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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 大氣污染控制工程</b></p><p><b> 課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 目錄</b></p><p> 1 設(shè)計(jì)方案的選取3</p><p> 1.1 確定工藝3</p><p> 1.
2、2 工藝流程簡(jiǎn)圖3</p><p> 1.3 與其他工藝的比較3</p><p> 2 基本參數(shù)計(jì)算5</p><p> 2.1 煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算5</p><p> 2.1.1 煙氣流量的確定5</p><p> 2.1.2 煙氣濃度的計(jì)算6</p><p&g
3、t; 2.1.3 二氧化硫濃度的計(jì)算6</p><p> 2.2 除塵及脫硫效率的計(jì)算6</p><p> 2.2.1二氧化硫及煙塵排放量的確定6</p><p> 2.2.2 效率的計(jì)算7</p><p> 3袋式除塵器的選型與計(jì)算7</p><p> 3.1 袋式除塵器的選型7</p&
4、gt;<p> 3.1.1 清灰方法的選擇與比較7</p><p> 3.1.2 濾料的選取9</p><p> 3.1.3 濾袋形狀及進(jìn)氣方式的選擇9</p><p> 3.1.4 清灰方式的選擇10</p><p> 3.2 袋式除塵器的相關(guān)計(jì)算10</p><p> 3.2.1
5、 處理氣量的確定10</p><p> 3.2.2 過濾風(fēng)速的選取11</p><p> 3.2.3 過濾面積的計(jì)算11</p><p> 3.2.4 單條濾袋的面積11</p><p> 3.2.5 濾袋的數(shù)量12</p><p> 3.3 根據(jù)計(jì)算選擇袋式除塵器12</p>&l
6、t;p> 4 填料塔的計(jì)算13</p><p> 4.1 基本參數(shù)13</p><p> 4.2物料衡算14</p><p> 4.3 填料塔工藝尺寸的計(jì)算15</p><p> 4.3.1 塔徑的計(jì)算15</p><p> 4.3.2 填料層高度的計(jì)算16</p><
7、;p> 4.4 填料層壓降的計(jì)算17</p><p> 4.5 附屬裝置的選擇19</p><p> 4.5.1 液體分布器選取19</p><p> 4.5.2 除霧器的選擇19</p><p> 4.5.3 液體再分布器的選取20</p><p> 5 管徑的確定20</p
8、><p> 6 系統(tǒng)阻力的計(jì)算20</p><p> 6.1 摩擦壓力損失21</p><p> 6.2 雷諾數(shù)的計(jì)算21</p><p> 6.3 摩擦壓力損失的計(jì)算22</p><p> 6.4 彎頭的阻力損失22</p><p> 6.5 管道上漸擴(kuò)管的阻力損失23&l
9、t;/p><p> 6.6 系統(tǒng)總阻力的計(jì)算26</p><p> 7 風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算26</p><p> 7.1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算26</p><p> 7.2風(fēng)機(jī)的選擇26</p><p> 8 煙囪的設(shè)計(jì)27</p><p> 8.1 煙囪直徑的計(jì)
10、算27</p><p> 8.2 煙囪底部直徑28</p><p> 8.3 煙囪的抽力28</p><p><b> 參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b> 1 設(shè)計(jì)方案的選取</b></p><p> 1.1 確定工藝 </p>
11、<p> 由于方案設(shè)計(jì)要求為DZL2-13型鍋爐高硫無煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì),所以除塵方式為袋式除塵器,主要確定濕式脫硫工藝。經(jīng)過多方面資料的查詢確定我們的選用雙堿法脫硫工藝。</p><p> 1.2 工藝流程簡(jiǎn)圖</p><p><b> 圖1 工藝流程圖</b></p><p> 1 鍋爐 2 袋式除塵
12、器 3 灰斗 4 煙囪 5 氣氣熱交換器 6 除霧器 7 填料塔 8 緩沖箱 9 配藥箱 10 石灰倉(cāng) 11 中間倉(cāng) 12 熟化室 13 石灰反應(yīng)器 14 濃縮池 15 過濾池</p><p> 1.3 與其他工藝的比較</p><p> 濕法煙氣脫硫,特點(diǎn)是脫硫系統(tǒng)位于煙道的末端、除塵器之后,脫硫過程的反應(yīng)溫度低于露點(diǎn),所以脫硫后的煙氣需要再加熱才能排出。由
13、于是氣液反應(yīng),其脫硫反應(yīng)速度快、效率高、脫硫劑利用率高,如用石灰做脫硫劑時(shí),當(dāng)Ca/S=1時(shí),即可達(dá)到90%的脫 硫率,適合大型燃煤電站的煙氣脫硫。但是,濕法煙氣脫硫存在廢水處理問題,初投資大, 運(yùn)行費(fèi)用也較高。</p><p> 以下是各種濕法脫硫工藝的優(yōu)缺點(diǎn)分析對(duì)比: </p><p> 石灰石/石膏法的主要優(yōu)點(diǎn)是:適用的煤種范圍廣、脫硫效率高(有的裝置Ca/S=1時(shí),脫硫效率
14、大于90%)、吸收劑利用率高(可大于90%)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高(可達(dá)90%以上)、工作的可靠性高(目前最成熟的煙氣脫硫工藝)、脫硫劑—石灰石來源豐富且廉價(jià)。但是石灰石/石膏法的缺點(diǎn)也是比較明顯的:初期投資費(fèi)用太高、運(yùn)行費(fèi)用高、占地面積大、系統(tǒng)管理操作復(fù)雜、磨損腐蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重、副產(chǎn)物—石膏很難處理(由于銷路問題只能 堆放)、廢水較難處理</p><p> 氧化鎂法,一些金屬氧化物如MgO、MnO2和ZnO等都有吸收
