大气课设

设计原始资料锅炉型号：SZL4-13型，共4台（2.8MW×4）设计耗煤量：650kg/h（台）排烟温度：160℃烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：α＝1.4排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例：16％烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：－1℃空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3烟气其它性质按空气计算煤的工业分析值：CY=68%HY=4%SY=1%OY=5%NY=1%WY=6%AY=15%VY=13%净化系统布置场地如图1所示的锅炉房北侧20m以内。要求：出口烟气含尘浓度达到锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准，即：烟尘浓度≤200mg/Nm3。1.燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算燃料在空气中燃烧所生产的烟气体积即排烟量，燃煤烟气的主要成分是CO2，SO2，N2，灰分和水蒸气。随烟气一同排出的飞灰即烟尘，单位体积烟气内所含的烟尘质量即烟气浓度，单位体积烟气内所含二氧化硫的质量即二氧化硫浓度。燃烧的烟气量可以由燃料的组成，根据燃烧方程式来计算，为了便于理论计算，先作六点假设假定：1)空气仅由氮氧组成，两者体积比为:N2/O2=3.78：12)燃料中固定氧可用于燃烧3)燃料中硫主要被氧化为SO24)热力型NOx的生成量较小，燃烧中含氮量较低，在计算时可以忽略，即不考虑NOX的生成5)燃料中的N在燃烧时转化为N2和NO，其中以N2为主要存在形式6)燃料的化学方程式为CxHySzOw其下标x,y,z,w分别代表C,H,S,O的原子个数煤的工业成分分析成分CHSONWAV质量百分比68%4%1%5%1%6%15%13%1.1燃煤锅炉排烟量计算以下计算以1kg燃煤燃烧为基础，其中：元素质量m/g物质的量n/mol理论需氧量n1/molC68056.66756.667H4020.00010.000S100.3130.313N100.3570.000O501.563-1.563H2O603.3330.000（1）标准状态下理论空气量理论需氧量为：)(/65.42=kg1.563)mol/-0.833+10.000+(56.677燃煤kgmol由干空气中氮和氧的摩尔比为3.78，则1kg燃煤完全燃烧所需要的理论空气量0aV为：)(/69.312/178.365.42燃煤）（kgmolkgmol即kgkgVNN/m00.7/m10004.2269.312330a（2）标准状态下理论烟气量空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3由前面可知，理论空气量条件下烟气组成（mol）为：水蒸气：28.365mol18100001293.00043.7333.320氮气：0.357+65.423.78=247.635molCO2H2OSO2N256.66728.3650.313247.635理论烟气量为：空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3)(/976.332635.247313.0365.28667.560fg燃煤kgmolV)(/5.710004.22976.33230燃煤kgmVNfg（3）标准状态下实际烟气量）（10a0fgfgVVV式中——空气过剩系数,取1.4fgV——标准状态下实际烟气量0fgV——标准状态下理论烟气量0aV——标准状态下理论空气量即fgV=7.459+7.0043（1.4-1.0）=10.26mN3/kg(燃煤)标准状态下烟气流量Q应以hm/3计，设计耗煤量fgVQ即)/(666965026.103hmVQfg设计耗煤量1.2标准状态下烟气含尘浓度)/kg(3fgmVAdCYsh式中C——标准状态下烟气含尘浓度，3/kgmshd——排烟中飞灰占不可燃成分的比例，原始条件中为%16shdYA——煤中不可燃成分的工业分析指，原始条件中为%15YAfgV——标准状态下实际烟气量，由以上计算知)/(26.103kgmVfg代入，得）（3/mg18.233926.1016.015.0mC1.3标准状态下烟气中二氧化硫浓度fgSOVMnC2式中2SOC——标准状态下二氧化硫浓度，3/mgmfgV——标准状态下实际烟气量n——烟气中二氧化硫的物质的量M——二氧化硫的相对分子质量即)/(32.194326.1064313.032mmgCSO2.净化系统设计方案的分析确定锅炉设备是燃料的化学能转化为热能，又将热能传递给水，从而产生一定温度和压力的蒸汽和热水的设备。锅炉型号：SZL4—13型，SZ——双锅筒纵置式，L——链条炉排，4——蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t/h或热水锅炉额定供热量为若干104kcal/h新单位制应为MW。燃料燃烧就是供给足够的氧气，也就是想炉膛内供给足够的空气。冬季室外温度：-1℃，设备安装在室外，考虑在冬天设备的防冻措施，以及冬季排气冷凝形成的水雾、烟雾等。按锅炉大气污染物排放标准（GB13271—2001）中二类区标准执行，故建地应在二类区：城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。在设计过程中要考虑各除尘器的除尘效率，设备用费等各项技术经济条件。通过计算，根据工况下的烟气量、烟气温度及达到的除尘效率选择除尘器。我选择的是SCX型除尘脱硫技术工艺，这是一种非常典型的湿法烟气脱硫除尘工艺，具有结构简单、压力损失小、操作稳定、脱硫除尘效率高等优点。根据气液相对运动的不同，喷雾除尘脱硫装置可以分为逆流型和错流型。逆流型是烟气向上运动，雾滴由喷嘴喷出向下运动，使气液得以充分混合，完成除尘脱硫过程;错流型是雾滴由喷嘴向下喷出，而烟气水平流动。