畢業(yè)論文DZL213型鍋爐高硫無煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)書專業(yè)：環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)班級(jí)：環(huán)治081班系別：資源與環(huán)境工程系邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院大氣污染控制課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)的題目DZL2-13型鍋爐高硫無煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)的目的大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)是配合大氣污染控制工程專業(yè)課程而單獨(dú)設(shè)立的設(shè)計(jì)性實(shí)踐課程。教學(xué)目的和任務(wù)是使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)和主要專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)和掌握環(huán)境工程領(lǐng)域內(nèi)主要設(shè)備設(shè)計(jì)的基本知識(shí)和方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的環(huán)境工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)分析問題和解決工程設(shè)計(jì)問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究，查閱技術(shù)文獻(xiàn)、資料、手冊(cè)，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)計(jì)算、圖紙繪制及編寫

2、技術(shù)文件的基本能力。三、設(shè)計(jì)原始資料DZL213型鍋爐高硫無煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)鍋爐型號(hào)：DZL213 即：蒸發(fā)量2t/h，出口蒸汽壓力13 Mpa設(shè)計(jì)耗煤量：350Kg/h設(shè)計(jì)煤成分：CY=65% HY=4% OY=2% NY=1% SY=3% AY=15% WY=10%；VY=8%，屬于高硫無煙煤煙氣密度=1.36 Kg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)當(dāng)?shù)卮髿鈮海?8KPa排煙溫度：160空氣過剩系數(shù)=1.3飛灰率=16%煙氣在鍋爐出口前阻力550Pa污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中二類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行。連接鍋爐、凈化設(shè)備及煙囪等凈化系統(tǒng)的管道假設(shè)長度50m，90o彎頭10個(gè)。注：

3、鍋爐大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)（GB132712001）中二類區(qū)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 煙氣濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：200mg/m3二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：900mg/m3若煙囪高度達(dá)不到GB132712001表4鍋爐房煙囪最低允許高度（4t鍋爐煙囪高度最低35m，6t鍋爐煙囪高度最低40m）的要求，其排放標(biāo)準(zhǔn)值按50%執(zhí)行，即： 煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：100 mg/m3二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：450 mg/m3四、課程教學(xué)要求本課程設(shè)計(jì)的選題緊緊圍繞大氣污染控制工程煙氣除塵為主題。學(xué)生必須根據(jù)教學(xué)要求、設(shè)計(jì)工作量以及實(shí)際條件，進(jìn)行恰當(dāng)選題。能按照設(shè)計(jì)任務(wù)書，順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)，培養(yǎng)運(yùn)用本

4、學(xué)科的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)解決本專業(yè)實(shí)際問題的能力，提高設(shè)計(jì)計(jì)算、工程制圖和使用資料的能力。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1. 根據(jù)燃煤的原始數(shù)據(jù)計(jì)算鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量，煙塵和二氧化硫濃度。2 凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析，包括凈化設(shè)備的工作原理及特點(diǎn)；運(yùn)行參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)；凈化效率的影響因素等。3 除塵設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算4 脫硫設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5 煙囪設(shè)計(jì)計(jì)算6 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)，阻力計(jì)算，風(fēng)機(jī)電機(jī)的選擇7. 設(shè)計(jì)任務(wù)完成后，學(xué)生要根據(jù)設(shè)計(jì)的全過程完成專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書，按照一定格式寫出設(shè)計(jì)計(jì)算書。課程設(shè)計(jì)說明書主要內(nèi)容有：（1）設(shè)計(jì)題目；（2）主要指標(biāo)和要求；（3）方案工作原理；（4）設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)、計(jì)算結(jié)果；（5

5、）設(shè)備選擇依據(jù)和工藝流程介紹；（6）結(jié)果匯總。8 根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制設(shè)計(jì)圖，系統(tǒng)圖要標(biāo)出設(shè)備、管件編號(hào)、并附明細(xì)表；除塵系統(tǒng)、脫硫設(shè)備平面、剖面布置圖若干張，以解釋清楚為宜，至少3張（ 3號(hào)） 圖，并包括系統(tǒng)流程圖一張（2號(hào)圖）。此外，還要求文字應(yīng)簡明、通順、內(nèi)容正確完整，書寫工整、裝訂成冊(cè)。前 言在目前，大氣污染已經(jīng)變成了一個(gè)全球性的問題，主要有溫室效應(yīng)、臭氧層破壞和酸雨。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

