大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)1

大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)前 言 大氣是人類賴以生存的最基本的環(huán)境因素，構(gòu)成了環(huán)境系統(tǒng)的大氣環(huán)境子系統(tǒng)。一切生命過程，一切動(dòng)物、植物和微生物都離不開大氣。大氣為地球生命的繁衍，人類的發(fā)展，提供了理想的環(huán)境。它的狀態(tài)和變化，時(shí)時(shí)處處影響到人類的活動(dòng)與生存。 造成大氣污染的原因，既有自然因素又有人為因素，尤其是人為因素，如工業(yè)廢氣、燃燒、汽車尾氣和核爆炸等。隨著人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和生產(chǎn)的迅速發(fā)展，在大量消耗能源的同時(shí)，也將大量的廢氣、煙塵物質(zhì)排入大氣，嚴(yán)重影響了大氣的質(zhì)量，特別是在人口稠密的城市和工業(yè)區(qū)域。造成大氣污染的物質(zhì)主要有：一氧化碳CO、二氧化硫SO2、一氧化氮NO、臭氧O3以及煙塵、鹽粒、花粉、細(xì)菌、苞子等。 酸雨對人類產(chǎn)生著最直接、最嚴(yán)重的危害。形成酸雨的根本原因是燃煤過程向大氣中排放大量的硫氧化物等酸辛氣體。我過是以煤為主要能源的國家。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源的消耗量逐步上升，大氣污染物的排放量相應(yīng)增加。而就我國的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展就我國的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展水平及能源的結(jié)構(gòu)來看，以煤炭為主要能源的狀況在今后相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)不會(huì)有根本性的改變。我國的大氣污染仍將以煤煙型污染為主。因此，控制燃煤煙氣污染是我國改善大氣質(zhì)量、減少酸雨和SO2危害的關(guān)鍵問題。 目前煙氣脫硫除塵一體化裝置主要是通過工藝改造和設(shè)備優(yōu)化組合來實(shí)現(xiàn)脫硫除塵的目的，很少有人來通過改良脫硫除塵劑的配方- 34 -來實(shí)現(xiàn)這一目的。假如能夠在現(xiàn)有的成熟的高效率脫硫工藝的基礎(chǔ)上，在投資成本和運(yùn)營成本都不高的情況下，通過一些工藝的改良和脫硫藥劑的改善來提高其除塵效率，使得該脫硫除塵一體化裝置既有良好的脫硫效果，又能獲得較高的除塵效率。這種技術(shù)的研制和開發(fā)一定會(huì)有很好的推廣價(jià)值，產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目錄前言第一章總論51.1 概述51.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書61.3 設(shè)計(jì)依據(jù)和原則8第二章 除塵系統(tǒng)9除塵技術(shù)簡介1 機(jī)械除塵器92 袋式除塵器103 電除塵器124 濕式除塵器13第三章煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算143.1煙氣量的計(jì)算143.2 煙氣含塵濃度的計(jì)算153.3 煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算16第四章 除塵器的選擇164.1 除塵器應(yīng)達(dá)到的除塵效率164.2工況下的煙氣量16第五章 脫硫裝置的選擇175.1概述175.2濕式石灰脫硫18 第六章 確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置196.1各裝置及管道布置的原則206.2管徑的確定206.3煙囪的設(shè)計(jì)216.4系統(tǒng)阻力計(jì)算226.5 風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選擇及計(jì)算256.6 系統(tǒng)中煙氣溫度的變化27第七章 設(shè)備及系統(tǒng)布置圖287.1設(shè)備一覽表287.2通風(fēng)除塵系統(tǒng)布置圖28參考文獻(xiàn)29設(shè)計(jì)小結(jié)30 第一章總論1.1 概述 隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，燃煤鍋爐排放的二氧化硫嚴(yán)重地污染了我們賴以生存的環(huán)境。由于中國燃料結(jié)構(gòu)以煤為主的特點(diǎn)，致使中國目前大氣污染仍以煤煙型污染為主，其中塵和酸雨危害最大，且污染程度還在加劇。因此，控制燃煤煙塵的SO2對改善大氣污染狀況至關(guān)重要。 高溫氣體凈化主要包括脫硫和除塵兩部分，此外還須脫除HCI、HF和堿金屬蒸汽等有害雜質(zhì)。在常規(guī)工藝中，脫硫和除塵作為獨(dú)立的單元操作分別在各自的裝置中完成。而在脫硫除塵一體化工藝過程中，將脫硫和除塵兩個(gè)單元操作結(jié)合起來，即在一個(gè)操作單元中既達(dá)到除塵的目的又滿足脫硫的要求。脫硫除塵一體化操作可以簡化工藝流程，節(jié)約設(shè)備投資。因而，研究開發(fā)適合于我國燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵一體化設(shè)備具有重要的使用價(jià)值。 