SG-400-140型火電廠鍋爐中硫煙煤煙氣濕式石灰法脫硫塵系統(tǒng)設(shè)計【含CAD圖紙+文檔全套】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 中北大學(xué)課程設(shè)計 摘要 近年來，盡管半干法和干法脫硫技術(shù)及其應(yīng)用有了較大的發(fā)展，但濕發(fā)脫硫仍是目前世界上應(yīng)用最多的脫硫技術(shù)。濕發(fā)工藝中又以濕式鈣法占絕對地位，其優(yōu)點是技術(shù)成熟，脫硫率高沒Ca/S比低，操作簡便，吸收劑價廉易得，副產(chǎn)品便于利用，使用煤種范圍寬，其簡化工藝的投資和運費也很低。 近幾年，童志權(quán)，陳昭瓊在國內(nèi)外首次研究了體系pH值對石灰濕法脫硫反映機理的影響，提出當體系pH值不同時，發(fā)生的主要脫硫反映是不同的。首次從理論上理解了在某些pH值條件下濕式鈣法不結(jié)垢的原因。在此基礎(chǔ)上，又在國內(nèi)外首次提出并研究了亞硫酸鈣脫硫法。該法是用亞硫酸鈣懸浮液在塔內(nèi)與SO反應(yīng)生成溶解度很大的亞硫酸鈣（因而不結(jié)垢），吸收液在循環(huán)池中用石灰漿液再生出亞硫酸鈣循環(huán)使用。其實質(zhì)是類似雙堿法。堿式硫酸鋁法的新型的全鈣基間接石灰法。此前的研究和文獻均忽視了pH值對濕式鈣法脫硫反應(yīng)機理的影響，這是不妥的。盡管人們已知控制體系pH值是防止?jié)袷解}法脫硫結(jié)垢的重要措施，但未能從理論上解釋其原因。 目 錄 1煙氣量，煙塵和二氧化硫濃度的計算 1 1.1 標準狀態(tài)下理論空氣量 1 1.2 標準狀態(tài)下理論煙氣量 1 1.3 標準狀態(tài)下實際煙氣量 1 1.4 煙氣含塵濃度 2 1.5 濃度的計算 2 2 凈化系統(tǒng)設(shè)計方案的分析確定 3 2.1 濕式石灰/石灰石-石膏法反應(yīng)原理 3 2.2 濕式石灰/石灰石-石膏法特點 3 3 工藝過程及操作要點 4 3.1 工藝過程 4 3.2 影響吸收效率的主要因素 4 4 確定煙氣除塵脫硫工藝并進行物料衡算 5 5 除塵器脫硫裝置的選擇設(shè)計 6 5.1 除塵器 6 5.2 煙囪高度的計算 8 5.3 煙囪直徑的計算 10 5.4 系統(tǒng)阻力的計算 11 5.5 風(fēng)機及電動機選擇及計算 14 5.6 系統(tǒng)中煙氣溫度的變化 15 6 總結(jié) 17 參考文獻 18 附圖 1煙氣量，煙塵和二氧化硫濃度的計算 1.1 標準狀態(tài)下理論空氣量 Qa′=4.76(1.867 CY +5.56 HY +0.7 SY -0.7 OY)( m3/㎏) 式中CY，HY，SY，OY—分別為煤中各元素所占的質(zhì)量分數(shù)。 Qa′=4.76(1.867×0.545+5.56×0.09+0.7×0.015 -0.7×0.08) =7.54( m3/㎏) （4—1） 1.2 標準狀態(tài)下理論煙氣量 設(shè)空氣含濕量12.93g/m3 Qs′=1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016 Qa′+0.79 Qa′+0.8NY ( m3/㎏) 式中Qa′---標準狀態(tài)下理論空氣量，m3/㎏； WY ---煤中水分的質(zhì)量分數(shù)； NY ---N元素在煤中的質(zhì)量分數(shù)。 Qs′=1.867(0.545+0.375×0.015)+11.2×0.09+1.24×0.08+0.016×7.54+0.79×7.54+0.8×0.01=8.22 ( m3/㎏) (4—2) 1.3 標準狀態(tài)下實際煙氣量 Qs= Qs′+1.016(α-1) Qa′( m3/㎏) 式中 α---空氣過量系數(shù)； Qs′---標準狀態(tài)下理論煙氣量，m3/㎏； Qa′----標準狀態(tài)下理論空氣量，m3/㎏。 標準狀態(tài)下煙氣流量Q應(yīng)以m3/h計，應(yīng)此，Q=Qs×設(shè)計耗煤量 Qs=8.22+1.016×(1.2-1)×7.54=9.75( m3/㎏) （4—3） Q=Qs×設(shè)計耗煤量=9.75×42000=409500( m3/h) 1.4 煙氣含塵濃度 C=dsh·AY/Qs (㎏/m3) 式中 dsh ---排煙中飛灰占煤中不可燃燒成分的質(zhì)量分數(shù)； AY ---煤中不可燃成分的含量 Qs ---標準狀態(tài)下實際煙氣量，m3/㎏。 