6、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。人類不僅能適應(yīng)自然環(huán)境，而且還能開發(fā)利用自然資源，改造自然環(huán)境，使環(huán)境更加適合于人類生存。在人為活動(dòng)影響下形成的環(huán)境，稱為次生環(huán)境。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排放大量有毒有害污染物，嚴(yán)重污染大氣、水、土壤等自然環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，使人類生活環(huán)境的質(zhì)量急劇惡化，人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)排入環(huán)境各種污染物，特別是生產(chǎn)過程排放的污染物種類極多，而且隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境中污染物的種類和數(shù)量還在與日俱增。這些污染物隨同空氣、飲水和食物進(jìn)入人體后，對(duì)人體健康產(chǎn)生各種有害影響 。大氣污染是隨著產(chǎn)業(yè)革命的興起，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，城市人口的密

7、集，煤炭和石油燃料的迅猛增長而產(chǎn)生的。近百年來，西歐，美國，日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家大氣污染事件日趨增多，本世紀(jì)50-60年代成為公害的泛濫時(shí)期，世界上由大氣污染引起的公害事件接連發(fā)生，例如：英國倫敦?zé)熿F事件，日本四日市哮喘事件，美國洛杉磯煙霧事件，印度博帕爾毒氣泄漏事件等等，不僅嚴(yán)重地危害居民健康，甚至造成數(shù)百人，數(shù)千人的死亡。我國隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，因燃煤排放的二氧化硫、顆粒物等有毒有害的污染物質(zhì)急劇增多?？諝馕廴疽悦簾熜蜑橹?，主要污染物是二氧化硫和煙塵。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1990年全國煤炭消耗量10.52億噸，到1995年煤炭消耗量增至12.8億噸，二氧化硫排放量達(dá)2232萬噸。超過歐洲和美國，居世界首

8、位。由于我國部分地區(qū)燃用高硫煤，燃煤設(shè)備未能采取脫硫措施，致使二氧化硫排放量不斷增加，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。如不嚴(yán)格控制，到2010年我國煤炭消耗量增長到15億噸時(shí)，二氧化硫排放量將達(dá)2730萬噸。 因而已經(jīng)到了我們不得不面對(duì)的時(shí)候，我們這里我們將用科學(xué)的態(tài)度去面對(duì)去防治。目錄前言1.工藝流程的選擇及說明12.除塵器的設(shè)計(jì)及計(jì)算22.1燃煤鍋爐煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算2標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論空氣量22.1.2 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量22.1.3 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量2煙氣含塵濃度3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫的濃度的計(jì)算32.2除塵器的選擇32.2.1 除塵效率3工況下煙氣流量3除塵器的選擇及計(jì)算4管

9、道布置及各管段的管徑5煙囪的設(shè)計(jì)6系統(tǒng)阻力的計(jì)算8風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇和計(jì)算113.填料塔的設(shè)計(jì)及計(jì)算123.1吸收SO2的吸收塔的選擇123.2脫硫方法的選擇14工藝比較14工藝流程介紹153.3填料的選擇163.4填料塔的計(jì)算16物料衡算16塔徑的計(jì)算17填料塔高度的計(jì)算19壓力降的計(jì)算223.5填料塔的附件選擇224. 課程設(shè)計(jì)總結(jié)24參考文獻(xiàn)26附表：271.工藝流程的選擇及說明脫硫除塵工藝設(shè)計(jì)說明：雙堿法煙氣脫硫工藝主要包括吸收劑制備和補(bǔ)充系統(tǒng)，煙氣系統(tǒng)，SO2吸收系統(tǒng)，脫硫產(chǎn)物處理系統(tǒng)四部分組成。1.吸收劑制備和補(bǔ)充系統(tǒng)脫硫裝置啟動(dòng)時(shí)用氫氧化鈉作為吸收劑，氫氧化鈉干粉料加入堿液罐中，加

10、水配制成氫氧化鈉堿液，在堿液罐中可以定期進(jìn)行氫氧化鈉的補(bǔ)充，以保證整個(gè)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行及煙氣的達(dá)標(biāo)排放。為避免再生生成的亞硫酸鈣、硫酸鈣也被打入脫硫塔內(nèi)容易造成管道及塔內(nèi)發(fā)生結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象，可以加裝瀑氣裝置進(jìn)行強(qiáng)制氧化或特將水池做大，再生后的脫硫劑溶液經(jīng)三級(jí)沉淀池充分沉淀保證大的顆粒物不被打回塔體。另外，還可在循環(huán)泵前加裝過濾器，過濾掉大顆粒物質(zhì)和液體雜質(zhì)。2.煙氣系統(tǒng)鍋爐煙氣經(jīng)煙道進(jìn)入除塵器進(jìn)行除塵后進(jìn)入脫硫塔，洗滌脫硫后的低溫?zé)煔饨?jīng)兩級(jí)除霧器除去霧滴后進(jìn)入主煙道，經(jīng)過煙氣再熱后由煙囪排入大氣。當(dāng)脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)故障或檢修停運(yùn)時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)出口擋板門，煙氣經(jīng)鍋爐原煙道旁路進(jìn)入煙囪排放。3.SO