目前煙氣脫硫除塵一體化裝置主要是通過工藝改造和設(shè)備優(yōu)化組合來實(shí)現(xiàn)脫硫除塵的目的，很少有人來通過改良脫硫除塵劑的配方來實(shí)現(xiàn)這一目的。假如能夠在現(xiàn)有的成熟的高效率脫硫工藝的基礎(chǔ)上，在投資成本和運(yùn)營成本都不高的情況下，通過一些工藝的改良和脫硫藥劑的改善來提高其除塵效率，使得該脫硫除塵一體化裝置既有良好的脫硫效果，又能獲得較高的除塵效率。這種技術(shù)的研制和開發(fā)一定會(huì)有很好的推廣價(jià)值，產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.2.1 設(shè)計(jì)題目：某燃煤采暖鍋爐房煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2.2 設(shè)計(jì)目的 通過課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固本課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。通過設(shè)計(jì)，了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)學(xué)生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、實(shí)用技術(shù)資料、編寫設(shè)計(jì)說明書的能力。1.2.3 設(shè)計(jì)原始資料（1) 鍋爐型號(hào)：SZP413型，共4臺(tái)設(shè)計(jì)耗煤量：800kg/h(臺(tái))通風(fēng)方式：自然送風(fēng)排煙溫度：1600C空氣過剩系數(shù)a=1.45煙氣密度(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：1.34kg/m3。排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：16%煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86kPa冬季室外空氣溫度：一1空氣含水(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)按0.01293kg/m。煙氣其他性質(zhì)按空氣計(jì)算煤的工業(yè)分析值：按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB132712001)中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：200mg/m3。二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：900mg/m3。凈化系統(tǒng)布置場地如圖1所示的鍋爐房北側(cè)15m以內(nèi)。圖1 鍋爐房平面布置圖1.2.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（1)燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算。（2) 凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析確定。（3)除塵系統(tǒng)比較和選擇：確定除塵器類型、型號(hào)及規(guī)格，并確定其主要運(yùn)行參數(shù)。（4)管網(wǎng)布置及計(jì)算：確定各裝置的位置及管道布置。并計(jì)算個(gè)管段的管徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑及系統(tǒng)總阻力。（5)風(fēng)機(jī)及電機(jī)的選擇：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計(jì)算選擇風(fēng)機(jī)種類、型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的種類、型號(hào)和功率。 (6)編寫設(shè)計(jì)說明書：設(shè)計(jì)說明書按設(shè)計(jì)程序編寫、包括方案的確定，設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計(jì)的簡圖等內(nèi)容。 (7)圖紙要求：除塵系統(tǒng)平面圖、剖面布置圖2-3張。圖中設(shè)備管件應(yīng)標(biāo)注編號(hào)，編號(hào)應(yīng)與系統(tǒng)圖對應(yīng)。鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)平面布置圖(A4)1張。按比例繪制。1.3 設(shè)計(jì)依據(jù)和原則 1.3.1設(shè)計(jì)依據(jù) （1） 鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GWPB3-1999）（2） 全國通用通風(fēng)管道計(jì)算手冊（3） 除塵工程設(shè)計(jì)手冊 1.3.2設(shè)計(jì)原則 本設(shè)計(jì)遵循如下原則進(jìn)行工藝路線的選擇及工藝參數(shù)的確定：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可靠，總體布局合理。（2）避免二次污染，降低能耗，近期遠(yuǎn)期結(jié)合、滿足安全要求。