除尘系统初步设计 .docx
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1、目录摘要1前言31设计任务书11.1设计目的11.2设计课题11.3设计原始资料11.4毕业设计(论文)的要求21.5设计提交成果22设计说明书32.1设计依据32.2方案选择原则32.3烟气性质概述32.4除尘器设计选型42.4.1除尘器的类型42.4.2除尘器的性能指标42.4.3除尘器的选择要求42.4.4除尘器的比较52.4.5袋式除尘器清灰方式62.4.6滤料的选择62.5脱硫方法选择72.5.1目前主要脱硫方法72.5.2脱硫塔的选择92.6设备保温防腐防爆112.6.1保温112.6.2防腐112.6.3防爆113设计计算书123.1燃煤锅炉烟气计算123.1.1理论需氧量123
2、.1.2理论空气量123.1.3理论烟气量123.1.4实际烟气量123.1.5除尘脱硫效率计算133.1.6 工况下烟气量133.2袋式除尘器设计计算133.2.1过滤面积133.2.2单个花板的面积143.2.3上箱体高度的确定143.2.4灰斗设计143.2.5电磁脉冲阀153.2.6空气压缩机153.2.7排灰系统设计163.3脱硫塔设计173.3.1塔内径173.3.2逆流装置设计173.3.3塔高设计183.3.4除雾板设计193.3.5石灰消耗量203.4烟囱高度计算203.4.1烟气抬升高度213.4.2烟囱阻力计算233.5管道计算233.6管道总压力损失263.7通风机、电
3、动机的选择264工程概算书284.1投资费用284.1.1袋式除尘器284.1.2脱硫塔284.1.3管道284.1.4设备附件费用294.1.5土建费用304.1.6工程投资总费用304.2工程运行费用304.2.1电费304.2.2水费304.2.3劳动定员304.2.4维修设备费用304.2.5每年运行总费用31参考文献32致谢331设计任务书1.1设计目的毕业设计是本科生走向社会需要的培养过程,可以深化学生知识体系。通过毕业设计,不进可以锻炼学生的设计思路和培养经济技术理念,而且可以让学生理论结合实际,培养学生严肃认真的科学态度,提高学生独立分析和自我解决问题的能力。1.2设计课题22
4、0t/h燃煤锅炉烟气净化系统初步设计。1.3设计原始资料 煤的组成:表1-1煤的组成成分CHOSN灰分水分比例/%60.72.32.81.90.823.18.4应用基低位发热量为21624kJ/kg。 锅炉烟气有关资料 锅炉热效率:80%,过量空气系数:1.28;烟气温度:148.5;烟气压力:3320Pa;烟气密度:1.18kg/m3;烟气粘度:2.410-5Pas;水的蒸发热:2570.8kJ/kg;烟尘排放因子为80%。 烟尘的性质 粉尘比电阻值:1.451010cm。粉尘粒径分布见表2。表1-2粉尘粒径分布粉尘粒度/m40%12.620.124.818.38.57.08.7 气象条件
5、年平均气温13.5,最低温度平均值4.5,最高温度平均值36.9,当地大气压101.34kPa,全年主导风向为E,年平均风速为2.6m/s,大气稳定度为中性D类。 要求满足GB13271-2014锅炉大气污染物排放标准,烟尘排放浓度50、。1.4毕业设计(论文)的要求 (1)除尘脱硫系统方案论证。包括除尘器及脱硫设备的选择及基本工艺路线确定。 (2)方案论证主要进行方案的技术比较,如处理效果,技术合理性和先进性;同时进行经济比较,如一次性投资,运行管理费用及运行管理的复杂程度。 (3)除尘脱硫系统的工艺设计计算及设计概算。 (4)设计图纸:系统总平面布置图、轴侧图、立面图及主要设备构筑图等,至
