某燃煤锅炉房烟气净化系统设计.docx
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某燃煤锅炉房烟气净化系统设计
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。
而大气污染可以说主要是人类活动造成的,大气污染对人体的舒适、安康的危害包括对人体的正常生活和生理的影响。
目前,大气污染已经直接影响到人们的身体安康。
随着我国经济的高速开展,我国的二氧化硫污染越来越严重,必须通过有效的措施来进展处理,以免污染空气,影响人们的安康生活。
一、题目
某燃煤锅炉房烟气净化系统设计
二、目的
通过课程设计进一步消化和稳固本课程所学的内容,并使所学的知识系统化,培养运用所学理论知识进展净化系统设计的初步才能。
通过设计,理解工程设计的内容、方法及步骤,培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进展设计计算、绘制工程图、使用技术资料、查阅有关设计手册、编写设计说明书的才能。
三、原始资料
锅炉型号:
SZL6-1.25-AII型,共2台〔每台蒸发量为6t/h〕
所在地区:
二类区。
2006年新建。
锅炉热效率:
75%,所用的煤低位热值:
20939kJ/kg,水的蒸发热:
2570.8kJ/kg
锅炉出口烟气温度:
160℃
烟气密度:
〔标准状态下〕1.34kg/m3
空气过剩系数:
α=1.3
排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例:
15%
烟气在锅炉出口前阻力:
800Pa
当地大气压力:
98kPa
平均室外空气温度:
15℃
空气含水率(标准状态下)按0.01293kg/m3
烟气的其它性质按空气计算
煤的工业分析:
C:
65% H:
4% S:
1% O:
4%
N:
1% W:
7% A:
18%
净化系统布置场地如图1所示的锅炉房北侧20m以内。
图2为锅炉立面图。
图1锅炉房平面布置图 图2锅炉房立面图
四、设计计算
(一)、用煤量计算
每台锅炉的所需热量为:
Q=蒸发量×水的蒸发热
=6×10
×2570.8=1.54×10
kJ/h
所需的煤量为:
=
=982.2kg/h
Hn——煤的低位热值
η热——锅炉的热效率
(二)、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算
以1kg煤燃烧为根底,那么
重量〔g〕摩尔数〔mol〕产物摩尔数〔mol〕需氧数(mol)
C650 54.167 CO
:
54.16754.167
H4040H
O:
2010
S100.3125SO
:
0.31250.3125
O402.5O
:
1.25-1.25
N100.714N
:
0.3570
W703.889H
O:
3.8890
标准状态理论需氧数
54.167+10+0.3125-1.25=63.23mol/kg=1.4163m
/kg
空气中含水量:
=0.01609(体积分数)
1.标准状态下理论空气量
=1.4163×4.78=6.77m
/kg〔干空气〕
=
=6.88m
/kg〔湿空气〕
2.标准状态下理论烟气量
CO
:
54.167mol/kg
SO
:
0.3125mol/kg
N
:
0.357+3.78×65.17=246.70mol/kg
H
O:
20+3.889+0.01609
6.77=24.0mol/kg
=
=7.28m
/kg
3.标准状态下实际烟气量
=
+
(α-1)=7.28+6.77×〔1.3-1〕=9.311m
/kg
标准状态下每台锅炉烟气流量
=
设计耗煤量=9.311
982.2=9145.26m
/h
4.标准状态下烟气中含尘浓度
=
=
=2.90
10
mg/m
5.标准状态下烟气中二氧化硫浓度
=
=
=2.15×10
mg/m
(三)、净化设备的选择
1.设备应到达的净化效率
式中ρs——标准状态下锅炉烟所排放标准中的规定值,mg/m3;
ρ——标准状态下烟气污染物浓度,mg/m3;
由于锅炉厂所在地区为:
二类地区、2006年新建
根据锅炉表1锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值可知道:
锅炉类别
适用区域
烟尘排放浓〔mg/m3)
烟气黑度
Ⅰ时段
Ⅱ时段
燃
煤
锅
炉
自然通风锅炉
〔<0.7MW(1t/h)〕
一类区
100
80
1
二、三类区
150
120
其它锅炉
一类区
100
80
1
二类区
250
200
三类区
350
250
燃
油
锅
炉
轻柴油、煤油
一类区
80
80
1
二、三类区
100
100
其它燃料油
一类区
100
80*
1
二、三类区
200
150
燃气锅炉
全部区域
50
50
1
表1锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值
I时段:
2000年12月31日前建成使用的锅炉;
II时段:
2001年1月1日起建成的使用的锅炉〔含在I时段立项未建成或未使用的锅炉和建成使用的锅炉中需要扩建、改造的锅炉〕。
由于锅炉厂所在地区为:
二类地区、2006年新建,所以烟尘最高允许排放浓度为200mg/m3
故
=1-
=93.10%
2.除尘器的选择
工况下的烟气量
m
/h=4.029m
/s
锅炉出口烟气温度:
160℃
设备应到达的净化效率η=93.10%
压力降〔阻力〕=800Pa
确定除尘器的种类、型号及规格
表2WDL-Ⅱ型湿式烟气脱硫除尘净化器产品性能规格
