燃煤锅炉烟气除尘系统的设计(共24页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上大型作业报告班 级: 姓 名: 学 号: 完成时间: 环境科学与工程学院 目 录 前言 随着工业的发展,能源的消耗量逐步上升,大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看,以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。大气质量是环境质量的一个重要内容。人的生存每时每刻都离不开空气,大气质量与人类生存环境息息相关,所以对大气污染的治理与控制非常重要。大气流动性强、涉及面广,而且一旦受污染后,修复比较困难。虽然人们在大气环境整治方面做了大量工作,但目前的空气质量仍然不尽如人意,因此防止污染、改善空气环境成为当今迫切的环境任务。燃煤
2、锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主,其中尘和酸雨危害最大,且污染程度还在加剧。因此,控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO2危害的关键问题。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
3、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。而我们也能通过此次课程设计了解大气污染控制工程工艺设计内容、程序和基本原则,学习设计计算方法和步骤,提高运算和制图能力。同时,通过设计巩固所学的理论知识和实际知识,并学习运用这些知识解决工程问题。 希望我能通过此次的课程设计,发现自己的不足,并及时的改正。同时提高自身的能力,逐步的完善自己。1.设计依据1.1课程设计的目的内容及深度除尘系统课程设计的目的在于加深理解所学专业知识,培养运用所学专业知识的能力,在设计、计算、绘图方面等得到锻炼。针对一个燃煤锅炉,要求对除尘系统和主要除尘设备的工艺尺寸进行设计计算,完成设计计算说明书
4、和一个除尘流程设计图。设计深度为初步设计的深度。1.2课程设计任务书1、设计题目燃煤锅炉烟气除尘系统的设计。2、基本资料 1.锅炉设备的主要参数 表1 锅炉设备的主要参数额定蒸发量主蒸汽压力主蒸汽温度燃煤量排烟量排烟温度(t/d)(MPa)()(t/d)(m3/d)()25010055038.0150 2.烟气密度(标准状况下):1.35/ 空气含水(标准状况下):0.01296/ 烟气在锅炉出口的阻力:850Pa 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例:18% 当地大气压;97.86KPa 冬季室外空气温度:-1 空气过剩系数:a=1.43.煤的工业分析值:C=68%;H=4%;S=1%;N=1%
5、;W=6%;A=15%;V=13%; O=5%4.应用基灰分:13.38%;应用基水分:16.32%;可燃基挥发分:41.98%;应用基低位发热量:16768Kj/kg(由于媒质波动较大,要求除尘器适应性较好)5.按锅炉大气污染排放标准(GB13271-2001)中二类区标准执行烟尘浓度排放标准(标准状况下):200 mg/m3;二氧化硫排放标准(标准状况下):900 mg/m3;净化系统布置场地在锅炉房北侧15米以内。3.设计内容1、 计算燃煤锅炉实际烟气量、排烟量及烟尘和二氧化硫浓度。2、 计算或设定除尘效率。3、 选择除尘器。4、 确定除尘器,风机,烟囱的位置及管道布置。并计算各管段的管
6、径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统各部分阻力。5、 计算系统阻力。6、绘制系统工艺流程图、除尘器结构图及主要构件的设计简图。4.设计成果设计计算说明书一份(30页以内,包括计算书,内容详尽说明设计计算,选型及其方法,内容科学性和完善性将影响评分);工艺流程图;核心除尘设备图;流程中各主要构件设计图。2. 除尘器2.1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
7、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
8、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
9、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
10、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、
11、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。2.2除尘器的工作原理及特点2.2.1 除尘器的工作原理根据图1所示,旋风除尘器工作原理可以叙述如下:含尘气体从进气口以较高的速度沿圆筒切线方向进入,气流由直线运动变为圆周运动,并向上、向下流动,向上的气流被顶盖阻挡返回,向下的气流在简体部分和锥体部分作自上而下的螺旋运动(称为外旋流)。含尘气体在
12、旋转过程中产生离心加速度,由于尘粒产生的离心力比空气黏性阻力大很多倍,使尘粒产生径向远离旋转中心的运动,因此将尘粒甩向器壁,尘粒一但与器壁接触便与气体相分离沿器壁经锥体排入集灰箱内。旋转下降的外旋气流在圆锥部分运动时随圆锥形收缩而向除尘器中心靠拢,当气流到达锥体下端某一位置时,便以同样的旋转方向在除尘器中部形成一股作自下而上的螺旋运动气流(称为内旋流),并经排气管外排出,部分未捕集的粉尘颗粒也随气流而排入大气中。旋风除尘器的除尘机理和结构一般旋风除尘器的结构如图1所示。2.2.2旋风除尘器的结构及特点旋风除尘器也称作旋风分离器,是利用器内旋转的寒碜气体所产生的离心力,将粉尘从气流中分离出来的一
13、种干式气固分离装置。它主要由排灰管、圆锥体、圆柱体、进气管、排气管以及顶盖组成。旋风除尘器具有以下特点:1.结构简单,器身无运动部件,不需要特殊的附属设备,占地面积小,制造,安装投资较少。2.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。3.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的要求同时可根据化工生产的不同要求,选用不同的材料制作或内衬不同的耐磨,耐热的材料,以提高使用寿命。旋风除尘器一般用于捕集5-15微米以上的颗粒除尘效率可达80以上,近年来经改进后的特制旋风除尘器,其除尘效率可达5以上。旋风除尘器的缺点是捕集微粒小于5微米的效率不
14、高。CLT/A型旋风除尘器主要由旋风筒体、集灰斗、蜗壳(或集风帽)组成,有两种出风方式:X型(水平出风)一般用于负压操作;Y型(上部出风)一般用于正或负压操作。CLT/A型旋风除尘器为基本型旋风除尘器,属螺旋型旋风除尘器。其顶盖板做成下倾15的螺旋切线形,含尘气体进入除尘器后,沿倾斜顶盖的方向做下旋流动,而不致形成上灰环,可消除引入气流向上流动而形成的小旋涡气流,减少动能消耗,提高除尘效率。它的另一个特点是筒体细长和锥体较长,而且锥体锥角较小,能提高除尘效率,但压力损失也较高。所以,旋风除尘器广泛用于工业炉窑烟气除尘和工厂通风除尘,工业气力输送系统气固两相分离与物料气力烘干回收等。2.3影响旋
15、风除尘器性能的主要因素2.3.1几何尺寸因素1旋风除尘器的直径Dc一般旋风除尘器的直径越小,气流旋转半径越小,粉尘颗粒所受离心力越大,旋风除尘器的除尘效率也就越高。但过小的筒体直径,由于旋风除尘器器壁与排气管太近,造成较大直径颗粒有可能反弹至中心气流而被带走;使除尘效率降低。另外,简体太小容易引起堵塞,尤其是对于黏性物料。因此,一般简体直径不宜小于5075mm,工程上常用的旋风除尘器的直径般是在200ram以上。如今,旋风除尘器的直径也日趋大型化,已出现大于1000mm的大型旋风除尘器。2旋风除尘器高度H通常,较高除尘效率的旋风除尘器,都有较大的长度比例。它不但使进入简体的尘粒停留时间增长,有
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