15、SO2的能力,可利用其漿液或水溶液作為脫硫劑洗滌煙氣脫硫。我國(guó)氧化鎂資源豐富,可考慮此法要求必須對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)先的除塵和除氯,而且該過程中會(huì)有8%的MgO流 失,造成二次污染。</p><p> 氨法脫硫工藝副產(chǎn)品硫酸銨的銷路和價(jià)格是氨法工藝應(yīng)用的先決條件,這是由于氨法所采用的吸收劑氨水價(jià)格遠(yuǎn)比石灰石高,其吸收劑費(fèi)用很高,如果副產(chǎn)品無銷路或銷售價(jià)格低,不能抵消大部分吸收劑費(fèi)用,則不能 應(yīng)用氨法工藝,此外氨水來源也
16、是選擇此工藝的必要條件,由于以上缺點(diǎn)在這里我們不選用該處理方法。</p><p> 海水脫硫法,工藝簡(jiǎn)單,無需脫硫劑的制備,系統(tǒng)可靠可用率高,根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn),可用率保持在100% 脫硫效率高,可達(dá)90%以上;不需要添加脫硫劑,也無廢水廢料,易于管理;與其他濕法工藝相比,投資低,運(yùn)行費(fèi)用也低,但只能用于海邊電廠,且只能適用于燃煤含硫量小于1.5%的中低硫煤。</p><p> 雙
17、減法脫硫工藝:克服了石灰石-----石膏法容易結(jié)垢的缺點(diǎn),并進(jìn)一步提高脫硫效率而發(fā)展起來的。要先用堿金屬鹽類如鈉鹽的水溶液吸收SO2,然后在另一個(gè)石灰反應(yīng)器中用石灰或石灰石吸收SO2的吸收液再生,再生的吸收液返回吸收塔再用。而SO2還是以亞硫酸鈣和是高的形式沉淀出來。由于其固體的產(chǎn)生過程不是發(fā)生在吸收塔中的,所以避免了石灰石-----石灰法的結(jié)垢問題。 </p><p> 雙堿法比傳統(tǒng)的濕法脫硫有以下優(yōu)點(diǎn):&
18、lt;/p><p> ?。?)以鈉堿作為吸收劑,系統(tǒng)一般不會(huì)產(chǎn)生沉淀物;</p><p> ?。?)吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在脫硫塔以外,避免了塔德堵塞和磨損 提高了運(yùn)行可靠性,降低了操作費(fèi)用</p><p> ?。?)鈉基吸收液吸收SO2速度快,故可用較小的液氣比,達(dá)到較高的脫硫率。</p><p>&
19、lt;b> 缺點(diǎn)是:</b></p><p> NaSO3氧化副反應(yīng)產(chǎn)物Na2SO4較難再生,需不斷的補(bǔ)充NaOH或Na2CO3而增加堿的消耗量。另外,Na2SO4的存在也將降低石膏的質(zhì)量。</p><p> 總之,雙堿法脫硫技術(shù)是國(guó)內(nèi)外運(yùn)用的成熟技術(shù),是一種特別適合中小型鍋爐煙氣脫硫技術(shù),具有廣泛的市場(chǎng)前景。</p><p> 經(jīng)過多方面
20、的比較我們選用雙堿法作為最終的脫硫工藝。</p><p><b> 2 基本參數(shù)計(jì)算</b></p><p> 2.1 煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算</p><p> 2.1.1 煙氣流量的確定</p><p> 以1kg煤燃燒為基礎(chǔ)</p><p> 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論需氧量為:54.
21、167+10-0.719+1.063=64.511 mol/kg</p><p> 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論N2量:因?yàn)榭諝庵蠳2:O2≈3.76:1所以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)理論N2量為:64.511×3.76=242.5614 mol/kg</p><p> 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論產(chǎn)物量:54.167+20+1.063+5.556=80.786 mol/kg</p><p>
22、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量=理論N2量為+產(chǎn)物量=242.5614+80.786=323.3474 mol/kg</p><p> 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量:64.511×4.76=307.0724 mol/kg</p><p> 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際空氣量=標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量×a (空氣過剩系數(shù)=1.2)</p><p> =307.0724×
23、;1.2=368.487 mol/kg</p><p> 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際干煙氣量=標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量+標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下過??諝饬?lt;/p><p> =標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量+(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際空氣量-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量)</p><p> =323.3474+368.487-307.0724=384.76 mol/kg=384.76×=8.6 m3/kg