6、少5张图纸。1.5设计提交成果 (1)图纸五张:低压长袋脉冲除尘器、旋流板脱硫塔、系统总平面布置图、轴侧图、立面图五张图纸。 (2)设计说明书、计算书、概算书各一份。2设计说明书2.1设计依据(1)锅炉大气污染物排放标准GB 13271-2014(2)袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件GB 12625-1990 (3)袋式除尘器性能测试方法GB 12138-89(4)大气污染物综合排放标准GB 16297-19962.2方案选择原则 (1)方案应严格执行国家有关环境保护的各项规定,处理后各项均达到城市大气污染物排放要求。 (2)针对此次设计的具体情况和特点,在技术上和工艺生产及环境保护应当满足对含
7、尘气体的治理要求,在经济上是最合算的。 (3)选用的方案尽量做到消耗资源少,并且对环境影响最小。 (4)管理、运行、维修方便,尽量考虑操作方便,减少劳动强度。 (5)在不影响处理效果的前提下,尽量减少占地面积和运行成本。 (6)在具体选型设计时要结合生产实际状况、参考国内外类似工作的实际经验和先进技术全面考虑、处理好三个技术性能指标的关系。2.3烟气性质概述烟气温度:148.5;烟气压力:3320Pa;烟气密度:1.18kg/m3;烟气粘度:2.410-5Pas;粉尘比电阻值:1.451010cm;烟气具有一定的含硫量,有腐蚀性。2.4除尘器设计选型2.4.1除尘器的类型除尘器的类型,按作用于
8、除尘器的外力或作用机理不同,除尘器可分为四大类: 机械除尘器、湿式除尘器、电除尘器、袋式除尘器。 用于一级预处理的的除尘设施: 重力沉降室、旋风除尘器、惯性除尘器等。目前可用于二级除尘设施有: 文丘里洗涤器、喷雾塔洗涤器、布袋除尘器、电除尘等,对于二级除尘器,其除尘效率较高,都能达到95%以上。2.4.2除尘器的性能指标(1) 除尘器处理烟气流量; (2) 除尘器的压力损失; (3) 袋式除尘器除尘效率; (4) 设备基建投资与运转管理费用; (5) 除尘器使用寿命;(6) 除尘器占地面积或体积。 其中: 为技术性能指标; 经济性能指标。2.4.3除尘器的选择要求选择除尘器时必须全面考虑相关有
9、关因素,如除尘效率、一次性投资及运行管理费用、压力损失、设备维修管理等,其中最为重要的是除尘器除尘效率。选择除尘器时以下问题要特别引起注意: (1)除尘器选用必须满足排放标准; (2)粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能影响; (3)气体的含尘浓度;(4)烟气温度和其他性质是选择除尘设备时必须考虑的因素; (5)选择除尘器时, 需考虑收集粉尘的处理问题; (6)选择除尘器需要考虑的其他因素。2.4.4除尘器的比较考虑到10um粒径,以及本次设计除尘效率高达99.79%,需选用除尘效率较高的除尘器。一级除尘器无法达到设计要求。故选用目前使用广泛的电除尘器以及袋式除尘器。表2-1袋式除尘器与电除尘器比较
10、序号袋式除尘器电除尘器1除尘效率99.5%除尘效率98%(最好99%)2结构简单结构复杂3不受粉尘比电阻值影响粉尘比电阻值对除尘效率影响大4性能运行稳定可靠运行过程中芒刺线容易脱落、机械震打故障率高5一次性投资低于电除尘器一次性投资高6运行管理简便,对烟尘负荷变化适应性好对风量以及烟气粉尘浓度负荷变化适应性差运行管理复杂7滤料品种多样,研发出了除静电、耐高温、防水防油、吸湿性较好等材料,适应大烟气量锅炉除尘方面的使用受烟气温度、机械震打变形、芒刺线脱落、电除尘器内部风速等原因影响,除尘效率将降低8能净化有爆炸危险的或带有大火花的含尘气体对净化有爆炸危险的含尘气体,结构比袋式除尘器复杂9具备离线