（3）采用成熟、合理、先進(jìn)的處理工藝，處理能力符合處理要求；（4）投資少、能耗和運(yùn)行成本低，操作管理簡單，具有適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，各工藝參數(shù)的選擇略有富余，并確保處理后的尾氣可以達(dá)標(biāo)排放；（5）在設(shè)計(jì)中采用耐腐蝕設(shè)備及材料，以延長設(shè)施的使用壽命；（6）廢氣處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮事故的排放、設(shè)備備用等保護(hù)措施；（7）工程設(shè)計(jì)及設(shè)備安裝的驗(yàn)收及資料應(yīng)滿足國家相關(guān)專業(yè)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。第二章 除塵系統(tǒng)除塵技術(shù)簡介 現(xiàn)在工廠中普遍采用的除塵設(shè)備包括機(jī)械除塵器、袋式除塵器、電除塵器和濕除塵器等。但每種除塵凈化系統(tǒng)總有其技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的除塵設(shè)施與工藝。1 機(jī)械除塵器通常是指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和離心力等）的作用使顆粒物與氣流分離的裝置。它包括重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等。 機(jī)械除塵設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： 機(jī)械除塵利用的力比較單一，且除塵裝置構(gòu)造簡單且沒有運(yùn)動(dòng)部件。所以除塵裝置故障少，容易操作和管理，運(yùn)行費(fèi)用相對較低，投資費(fèi)用也較少。 機(jī)械除塵可以用作多級(jí)除塵的第一級(jí)分離，也可以單獨(dú)使用。當(dāng)單獨(dú)使用時(shí)一般用于對除塵效率要求不高，或者僅僅需要簡單除塵的場合。 缺點(diǎn)： 機(jī)械除塵分離細(xì)小粉塵的能力比較弱，它對粒徑較大（大于50m）的粉塵有較高的除塵效果，但對粒徑較?。ㄐ∮?m）分離效果較差。 機(jī)械除塵作用力單一，但設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜，而且設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)容易受到多種因素影響，特別是外來氣流（如漏風(fēng)）對除塵效果影響特別大。2 袋式除塵器是含塵氣體從下部進(jìn)入圓筒形濾袋，在通過濾料的孔隙時(shí)，粉塵被捕集于濾料上，透過濾料的清潔空氣由排出口排出，沉積在濾料表面的粉塵，可以在機(jī)械振動(dòng)的作用下從濾料表面脫落，最終落入灰斗中的一種除塵凈化設(shè)施。袋式除塵器的清灰方式主要有 ：(1)氣體清灰：氣體清灰是借助于高壓氣體或外部大氣反吹濾袋，以清除濾袋上的積灰。氣體清灰包括脈沖噴吹清灰、反吹風(fēng)清灰和反吸風(fēng)清灰。 (2 )機(jī)械振打清灰：分頂部振打清灰和中部振打清灰（均對濾袋而言），是借助于機(jī)械振打裝置周期性的輪流振打各排濾袋，以清除濾袋上的積灰。 (3 )人工敲打：是用人工拍打每個(gè)濾袋，以清除濾袋上的積灰。 袋式除塵設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 袋式除塵器可以捕集多種干性粉塵，特別是高比電阻粉塵； 袋式除塵器可設(shè)計(jì)制造出適應(yīng)不同氣量的含塵氣體的要求，除塵器的處理煙氣量可從幾m3/h到幾百萬m3/h； 袋式除塵器對凈化含微米或亞微米數(shù)量級(jí)的粉塵粒子的氣體效率較高，一般可達(dá)99%，甚至可達(dá)99.99%以上； 袋式除塵運(yùn)行穩(wěn)定可靠，沒有污泥處理和腐蝕等問題，操作、維護(hù)簡單。缺點(diǎn)： 袋式除塵器不適于凈化含粘結(jié)和吸濕性強(qiáng)的含塵氣體，用布袋防塵器凈化煙塵時(shí)的溫度不能低于露點(diǎn)溫度，否則將會(huì)產(chǎn)生結(jié)露，堵塞布袋濾料的孔隙； 袋式除塵器的應(yīng)用主要受濾料的耐溫和耐腐蝕等性能所影響，且會(huì)出現(xiàn)燒袋糊袋現(xiàn)象； 據(jù)統(tǒng)計(jì)，用袋式除塵器凈化大于17000 m3/h含塵煙氣量所需的投資要比電除塵器高，而用其凈化小于17000 m3/h 含塵煙氣量時(shí)，投資費(fèi)用比電除塵器省。3 電除塵器是在通過高壓電場進(jìn)行分離的過程中，使塵粒荷電，并在電場力的作用下，使塵粒聚集在集塵板上將粉塵從含塵氣體中分離出來的一種除塵設(shè)備。電除塵設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 電除塵器可以凈化氣量較大且溫度較高的含塵煙氣。在工業(yè)上凈化105106m3/h的煙氣，且用于凈化350以下的煙氣，可長期連續(xù)運(yùn)行 除塵效率高。如果設(shè)計(jì)合理，安裝施工質(zhì)量高，電除塵器可以達(dá)到任何除塵效率的要求。目前，工業(yè)上應(yīng)用的電除塵器，多數(shù)的除塵效率已達(dá)到99%以上。 電除塵器結(jié)構(gòu)簡單，氣流速度低，壓力損失小，干式電除塵器的壓力損失大約為100200Pa，濕式電除塵器的壓力損失稍高些，通常只有200300Pa。 電除塵器能夠除下的粒子粒徑范圍較寬，對于0.1m的粉塵粒子仍有較高的除塵效率。 電除塵器的能量消耗比其他類型除塵器低。