24、</p><p> 水分含量=12.966×8.9375×22.4÷18÷1000=0.14 m3/kg</p><p> 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際濕煙氣量Qy=標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際干煙氣量+水分含量</p><p> =8.6+0.14= 8.74m3/kg</p><p> 2.1.2 煙氣濃度的計(jì)算<
25、;/p><p><b> mg/h</b></p><p> 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度</p><p><b> ?。īK/m3)</b></p><p> 式中: Qy —— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量, m3/kg;</p><p> A —— 煤中不可燃成分的含量(此
26、處1kg煤中含A 150g)</p><p> dSh—— 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%。</p><p> C==2.56×103 mg/m3</p><p> 2.1.3 二氧化硫濃度的計(jì)算</p><p> 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算</p><p><b>
27、?。╩g/)</b></p><p> 式中: QY —— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量, m3/kg;</p><p> S —— 煤中可燃硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%。</p><p> CSO2= = 7.78×103 mg/m3</p><p> 2.2 除塵及脫硫效率的計(jì)算</p><
28、p> 2.2.1二氧化硫及煙塵排放量的確定</p><p> 首先確定煙囪高度通過煙囪高度確定污染物排放量。</p><p> 確定共用一個(gè)煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(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2)確定煙囪的高度。</p><p> 表2 鍋爐煙囪高度表</p><p> 由于本設(shè)計(jì)中鍋爐的的總定
29、額出力為2t,所以煙囪的高度為為30m,本方案設(shè)計(jì)中選煙囪的高度為30m,</p><p> 若煙囪高度達(dá)不到GB13271—2001表4鍋爐房煙囪最低允許高度(4t鍋</p><p> 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.</p><p> 本設(shè)計(jì)中煙囪高的未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)則按排放標(biāo)準(zhǔn)的50%執(zhí)行,且鍋爐大氣污染排放
30、標(biāo)準(zhǔn)(GB13271-2001)中二類區(qū)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為:</p><p> 煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀況下):200㎎/</p><p> 二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀況下):900㎎/</p><p> 則,設(shè)計(jì)中煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀況下):100㎎/ 二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀況下):450㎎/</p><p> 2.2.2 效率的計(jì)算&
31、lt;/p><p> 煙塵去除效率為:η=</p><p> 脫硫效率:η= ×100% =94.22%</p><p> 3袋式除塵器的選型與計(jì)算</p><p> 3.1 袋式除塵器的選型</p><p> 3.1.1 清灰方法的選擇與比較</p><p> 袋式除塵器清灰
32、方法有手工清灰、機(jī)械清灰和脈沖噴吹清灰等幾種。</p><p> 手工清灰方式適用于煙氣量比較小的除塵設(shè)備的青灰,并且清灰的周期不易確定,并確人為清灰存在一定的安全隱患,所以在這里我們不選用該清灰方式。</p><p> 振動(dòng)清灰方,利用機(jī)械裝置陣打或搖動(dòng)懸吊濾袋的框架,使濾袋產(chǎn)生振動(dòng)而清落灰塵,圓袋多在頂部施加振動(dòng),使之產(chǎn)生垂直的或水平的振動(dòng),或者垂直或水平的兩個(gè)方向同時(shí)振動(dòng),施加振
33、動(dòng)的位置也有在濾袋中間的位置的.由于清灰時(shí)粉塵要揚(yáng)起,所以振動(dòng)清灰時(shí)常采用分室工作制,即將整個(gè)除塵器分隔成若干個(gè)袋室,順次地逐室進(jìn)行清灰,可保持除塵器的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn).進(jìn)行清灰的袋室,利用閥門自動(dòng)地將風(fēng)流切斷,不讓含塵空氣進(jìn)入.以頂部為主的振動(dòng)清灰,每分鐘振動(dòng)可達(dá)數(shù)百次,使粉塵脫落入灰斗中。振動(dòng)清灰方式的機(jī)械構(gòu)造簡(jiǎn)單,運(yùn)轉(zhuǎn)可靠,但清灰作用較弱,適用于紡織布濾袋。</p><p> 脈沖噴吹清灰方式,即固定濾袋用的多
34、孔板(花板)設(shè)在箱體的上部,在每排濾袋的上方有一噴吹管,噴吹管上對(duì)著每一濾袋的中心開一壓氣噴射孔(嘴),噴吹管的另一端與脈沖閥、控制閥等組成的脈沖控制系統(tǒng)及壓縮空氣儲(chǔ)氣罐相連接,根據(jù)規(guī)定的時(shí)間或阻力值,按自動(dòng)控制程序進(jìn)行脈沖噴吹清灰。濾袋多采用外濾式,內(nèi)側(cè)設(shè)支撐骨架,粉塵被捕集而沉降在濾袋的外側(cè)的表面。清灰時(shí)的一瞬間,當(dāng)高速噴射氣流通過濾袋頂端時(shí),能誘導(dǎo)幾倍于噴射氣量的空氣,一起吹向?yàn)V袋內(nèi)部,形成空氣波,使濾袋由上向下產(chǎn)生急劇的膨脹和