11、2吸收系統(tǒng)鍋爐煙氣從煙道切向進(jìn)入主塔底部，在塔內(nèi)螺旋上升中與沿塔下流的脫硫液接觸，進(jìn)行脫硫除塵，經(jīng)脫水板除霧后，由引風(fēng)機(jī)抽出排空。脫硫液從螺旋板塔上部進(jìn)入，在旋流板上被氣流吹散，進(jìn)行氣葉兩相的接觸，完成脫硫除塵后從塔底流出，通過明渠流到綜合循環(huán)池。4. 脫硫產(chǎn)物處理系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)的最終脫硫產(chǎn)物仍然是石膏漿，從曝氣池底部排漿管排出，由排漿泵送入水力旋流器。由于固體產(chǎn)物中摻雜有各種灰分及NaSO4，嚴(yán)重影響了石膏品質(zhì)，所以一般以拋棄為主。在水力旋流器內(nèi)，石膏漿被濃縮(固體含量約40)之后用泵打到渣處理場(chǎng)，溢流液回流入再生池內(nèi)。2.除塵器的設(shè)計(jì)及計(jì)算2.1燃煤鍋爐煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀

12、況下理論空氣量Qa'=4.67×(1.867C+5.56H+0.7S-0.7O)式中：C、H、S、O-分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Qa=4.76×(1.867+0.65+5.56×0.04+0.7××0.02) =1.44×4.76 =6.868(m3/)2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量Qs'=1.867×(C+0.375S)+11.2H+1.24W+0.016 Qa¹+0.79 Qa¹+0.8N式中： Qa標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量 m3/kg； W 煤中水分的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； N N元素在煤中

13、的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。Qs'=1.867×(0.65+0.375×0.03)+11.2×0.04+1.24×0.1+0.806×6.868+0.8×0.01 =7.35(m3/) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量Qs = Qs '+1.016×（-1）×Qa'式中： a 空氣過剩系數(shù)；Qa標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量 m3/kg； Qs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量 m3/kg。 Qs=7.35+1.016×(1.3-1) ×6.868 =9.44(m3/)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=

14、 Qs×設(shè)計(jì)耗煤量 Q= Qs×設(shè)計(jì)耗煤量=9.44×350=3304m3/h煙氣含塵濃度 C=×A (m3/) 式dsh 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) A 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=×0.15=2.604（g/ m3）2.1.5標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫的濃度的計(jì)算 Cso2=×106(/ m3) 式 S 煤中硫的質(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/ Cso2=×106=6.36×103(/ m3)2.2除塵器的選擇2.2.1 除塵效率=1-=1-=

15、96.16%2.2.3工況下煙氣流量Q/=(m3/h)=5418.21(m3/h)則煙氣的流量為2.2.4除塵器的選擇及計(jì)算根據(jù)工況下煙氣量、煙氣溫度及要求達(dá)到的除塵效率來確定除塵器（袋式除塵器）袋式除塵器是使含塵氣體通過濾袋濾去其中離子的分離捕集裝置，是過濾式袋式除塵器中一種，其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，按不同特點(diǎn)可分為圓筒形和扁形；上進(jìn)氣和下進(jìn)氣，內(nèi)濾式和外濾式，密閉式和敞開式；簡易，機(jī)械振動(dòng)，逆氣流反吹，氣環(huán)反吹，脈沖噴吹與聯(lián)合清灰等不同種類,其性能比較如下表：除塵種類除塵效率%凈化程度特點(diǎn)簡易袋式30中凈化機(jī)械振動(dòng)袋式90中凈化要求濾料薄而光滑，質(zhì)地柔軟，再過濾面上生成足夠的振動(dòng)力。脈沖噴吹袋