如以每小時(shí)凈化1000m3煙氣計(jì)算，電除塵器的電能消耗約為0.20.8kwh。缺點(diǎn)： 電除塵器的除塵效率受粉塵物理性質(zhì)影響很大，特別是粉塵比電阻的影響更為突出。電除塵器最適宜捕集比電阻為10451011 袋式除塵器的應(yīng)用主要受濾料的耐溫和耐腐蝕等性能所影響，且會(huì)出現(xiàn)燒袋糊袋現(xiàn)象； 電除塵器不適宜直接凈化高濃度含塵氣體。 電除塵器對制造和安裝質(zhì)量要求很高，需要高壓變電及整流控制設(shè)備，且占地面積大。4 濕式除塵器是使含塵氣體與液體（一般為水）密切接觸，利用水滴和顆粒的慣性碰撞或者化學(xué)作用捕集顆粒，使粉塵從含塵氣體中分離出來的一種除塵設(shè)備。濕式除塵設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 濕式除塵器的除塵效率不僅能與布袋和電除塵器相當(dāng)，而且還可適用這些除塵器所不能勝任的除塵條件。表現(xiàn)在濕式除塵器對凈化高溫、高濕、高比阻、易燃、易爆的含塵氣體具有較高的除塵效率。 濕式除塵器在去除含塵氣體中粉塵粒子的同時(shí)，還可去除氣體中的水蒸氣及某些有毒有害的氣態(tài)污染物。因此，濕式除塵器既可以用于除塵，又可以對氣體起到冷卻、凈化的作用。 設(shè)備投資少，構(gòu)造比較簡單：在耗用相同能耗的情況下，濕式除塵器的除塵效率比干式除塵器的除塵效率高。缺點(diǎn)： 濕式除塵器的粉塵回收困難，且排出的沉渣需要處理。 濕式除塵器不適用于凈化含有憎水性和水硬性粉塵的氣體。 凈化含有腐蝕性的氣態(tài)污染物時(shí)，洗滌水（或液體）將具有一定程度的腐蝕性。因此，除塵系統(tǒng)的設(shè)備均應(yīng)采取防腐措施。 濕式除塵器因含水運(yùn)行，在寒冷地區(qū)設(shè)備容易結(jié)凍，因此，要采用防凍措施。 第三章煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算3.1煙氣量的計(jì)算(1) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量Qa=4.78(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY) (m3/kg)式中：CY、HY、SY、OY分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。Qa=4.78(1.86768%+5.564%+0.71%-0.75%)=7.00(m3/kg)(2) 標(biāo)準(zhǔn)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+0.016Qa+0.79 Qa+0.8NY (m3/kg)式中：Qa標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg；WY煤中水分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；NYN元素在煤中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。 QS=1.867(68%+0.3751%)+11.24%+1.246%+0.0167.00+0.797.00 +0.81%=7.45(m3/kg)(3) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量QS=QS+1.016(a-1)Qa (m3/kg)式中：a空氣過量系數(shù) (a=1.45)； QS標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，m3/kg；QS標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量，m3/kg。注意：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量Q應(yīng)以m3/h計(jì)，因此Q=QS設(shè)計(jì)耗煤量。QS=7.45+1.016(1.45-1) 7.00=10.65(m3/kg)(4) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量Q=QS設(shè)計(jì)耗煤量（m3/h）=10.65800=8520（m3/h）3.2 煙氣含塵濃度的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度C = dshAY/QS (kg/m3)式中：dsh排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；AY煤中不可燃成分的含量；QS標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，m3/kg。C = 0.1615%/10.65 =2.2510-3(kg/m3)= 2.25103(mg/m3)3.3 煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算(1)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算CSO2= 2SY/QS(mg/m3)式中：SY煤中含可燃硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；QS標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量，m3/kg。