35、沖擊振動(dòng),產(chǎn)生很強(qiáng)的清落粉塵的作用。脈沖周期可以調(diào)整,一般為1分鐘到幾分鐘。根據(jù)脈沖噴吹氣流與凈化氣流的流動(dòng)方向,有順噴式、逆噴式和對(duì)噴式三種方式。順噴式為兩種氣流方向一致,凈化后清潔空氣由濾袋底部排出:對(duì)噴式實(shí)際是把濾袋分為兩部分,一半對(duì)噴,另一半順噴。在噴吹時(shí),被清灰的濾袋不起捕塵作用,因噴吹時(shí)間很短,且濾袋是一排一排第一次進(jìn)行噴吹清灰,幾乎可以把捕塵作業(yè)看作是連續(xù)進(jìn)行的,因此可以采取分室結(jié)構(gòu)進(jìn)行離線清灰,也可以不分室進(jìn)行在線清灰。
36、脈沖清灰作用較強(qiáng),清灰效果較好,可提高過濾風(fēng)速。其強(qiáng)度和頻率都是可以調(diào)節(jié)的,清灰作用于</p><p> 所以在本方案設(shè)計(jì)中選用脈沖噴吹式帶式除塵器。</p><p> 3.1.2 濾料的選取</p><p> 由于鍋爐出口處煙氣溫度為160℃,要求填料有較高的耐高溫性能和耐氧化性能,綜合各方面因素和比較我們篩選出兩種濾料可以滿足本方案設(shè)計(jì)的要求,</p
37、><p> 它們的詳細(xì)資料如下:</p><p> 表3 濾袋性質(zhì) </p><p> 通過參考各種相關(guān)資料和綜合分析,由于聚四氟乙烯價(jià)格較貴,雖然它和玻璃纖維一樣能滿足本方案要求,但為了節(jié)省資金我們最終選用玻璃纖維作為袋式除塵器的濾料。</p><p> 3.1.3 濾袋形狀及進(jìn)氣方式的選擇</p><p&
38、gt; 3.1.3.1 濾袋形狀的選擇</p><p> 濾袋按形狀可以分為圓袋式除塵器和扁袋式除塵器兩種。</p><p> 圓袋式除塵器:直徑一般為120~300mm,高度一般為2~3m。長(zhǎng)徑比一般為10~25,最大可以達(dá)到40,濾袋長(zhǎng)徑比和過濾風(fēng)俗有關(guān),可以按下表選用</p><p> 表4 過濾風(fēng)速選取表</p><p>
39、 優(yōu)點(diǎn):圓袋的支撐骨架及連接簡(jiǎn)單,清灰容易,維護(hù)管理也比較方便,所以應(yīng)用非常廣泛。</p><p> 扁袋式除塵器:濾袋為扁平型,厚度及履帶間隙為25~50mm,高度為0.6~1.2m,深度為300~500mm;最大優(yōu)點(diǎn)是:?jiǎn)挝蝗莘e的過濾面積大,但是清灰、檢修、換袋很復(fù)雜,因此應(yīng)用范圍受限。</p><p> 3.1.3.2 進(jìn)氣方式與過濾方式的選擇</p><p&
40、gt; 進(jìn)氣方式有上進(jìn)氣和下進(jìn)氣兩種方式。采用上進(jìn)氣時(shí),粉塵的沉降速度與氣流速度相重疊,能在濾袋上形成較均勻的粉塵層,過濾性能好,但配氣室設(shè)在上部,是除塵器高度增加,并有積灰現(xiàn)象。采用下近期方式時(shí),粗塵粒可直接沉降于灰斗中,降低了濾袋的負(fù)荷與磨損。但由于氣流方向與灰塵下落方向相反,清灰后的細(xì)塵會(huì)重新沉積與濾袋表面,降低了清灰效果。</p><p> 過濾方式有外慮和內(nèi)慮兩種方式,如圖1所示。內(nèi)慮式是使含沉氣流
41、進(jìn)入濾袋內(nèi)部,粉塵被阻留于濾袋內(nèi)表面,凈化氣穿過濾袋逸至袋外,袋外干凈,便于換袋與檢修,且袋內(nèi)無骨架,減少了濾袋的磨損,但濾袋扭曲較大,僅適用于機(jī)械振打與逆氣流清灰方式;外慮氣流方向則相反,濾袋內(nèi)必設(shè)骨架,適于脈沖噴吹、高壓氣流噴吹清灰方式,但濾袋與骨架磨損較大。</p><p> 由以上分析,本設(shè)計(jì)方案選用下進(jìn)氣上排氣外慮式進(jìn)氣方式和過濾方式!</p><p> 3.1.4 清灰方式
42、的選擇</p><p> 清灰方式有人工清灰、機(jī)械清灰;逆氣流、氣環(huán)清灰;脈沖噴吹;反吹風(fēng)與振動(dòng)結(jié)合等幾種。一般反吹與振動(dòng)為間歇式,即清灰時(shí)切斷氣流。氣流和脈沖為連續(xù)式,即清灰時(shí)不切斷氣流,但氣環(huán)反吹對(duì)濾袋磨損很快,氣環(huán)相與傳動(dòng)構(gòu)件易發(fā)生故障,目前使用較少。</p><p> 本設(shè)計(jì)方案選用脈沖噴吹方式進(jìn)行清灰。</p><p> 3.2 袋式除塵器的相關(guān)計(jì)算
43、</p><p> 3.2.1 處理氣量的確定</p><p> 從鍋爐流出的煙氣在進(jìn)入除塵器時(shí),由于除塵器的密封不嚴(yán)等原因使進(jìn)入除塵器的煙氣流量變大,即除塵器本身存在漏風(fēng)率,除塵器的漏風(fēng)附加率一般為10%~15%,本方案中取漏風(fēng)率為13%,</p><p><b> 工況下煙氣流量</b></p><p> Q
44、/=(m3/h)==5016(m3/h)</p><p><b> 則煙氣的流量為</b></p><p><b> 由前面計(jì)算可知: </b></p><p><b> 所以: </b></p><p> 3.2.2 過濾風(fēng)速的選取</p><p&
45、gt; 風(fēng)速的大小與含塵氣體的性質(zhì)、織物的類別及粉塵的性質(zhì)有關(guān)。一般脈沖袋式除塵器的過濾風(fēng)速在2~4m/min,經(jīng)過參考相關(guān)袋式除塵器的設(shè)計(jì)實(shí)例,本設(shè)計(jì)采用的過濾風(fēng)速為3m/min</p><p> 3.2.3 過濾面積的計(jì)算</p><p> 總過濾面積的計(jì)算公式為:</p><p> S——總過濾面積,;</p><p> S1
46、——濾袋工作部分的過濾面積,</p><p> S2——濾袋清灰部分的過濾面積,</p><p> Q——通過除塵器的總氣體量,</p><p><b> ——過濾速度,</b></p><p> 濾袋清灰部分的過濾面積是指濾袋沒用來過濾的面積,一般占濾帶面積的5%~10%,本方案計(jì)算中取8%;</p>
47、;<p><b> 所以:</b></p><p> 3.2.4 單條濾袋的面積</p><p> Sd——單條圓形濾袋的公稱面積,m2</p><p><b> D——濾袋直徑,m</b></p><p><b> L——濾袋長(zhǎng)度,m</b></