16、式99細(xì)凈化清灰方式作用強(qiáng)度很大，而且其強(qiáng)度和頻率都可以調(diào)節(jié)，清灰效果好氣環(huán)式袋式99細(xì)凈化適用高濕度、高濃度的含塵氣體，造價(jià)較低，氣環(huán)箱上下移動(dòng)時(shí)緊貼濾袋，使濾袋磨損加快，故障率較高 通過我組比較最終決定選用袋式除塵器，根據(jù)處理煙氣性質(zhì)及不同型式的袋式除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)，最終決定選用MC6I型系列逆噴脈沖袋式除塵器。 脈沖袋式除塵器是一種周期性的向?yàn)V袋內(nèi)或?yàn)V袋外噴吹壓縮空氣來達(dá)到清除濾袋上積塵的袋式除塵器，它具有處理風(fēng)量大，除塵效率高的優(yōu)點(diǎn)，而且清灰機(jī)構(gòu)設(shè)有運(yùn)動(dòng)部件，濾袋不受機(jī)械力作用，損傷較小，濾袋使用周期長的特點(diǎn)。用除塵器手冊(cè)中選取MC系列逆噴脈沖袋式除塵 結(jié)構(gòu)特點(diǎn):主要由上箱體，中箱體，下

17、箱體，排灰系統(tǒng)與噴嘴系統(tǒng)等幾個(gè)主要部分組成。上箱體內(nèi)設(shè)有多孔板，濾袋，濾袋框架；下箱體包括進(jìn)氣口、灰斗、檢查門；排灰系統(tǒng)由減速裝置和排灰裝置組成；控制儀、控制閥、脈沖閥、噴嘴管與氣包等組成噴吹系統(tǒng)。 工作原理：含塵氣體由下箱體的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入除塵器內(nèi)經(jīng)過濾袋過濾。粉塵被阻留在袋外，凈化氣體進(jìn)入袋內(nèi)經(jīng)過文氏管，由排風(fēng)口排出機(jī)外，阻留在濾袋上的粉塵通過用電控（D）、機(jī)控（J）或氣控（Q）中的一種方式，控制開啟脈沖閥定時(shí)分排，對(duì)濾袋進(jìn)行清灰，其主要性能與主要結(jié)構(gòu)尺寸見下表：型號(hào)過濾面積m2濾袋數(shù)量/條處理風(fēng)量m3/h脈沖閥個(gè)數(shù)/個(gè)外形尺寸/長×高×寬MC36I273632506480

18、61425×1678×3600設(shè)備質(zhì)量/kg濾袋尺寸/mm設(shè)備阻力/Pa除塵效率入口含塵濃度g/m3過濾風(fēng)速/m/min1116.80120×20001200150099%21424主要結(jié)構(gòu)尺寸：型號(hào)AA1BB1HMC36I16781150134011003660影響因素：過濾風(fēng)速、濾料風(fēng)速、濾料種類、清灰方式、入口含塵濃度、處理氣體性質(zhì)、凈化物料種類等。2.2.5管道布置及各管段的管徑1.各裝置及管道布置原則根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確定各裝置的位置，一旦確定了各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了，對(duì)各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單，緊湊 ，管路短

19、，占地面積小，并使安裝，操作和檢修方便。2.管徑的確定式中：v煙氣流速m/s（對(duì)于鍋爐煙塵v=1015m/s）取v=13 m/s則圓整并選取風(fēng)值：鋼制板風(fēng)管外徑D/mm外徑允許偏差/mm壁厚/mm400±10.06內(nèi)徑d1=400-2×0.6=398.8m由公式得煙氣流速由此可知，除塵器中的管徑設(shè)計(jì)合理2.2.6煙囪的設(shè)計(jì)1.煙囪高度的計(jì)算根據(jù)鍋爐的蒸發(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)定表確定煙囪高度鍋爐煙囪高度鍋爐總額蒸發(fā)量（t/h）<1122661010202035煙囪的最低高度(m)202530354045由于給定鍋爐型號(hào)DZL213蒸發(fā)量為2

20、t/h，故選定煙囪高度為30m 煙囪抬升高度：Qh=CpVo(Ts-Ta) =1.38×0.918×(160-20) =177.36KWQh煙囪的熱排放率Cp標(biāo)況下的煙氣平均比定壓熱容，取Cp=1.38kg/m3KVo標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣排放量 m3/sTs煙氣出口溫度Ta當(dāng)?shù)刈罱?年平均氣溫值 K=273+20=293K 由于177.36KW<2100KW，則Vs煙率出口速度 m/sD煙囪出口內(nèi)徑 mQh煙囪的熱排放率u煙囪出口的環(huán)境平均風(fēng)速 m/s，取2.5m/s 煙囪總高度H為：H=Hs+h=33.76m2.煙囪直徑的計(jì)算煙囪出口內(nèi)徑按如下公式： 圓整取d=0.4m