C=0.34×0.18/9.75=6.28×10-3(㎏/m3)=6.28×103(mg/m3) （4—4） 1.5 濃度的計算 =0.105 （4—5） 2 凈化系統(tǒng)設(shè)計方案的分析確定 2.1 濕式石灰/石灰石-石膏法反應(yīng)原理 分為吸收和氧化兩個工序 吸收過程： 2.2 濕式石灰/石灰石-石膏法特點 利用石灰或石灰石漿液作為洗滌液吸收凈化煙道氣中的SO2并副產(chǎn)石膏。 優(yōu)點：吸收劑價廉易得；副產(chǎn)物石膏可回收用作建筑材料； 缺點：易發(fā)生設(shè)備結(jié)垢堵塞或磨損設(shè)備。解決這個問題最有效的辦法是在吸收液中加入添加劑，目前工業(yè)上采用添加劑有：氯化鈣（CaCl2）、Mg2+、已二酸、氨等。加入添加劑后，不僅能抑制結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象，而且還能提高吸收效率。 3 工藝過程及操作要點 3.1 工藝過程 主要有三部分組成：SO2的吸收，固液分離，固體處理。 現(xiàn)結(jié)和三菱重工業(yè)石灰-石膏法工藝流程作簡要說明（見書P219，圖9-14）。 3.2 影響吸收效率的主要因素 1）漿液的PH值 有些固體物質(zhì)在水溶液的溶解度與PH值關(guān)系密切見下表所示（補）。 表4—3 在500C不同PH值時和的溶解度 PH值 濃度/ PH值 濃度/ Ca2+ SO32- SO42- Ca2+ SO32- SO42- 7.0 675 23 1320 4.0 1120 1873 1072 6.0 680 51 1340 3.5 1763 4198 980 5.0 731 303 1260 3.0 3135 9375 918 4.5 841 785 1179 2.5 5773 21999 873 有上表看出PH高時溶解度小，PH低時溶解度大；溶解度隨PH變化的變化較小。這樣，當石灰石灰漿液的PH低時，溶液中存在較多的又由于石灰石顆粒表面形成一層 4 確定煙氣除塵脫硫工藝并進行物料衡算 鍋爐煙氣除塵脫硫工藝與脫硫方法有關(guān)。 干法脫硫：先除塵后脫硫； 濕法脫硫：多種方法。視實際情況而定。 可行的途徑有：1）利用現(xiàn)有除塵設(shè)備，設(shè)計脫硫裝置； 2取消原除塵設(shè)備，設(shè)計除塵脫硫新系統(tǒng)。 本例題擬采用先有除塵設(shè)施，后加脫硫裝置的工藝。 其流程為：鍋爐煙氣—除塵設(shè)施—脫硫設(shè)施—煙囪排放 物料衡算：煙氣排放達到SO2≤1200mg/m3，煙塵≤250 mg/m3（GB13271—91中規(guī)定二類區(qū)二級標準）。需指明：2000年1月以后新鍋爐，SO2≤900mg/m3，煙塵≤200 mg/m3 據(jù)此得：除塵量：（6534-250）×2.74×104×10-6=172（Kg/h） 脫硫量：（4082-1200）×2.74×104×10-6=79（Kg/h） 計算結(jié)果示于下圖（標態(tài)） 回收SO279Kg/h 回收煙塵172Kg/h C煙塵=6534mg/m3 排放 C煙塵不變 CSO2=1200mg/m3 脫硫 C煙塵=250mg/m3 CSO2不變 除塵 CSO2=4082mg/m3 鍋爐 煙氣 5 除塵器脫硫裝置的選擇設(shè)計 5.1 除塵器 選用立式麻石水膜除塵器，結(jié)構(gòu)圖見書P227，圖9-19所示，規(guī)格和性能見表9-11。水膜除塵器內(nèi)煙氣上升速度在3.5-5m/s之間為宜，取5m/s，于是： 由 又 （4—6） 所以： 其中：Q’——筒內(nèi)實際處理量（操作溫度80℃，m3/h）； Q——標況下的煙氣量，m3/h。 由表9-11選用MCLS—1.6型麻石水膜除塵氣，各項參數(shù)見表9-11所示，此時煙氣進口速度為： （4—7） 由表9-11查得該條件下除塵器的阻力為1245Pa。 脫硫裝置 選用內(nèi)裝80mm陶瓷拉西環(huán)（層砌），吸收液為石灰石漿液，逆流接觸。 由物料平衡及所選吸收裝置類型知： （4—8） （根據(jù)P211，式9.70） CaCO3的理論需要量： （4—9） 實際用量： 為減少結(jié)垢，可在循環(huán)槽內(nèi)加入已二酸，其加入量為2Kg/t（石灰石） 又 據(jù)前知石灰石吸收二氧化硫的氣速宜在1.6-2.5m/s范圍，液氣比在0.8-8.2 l/m3之間，當取氣速2.4m/s，液氣比1.4 l/m3時，體積總傳質(zhì)系數(shù)KAGa為1.085×10-3Kmol/(m3·h·Pa)，傳質(zhì)阻力受氣膜阻力控制。