11、检修功能停炉检修10袋式除尘器的附属件已过关,运行全部由PLC控制电除尘的震打锤及受打击部位易损坏和变形,震打电机易坏11安装要求较高安装精细,较袋式除尘器要求高布袋除尘器不受粉尘比电阻影响以及不受负荷影响的特点则显得尤其突出,布袋除尘器结构简单在运行维护上方便、结构简单、初期投资较少等方面具电除尘器有优势。本次除尘效率比较高,在工程实际应用当中,由于电除尘器随着运营,电除尘器其结构内部组件渐渐变形,以及积灰等现象引起电场变化,电除尘器除尘效率持续降低(一般为98%),导致除尘排放浓度达不到标准而超标,从而需要额外的运行的费用来支持其达标排放。建议采用袋式除尘器。2.4.5袋式除尘器清灰方式
12、(1)机械振动清灰:工作性能稳定,清灰效果好,但滤袋受机械力作用,破坏较快,滤袋检修与更换的工作量大; (2) 逆气流清灰:形式有反吹风和反吸风,其结构简单,清灰效果较好,滤袋磨损较轻,较适合粉尘粘性较小的玻璃纤维滤袋的情况; (3)脉冲喷吹清灰:技术较为上述两种较为先进,实现全自动清灰,净化效率高达99%,过滤负荷高,滤袋磨损减轻,运行安全可靠。 综上所述,本设计采用脉冲喷吹清灰2.4.6滤料的选择对滤料的要求:性能良好的滤料容尘量应该比较大、效率高、 吸湿能力强、能耗阻力低,滤料使用寿命长,同时滤料还应当具备耐温、耐烟尘气体腐蚀、耐磨、抗拉伸强度高等优点。 一般的天然滤料不耐腐蚀、耐磨,其
13、承受抗拉伸强度不高,承受烟气温度较低。本次设计烟气温度较高,烟气具有腐蚀性气体,故不采用天然滤料。以下介绍除尘布袋常用的纤维、覆膜材料及其滤料的性能、特点。 (1)P84纤维是一种抗高温的合成纤维,其特点:过滤效率较高、阻力低、无化学介质和水分时候,工作良好,但P84纤维原料国内不能有较好技术生产,来源进口,并且价格较为昂贵。 (2)玻璃纤维是一种无机纤维,滤料最为明显的优点就是耐高温、耐化学侵蚀、稳定性好、价格便宜,缺点是耐折性差。 (3)聚四氟乙烯常用作纺织滤料的覆膜,可在高温环境(大于200)中长期工作,具有良好的低阻力、耐酸耐碱、不易水解、具有良好的过滤效果以及清灰性能。 本次设计中,
14、烟气有腐蚀性气体二氧化硫以及一定量的含水率,对P84等材料具有一定影响,而且价格昂贵,不能够采用。玻璃纤维主要缺点耐折性差,本次采用脉冲喷吹影响玻璃纤维使用。聚四氟乙烯具有低摩擦性,减少阻力损失;耐酸碱,烟气对其无腐蚀;抗水解,较P84具有更好使用性;其容尘量较大,清灰性能优良,可以用于脉冲袋式除尘器。故本次设计采用聚四氟乙烯材料。2.5脱硫方法选择2.5.1目前主要脱硫方法目前低浓度二氧化硫烟气脱硫技术有:(1)石灰石/石灰法湿法烟气脱硫:该技术方法开发较早,工艺成熟,尤其是吸收剂廉价易得,石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术应用广泛。其主要特点为:石灰制浆要求高,设备复杂;脱硫率95%,钙硫比1
15、.1,利用率90%;吸收剂获得容易;适用燃烧高、中硫煤;脱硫成本低(2)喷雾干燥法烟气脱硫:发展与20世纪70年代,一种半干法脱硫工艺。目前是仅次于湿钙法的烟气脱硫技术,其特点为:流程较简单;脱硫率80%,钙硫比1.5,利用率50%;适用燃烧高、中、低硫煤;其喷钙脱硫系统设备简单、脱硫费用低、投资成本不高、占地面积少、适用于老电厂脱硫改造;可用碳钢作为结构材料,不存在微量金属元素污染的废水。(3)氧化镁湿法烟气脱硫:具有脱硫率高(90%以上)、可回收硫、可避免产生固体废物等特点,在镁矿产资源的地方,是一钟有竞争性的脱硫技术。氧化镁法可以分为再生法、抛弃法和氧化回收法。 (4)海水烟气脱硫技术:
16、根据有无添加化学试剂,海水烟气脱硫工艺可以分为两类。a.在海水中添加一定量的石灰以调节吸收液的碱度,b.用纯海水作为吸收剂的工艺。其中用纯海水工艺,工艺简单,维护方便,投资、运行费用低,以挪威ABB公司开发的海水烟气脱硫技术为代表;(5)湿式氨法烟气脱硫:湿式氨法烟气脱硫采用一定浓度的氨水作为吸收剂,最终的脱硫副产物可以用于农业肥料的硫酸铵,其脱硫率较高(90%99%)。较相对石灰石/石灰法,氨价格高、运行成本以及复杂的工艺流程影响脱硫工艺的推广; (6)电子束辐射法:是一种主要为干法的过程。其优点有:无废水以及固体废渣产生;能脱硫脱硝,脱硫率(90%以上)和脱硝率(80%以上);结构系统简单
17、,操作过程方便,易于控制;副产品可以用于农业化肥,主要为硫酸铵和硝酸铵的混合物对于不同含硫量的烟气以及烟气量的变化有较好的适应性和负荷跟踪性;本次脱硫效率比较高,一般脱硫方法无法达到排放标准。能够达标的有新氨法,石灰石/石灰法。新氨法适用于高、中硫煤锅炉,本次设计采用的含硫量为1.9%,含硫量较低,而石灰石/石灰法对煤种适应性强。新氨法其流程复杂,需要电厂和化肥厂联合实现,材料来源相对石灰石/石灰法不易。新氨法对烟道具有腐蚀性。石灰石/石灰法对锅炉负荷波动适应性强,而新氨法适用性差。石灰石/石灰法对烟气含尘要求不高,新氨法要求很高。综合选择,本次设计采用石灰石/石灰法。石灰石/石灰法烟气脱硫有
18、三种改进型烟气脱硫技术: (1)加入乙二酸的石灰石湿法烟气脱硫:为了提高二氧化硫的去除效率,可以减少固体废物; (2)加入硫酸镁的石灰石湿法烟气脱硫:添加硫酸镁改进溶液化学性质可以有效减少结垢和提高二氧化硫去除率,减少系统能量消耗; (3)双碱法烟气脱硫:双碱法不仅仅克服石灰石/石灰法容易结垢的缺点,而且提高二氧化硫的去除率,反应速率快。为提高二氧化硫去除效率,本次采用双碱法烟气脱硫,其特点有:吸收塔采用空塔结构,阻力小,运行可靠,不易结垢和堵塞,维修率低。可实现快速在线维修,易于更换维修,快速排出故障。脱硫除尘效率高,能达到95%以上的脱硫效率。高效除雾,降低了烟气中的过饱和水分,避免风机带
19、水和湿烟囱现象。液、渣少,易分离,脱硫废水循环利用。本次采用改进的石灰石/石灰法烟气脱硫,既可以除尘也可以脱硫。 其原理吸收反应过程:来自再生系统的氢氧根:以碳酸钠形式加入的钠盐,也能吸收二氧化硫:再生反应取决于所用再生药剂的种类,当用石灰石作为再生剂:当用熟化石灰再生时:影响吸收液洗涤塔的长期可靠运行主要因素:(1) 设备腐蚀:化石燃料燃烧的排烟中含有多种微量的化学成分,在酸性介质下对金属设备腐蚀性相当强。(2) 结构和堵塞:溶液或料浆中的水分蒸发使固体。(3) 除雾器堵塞:容易因雾滴中的固体沉积和堵塞。(4) 脱硫剂的利用率:合理设计停留时间。(5) 脱硫产物的综合利用:排渣场建设,不符合
20、填埋。2.5.2脱硫塔的选择 吸收塔主要有填料塔,旋流板塔,筛板塔,喷淋塔。 (1)填料塔作为吸收设备时主要用于吸收烟气废气,二氧化硫和钠碱都具有一定的腐蚀性,需要另外增加防腐设备,投资、运行和维护费用较大。不宜作为双碱法中的吸收设备。 (2)旋流板塔:旋流板塔是我国自行设计开发的一种高效气液传质吸收器,发展于上世纪70年代,旋流板最初试用于湍球塔顶除雾,如今在化工行业的尾气吸收中已有多年的实践经验。近些年旋流板塔脱硫发展较快,经验较为丰富。(3)筛板塔,内装若干层水平塔板,板上有许多小孔,形状如筛;并装有溢流管或没有溢流管。操作时,液体由塔顶进入,经溢流管(一部分经筛孔)逐板下降,并在板上积
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