21、 Q通過煙囪的總煙量 m3/hW按下表選取的煙囪出口煙氣流速m/s，選W=4m/s， 煙囪出口煙氣流速通風(fēng)方式運(yùn)行情況全負(fù)荷最小負(fù)荷機(jī)械通風(fēng)102045自然通風(fēng)68253煙囪底部直徑：d1=d+2ih=0.40+2×0.02×30=1.50m d煙囪出口直徑 m H煙囪高度 mi煙囪錐度，取I=0.02 煙囪的抽力： H 煙囪高度 m tk外界空氣溫度 tp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度 B當(dāng)?shù)卮髿鈮?Pa煙囪的阻力損失計(jì)算采用磚砌煙囪,阻力可按下式計(jì)算-摩擦阻力系數(shù),0.04-管道長度,m-管道直徑,0.9m-煙氣密度Kg/m3-管內(nèi)煙氣平均流速則最大地面濃度可見地面最大濃度小于國家

22、規(guī)定,煙囪高度設(shè)計(jì)合理系統(tǒng)阻力的計(jì)算1、摩擦阻力損失L管道長度，m d管道直徑，m 煙氣密度，Kg/ m3 v管中煙氣流速，m/s 摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù) 和管道相對(duì)粗糙度 的函數(shù)，可以查手冊(cè)得到。（實(shí)際中金屬管取0.02，磚砌或混凝土管道取0.04。）對(duì)于400圓，L=50m=PL=150.65 Pa2、局部壓力損失=6.026 Pa異形管件的局部阻力系數(shù)，可以在有關(guān)手冊(cè)中查到或通過實(shí)驗(yàn)求得。v與相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速度，m/s煙氣密度，Kg/ m3L1o=0.12ma、除塵器進(jìn)氣管的阻力損失計(jì)算如圖所示，進(jìn)氣管管道計(jì)算如下：漸縮管的計(jì)算 45o 時(shí)=0.1 取=45o v=12.05m

23、/s=6.026 Pa設(shè)兩個(gè)均為90o彎頭D=400 m m取R=1.5D則=0.175=21.09 Pa漸擴(kuò)管的計(jì)算=0.50查化工原理附表 則=0.25=15.06 PaL3=0.12 mb、除塵器出氣管的阻力損失的計(jì)算如圖所示，出氣管管道計(jì)算如下：漸擴(kuò)管的計(jì)算 45o 時(shí)=0.1 取=30o v=12.05m/s=6.026 PaL4=0.12 m兩個(gè)90o彎頭D=400 m m，取.則=0.175=21.09 PaC、對(duì)于T型三通 =0.55=33.14 Pa則系統(tǒng)總阻力其中鍋爐出口前阻力550Pa，除塵器阻力1400Pa（一般為12001500Pa）h=150.65+6.026+6.

24、026+21.09+15.06+6.026+21.09+33.14+550+1300=2106.70 Pa風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇和計(jì)算1、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算Q1=5961.47m3/h1.1風(fēng)量備用系數(shù) B當(dāng)?shù)卮髿鈮篕Pa Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前的風(fēng)量，m3/htp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度OC，若管道不長，可以近似取鍋爐排煙溫度 2、風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算=2154.79 Pa1.2風(fēng)壓備用系數(shù) h系統(tǒng)總阻力，Pa tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度OC ty風(fēng)機(jī)性能表中給出的實(shí)驗(yàn)用氣體溫度，OC Py標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣密度1.36 Kg/ m3 Sy煙囪產(chǎn)生的抽力，Pa根據(jù)Hy和Qy選定Y8-39 的引風(fēng)機(jī)，性能表如下型號(hào)全壓/（P

25、a）風(fēng)量/（m3/h）功率/Kw轉(zhuǎn)速/（r/min）Y8-392136576225002600033728503、電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算Qy風(fēng)機(jī)風(fēng)量， Hy風(fēng)機(jī)風(fēng)壓 Y1風(fēng)機(jī)在全頭時(shí)的效率（一般為0.6) y2機(jī)械傳動(dòng)功率（用V形帶動(dòng)傳動(dòng)時(shí) =0.95） 電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī) =1.3根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)方式，選定Y160L-6型電動(dòng)機(jī)（功率是11 Kw）性能參數(shù)如下:Y160L-6型電動(dòng)機(jī)性能表功率(Kw)型號(hào)轉(zhuǎn)速r/min效率(%)功率因數(shù)cos11Y160L-6970870.783.填料塔的設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1吸收SO2的吸收塔的選擇名  稱 操作參數(shù) 優(yōu)