吸收塔內(nèi)溫度為30℃，因而：所以塔徑： 圓整為D=2.2m，（圓整時直徑1m以上間隔為200mm） 填料塔的橫截面積： 任一截面上氣體質(zhì)量流率： 根據(jù)式9.75，填料層高度H： （4—10） 5.2 煙囪高度的計算 （1）煙囪高度的確定 由設(shè)計任務(wù)書上可得所有鍋爐的總的耗煤量為41t/h, 然后根據(jù)鍋爐大氣污染排放標準中的規(guī)定則可確定煙囪的高度為:80m 表4.1 鍋爐煙囪的高度 鍋爐總額定出力/（t/h） <1 1～2 2～6 6～10 10～25 26～35 煙囪最低高度/m 20 25 30 35 40 45　 （2）煙囪抬升高度計算 式中：——煙氣的熱釋放率，； ——大氣壓力，； 　　　＿＿實際排煙量，； ——煙囪出口處的煙氣溫度， ； ——環(huán)境大氣溫度，，??； ——系數(shù)． 當且＜35K時 （3）煙囪的有效高度 式中：——煙囪抬升高度，； ——煙囪幾何高度，。 (4) 煙囪高度較核 ＿＿污染物在y,z方向上的標準差，； ——煙氣出口處的平均風(fēng)速，，取4； ＿＿源強，； ＿＿地面最大濃度，； 當時： （根據(jù)＜環(huán)境空氣質(zhì)量標準＞各項污染物濃度限值），符合標準． 555.3 煙囪直徑的計算 (1)煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算： d=0.0188(Q/w)1/2(m) （4—11） 式中 Q-----通過煙囪的總煙氣量，m3/h； w-----按表三選取的煙囪出口煙氣流速，m/s。 表4—6 煙囪出口煙氣流速/（m/s） 通風(fēng)方式 運行情況 全負荷時 最小負荷時 機械通風(fēng) 10～20 4～5 自然通風(fēng) 6～10 2.5～3 選定w=4m/s D=0.0188(9750/4)1/2=0.93(m) 圓整取 d=1.0m。 煙囪底部直徑 d1=d2+2·i·H(m) （4—12） 式中 d2-----煙囪出口直徑，m; H-----煙囪高度，m; i-----煙囪錐度(通常取i=0.02～0.03)。 取 i=0.02,H=30m. d1=0.93+2×0.02×30=2.13(m) (2) 煙囪的抽力 SY=0.0342H[1/(1.273+tk)-1/（273+tp)）·B(Pa) （4—13） 式中 H----煙囪高度，m； tk----外界空氣溫度，℃； tp----煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，℃； B----當?shù)卮髿鈮海琍a。 SY=0.0342×216.7×[1/(273-10)-1/（273+160)]×97.86×103 =1082(Pa) （4—14） 5.4 系統(tǒng)阻力的計算 (1)摩擦壓力損失 對于圓管 ΔpL=λL/d·ρυ2/2(Pa) (4—15) 式中 L----管道長度,m； d----管道直徑,m； ρ---煙氣密度，㎏/m3； υ---管中氣流平均速率，m/s； λ---摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對粗糙度K/d的函數(shù)?？梢圆槭謨缘玫?實際中對金屬管道λ值可取0.02，對磚砌或混凝土管道λ值可取0.04)。 a.對于Φ500圓管 L=9.5m ρ=ρn·273/273+160 =1.34×273/443=0.84(㎏/ m3) ΔpL=0.02×450/0.3×0.84×9.852/2 =1732.5(Pa) b.對于磚砌拱形煙道?(參見附圖) A=2×π/4D2=B2+π/2(B/2)2 D=300mm 故B=350mm 則R=A/X 式中，A為面積，X為周長。 (2) 局部壓力損失 ΔP=e·ρυ2/2(Pa) （4—16） 式中 e-----異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊中查到，或通過實驗獲得； υ-----與e想對應(yīng)的斷面平均氣流速度，m/s； ρ-----煙氣密度，㎏/m3； 圖中一為漸縮管。 