燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计

南京工程学院大气污染控制工程课程设计某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统课程名称：大气污染控制工程院（系、部）：环境工程学院班级：环境131姓名：起止日期：2016-6-13～2016-6-24指导教师：张东平、李乾军目录第一章总论1.1前言目前，越来越多的环境问题出现在了人们的生活中，其中包括水污染、环境污染、大气污染、噪声污染、固体废弃物污染等等，这些污染在有形和无形中对人们的生活和健康产生了影响。其中危害性最大、范围最广就是大气污染，他是潜移默化的，在人们不知不觉中使人们的健康受到影响，大气污染对人体的的危害是多方面的，主要表现在呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。对于植物而言，大气污染物尤其是二氧化硫等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度高时，会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或则直接使叶脱落枯萎；当污染物浓度不高时，会对植物产生慢性危害，使植物叶片退绿，或则表面上看不见什么危害症状，但植物的生理机能受到影响，造成植物产量下降，品质变坏。除尘脱硫一体化是将高温煤气中的粉尘颗粒和气态so2在一个单独的捕集单元中脱硫。除尘脱硫一体化装置可概括为干法和湿法两中目前国内外已开发了大量脱硫除尘一体化装置，主要有水膜除尘器、文丘里旋风水膜除尘器、卧式旋风水膜除尘器、喷淋塔除尘脱硫装置、冲击式水浴除尘器、自激式除尘器、旋流板塔脱硫除尘一体化装置以及高压静电滤槽复合型卧式除尘器等湿式处理装置。由于除尘脱硫一体化工艺具有投资少、运转费用低、脱硫率适中、操作管理简便、结构紧凑、占地面积小等优点，近年来已被广泛应用。1.2大气污染防治技能为节制和整治大气污染，“九五”以来，我国在石炭洁净加工研发技能、石炭洁净高效燃烧技能、石炭洁净转化技能、污染排放节制技能等方面开展了大量研究和研发，取患了许多新的成果。与此同时，我国大气污染的防治也取得重要进展。酸雨和二氧化硫节制区的污染防治工作已深入展开。“两控区”内175个地市和电力、石炭等行业体例了二氧化硫污染防治规划。关停小火电机组198台（装机容量208万千瓦）。8个省、自治区、直辖市起头限制燃煤含硫量。目前，“两控区”年削减二氧化硫排放量近80万吨，93个城市二氧化硫的浓度达到国度环境质量尺度。如果中国的燃煤电站的烟气排放要达到目前发达国度规定的水平，SO2的排放量将从每一年680万吨下降至170万吨，NOx的排放量将从100％下降至30％，DO2也将减排2500万吨。中国节制和整治大气污染任重而道远。设计尺度主要参考《大气污染物排放限值》，工艺运行设计达到国度GB13271--91锅炉大气污染物排放尺度。除尘脱硫设计原则(1)脱硫率80%。除尘效率97%;(2)技能较为成熟,运行费用低;⑶投资省;(4)能利用现有设施;(5)建造工期短,方便;⑹系统简便,易于操作管理;(7)主体设备的使用寿命8ａ;(8)烟气脱硫以氧化镁为主要吸收剂,并充分利用锅炉排渣水的脱硫容量,达到以废治废,降低运行成本的目的。能用于烟气脱硫和除尘的设备很多，但要满足运转稳定可靠、不影响生产同时去除且压力降较小等要求，以袋式除尘器和旋流板为宜。第二章设计任务书2.1设计题目某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计2.2设计目的进一步消化和巩固大气污染控制工程所学内容，并使所学知识系统化，培养运用所学知识进行工程设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法、以及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。2.3设计原始资料锅炉型号：SZL4－13型，4台设计耗煤量：600kg/h（台）排烟温度：160℃标准状态下烟气密度：1.17kg/m3；空气过剩系数：α＝1.2飞灰占煤中不可燃成分比例：12％当地大气压力：97.86kPa烟气在锅炉出口前阻力：800Pa空气含水0.01293kg/m3；冬季室外温度：-1℃，设备安装在室外。煤的工业及元素分析值：H＝5％、O＝6％、S=2%、C=53%、W=8%、V=15%、N=1%，其中飞灰占不可燃成分的12%即A=12%。锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：30mg/m3二氧化硫排放标准（标准状态下）：50mg/m3净化系统布置场地如图所示的锅炉房北侧15m以内。净化场地布置：锅炉出气口管径为600mm，其中心线高程为2.39m，其长度为600mm，所有管道总长为9.5m，室内锅炉距外墙2.18m。2.4设计依据和原则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。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XL型旋流式水膜脱硫除尘器技术工艺，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。第三章除尘器系统3.1除尘器系统概述工业除尘所涉及的多相混合物称为气相悬浮系或气溶胶。分散于其中的细小颗粒叫做尘粒或微粒，而尘粒的堆集状态叫做粉体。在工程设计中为了正确地设计和选择除尘设备，必须掌握粉尘的主要物理和化学性质，用于描述粉尘性质的参数有：粒径与分散度、密度与堆积密度、凝聚性、湿润性、荷电与导电性、自然堆积角、爆炸性。在日常工业上用于粉尘颗粒物分离的设备主要有：重力沉降式除尘器、惯性除尘器、电除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器、旋风除尘器，简述如下：(1)重力除尘器重力除尘器是使含尘气体中的粉尘借助重力作用自然沉降来达到净化气体的装置。它的沉降速度太小，仅为离心沉降速度的几十分之一。实际应用中，结构简单，阻力小、但体积大、除尘效率低、设备维修周期长。