26、60; 點(diǎn) 缺  點(diǎn) 填料塔 空塔氣速2.05.0m/s液氣比0.51.0L/m3壓力損失2001000Pa結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備小，制造容易，占空間?。灰簹獗刃?，能耗低；氣液接觸好，傳質(zhì)較易，可同時(shí)除塵、降溫、吸收 不能無水運(yùn)行 自激湍球塔液氣比110L/m3噴淋密度6m3/(m2.h)壓力損失500Pa/m空塔氣速0.51.2m/s結(jié)構(gòu)簡單，制造容易； 填料可用耐酸陶瓷，較易解決防腐蝕問題； 流體阻力較小，能量消耗低； 操作彈性較大，運(yùn)行可靠。 不能無水運(yùn)行篩板塔 空塔氣速1.03.0m/s小孔氣速1622m/s液層厚度4060mm單板阻力300600Pa噴淋密度12

27、15 m3/(m2.h)結(jié)構(gòu)較簡單，空塔速度高，處理氣量大； 能夠處理含塵氣體，可以同時(shí)除塵、降溫、吸收； 大直徑塔檢修時(shí)方便 安裝要求嚴(yán)格，塔板要求水平； 操作彈性較小，易形成偏流和漏液，使吸收效率下降。 噴淋塔 空塔氣速2.54.0m/s液氣比1330L/m3壓力損失5002000Pa結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，操作容易； 可同時(shí)除塵、降溫、吸收，壓力損失小 氣液接觸時(shí)間短，混合不易均勻，吸收效率低； 液體經(jīng)噴嘴噴入，動(dòng)力消耗大，噴嘴易堵塞； 產(chǎn)生霧滴，需設(shè)除霧器 通過比較各種設(shè)備的性能參數(shù)，填料塔具有負(fù)荷高、壓降低、不易堵、彈性好等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的脫硫效率，所以選用填料塔吸收二氧化硫。3.2脫硫方

28、法的選擇工藝比較濕法脫硫是采用液體吸收劑洗滌SO2煙氣以除去SO2的技術(shù)本設(shè)計(jì)為高濃度SO2煙氣的濕法脫硫近年來盡管半干法和干法脫硫技術(shù)及其應(yīng)用有了較大的發(fā)展空間,但是濕法脫硫仍是目前世界上應(yīng)用最廣的脫硫技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟,脫硫效率高,操作簡便,吸收劑價(jià)廉易得適用煤種范圍廣,所用設(shè)備較簡單等優(yōu)點(diǎn)。常用方法有石灰/石灰石吸收法、鈉堿吸收法、氨吸收法其工藝比較見下表：項(xiàng)目優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)石灰/石灰石吸收法脫硫效率高，吸收劑資源廣泛，價(jià)格低廉，副產(chǎn)品石膏可用建筑材料系統(tǒng)復(fù)雜，占地面積大，造價(jià)高，容易結(jié)垢造成堵塞，運(yùn)行費(fèi)用高，只使用大型電站鍋爐氫氧化鈉吸收法價(jià)格便宜，脫硫效率高，副產(chǎn)品的溶解度特性更適用加

29、熱解吸過程，可循環(huán)利用，吸收速度快高溫下NaHSO3轉(zhuǎn)換成Na2SO3,喪失吸收二氧化硫的能力氨吸收法脫硫效率高，運(yùn)行費(fèi)用低吸收劑在洗滌過程中揮發(fā)產(chǎn)生氨霧，污染環(huán)境，投資大綜合本工藝流程圖及上述幾種常用脫硫的優(yōu)缺點(diǎn)比較,經(jīng)過比較全面考慮,最終我們組選用鈉堿吸收法進(jìn)行脫硫,即采用NaOH來吸收煙氣中的SO2,再用石灰石中和再生,再生后的溶液繼續(xù)循環(huán)利用。該法吸收劑采用鈉堿，故吸收率較高，可達(dá)95%，而且吸收系統(tǒng)內(nèi)不生成沉淀物，無結(jié)垢和阻塞問題。其反應(yīng)機(jī)理： 2NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2O 2NaHSO3 Na2SO3同樣可以吸收SO2，達(dá)到

30、循環(huán)吸收的效果。工藝流程介紹1.工藝流程介紹 含SO2煙氣經(jīng)除塵、降溫后送入吸收塔，塔內(nèi)噴淋含NaOH溶液進(jìn)入洗滌凈化，凈化后的煙氣排入大氣。從塔底排出的吸收液被送至再生槽加CaCO3驚醒中和再生.將再生后的吸收液經(jīng)固液分離后,清夜返回吸收系統(tǒng);所得固體物質(zhì)加入H2O重新漿化后,鼓入空氣進(jìn)行氧化可得石膏.2.工藝過程一、脫硫反應(yīng)：Na2SO3 + SO2 NaSO3 + CO2 （1）2NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O （2）Na2SO3 + SO2 + H2O 2NaHSO3 （3）其中：式（1）為啟動(dòng)階段Na2CO3溶液吸收SO2的反應(yīng)；式（2）為再生液pH值較高時(shí)（高于9時(shí)