48、p><p> 由前面描述可知:濾袋120mm~300mm,在此選D=150mm</p><p> 濾袋長(zhǎng)度(即高度)L一般為2~3m,在此選L=2.5m</p><p><b> 所以:</b></p><p> 3.2.5 濾袋的數(shù)量</p><p> 由前面計(jì)算出的總過濾面積和單條濾袋的
49、面積既可以求出履帶條數(shù)</p><p> 3.3 根據(jù)計(jì)算選擇袋式除塵器</p><p> 由前面的計(jì)算,參閱《除塵設(shè)計(jì)工程手冊(cè)》,本方案設(shè)計(jì)中我們選用了LSB48-I、I/A型脈沖袋式除塵器,其基本參數(shù)如下: </p><p> 表5 LSB48-I、1/A型脈沖袋式除塵器技術(shù)性能</p><p> 表6 LSB48-I、1
50、/A型脈沖袋式除塵器的外型尺寸(mm)</p><p><b> 4 填料塔的計(jì)算</b></p><p> 由前面的計(jì)算的體積分?jǐn)?shù)為0.0023,可知用純水吸收氨的方式在此不再適用,所以需用化學(xué)吸收的方法來處理廢氣中的,常用的化學(xué)吸收方法有雙堿法、石灰石吸收法、氫氧化鎂洗手法等</p><p> 在綜合考慮各種因素的前提下,本方案選用雙
51、堿法處理廢氣中的</p><p> 又本方案進(jìn)入填料塔時(shí)溫度范圍為60℃~80℃,計(jì)算時(shí)全部按70℃時(shí)溶液的相應(yīng)參數(shù)來算</p><p> 對(duì)低濃度吸收過程,選用5%的NaOH作為吸收劑?;旌蠚怏w的黏度可近似取為煙氣空氣的黏度。</p><p> 綜合考慮實(shí)驗(yàn)條件的要求,本方案采用金屬鮑爾環(huán)(亂堆)做填料,其基本性能參數(shù)如下:</p><p
52、><b> 表7 填料性質(zhì)</b></p><p><b> 4.1 基本參數(shù)</b></p><p> 煙氣和5%的NaOH溶液在70℃的物性常數(shù)如下:</p><p><b> 煙氣:</b></p><p><b> NaOH溶液:</b&
53、gt;</p><p> 在堿液中的擴(kuò)散系數(shù)為:</p><p> 煙氣的流量為,本方案要求煙氣中的去除效率為93%,計(jì)算時(shí)按去除效率為95%算</p><p> 混合氣體的黏度近似取70℃時(shí)的空氣密度</p><p> 查手冊(cè)空氣中的擴(kuò)散系數(shù)</p><p> 由手冊(cè)查得,常溫下70℃時(shí):</p>
54、;<p> 70下在堿液中的亨利系數(shù)E=Kpa </p><p><b> 相平衡常數(shù)</b></p><p><b> 4.2物料衡算</b></p><p> 衡算式:V(Y1-Y2)=L(X1-X2)</p><p> y1==0.00272 &l
55、t;/p><p> y2=y1(1-95%)=0.00272× (1-95%)=0.000136</p><p> 對(duì)于純?nèi)軇┪者^程,進(jìn)塔液相組成為 X2=0</p><p> 惰性氣體流量V=×(1-0.00272)=147.135kmol/h</p><p> Y1=y1/(1-y1)=0.00272/(1
56、-0.00272)=0.00273 Y2=y2/(1-y2)=0.000136/(1-0.000136)=0.000136</p><p> 查得總壓101.3K P a,溫度293K條件下SO2在水中</p><p> 亨利系數(shù)E=3.55×103KPa</p><p><b> 相平衡常數(shù) </b&
57、gt;</p><p> 溶解度系數(shù)H=0.0156kmol/m3·KPa</p><p><b> 最小液氣比:</b></p><p><b> ===33.29</b></p><p> 取操作液氣比=49.94</p><p> 由V(Y1-Y2)
58、=L(X1-X2)知</p><p> X1=X2+(Y1-Y2)=0+=0.000055</p><p> 進(jìn)塔惰性氣體的氣體流量為:</p><p> 4.3 填料塔工藝尺寸的計(jì)算</p><p> 4.3.1 塔徑的計(jì)算</p><p><b> lg</b></p>
59、<p> 由前面填料的選取可知A=0.1,K=1.75</p><p> 氣相質(zhì)量流量:UV =5568×1.076=5991.17kg/h</p><p> 液相質(zhì)量流量:UL =L×MV=9996.38×18=179934.84kg/h</p><p><b> lg</b></p&g
60、t;<p><b> 得:</b></p><p> 空塔氣速為泛點(diǎn)氣速的50%~85%</p><p><b> 取</b></p><p><b> 由</b></p><p> 塔徑圓整:得D=0.7m</p><p>&l
61、t;b> 泛點(diǎn)率校核</b></p><p> 所以: (0.50-0.80) 在允許范圍內(nèi)</p><p> 填料規(guī)格校核 符合要求</p><p><b> 液體噴淋密度校核</b></p><p> 因?yàn)樘盍系闹睆綖?8mm<75mm 所以取最小潤(rùn)濕速率為</p&
62、gt;<p> 根據(jù)填料參數(shù)知填料比表面積 ;</p><p> 實(shí)際噴淋密度為 符合要求</p><p> 經(jīng)以上校核可知:填料塔直徑D=700mm合理。</p><p> 4.3.2 填料層高度的計(jì)算</p><p> 4.3.2.1 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算</p><p><
63、;b> 脫吸因數(shù)為</b></p><p> 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為:</p><p> 4.3.2.2 氣相總傳質(zhì)單元高度的計(jì)算</p><p> 氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算:</p><p><b> 查表得:</b></p><p><b>