CSO2= 21%0.98106/10.65 (mg/m3)=1840.36(mg/m3)第四章 除塵器的選擇4.1 除塵器應(yīng)達(dá)到的除塵效率=1- CS/C式中：C標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度，mg/m3；CS標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m3。則： =1-200/2.25103=91.11%SO2=1-900/1840.36=51.10%4.2工況下的煙氣量 式中：Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，m3/h；T工況下煙氣溫度，K； T標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，273K。結(jié)果為=13513 （m3/h）=13513/3600 = 3.75（m3/s）根據(jù)工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達(dá)到的除塵效率確定除塵器：選擇XLD-4型多管式旋風(fēng)除塵器，產(chǎn)品性能規(guī)格見表3.1型號(hào)配套鍋爐容量/(j/H)處理煙氣量/(m3/h)除塵效率/%設(shè)備阻力/Pa分割粒徑d/(50um)質(zhì)量/kgXLD-441200092-95932-11283.06-3.32369 表4.1除塵器產(chǎn)品性能規(guī)格ABCDEFGHMN14001400300503501000298544607004235表4.2 除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸（見圖4.1）圖4.1 除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸第五章 脫硫裝置的選擇5.1概述 目前煙氣脫硫技術(shù)種類達(dá)幾十種，按脫硫過程是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)，煙氣脫硫分為：濕法、半干法、干法三大類脫硫工藝。濕法脫硫技術(shù)較為成熟，效率高，操作簡單。傳統(tǒng)的石灰石/石灰石膏法煙氣脫硫工藝采用鈣基脫硫劑吸收二氧化硫后生成的亞硫酸鈣、硫酸鈣，由于其溶解度較小，極易在脫硫塔內(nèi)及管道內(nèi)形成結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象。5.2濕式石灰脫硫技術(shù)是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處理脫硫產(chǎn)物，該法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡單、脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)，但普遍存在腐蝕嚴(yán)重、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高及易造成二次污染等問題。石灰石石膏法脫硫工藝是世界上應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，日本、德國、美國的火力發(fā)電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。5.2.1石灰石石膏法脫硫工藝原理及流程石灰石石膏法脫硫工藝采用廉價(jià)易得的石灰石或石灰作脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液，當(dāng)采用石灰為吸收劑時(shí)石灰粉經(jīng)消化處理后加水制成吸收劑漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)從而被脫硫，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。吸收塔內(nèi)的反應(yīng)、傳遞也極為復(fù)雜，總的反應(yīng)為： 脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去攜帶的細(xì)小液滴，經(jīng)煙囪排入大氣，脫硫石膏漿液經(jīng)脫水裝置脫水后回收利用。剩余漿液與新加入的石灰石漿液一起循環(huán)，這樣就可以使加入的吸收劑充分被利用，并確保石膏晶體的增長。石膏晶體的正常增長是最終產(chǎn)品處理比較簡單的先決條件。新鮮的吸收劑石灰石漿液根據(jù)pH值和分離SO2量按一定比例直接加入吸收塔。5.2.2脫硫效率的主要影響因素濕式煙氣脫硫工藝中，吸收塔循環(huán)漿液的pH值、液氣比、煙氣速度、煙氣溫度等參數(shù)對煙氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行影響較大。5.2.2.1吸收塔洗滌漿液的PH吸收塔洗滌漿液中pH值的高低直接影響SO2 的吸收率及設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕程度等, 而且脫硫過程的pH值是在一定范圍內(nèi)變化的。長期的研究和工程實(shí)踐表明,濕法煙氣脫硫的工藝系統(tǒng)一般要求洗滌漿液的P H 值控制在4.5 5.5之間。5.2.2.2液氣比石灰石法噴淋塔的液氣比一般在(1525)L/m3。取L/G18L/m3，則：液體用量5.2.2.3煙氣流速和煙氣溫度目前, 將吸收塔內(nèi)煙氣流速控制在(2.63.5)m/s 較合理,典型值為3m/s。