(2)惯性除尘器这是一种利用粉尘在运动中惯性力大于气体惯性力的作用，将粉尘从含尘气体中分离出来的除尘设备。这种除尘器结构简单，阻力较小，但除尘效率较低，一般应用于一级除尘。(3)电除尘器电除尘器中的含尘气体在通过高压电场电离时，尘粒荷电并在电场力作用下，尘粒沉积于电极上，从而使尘粒与含尘气体相分离的一种除尘设备。它能有效地回收气体中的粉尘，以净化气体。各种电除尘器由于具有效率高、阻力低、能适用于高温和除去细微粉尘等优点，获得了比其他除尘器更快的发展，但投资大。关于减少电除尘器的耗电量，运用空调技术使高电阻含尘气体也能获得很好效果，使除尘器操作处于最佳条件和提高除尘效率等问题正在开展研究。(4)湿式除尘器这种除尘器是使含尘气体与水或其它液体相接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用而把尘粒从气流中分离出来。湿式除尘器以水为媒介物，因此它适用于非纤维性的、能受冷且与水不发生化学反应的含尘气体，不适用于除去黏性粉尘。湿式除尘器具有投资低，操作简单，占地面积小，能同时进行有害气体的净化、含尘气体的冷却和加湿等优点。特别适用于处理高温度高湿度和有爆炸性危险气体的净化，但由于采用了水为净化物，会带来了二次污染。(5)袋式除尘器主要依靠编织的或毡织的虑布作为过滤材料来达到分离含尘气体中粉尘的目的，由于粉尘通过滤布时产生的筛分、惯性、黏附、扩散和静电作用而被捕集分离。袋式除尘器适应性比较强，不受粉尘比电阻的影响，也不存在水的污染问题。在选取适当的助滤剂条件下，能同时脱除气体中的固、气两相污染物。但其存在过滤速度低、压降大、占地面积大、换袋麻烦等缺点。(6)旋风除尘器旋风除尘器是利用旋转的含尘气体产生的惯性离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气一固分离装置。这种除尘器主要优点：结构简单，本身无运动部件，不需要特殊的附属设备，占地面积小；操作、维护简便，压力损失中等，动力消耗不大，运转、维护费用较低；操作弹性较大，性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制，对于粉尘的物理性质无特殊要求。目前，旋风除尘器广泛应用于化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械。轻纺等工业部门。旋风除尘器具有自身的优点，但相对于袋式除尘器、湿式除尘器、电除尘器，旋风除尘器对于捕集分离5um以下的粉尘颗粒收集效率不高，其它性能指标一定程度上都优于上述除尘器。根据当前我国工业发展的情况，材料供应和动力供应情况：是不允许抛弃旋风除尘器，而全部使用昂贵材料多、运转费用高、耗电量高的文氏管除尘器、袋式除尘器、电力除尘器，这就决定了干式旋风除尘器在环境保护或工业除尘中存在很大的需求量。此外，随着除尘器应用场合特殊化(如高温高压的工况条件下)、结构微型化(如可吸入颗粒物的采样、汽车进气的预处理)的发展，在奠定旋风除尘器特殊地位的同时，对其也提出了更高的性能要求。3.2常用除尘器的性能第四章主要及辅助设备设计与选型4.1烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算4.1.1标准状态下理论空气量式中Cy,Hy,Sy,Oy—分别为煤中各元素所含的质量分数。计算：)06.07.002.07.005.056.553.0867.1(76.4'aQ=5.90)/(3kgm4.1.2标准状态下理论烟气量式中aQ'--标准状态下理论空气量，kgm/3yW--煤中水分所占质量分数，%yN--N元素在煤中所占质量分数，%计算：%18.090.579.090.5016.0%824.1%52.11%)2375.0%53(867.1'sQ=6.43)/(3kgm4.1.3标准状态下实际烟气量式中空气过量系数；sQ'标准状态下理论烟气量，kgm/3aQ'标准状态下理论空气量，kgm/3计算：90.5)12.1(016.143.6sQ=7.63)/(3kgm注意：标准状态下烟气流量Q以m3/h计，因此：锅炉型号：SZL4－13型，4台设计耗煤量：600kg/h（1台）则则标准状态下烟气流量)/(18312460063.73hmQ4.1.4标准状态下烟气含尘浓度式中shd排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；yA煤中不可燃成分的含量；sQ标准状态下实际烟气量，kgm/3。计算：4.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算式中yS煤中可燃硫的质量分数sQ标准状态下燃煤产生的实际烟气量，kgm/3计算：)/(46.52421063.7%22362mmgCso4.2除尘器的选择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计算：SsosoCC221（%）式中2soC--标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值，3/mmgSC--标准状态下烟气的含二氧化硫浓度，3/mmg计算：脱硫方面,目前常见的方法有石灰石-石膏湿法、双碱法、氨法、钠碱法、金属氧化物吸收法、海水脱硫法、活性炭吸附法等，其中石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是当今世界各国应用最多和最成熟的湿法工艺，该工艺主要是采用廉价易得的石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰作为吸收剂时，石灰石经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被吸收脱除，最终产物为石膏。脱硫后烟气依次经过除雾器除去雾滴，加热器加热升温后，由增压风机经烟囱排放，脱硫渣石膏可以综合利用。南京工程学院火电厂烟气脱硫中心采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,脱硫剂采用外购成品石灰石粉;模拟烟气进气量:0.28~0.56m3/s(1000m3/h~2000m3/h),温度范围:90~100℃;模拟烟气中