64、 液體質(zhì)量通量為:</b></p><p> 氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算:</p><p><b> 氣體質(zhì)量通量為:</b></p><p> 液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算:</p><p> 查資料知 且鮑爾環(huán)的形狀系數(shù)為</p><p> 因?yàn)?所以:kGa 及
65、kGa 需校核 ,校核公式如下:</p><p><b> 則:</b></p><p><b> 則: </b></p><p> 4.3.2.3 填料層的高度計(jì)算</p><p> 取安全系數(shù) Z=1.5 則填料層高度為 </p><p> 取實(shí)際填料層高度
66、為 Z=4m</p><p> 對(duì)于鮑爾環(huán)填料層高與塔徑之比 ,且hmax6</p><p> 若取,則 每層填料高度為 h=5×0.7=3.5m<4m 且填料層高4m<hmax</p><p> 所以填料塔不需要分層。</p><p> 4.4 填料層壓降的計(jì)算</p><p> 采
67、用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降 </p><p> 圖1 填料泛點(diǎn)氣速通用關(guān)聯(lián)圖 </p><p> 煙氣、吸收劑的質(zhì)量流速計(jì)算:</p><p> =5518×=5518×1.076=5937.368Kg/h</p><p> =L×18=11431.27×18=205762.86Kg/h&
68、lt;/p><p><b> ρL=1050</b></p><p><b> 關(guān)聯(lián)圖橫坐標(biāo):</b></p><p><b> 縱坐標(biāo)為:</b></p><p> 由橫縱坐標(biāo)查得壓降在15--20 mmHg 之間,用內(nèi)插法求得壓降為17 mmHg </p>
69、<p><b> 即 </b></p><p><b> 填料層壓降為</b></p><p> 4.5 附屬裝置的選擇</p><p> 4.5.1 液體分布器選取</p><p> 為了有效地分布液體,需在塔頂安裝噴淋裝置,安裝高度一般高于填料層150~300mm以上,
70、以提供足夠的自由空間,使上升氣流不受約束的穿過液體在分布器。液體在分布器的一般要求是:液體分布均勻,自由截面大,操作彈性好(即使用的流量范圍廣),不宜堵塞,拆裝方便等。</p><p> 液體再分布裝置可以分為管式噴淋器、盤式噴淋器、蓮蓬頭式噴淋器和沖擊式噴淋器等幾種。</p><p> 盤式噴淋器和蓮蓬頭式噴淋器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,液體通過時(shí)阻力較小分布較均勻,但其分布盤適用填料塔的公稱直
71、徑都不能大于1000mm所以在此我們不選用此兩種噴淋器。</p><p> 沖擊式噴淋器的最大優(yōu)點(diǎn)是噴灑半徑大(最大可達(dá)3m),液體流量大,約為50~200m3/h,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.不會(huì)堵塞.但缺點(diǎn)是改變液體流量或壓頭時(shí)會(huì)影響噴灑半徑,因此鑒于煙氣流量隨鍋爐中燃料的添加不同而不同(即操作條件不穩(wěn)定),在這里我們也不選用它。</p><p> 管式噴淋裝置由其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造、安裝方便,并且環(huán)式
72、噴淋塔可用于直徑在1200mm以下的塔.由于環(huán)式噴灑塔呈環(huán)狀,液流比直觀式的各種噴灑器要均勻,所以在本方案設(shè)計(jì)中選用環(huán)式噴灑器。</p><p> 4.5.2 除霧器的選擇</p><p> 除霧器主要是由絲網(wǎng)、絲網(wǎng)格柵組成絲網(wǎng)塊和固定絲網(wǎng)塊的支承裝置構(gòu)成,絲網(wǎng)為各種材質(zhì)的氣液過濾網(wǎng),氣液過濾網(wǎng)是由金屬絲或非金屬絲組成。</p><p> 除霧器用于分離塔中
73、氣體夾帶的液滴,以保證有傳質(zhì)效率,降低有價(jià)值的物料損失和改善塔后壓縮機(jī)的操作,一般多在塔頂設(shè)置除霧器??捎行コ?--5um的霧滴,塔盤間若設(shè)置除沫器,不僅可保證塔盤的傳質(zhì)效率,還可以減小板間距。所以除霧器主要用于氣液分離。亦可為空氣過濾器用于氣體分離。此外,絲網(wǎng)還可作為儀表工業(yè)中各類儀表的緩沖器,以防止電波干擾的電子屏蔽器等。 </p><p> 濕法脫硫,吸收塔在運(yùn)行過程中,易產(chǎn)生粒徑為10--60微米的
74、“霧”,“霧” 不僅含有水分,它還溶有硫酸、硫酸鹽、SO2等。如不妥善解決,任何進(jìn)入煙囪的“霧”,都會(huì)對(duì)煙囪造成損壞。所以在填料塔上方安置除霧器。</p><p> 選用絲網(wǎng)除霧器,采用頂層安裝方式。</p><p> 4.5.3 液體再分布器的選取 </p><p> 由于填料層高超出了所選填料鮑爾環(huán)的單層填料高度,所以將其分為兩層,這樣中間就要放置液體再
75、分布器,以保證液體在填料塔內(nèi)分布均勻。選用錐形再分布器,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且能達(dá)到使液體均勻分布的目的。</p><p><b> 5 管徑的確定</b></p><p><b> d= (m)</b></p><p> 式中: Q ——工況下管道下的煙氣流量m3/s</p><p> v
76、——煙氣流速m/s(對(duì)于鍋爐煙塵v=10~15m/s</p><p> 取v=12m/s, 則d==0.403m</p><p><b> 圓整并選取風(fēng)道</b></p><p> 表9 鋼制板風(fēng)管</p><p> 內(nèi)徑 d1=410—2×1.5=407mm</p><p&g
77、t; 由公式d=計(jì)算出實(shí)際煙氣流速v===11.88m/s</p><p> 所以經(jīng)校核后所選410mm內(nèi)徑的管道可用,所以管道的直徑是410mm</p><p><b> 6 系統(tǒng)阻力的計(jì)算</b></p><p> 6.1 摩擦壓力損失</p><p> 根據(jù)流體力學(xué)原理,氣體在管道內(nèi)均勻流動(dòng)時(shí),圓形管道單