則吸收塔的截面積為：A=Q/V=8.520103/33600=0.79 第六章確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置6.1各裝置及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況及鍋爐現(xiàn)場的實(shí)際情況確定各裝置的位置。一旦確定各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單、緊湊、管路短、占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。6.2管徑的確定管道直徑：式中：工況下管內(nèi)煙氣流量，m3/s；v煙氣流速，m/s (對于鍋爐煙塵為10-15 m/s).取v=14m/s則 d=0.58(m) 表6.1 風(fēng)道直徑規(guī)格表外徑D/mm鋼制板風(fēng)管外徑允許偏差/mm壁厚/mm60010.75內(nèi)徑 :600-20.75=598.5(m/s)由公式可計(jì)算出實(shí)際煙氣流速：V=13.34(m/s)6.3煙囪的設(shè)計(jì)6.3.1煙囪高度的確定首先確定共用一個(gè)煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量（t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定（表5.1）確定煙囪的高度。表6.2 鍋爐煙囪的高度鍋爐總額定出力/(t/h)<11-22-66-1010-2026-35煙囪最低高度/m202530354045鍋爐總額定出力：44=16（t/h）,故選定煙囪高度H 為40 m 。6.3.2煙囪直徑的計(jì)算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算：式中：通過煙囪的總煙氣量，；按表:6.3選取的煙囪出口煙氣流速，m/s表6.3煙囪出口煙氣流速/ (m/s)通風(fēng)方式運(yùn)行情況全負(fù)荷時(shí)最小負(fù)荷時(shí)機(jī)械通風(fēng)10-204-5自然通風(fēng)6-102.5-3選定=2.5m/s結(jié)果為 : d=1.74（m） 圓整取d=1.8 m。煙囪底部直徑：式中 煙囪出口直徑，m； 煙囪高度，m； 煙囪錐度（通常取i=0.02-0.03）。取i=0.02結(jié)果為: d1=3.4（m）6.3.3煙囪的抽力式中煙囪高度，m；外界空氣溫度，C煙囪內(nèi)煙氣平均溫度C 當(dāng)?shù)卮髿鈮海琍a。結(jié)果為: Sy=183（Pa）6.4系統(tǒng)阻力計(jì)算6.4.1摩擦壓力損失(1)對于圓管 式中：L管道長度(不包括管件、閥門自身尺寸大小)m； d管道直徑，m； 煙氣密度，kg/m3；管中氣流平均速率，m/s； 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)?？梢圆槭謨缘玫剑▽?shí)際中對金屬管道 值可取0.02，對磚砌或混凝土管道 植可取0.04）。對于直徑600mm圓管：L=9.03mB結(jié)果為:pL=0.02(9.030.6)(0.841422)=24.8pa （2）對于磚砌拱形煙道（見圖6.4）D=600 mm式中 S為面積，結(jié)果為： B=637 mm 圖6.4 磚砌拱形煙道6.4.2局部壓力損失式中:異形管件的局部阻力系數(shù)， 與相對應(yīng)的斷面平均氣流速率，m/s 煙氣密度，kg/m3 圖6.5中一為漸縮管。 圖6.5 除塵器入口前管道示意圖45度時(shí)，=0.1，取=45度，=13.34m/s結(jié)果為： 7.5（Pa）L1=0.05tan67.5=0.12（m）圖6.5中二為30度Z形彎頭H=2.985-2.39=0.595=0.6（m）H/D=0.6/0.5=1.2取=0.157=0.157 （=1.0）結(jié)果為：11.7（Pa）圖6.5中三為漸闊管圖6.3中a為漸擴(kuò)管圖6.6 除塵器出口至風(fēng)機(jī)入口段管道示意圖45度時(shí)，=0.1，取=30度， =13.34m/s結(jié)果為： 7.5（Pa） L=0.93(m)圖6.6中b、c均為90度彎頭D=600，取R=D 則=0.23V1l1V2l2V3l3T形三通管示意圖結(jié)果為： 17.2（Pa）兩個(gè)彎頭: 對于如圖6.7中所示T形三通管 =0.78 58.30（Pa） 對于T形合流三通=0.55結(jié)果為： 41.11（Pa）系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為800Pa，除塵器阻力1128Pa）為: =30.4+84.2+7.5+11.7+15.2+7.5+34.4+58.3+41.1+800+1128=2218.3（Pa）6.5 風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選擇及計(jì)算6.5.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算式中 1.1風(fēng)量備用系數(shù)，當(dāng)?shù)卮髿鈮?，kP 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前表態(tài)下風(fēng)量，m3/h 風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度, C結(jié)果為 Qy=15391.1 （m3/h）6.5.