小型燃煤电站锅炉烟气小除尘脱硫系统设计..

《大气污染控制工程》课程设计小型燃煤电站锅炉烟气除尘脱硫系统设计——除尘器选型设计班级：学号：姓名：1《大气污染控制工程》课程设计任务书1.设计题目DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计2.设计原始资料锅炉型号：DZL2-13即，单锅筒纵置式链条炉，蒸发量2t/h，出口蒸汽压力13MPa设计耗煤量：350kg/h设计煤成分：CY=65%HY=4%OY=2%NY=1%SY=3%AY=15%WY=10%；VY＝8％，属于高硫无烟煤排烟温度：160℃空气过剩系数＝1.3飞灰率＝16％烟气在锅炉出口前阻力550Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度50m，90°弯头10个。3.设计内容及要求（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（4）脱硫设备结构设计计算（5）烟囱设计计算（6）管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择（7）根据计算结果绘制设计图，系统图要标出设备、管件编号、并附明细表；除尘系统、脱硫设备平面、剖面布置图若干张，以解释清楚为宜，最少4张A3图，并包括系统流程图一张。前言在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主。因此，控制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。人类不仅能适应自然环境，而且还能开发利用自然资源，改造自然环境，使环境更加适合于人类生存。在人为活动影响下形成的环境，称为次生环境。工农业生产排放大量有毒有害污染物，严重污染大气、水、土壤等自然环境，破坏生态平衡，使人类生活环境的质量急剧恶化，人类生产和生活活动排入环境各种污染物，特别是生产过程排放的污染物种类极多，而且随着科学技术和工业的发展，环境中污染物的种类和数量还在与日俱增。这些污染物随同空气、饮水和食物进入人体后，对人体健康产生各种有害影响。大气污染是随着产业革命的兴起，现代工业的发展，城市人口的密集，煤炭和石油燃料的迅猛增长而产生的。近百年来，西欧，美国，日本等工业发达国家大气污染事件日趋增多，本世纪50-60年代成为公害的泛滥时期，世界上由大气污染引起的公害事件接连发生，例如：英国伦敦烟雾事件，日本四日市哮喘事件，美国洛杉矶烟雾事件，印度博帕尔毒气泄漏事件等等，不仅严重地危害居民健康，甚至造成数百人，数千人的死亡。我国随着经济的快速发展，因燃煤排放的二氧化硫、颗粒物等有毒有害的污染物质急剧增多。空气污染以煤烟型为主，主要污染物是二氧化硫和烟尘。据统计，1990年全国煤炭消耗量10.52亿吨，到1995年煤炭消耗量增至12.8亿吨，二氧化硫排放量达2232万吨。超过欧洲和美国，居世界首位。由于我国部分地区燃用高硫煤，燃煤设备未能采取脱硫措施，致使二氧化硫排放量不断增加，造成严重的环境污染。如不严格控制，到2010年我国煤炭消耗量增长到15亿吨时，二氧化硫排放量将达2730万吨。因而已经到了我们不得不面对的时候，我们这里我们将用科学的态度去面对去防治。2.除尘器的设计与计算2.1燃煤锅炉烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算2.1.1烟气量计算煤的组成成分单位%CHONSAW6542131510相关数据处理：%摩尔数（mol）需氧量（mol)烟气量（mol)C65054.1754.1759.17H40401020O201.25-0.630N100.7100.36S300.940.940.94H2O100.5600.56（1）理论需氧量：Va=54.17+10-0.63+0.94=64.48（mol/Kg煤）（2）理论空气量：0aa=4.78VV=4.78*64.48=308（mol/Kg煤）（3）理论烟气量：Vfg0=59.17+20+0.36+0.94+0.56+3.78*64.48=324.76（mol/Kg煤）（4）实际烟气量：（取空气过剩系数=1.3）00a(-1fgfgVVVα）=324.76+308*(1.3-1)=417.16（mol/Kg煤）（5）标准状况下的实际烟气量：SQ417.1622.41000=9.44（kgm/3）（6）标准状况下烟气含尘浓度：3=0.1610000.152.57(/)9.44Cgm烟尘创=（7）SO2浓度：Cso2=QsS2×106=44.91098.003.026=6.36×103(㎎/m3)1.1.2燃煤量计算(1).热量计算在锅炉运行时，其过程可视为工质水在定压条件下，吸收热量产生水蒸气的过程。这个过程，一般可分为以下三个阶段进行：①水的加热阶段水温从给水温度20℃在省煤器中被加热到100℃，此加热阶段单位质量的水吸收的热量为：pm121==QC，（T-T）4.2kJ/(kg*K)*（373.15K-293.15K）=336kJ/kg②水的气化阶段由饱和水变成饱和蒸汽，需要吸收气化潜热。当锅炉给水加热到饱和温度后，继续加热会不断产生饱和蒸汽，并不断增多，而饱和水不断减小，直至完全气化。在整个气化阶段，虽然热量不断增加，但温度保持不变。查《化学化工物性数据手册》知水在100℃时的汽化热vapmH=40599J/mol。此气化阶段吸收热量为vapm2=n=QH1000/18*40599=2255.5kJ/kg③水蒸气的过热阶段将干饱和蒸汽继续定压加热，蒸汽温度即开始上升，从饱和温度上升到规定的过热温度。本设计使用的为蒸发量2t/h，出口蒸汽压力13MPa的锅炉，属于超临界压力锅炉，13MPa时一般出口温度在331℃左右。