31、），溶液吸收SO2的主反應(yīng)；式（3）為溶液pH值較低（59）時(shí)的主反應(yīng)。二、氧化過程(副反應(yīng))Na2SO3 + 1/2O2 Na2SO4 （4）NaHSO3 + 1/2O2 NaHSO4 （5）三、再生過程Ca(OH)2 + Na2SO3 2 NaOH + CaSO3 （6）Ca(OH)2 + 2NaHSO3 Na2SO3 + CaSO31/2H2O +3/2H2O （7）四、氧化過程CaSO3 + 1/2O2 CaSO4 （8）式（6）為第一步反應(yīng)再生反應(yīng)，式（7）為再生至pH9以后繼續(xù)發(fā)生的主反應(yīng)。脫下的硫以亞硫酸鈣、硫酸鈣的形式析出，然后將其用泵打入石膏脫水處理系統(tǒng)，再生的NaOH可以循

32、環(huán)使用。3.3填料的選擇填料是填料塔的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面而且促使氣液兩相分散，液膜不斷更新，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。填料必須具備較大的比表面，有較高的空隙率、良好的潤濕性、耐腐蝕、一定的機(jī)械強(qiáng)度、密度小、價(jià)格低廉等。填料的種類很多，大致可分為實(shí)體填料與網(wǎng)體填料兩大類。實(shí)體填料包括環(huán)形填料(如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)和階梯環(huán))，鞍型填料(如弧鞍、矩鞍)，以及由陶瓷、金屬、塑料等材質(zhì)制成的填料。網(wǎng)體填料主要是由金屬絲網(wǎng)制成的填料，如鞍形網(wǎng)、波紋網(wǎng)等。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與其它填料相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50%以上，傳質(zhì)

33、效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。結(jié)合幾種填料的優(yōu)缺點(diǎn)最終決定本次設(shè)計(jì)選擇塑性鮑爾環(huán)作為填料。3.4填料塔的計(jì)算物料衡算衡算式：V（Y1-Y2）=L（X1-X2）y1=0.00223 y2=y1(1-95%)=0.00223× (1-95%)=0.000111對(duì)于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為 X2=0惰性氣體流量V=×（1-0.00223）=147.21kmol/hY1=y1/(1-y1)=0.00223/(1-0.00223)=0.00223 Y2=y2/(1-y2)=0.000111/(1-0.000111)=0.000111查得總壓101.3K P a

34、,溫度293K條件下SO2在水中亨利系數(shù)E=3.55×103KPa相平衡常數(shù)溶解度系數(shù)H=0.0156kmol/m3·KPa最小液氣比：=33.30取操作液氣比=46.62L=46.62×147.21=6862.93kmol/h由V（Y1-Y2）=L（X1-X2）知X1=X2+(Y1-Y2)=0+=0.000045塔徑的計(jì)算在常壓零攝氏度下SO2的密度為2.927填料的相關(guān)參數(shù)：品名（鮑爾環(huán) ）徑×高×厚mm×mm×mm比表面積（m2/m3）空隙率%干填料因子 L/m種類116×16×1 1880.91

35、275種類225×25×1.21750.90 239 種類338×38×1.4115 0.89220 種類450×50×1.593 0.90 127種類576×76×2.6 730.92 94 計(jì)算如下：1.塔底液化氣速計(jì)算L=L×ML=6862.93×40=274517.2kg/hV'=3547m3/hG=G×V'=1.36×3547=4823.92kg/h其中 G氣體密度 kg/s L液體密度 kg/s L液體的質(zhì)量流量 kg/s G混合氣體的質(zhì)量流量 k

36、g/s查圖Eckert的橫坐標(biāo)=2.05在關(guān)聯(lián)圖上查到與亂堆填料的泛點(diǎn)線查得縱坐標(biāo)Y=0.010選用50mm×50mm×1.5mm的塑料鮑爾環(huán)為亂堆填料填料因子ø=94L/m =1000/1050=0.95200C時(shí)溶液黏度取200C水的黏度µL=1.0050mPa·s泛點(diǎn)氣速uf=0.92m/s2.計(jì)算塔徑D空塔氣速為泛點(diǎn)氣速的50%80% 取u =80% uf=0.8×0.92=0.736m/s時(shí)D=1.31m根據(jù)國內(nèi)壓力容器公稱直徑進(jìn)行校正得D=1.35m3.塔徑核算a、氣速核算在新的塔徑下核算空塔氣速 =0.69m/s=0.7