α≦45℃時，e=0.1 取α=45℃，υ=9.85m/s ΔP=e·ρυ2/2 =0.1×0.84×9.852/2=4.1(Pa) l1=0.05×tan67.5=0.12(m) 圖中為30℃Z行彎頭 h=2.985-2.39=0.595=0.6(m) h/D=0.6/0.3=2,取e′=0.157 e= eRee′ 由手冊查得eRe=1.0 e=1.0×0.157=0.157 ΔP=e·ρυ2/2=0.157×0.84×9.852/2=6.4(Pa) 圖中為漸擴管 A1/A2=0.35×1/3.14×0.29852/4=5.0 查《大氣污染控制工程》附表十一，并取α=300 取e=0.19 ΔP=e·ρυ2/2=0.19×0.84×9.852/2=7.7(Pa) l3=(1-0.2985)/2×tan150=1.3(m) 圖中a為漸擴管 α≦450時，e=0.1 取α=300，υ=9.85 m/s ΔP=e·ρυ2/2=0.1×0.84×9.852/2=4.1(Pa) L=0.93(m) 副圖中b、c均為900彎頭 D=300，取R=D，則e=0.23 則ΔP=e·ρυ2/2=0.23×0.84×9.852/2=9.4(Pa) 兩個彎頭ΔP′=2ΔP=2×9.4=18.8(Pa) 系統(tǒng)總阻力(其中鍋爐出口前阻力為800Pa,設(shè)除塵器阻力為1200Pa)為 ∑Δh=25.8+84.1+4.1+6.4+7.7+4.1+18.8+800+1200=2151(Pa) 5.5 風(fēng)機及電動機選擇及計算 (1) 標準狀態(tài)下風(fēng)機風(fēng)量的計算 Qy=1.1Q·（273+tp）/273×101.325/B(m3/h) （4—17） 式中 1.1-----風(fēng)量備用系數(shù)； Q------標準狀態(tài)下風(fēng)機前風(fēng)量，m3/h； tp ----風(fēng)機前溫度，℃，若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度； B-----當?shù)卮髿鈮毫Pa。 Qy=1.1×9750×（273+160）/273×101.325/97.86 =17613(m3/h) (2) 風(fēng)機風(fēng)量計算 Hy=1.2(∑Δh- Sy)(273+tp)/(273+ty)×101.325/B×1.293/ρy(Pa)（4—19） 式中 1.2-----風(fēng)壓備用系數(shù)； ∑Δh---系統(tǒng)總阻力，Pa； Sy----煙囪抽力，Pa； tp-----風(fēng)機前煙氣溫度，℃； ty----風(fēng)機性能表中給出的實驗用氣體溫度，℃ ρy----標準狀態(tài)下煙氣密度，(γ=1.34㎏/ m3)。 Hy=1.2(2151-150)(273+160)/(273+250)101.325/97.86×1.293/1.34 =1987(Pa) （4—20） 表4-8根據(jù)Qy和Hy選定 Y5-47-136.5℃工況序號為2的引風(fēng)機性能 機號傳動方式 轉(zhuǎn)速/（r/min） 工況序號 流量/(m3/h) 全壓/Pa 內(nèi)效率/% 內(nèi)功率/kW 所需功率/kW 6.5℃ 2620 2 11930 2992 78.6 12.61 17.66 （3） 電動機功率的計算 Ne=QyHyβ/3600×1000η1η2(kW) (4—21) 式中 Qy -----風(fēng)機風(fēng)量，m3/h； Hy -----風(fēng)機風(fēng)壓，Pa； η1-----風(fēng)機在全壓頭時的效率(一般風(fēng)機為0.6，高效風(fēng)機約為0.9)； η2-----機械傳動效率，當風(fēng)機與電機直聯(lián)傳動時η2=1，用聯(lián)軸器連接時η2=0.95～0.98，用V形帶傳動時η2=0.95； β-----電動機備用系數(shù)，對引風(fēng)機，β=1.3。 Ne=17603×1987×1.3/3600×1000×0.6×0.95=22(kW) 根據(jù)電動機的效率、風(fēng)機的轉(zhuǎn)速、傳動方式選定Y180M-2型電動機 5.6 系統(tǒng)中煙氣溫度的變化 (1) 煙氣在管道中的溫度降 Δt1=q·F/Q·Cv (℃) （4—22） 式中 Q—標準狀態(tài)下煙氣流量，m3/h F—管道散熱面積，m2 Cv—標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容，一般為1.352～1.357KJ/( m3·℃); q—管道單位面積散熱損失。 