型号
吨位/(t/h)
处理烟气量/(
)
除尘效率/%
脱硫效率/%
氮氧化物去除率/%
阻力损失(pa)
林格曼黑度(级)
烟尘排放浓度(mg/m3)
耗水量(t/h)
WDL-11
6
18000
95-99
60-80
60-80
<=1200
<1
<200
0.039
表3WDL-Ⅱ型湿式烟气脱硫除尘净化器外型构造尺寸
吨位/(t/h)
外型尺寸
L*F*H
进烟口内径尺寸a*b
出烟口内径尺寸a
*b
进烟口高度H
通风机(47NO)
电机功率(KW)
重量(t)
6
1700*1600*3720
630*630
700*700
3210
8C
30
4.5
表4WDL-Ⅱ型湿式烟气脱硫除尘净化器根底尺寸
吨位/(t/h)
E
E
F
F
6
1700
2100
1600
2000
1—汇风室2—主机体3—洗涤反响槽4—水箱5—排污系统6—烟气入口7—烟气出口8—观察口9—支架10—根底
图3 WDL-Ⅱ型湿式烟气脱硫除尘净化器外型构造尺寸
第Ⅱ时段燃煤锅炉二氧化硫最高允许排放浓度为900mg/m3
所以,设备应到达的脱硫效率:
=1-
=58.14%
式中ρ
——标准状态下锅炉SO
所排放标准中的规定值,mg/m3;
——标准状态下烟气中二氧化硫浓度
(四)、确定设备、风机和烟囱的位置及管道的布置
1.各装置及管道布置的原那么
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,管道的布置也就根本可以确定了。
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.管径确实定
式中Q——工况下管内烟气流量,m3/s;
v——烟气流速,m/s;〔可查有关手册确定,对于锅炉烟尘v=10~15m/s,取v=12.5m/s〕
对管径进展圆整:
表5圆断面风管统一规格
外径/mm
钢板通风管
外径允许偏向/mm
壁厚/mm
650
2.0
内径d
=650-2
2.0=646(mm)
计算出实际烟气流速:
v=
=
=12.30(m/s)
(五)、烟囱的设计
1.烟囱高度确实定
一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量为12t/h
锅炉房装机总容量
MW
<0.7
0.7~<1.4
1.4~<2.8
2.8~<7
7~<14
14~<28
t/h
<1
1~<2
2~<4
4~<10
10~<20
20~≤40
烟囱最低高度
m
20
25
30
35
40
45
表6燃煤、燃油〔燃轻柴油、煤油除外〕锅炉房烟囱最低允许高度
查上表可得:
2.烟囱直径的计算
烟囱出口内径可按下式计算
式中Q——通过烟囱的总烟气量,m3/h;
v——按表选取的烟囱出口烟气流速,m/s(取4.5m/s)。
表7 烟囱出口烟气流速〔m/s〕
通风方式
运行情况
全负荷时
最小负荷
机械通风
10~20
4~5
自然通风
5~10
2.5~3
烟囱底部直径
式中d2——烟囱出口直径,m;
H——烟囱高度,m;
i——烟囱锥度,通常取i=0.02~0.03。
(选0.025)
3.烟囱的抽力
式中 H——烟囱高度,m;
tk——外界空气温度,℃;
tp——烟囱内烟气平均温度,℃;
B——当地大气压,Pa。
(六)、系统阻力的计算
1.摩擦阻力损失
kg/m3
取管长L=1.524+1.401+0.692+0.577+1.61+3.801+2.028=11.633m
对于圆管
=
式中 L——管道长度,m;
d——管道直径,m;
ρ——烟气密度,kg/m3;
λ——摩擦阻力系数,是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度
的函数。
可以查手册得到。
〔实际中对金属管道λ值可取0.02,对砖彻或混凝土管道λ可取0.04〕。
2.部分压力损失
一处渐扩管:
那么
二处渐缩管:
那么
两个90°标准弯头:
三处渐缩管:
那么
三个90°标准弯头:
T形三通管
T形合流三通管
系统总阻力〔其中锅炉出口阻力为800Pa,除尘器阻力1200Pa〕为
22.74+101.09+150.21+84.51+800+1200=2358.55Pa
式中
——异形管件的部分阻力系数,可在有关手册中查到,或通过实验获得;
v——与
相对应的断面平均气流速率,m/s;
ρ——烟气密度,kg/m3。
(七)、风机和电动机的选择及计算
1.风机风量的计算
式中 1.1——风量备用系数;
Q——标准状态下风机前风量,m3/h;
tp——风机前烟气温度,℃,假设管道不太长,可以近似取锅炉排烟温度;
B——当地大气压力,kPa。
2.风机风压的计算
式中
1.2——风压备用系数;
——系统总阻力,Pa;
Sy——烟囱抽力,Pa;
tp——风机前烟气温度,℃;
ty——风机性能表中给出的试验用气体温度,℃;引风机为200℃
计算出风机风量Q
和风机风压H
后,可按风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需风机的型号。
计算结果,选择了由浙江省上虞市建立风机厂消费的HL3—2ANO.11A1450工况序号为5的高效排烟风机,其性能表如下:
机号传动
方式
转速/〔r/min〕
工况序号
流量/
全压/Pa
11A
1450
5
57081
2682
3.电动机功率的计算
式中
Qy——风机风量,m3/h;
Hy——风机风压,Pa;
η1
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- 燃煤 锅炉房 烟气 净化系统 设计