此过热阶段吸收的热量为362,29.1614.49*102.022*10pmCTT21p,3604.15373.15=458.8ndT3263=n/(29.1614.49*10/22.022*10/3)TmTKkgQCJTTT--=ò+-综上，全部过程中水从供入到出口总共吸收热量为1233362255.5458.83050.3/QQQQkJkg=++=++=（2）根据煤的工业分析数据计算发热量中国煤炭科学研究院提出如下发热量计算式褐煤：1Q=(10f+6500-10w+5a-△Q)*4.187单位(KJ/Kg)烟煤：1Q=(50f+9a+K-△Q)*4.187单位(KJ/Kg)无烟煤：1Q=(100f+3v-3w-K’-△Q)*4.187单位(KJ/Kg)式中：f、w、a、v——分别为煤中固定碳、水分、灰分及挥发分的质量分数；K——常数，其值与煤的粘结性、挥发分有关，可参照下表选用。各类煤的K值V(%)2020~3030~40＞40粘结序数＜4＞5＜4＞5＜4＞5＜4＞5K43004600460051004800520050505500K’——常数，当V(%)＜3.5时，K’=1300；当V(%)＞3.5时，K’=1000；△Q——高位发热量与低位发热量之差；△Q=2.97（100-w-a）+6w；V(%)＞18时；△Q=2.16（100-w-a）+6w；V(%)18时；本次设计中锅炉采用高硫无烟煤，则根据煤的工业分析数据进行煤的低位发热量的计算：①
于V（%）=818则△Q=2.16（100-W-A）+6W=2.16*（100-10-15）+6*10=222(kJ/kg)②无烟煤的低位发热量Q低=(100f+3v-3w-K’-△Q)*4.187=（100*65+3*8-3*10-1000-222）*4.187=22073(kJ/kg)（3）煤量计算锅炉的热效率量单位质量煤燃烧的产热总的需热量*G注：锅炉的热效率由《煤的燃烧与气化手册》（化学工业出版社）中查得煤粉炉的热效率为75~80%，本次设计取75%计算。所以：锅炉总的燃煤量为：3050.3*1000*2368.5/22073*75%Gkgh==单位质量煤燃烧产生的烟气量为10.1kgm/3故总的烟气量为10.1*368.5=3721.85hm/31.1.3选用除尘器要达到的效率(以表示)（1）烟气的性质排烟温度160℃经计算分析烟气出口的烟尘浓度32570/Cmgm烟尘=236360/SOCmgm=污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。锅炉大气污染排放标准（GB13271—2001）中二类区执行标准烟气浓度排放标准（标准状况下）：200mg/m3二氧化硫排放标准（标准状况下）：900mg/m3若烟囱高度达不到GB13271—2001表4锅炉房烟囱最低允许高度（4t锅炉烟囱高度最低35m，6t锅炉烟囱高度最低40m）的要求，其排放标准值按50%执行，即：烟尘浓度排放标准(标准状态下)：100mg/m3二氧化硫排放标准(标准状态下)：450mg/m3故要求能达到的效率为s2570-100*100%*100%=96.1%2570CCnC烟尘烟尘烟尘-==222s6360-450*100%*100%=93%6360SOSOSOCCnC-==2.2.3工况下烟气流量Q/=''TPQPT(m3/h)=3721.85101.325(273160)27398=6103.44(m3/h)则烟气的流量为3'6103.441.695(/)36003600Qms2.2.5管道布置及各管段的管径1.各装置及管道布置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)(4mQd式中：v—烟气流速m/s（对于锅炉烟尘v=10～15m/s）取v=13m/s则41.6950.4083.1413dm取d=0.4m校正22441.69513.5/3.140.4QVmsd在锅炉烟气流速范围之内。设计合理。⑵.管道的阻力计算管道系统总压力损失：沿程压力损失：22422管管dLRLPSL（4-2）式中：——摩擦阻力系数，金属一般取0.02气体的密度为：ρ=3/83.0325.1014339827336.1325.101)160273(98273mKgn管道长度为：L=50m20.021.1350424.60.42LPPa局部阻力损失：90°,30个压头压力损失为：22uPm（4-3）式中：——局部阻力系数，取0.25。PaPm2.849234.11325.0302管道系统总阻力损失：PaPPPmL8.12732.8496.424（4-4）2.2.6烟囱的设计1.烟囱高度的计算根据锅炉的蒸发量（t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定表确定烟囱高度锅炉烟囱高度锅炉总额蒸发量（t/h）11～22～66～1010～2020～35烟囱的最低高度(m)202530354045由于给定锅炉型号DZL2—13蒸发量为2t/h，故选定烟囱高度为30m烟囱抬升高度：Qh=CpVo(Ts-Ta)=1.38×3721.85/3600×(160-20)=199.74KWQh—烟囱的热排放率Cp—标况下的烟气平均比定压热容，取Cp=1.38kg/m3KVo—标准状态下的烟气排放量m3/sTs—烟气出口温度Ta—当地最近5年平均气温值K=273+20=293K由于177.36KW2100KW，则uQVsDhh01.0152Vs—烟率出口速度m/sD—烟囱出口内径mQh—烟囱的热排放率u—烟囱出口的环境平均风速m/s，取2.5m/ssmAQVs/25.36.014.34918.02mh76.35.236.17701.0