室內(nèi)q=4187KJ/( m2·h) 室外q=5443KJ/( m2·h) 室內(nèi)管道長：L=2.18-0.6-0.12=1.46(m) F=πL·D=3.14×1.46×0.3=1.38(m2) 室外管道長：L=9.5-1.46=8.04(m) F=πL·D=3.14×8.04×0.3=7.57(m2) Δt1=q1·F1/Q·Cv+ q2·F2/Q·Cv= (q2·F2+q1·F1)/ Q·Cv =(4187×1.38+5443×7.57)/6150×1.354 =5.64(℃) (2)煙氣在煙囪中的溫度降 Δt2=H·A/D1/2(℃) （4—23） 式中 H—煙囪高度，m; D—合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和，t/h; A—溫降系數(shù)，可由表四查得。 表4-9 煙囪溫降系數(shù) 煙囪種類 鋼煙囪(無襯筒) 鋼煙囪(有襯筒) 磚煙囪(H<50m)壁厚小于0.5m 磚煙囪壁厚大于0.5m A 2 0.8 0.4 0.2 Δt2=216.7×0.4/41/2=43.34(℃) （4—24） 總溫度降 Δt=Δt1+Δt2=5.64+43.34=48.98(℃) 6 總結(jié) 經(jīng)過一個星期的課程設(shè)計，本人在老師的指導(dǎo)下，順利完成該課程設(shè)計。通過該課程設(shè)計，收獲頗多。 比如激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性等。 通過該課程設(shè)計，全面系統(tǒng)的理解了脫硫系統(tǒng)構(gòu)造的一般原理和基本實現(xiàn)方法。把死板的課本知識變得生動有趣，激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性。作系統(tǒng)的認識是模糊的，概念上的，現(xiàn)在通過自己動手做實驗，從實踐上認識了該系統(tǒng)是如何處理命令的， 首先是自己的心態(tài)問題,輕視這次課程設(shè)計,以為可以像以前一樣輕輕松松地通過,這次由于學(xué)校要接受教學(xué)評估,全校上下都在齊心協(xié)力準備這事情,而恰恰檢查的就是我們這一屆,所以就比較嚴格. 結(jié)果拿去給老師檢查的時候,也許一兩次還可以接受,但是在需要面對改正錯誤四五次的時候自己的心里不免郁悶和煩躁,同時也也存在一定的不滿,但是從這次設(shè)計也可以看出一些問題: （1）心態(tài):應(yīng)該保持認真的態(tài)度,堅持冷靜獨立的解決問題 （2）基本:認真學(xué)好基本知識,扎實自己的基本知識,使面對問題時不會遇到很多挫折,從而打擊自己的信心,結(jié)果使自己很浮躁,越來越不想搞這設(shè)計,故應(yīng)該好好學(xué)習(xí)基本知識,一步一步的來,不要急功近利! （3）樹立自己的良好形象,樂觀的面對生活,堅持自己的想法和意識,也許老師和他人對你的要求高一些就不要抱怨,因為那時是對你好,使你更好的發(fā)展,滿足老師及他們廣告的要求! 總的說來,雖然在這次設(shè)計中自己學(xué)到了很多的東西,取得一定的成績,但同時也存在一定的不足和缺陷,我想這都是這次設(shè)計的價值所在,以后的日子以后自己應(yīng)該更加努力認真,以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情! 參考文獻 [1]郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程.第二版.北京：高等教育出版社，2002 [2]黃學(xué)敏，張承中.大氣污染控制工程實踐教程.北京：高等教育出版社，2003 [3]劉天齊.三廢處理工程技術(shù)手冊·廢氣卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999 [4]張殿印.除塵工程設(shè)計手冊. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 [5]童志權(quán).工業(yè)廢氣凈化與利用. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 [6]周興求，葉代啟.環(huán)保設(shè)備設(shè)計手冊—大氣污染控制設(shè)備，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 [7]羅輝.環(huán)保設(shè)備設(shè)計與應(yīng)用. 北京：高等教育出版社，2003 第20頁共18頁