此外，在一些喷雾脱硫塔中，还有采用顺流型的，即烟气向上运动，雾滴由喷嘴向上喷出，与烟气同向流动，来增加气液接触时间，提高传质效果，同时与逆流布置相比可以减小压力损失，但在应用中还是以逆流型更为常见2.1除尘器应达到的除尘效率1．除尘效率的计算CCs1η式中C——标准状态下烟气含尘浓度，3/mmg；sC——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，由表2-1及原始条件可取3/200mmgCs。即除尘效率为：%45.919145.018.23392001表2-1锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值锅炉类别适用区域烟尘排放浓度/（mg/m-3)烟气黑度（林格曼黑度）/级Ⅰ时段Ⅱ时段燃煤锅炉自然通风锅炉[0.7MW(1t/h)]一类区100801二、三类区150120其它锅炉一类区100801二类区250200三类区350250燃油锅炉轻柴油、煤油一类区80801二、三类区100100其它燃料油一类区10080*1二、三类区200150燃气锅炉全部区域50501注：*禁止新建以重油、渣油为燃料的锅炉2.2除尘器工况烟气流量)/(30hmTTQQNS式中Q——标准状况下的烟气流量，hm/3；ST——工况下烟气温度，K；NT——标准状态下的温度，273K。)/(273273160666930hmTTQQNS）（h/m57.105773则烟气流速为：)/(94.2360057.10577360030smQ3除尘器的选择a.除尘器应达到的除尘效率CCs1式中C——标准状态下烟气的含尘浓度，3/mmg；sC——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，3/mmg。已知：)/(103.233mmgC,)/(2003mmgCs，)/(90032mmgCso；代入公式得：%30.9191304.0%3.53533.02sob.除尘器的选择工况下烟气流量TTQQ式中Q——标况下烟气量；T——工况下烟气温度；T——标况下烟气温度，273K。已知：)/(61563hmQ，KT433273160，KT273；代入公式得：)/(7.2)/(9.976333smhmQ根据烟的粒径分布和种类、工况下的烟气量、烟气温度计要达到的除尘效率确定除尘器的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数，如气流速度、压力损失、捕集粉尘量等。表2-1常用除尘器的性能比较除尘器名称适用的粒径范围/m效率/%阻力/Pa设备费运行费重力沉降室505050～130少少惯性除尘器20～5050～70300～800少少旋风除尘器5～3060～70800～1500少中冲击水浴除尘器1～1080～95600～1200少中下卧式旋风水膜除尘器595～98800～1200中中冲击式除尘器5951000～1600中中上文丘里除尘器0.5～190～984000～10000少大电除尘器0.5～190～9850～130大中上袋式除尘器0.5～195～991000～1500中上大表2-2湿式除尘装置的性能和操作范围根据上表以及计算的数据我选择SCX型文丘里湿式除尘器。SCX系列高效脱硫除尘器主要适用从1-90t工业锅炉及各种炉窑的脱硫除尘。采用双碱法处理工艺，选用新颖的防堵型喷淋装置和合理的喷淋距离、接触时间。在脱硫效率、除尘效率、循环水利用率、系统阻力、水气比、烟气含湿量等各项指标均达到国家标准。①喷淋室工作过程含一定温度（约200℃）SO2气体和烟尘颗粒进入脱硫除尘器喷淋室后，防堵型喷嘴产生雾状喷雾与烟气同向运动充分接触吸收，接触时间1-2s，喷淋距离为1.2-1.5m。根据烟气进口速度，设计进口截面达到最佳速度。由于烟气温度较高，混合气体呈蒸汽状，使水气膨胀接触吸收，d10md的烟尘颗粒因重力加速度作用大部分进入底部循环水中，随溢流口进入中间沉淀池，在除尘的同时也吸收SO2和NOx，此室脱硫除尘效率达到70%-80%左右。②漩流室工作过程从喷淋室到漩流室，首先有一个降速过程，当SO2气体和烟尘从喷淋室到漩流室产生漩涡，SO2气体进一步进行液相与气相吸收反应。漩流室的压强低于外界压强，有利于湿润烟气，减少了水蒸气的产生。此室脱硫除尘效率达到20%左右。③脱水室工作过程烟气从漩流室进入脱水室时，经过脱水装置，使烟气流速恢复到一定速度，使烟气中的水气与顶部的栅板撞击成水珠，而减少烟气中的脱除在烟气流向出口处时，其雷诺数2000Re，烟气呈湍流状态。烟气的水分，在高速旋转过程中，由于离心力作用而脱离烟气。SO2气体在脱水室中进一步被吸收。装置名称气体流速/m.s-1液气比/L.m-3压力损失/Pa分割直径/m喷淋塔0.1～22～3100～5003.0填料塔0.5～12～31000～25001.0旋风洗涤器154～50.5～1.51200～15001.0转筒洗涤器35075～00.7～2500～15000.2冲击式洗涤器10～2010～500～1500.2文丘里洗涤器60～900.3～1.53000～80000.1表2-3SCX系列除尘器性能参数型号处理烟气量/m3.h-1适用锅炉/t.h-1进水压力/MPa外形尺寸（长.宽.高)/mm质量/tSCX-3300010.22600160013507.5SCX-6600020.228001800160011SCX-121200040.236002200195015.5SCX-20200006.50.240002400235021SCX-3030000100.2547002600285027SCX-606000200.364003600375048SCX-909000300.369004000450063SCX-115115000350.470004400495071SCX-195195000650.4860046005800126SCX-225225000750.4900050006200135SCX-270270000900.41040056007400150注a.当烟气量270000hm/3时，采用并流式处理，即可达到540000hm/3。b.喷淋接触时间t=1-2s,喷淋最佳距离s=1.2-1.5m。表2-4SCX-1