺利完成。
设计中第一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。
第二部份要紧介绍了袋式除尘器的原理,性能阻碍因素,和为运行选定参数。
本次课程设计提高了我的逻辑思维能力和对材料的整合和挑选能力,这关于我尔后的研究和学习有专门大的帮忙,通过了整个课程设计方案的描述,让我加倍全面的拓宽自己的试探能力。
通过这次设计,我对袋式除尘器的工作原理,性能阻碍因素有了一个全面的熟悉,对其各部份尺寸的设计也有了必然的了解。
两周的尽力结果可能不尽人意,可是咱们付出了。
这几天尽管很辛苦,但很充实,遗忘的知识又从头在头脑中熟悉,通过对这次课程的设计预备,学到了更多新知识。
付出了许多,可是收成的更多。
感激教师在这次设计中给予我的帮忙。
参考文献
[1]胡洪营,《环境工程原理》,高等教育出版社
[2]黄学敏,张承中.大气污染操纵工程实践教程.北京:
高等教育出版社,2000
[3]张殿印,王纯.除尘器手册.北京:
化学工业出版社,
[4]刘天齐.三废处置工程技术手册·废气卷.北京:
化学工业出版社,1999
[5]童志权.工业废气净化与利用.北京:
化学工业出版社,2003
[6]周兴求,叶代启.环保设备设计手册—大气污染操纵设备.北京:
化学工业出版社,2003
[7]童志权主编.大气污染操纵工程.北京:
机械工业出版社,
[8]罗辉.环保设备设计与应用.北京:
高等教育出版社,2003
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- DZL213 锅炉 烟气 除尘 系统 设计