37、5 符合空塔氣速為泛點(diǎn)氣速的50%80%的要求。b、噴淋密度最小噴淋密度 Umin=(Lw)minat填料比表面積at=73m-1最小濕潤率(Lw)min= 0.08m3/(m·h)直徑<75mm的環(huán)形材料;0.12m3/(m·h) 直徑>75mm的環(huán)形材料 這里取(Lw)=0.12m3/(m·h) 故Umin=0.12×73=8.76m3/(m·h)在新的塔徑下核算噴淋密度 U=×0.785×D2= ×0.785×1.352=182.74m3/(m·h)> Umin設(shè)計(jì)合理c

38、、核算徑比 = 17.76>10 可避免壁流現(xiàn)象，核算符合要求 填料塔高度的計(jì)算用清水吸收屬于中等溶解度的吸收，氣膜阻力和液膜阻力都應(yīng)考慮，本設(shè)計(jì)屬于低濃度氣體的吸收，塔內(nèi)氣體和液體的摩爾流量變化較小，其提及吸收系數(shù)可視為常數(shù)，采用計(jì)算公式Z=HOG·NOG1.相總傳質(zhì)高度HOG（m）的計(jì)算液相物性數(shù)據(jù)在低濃度吸收過程中，溶液的物性數(shù)據(jù)可以近似取純水的物性數(shù)據(jù)，由手冊(cè)查得，20°C時(shí)水的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：密度L=1050 kg/m3 黏度µL=0.001Pa·s=3.6 Kg/(m·h)表面張力 ó=72.6dyn/cm=94089

39、6Kg/h2 SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)DL=1.47×10-5cm2/s=5.29×10-6m2/h混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度查手冊(cè)得20°C空氣的黏度µV=1.81×10-5 Pa·s=0.065Kg/(m·h) 查手冊(cè)得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)DV=0.108 cm2/s=0.039m2/h氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田美聯(lián)式計(jì)算： 查表地，óC=40 dyn/cm=518400Kg/h2 （1 dyn/cm=12960Kg/h2）液體質(zhì)量流量UL=6862.93×40/0.785×

40、1.352=191881.17 Kg/(m2·h)氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：氣體質(zhì)量流量UV=3371.81 Kg/(m2·h)液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：kG=kGaw1.1=0.030×0.85×73×0.951.1=1.76 Kmol/m2·h·KPakL= kLaw0.4=2.54×0.85×73×0.950.4=154.41h-1=75%>50%由=1+9.5(-0.5)1.4 kG=1+2.6(-0.5)2.2 kG得=1+9.5(0.75-0.5)1.4 ×1.76=4.

41、16Kmol/m2·h·KPa=1+2.6(0.75-0.5)2.2×154.41=173.43 h-1H溶解度系數(shù) H=0.0156 Kmol/m3KPa其中， Uv、UL氣體、液體的質(zhì)量通量，kg（m2·h）；µVµL氣體、液體的黏度，kg（m·h） 【1Pa·s=3600 kgm·h】；v、L氣體、液體的密度，kgm；DV、DL溶質(zhì)在氣體、液體中的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s； R通用氣體常數(shù)，8.314（m3·kpa）/（kmol·K）； T系統(tǒng)溫度，；at填料的總比表面積，m2m3；a

42、w填料的潤濕比表面積，m2m3；g重力加速度，1.27×108 m/h；óL液體的表面張力，kgh2（dyncm=12960kg/h2）óc填料材質(zhì)的臨界表面張力，kgh2（dyncm=12960kg/h2）填料形狀系數(shù)。2、氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG的計(jì)算 采用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法G=V(Y1-Y2)=147.21×(0.00223-0.000111)=0.31由 G=V(Y1-Y2)=L（X1-X2） Y1=0.00223 Y2 =0.000111 X1=0.000045 X2=0Z= NOG×HOG=6.84×0.61=4.17m填料層的設(shè)計(jì)高度一般為Z=(1.21.5)Z, Z=1.5×4.17=6.25m設(shè)計(jì)取填料層高度為Z=7m對(duì)于鮑爾環(huán)h/D=510,Hmax<=6m ,取h/D=6, 則h=6×1350=8100mm,計(jì)算得填料層高度為7000mm,故不需分層壓力降的計(jì)算X=2.05Y=0.010×0.