78、位長(zhǎng)度的摩擦壓力損失按下式計(jì)算:</p><p><b> ?。≒a)</b></p><p> 式中: L——管道長(zhǎng)度,m;</p><p> d——管道直徑,m;</p><p> v——管道內(nèi)氣流的平均流速,m/s;</p><p> ρ——煙氣的密度,kg/m3;</p&
79、gt;<p> λ——摩擦阻力系數(shù);</p><p> 由題目要求可知,管道總長(zhǎng)為50m,管道材料選用新的無縫鋼管,其,所以直觀阻力損失計(jì)算過程如下:</p><p> 由于系統(tǒng)摩擦阻力系數(shù)不知道,要求λ,須先求出雷諾數(shù)</p><p> 6.2 雷諾數(shù)的計(jì)算</p><p><b> d——管道直徑,m&l
80、t;/b></p><p> U——煙氣流速,m/s</p><p> ρ——液體的密度;kg/m3</p><p><b> ---液體的粘度</b></p><p> 又管徑為410mm,在此取其為0.15mm</p><p><b> 所以:</b>&l
81、t;/p><p><b> 查以下莫狄圖</b></p><p><b> 圖2 莫狄圖</b></p><p> 由莫狄圖可得液體的摩擦阻力系數(shù)為</p><p> 6.3 摩擦壓力損失的計(jì)算</p><p> 所以直管的阻力損失為281.43Pa</p>
82、;<p> 6.4 彎頭的阻力損失</p><p><b> =(Pa)</b></p><p> 式中 ——異性管件的局部阻力系數(shù)可在有關(guān)手冊(cè)中查到或通過實(shí)驗(yàn)獲得。</p><p> V----液體在管道內(nèi)的平均流速;m/s</p><p> 由題目要求知道,管道上共有10個(gè)彎頭</
83、p><p> 所以:彎頭上總的阻力損失為</p><p> 6.5 管道上漸擴(kuò)管的阻力損失</p><p> 漸擴(kuò)管共有兩個(gè):分別設(shè)在袋式除塵器進(jìn)口和出口處</p><p> 其阻力計(jì)算方法和彎頭的計(jì)算方法一樣;</p><p><b> 所以:漸擴(kuò)管</b></p><
84、p><b> ,查表可得:</b></p><p><b> 1、摩擦阻力損失</b></p><p> L—管道長(zhǎng)度,m d—管道直徑,m </p><p> ρ—煙氣密度,Kg/ m3 v—管中煙氣流
85、速,m/s </p><p> λ—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。)</p><p> 對(duì)于Ф400圓,L=50m </p><p>&l
86、t;b> ρ=</b></p><p> ΔPL==147.3Pa</p><p><b> 2、局部壓力損失</b></p><p><b> ==8.436Pa</b></p><p> ε—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。</p&g
87、t;<p> v—與ε相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速度,m/s</p><p> ρ—煙氣密度,Kg/ m3</p><p> L1=0.05xtan67.5o=0.12m</p><p> a、除塵器進(jìn)氣管的阻力損失計(jì)算</p><p> 如圖所示,進(jìn)氣管管道計(jì)算如下:</p><p> 漸縮管的計(jì)
88、算 </p><p> α≤45o 時(shí)ε=0.1 </p><p> 取α=45o v=12.05m/s</p><p><b> =5.887 Pa</b></p><p> 設(shè)兩個(gè)均為90o彎頭</p><p> D=400 m m 取R=1.5D
89、 則ε=0.175</p><p><b> = 20.92Pa</b></p><p><b> 漸擴(kuò)管的計(jì)算</b></p><p><b> =0.50</b></p><p> 查《化工原理》附表 則ε=0.25</p><p>&
90、lt;b> =32.87 Pa</b></p><p> L3==0.12 m</p><p> b、除塵器出氣管的阻力損失的計(jì)算</p><p> 如圖所示,出氣管管道計(jì)算如下:</p><p><b> 漸擴(kuò)管的計(jì)算 </b></p><p> α≤45o
91、 時(shí)ε=0.1 </p><p> 取α=30o v=12.05m/s</p><p><b> =5.887 Pa</b></p><p> L4==0.12 m</p><p><b> 兩個(gè)90o彎頭</b></p><p> D=400 m
92、 m, ?。遥剑?5D 則ε=0.175 </p><p><b> =20.92 Pa</b></p><p> C、對(duì)于T型三通 </p><p><b> ε=0.55</b></p><p><b> =32.87 Pa</b></p>&
93、lt;p> 則系統(tǒng)總阻力[其中鍋爐出口前阻力550Pa,除塵器阻力1300Pa(一般為1200~1500Pa)]</p><p> ∑h=147.3+8.436+20.92+18+8.436+20.92+8.436+550+1300+32.87</p><p> =2115.318 Pa6</p><p> 6.6 系統(tǒng)總阻力的計(jì)算</p>
94、<p><b> 由前面計(jì)算可知:</b></p><p> 脈沖式袋式除塵器的阻力損失范圍為:0.6---1.2KPa;在這里取其大小為0.8KPa</p><p> 填料塔總的阻力損失為666.4Pa</p><p> 所以:系統(tǒng)總的阻力損失為:</p><p> 7 風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算
95、</p><p> 7.1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算</p><p><b> ?。?h)</b></p><p> 式中: 1.1——風(fēng)量備用系數(shù);</p><p> Q——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前表態(tài)下風(fēng)量,/h;</p><p> tP——風(fēng)機(jī)前煙氣溫度,oC,若管道不長(zhǎng),可以近似