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算式中：1.2風(fēng)機(jī)備用系數(shù)； 系統(tǒng)總阻力，Pa； 煙囪抽力，Pa 風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，C 風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗(yàn)用氣體溫度，C 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣密度，kg/m3結(jié)果為 Hy=2276 (Pa)根據(jù)Hy和Qy，選定Y5-47型No.7c的引風(fēng)機(jī)，Y5-47型引風(fēng)機(jī)是在原Y5-47型引風(fēng)機(jī)性能基礎(chǔ)上改進(jìn)的產(chǎn)品，該引風(fēng)機(jī)最佳工況點(diǎn)的全壓內(nèi)效率為85.6%，與原Y5-47型引風(fēng)機(jī)相比較，由于進(jìn)行了一系列改進(jìn)，使噪聲值有顯著降低，噪聲指標(biāo)為12.5dB。性能表如下。表6.7 引風(fēng)機(jī)性能表機(jī)號(hào)傳動(dòng)方 式轉(zhuǎn)速/r/min流量/m3/h全壓/Pa內(nèi)效率/%內(nèi)功率/kw所需功率/kwC式23201166330307912.4217006.5.3電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算式中：風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/h 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa 風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率（一般風(fēng)機(jī)為0.6，高效風(fēng)機(jī)約為0.9） 機(jī)械傳動(dòng)效率，當(dāng)風(fēng)機(jī)與電機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)=1，用聯(lián)軸器連接時(shí)=0.950.98，用V型帶傳動(dòng)時(shí)=0.95電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對引風(fēng)機(jī)，=1.3Ne=22.2 (kW)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)方式選定Y180M-2型電動(dòng)機(jī)。6.6 系統(tǒng)中煙氣溫度的變化6.6.1煙氣在管道中的溫度降式中:Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，m3/h 管道散熱面積，m2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為1.3521.357KJ/(m3C） 管道單位面積散熱損失 KJ/(m3h)室內(nèi)=4187 KJ/(m3h) 室外=5443 KJ/(m3h)室內(nèi)管道長：L=2.18-0.6-0.12=1.46 (m) F=LD=2.29 (m2)室外管道長: L=9.5-1.46=8.04 (m) F=LD=12.69 (m2)6.6.2煙氣在煙囪中的溫度降式中: 煙囪高度，m。 溫度系數(shù)，可由表7-2-1查得。合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和，t/h；表6.8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）A20.80.40.2總溫度降： 第七章 設(shè)備及系統(tǒng)布置圖7.1設(shè)備一覽表旋風(fēng)型號(hào)配套鍋爐容量/(j/H)處理煙氣量/(m3/h)除塵效率/%設(shè)備阻力/Pa入口氣體溫度/分割粒徑d/(50um)質(zhì)量/kgXLD-441200092-95932-1128<1603.06-3.32369風(fēng)機(jī)型號(hào)轉(zhuǎn)速/（r/min）流量/（m3/h）全壓/Pa內(nèi)效率/%內(nèi)功率/kw所需功率/kwY5-47型No.7c23201166330307912.421700電動(dòng)機(jī)型號(hào)轉(zhuǎn)速/（r/min）功率/kW傳送皮帶Y180M-2型電動(dòng)機(jī)293011B22613 （除塵器、風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)均為4臺(tái)，煙囪一根）7.2通風(fēng)除塵系統(tǒng)布置圖 見圖紙參考文獻(xiàn)1. 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其次，我感謝有這次機(jī)會(huì)讓我做課程設(shè)計(jì)，我一直都對這樣的課程設(shè)計(jì)比較感興趣,主要是能夠?qū)ξ宜信d趣的事物進(jìn)行研究,這對于正處在比較壓抑的期末考試的氣氛中無疑是一種非常奇妙的感覺,就如同泥中蓮花,有不染凡俗之感。在這幾個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)中，讓我認(rèn)識(shí)到自己專業(yè)知識(shí)的不足，做事態(tài)度和能力的欠缺。通過同學(xué)的幫助，老師的指導(dǎo)和自己的努力，我學(xué)到了許多東西，提高了解決實(shí)際問題的能力，明白做事要有好的心態(tài)和足夠的準(zhǔn)備。在此非常感謝老師的幫助，自己以后一定加倍努力，端正做事的態(tài)度，扎實(shí)自己的專業(yè)知識(shí)，不辜負(fù)所有任課老師的辛苦。