96、取鍋爐排煙溫度;</p><p> B——當(dāng)?shù)卮髿鈮?,Pa。</p><p><b> 由前面計(jì)算知道;;</b></p><p> B=101.325KPa</p><p><b> 7.2風(fēng)機(jī)的選擇</b></p><p> 有風(fēng)機(jī)的流量和系統(tǒng)總的壓力損失;通過
97、參看相關(guān)大氣污染控制手冊(cè);本方案選擇了離心式通風(fēng)機(jī),其型號(hào)是:4-47-4.5;其結(jié)構(gòu)性能如表10:</p><p><b> 表10 風(fēng)機(jī)性能</b></p><p> 由于全過程中壓力損失為6775.62Pa,風(fēng)量大小及壓力損失都不能滿足計(jì)算出的4203.04m3/h的要求,所以共選該型號(hào)風(fēng)機(jī)為3臺(tái)。</p><p><b>
98、 8 煙囪的設(shè)計(jì)</b></p><p> 8.1 煙囪直徑的計(jì)算</p><p> 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</p><p><b> 鍋爐煙囪高度</b></p><p> 由于給定鍋爐型號(hào)DZL2—13蒸發(fā)量為2t/h,故選定煙囪高度為
99、30m</p><p><b> 煙囪抬升高度:</b></p><p> Qh=CpVo(Ts-Ta)</p><p> =1.38×0.918×(160-20)</p><p><b> =177.36KW</b></p><p> Qh—煙
100、囪的熱排放率</p><p> Cp—標(biāo)況下的煙氣平均比定壓熱容,取Cp=1.38kg/m3K</p><p> Vo—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣排放量 m3/s</p><p><b> Ts—煙氣出口溫度</b></p><p> Ta—當(dāng)?shù)刈罱?年平均氣溫值 K=273+20=293K</p><
101、p> 由于177.36KW<2100KW,則</p><p> Vs—煙率出口速度 m/s</p><p> D—煙囪出口內(nèi)徑 m</p><p> Qh—煙囪的熱排放率</p><p> u—煙囪出口的環(huán)境平均風(fēng)速 m/s,取2.5m/s</p><p> 煙囪總高度H為:H=Hs+Δh=33
102、.27m</p><p> 煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算</p><p><b> ?。╩)</b></p><p> 式中: Q——通過煙囪的總煙氣流量,/h;</p><p> ——按表3選取的煙囪出口煙氣流速,m/s。</p><p> 表11 煙囪出口煙氣流速/(m/s)&l
103、t;/p><p> 8.2 煙囪底部直徑</p><p><b> ?。╩)</b></p><p> 式中 ——煙囪出口直徑,m;</p><p> H——煙囪高度,m;</p><p> ——煙囪錐度,通常取=0.02-03。</p><p><b>
104、; 8.3 煙囪的抽力</b></p><p><b> (Pa)</b></p><p> 式中: H——煙囪高度,m;</p><p> ——外界空氣溫度,oC;</p><p> ——煙囪內(nèi)煙氣平均溫度,oC;</p><p> B——當(dāng)?shù)卮髿鈮?,Pa。</
105、p><p><b> 煙囪的阻力損失計(jì)算</b></p><p> 采用磚砌煙囪,阻力可按下式計(jì)算</p><p> -摩擦阻力系數(shù),0.04</p><p><b> -管道長(zhǎng)度,m</b></p><p> -管道直徑,0.9m</p><p&g
106、t; -煙氣密度Kg/m3</p><p><b> -管內(nèi)煙氣平均流速</b></p><p><b> 則最大地面濃度</b></p><p> 可見地面最大濃度小于國(guó)家規(guī)定,煙囪高度設(shè)計(jì)合理</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p>&l
107、t;p> 1 王懷宇 主編 大氣污染控制技術(shù) 中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社 2009</p><p> 2 張殿印 王純 主編 除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 2003</p><p> 3 馬廣大 主編 大氣污染控制技術(shù) 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社 2003</p><p> 4 魏先勛 主編 環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊(cè) 湖南科學(xué)出版社
108、 2002</p><p> 5 李明俊 孫鴻燕 主編 環(huán)保機(jī)械與設(shè)備 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社 2005</p><p> 6 張殿印 張學(xué)義 主編 除塵技術(shù)手冊(cè) 冶金工業(yè)出版社 2002</p><p> 7 賈紹義 柴誠(chéng)敬 主編 化工原理課程設(shè)計(jì) 天津大學(xué)出版社 2003</p><p> 8 郝吉明,馬
109、廣大編著, 大氣污染控制工程..北京:高等教育出版社,20029 姚玉英主編. 化工原理(上、下冊(cè)).天津:天津大學(xué)出版社,2000. 10 郝吉明,陸永琪,王書肖編著. 燃煤二氧化硫污染控制技術(shù)手冊(cè). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,200111 大氣污染源控制手冊(cè)編寫組. 電力工業(yè)大氣污染源控制手冊(cè). 北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,199912 劉天齊主編. 三廢處理工程技術(shù)手冊(cè):廢氣卷. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998</p>
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