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发电机噪声、尾气,锅炉尾气处理

详细描述

发电机噪声、尾气,锅炉尾气处理

工程简介
       安装4台1125KVA“康明斯”发电机,同时工作3~4台,燃用0#柴油。发电机房为一20m×12m×6.2m的独立平房。本工程设计主要为柴油发电机组的机房通风、噪音治理、尾气治理、尾气余热回收工程设计。
       发电机运行过程中单台发电机设备产生的高频噪声达到94dB,叠加噪声可达103~105dB,严重超过国家的噪声控制标准,会影响工厂的正常生产和生活。
        发电机尾气是一种高温烟气温度高达480~490℃,本方案拟对该热源进行余热利用,回收热量减少热耗。

第一部分    发电机机房通风、噪音治理

一、机房通风和噪声源

发电机组在运行过程中会产生大量辐射热,所以机房设计中机组的

冷却和通风非常重要。只有保证机房内足够的空气流量,及时带走发电机辐射的热量,才能满足机组正常的工况。若无良好的冷却和通风,会使机组功率折损,并使机组高水温停机,从而影响机组的使用。

    发电机组通风量包括两部分:⑴柴油燃烧时消耗的空气量;⑵冷却所需的空气量。

    发电机组的噪声主要分为排烟噪声、机械噪声和机组振动噪声三部分,针对三部分的噪声,进行环保降噪治理。

二、设计依据及标准

1.建设单位提供的有关原始技术资料;

2.工业企业厂界噪声标准》(GB12348-90)Ⅱ类标准;

3.有关的设计规范及设计手册。

噪声标准执行《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-90) Ⅱ类标准。标准值见下表:

类 别

昼  间

夜间

60 dB(A)

50 dB(A)


 

本柴油发电机房治理工程按达到Ⅱ类昼间标准进行设计,即经治理后其边界噪声值昼间不大于60dB(A)。

三、设计计算与作用原理

1、机组通风系统:

自然进风:机组自带风扇吸入冷空气并经发电机底部流过散热器相

连的导风管排到户外。

机房进、排风口:2.5×1.5m       各四个

进风风速按:2.5m/s计算,

总进风量Q=4×2.5×1.5×2.5×3600=135000  m3/h

单台发电机燃烧消耗空气量为:99.7 m3/min

单台发电机冷却所需空气量为:1488 m3/min

发电机组通风量为:4×(99.7+1488)×60=381048 m3/h

通过计算可见自然进风量不能满足发电机组通风量,因此需强制进新风。进新风量为:381048-135000=246048 m3/h,保证机房5%负压风量,强制进风量为:226995.6 m3/h

选用四台大风量低压头的轴流风机送风。

风机风量Q=56880 m3/h,全压304Pa,电机功率7.5KW

(DT-T35-11  机号:11-2,叶轮直径1120mm,25°)

2、机房噪音

根据噪声产生源通过隔振、吸声、消声及隔声等措施,使机组对环境噪声影响降至《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-90) Ⅱ类标准以下。

隔振:将振动源与环境通过隔振措施,使设备产生的激振力被减振装置所隔绝,使固体声得到有效抑制。

吸声:声波在传播过程中,遇到各种材料时,会发生一部分声能被反射,一部分声能被吸收现象。通过对声能的吸收,降低机房内的混响声,从而达到整体降低噪声的效果。

发电机组的噪声级一般在94dB,安装于四面光滑的机房内,机房内的噪声级可达到103~105dB,因此,在机房的四周墙体及天花做吸声体,吸收部分声能,减少由于声波反射产生的混响声。

消声:在声波入射到多孔材料时,即可激起小孔或纤维的空气运动,紧*孔壁或纤维表面的空气,因孔壁的影响,产生粘滞作用,使声波与多孔材料产生摩擦使声能转化热能,从而得到衰减。机房作为一个相对密闭的环境,进排风口作阻尼消声器,降低噪声的外泄。消声器的消声量可达25dB/m。

隔声:声波在空气中传播过程中,因扩散与障碍物的阻挡作用,声能影响局限于声源附近,从而起到阻隔噪声源的作用,如隔声门、隔声窗等。

四、治理措施

⑴吸声措施

发电机房内四周墙体、吊顶用超细玻璃棉吸音毡,外镶微穿孔镀锌板,吸声体作法如下:

    采用角铁作龙骨,角铁网500×500mm,用抽心钉抽0.8mm厚,穿孔率>20%的镀锌板护面,护面板上铺上玻璃纤维布和镀锌铁丝筛网包裹的容重为25kg/m3,厚50mm的超细玻璃棉,外壁用穿孔板作吸声体护板。

⑵发电机尾气安装两级消声器

机房进、排气口安装双层消声器、排风百叶,消声器长2.8m。排风机及发电机排气扇后设排风室,室内从下至上安装双层消音器,发电机组尾气管分别安装一次消声器和二次消声器。其中一次消声器为发电机组自带,二次消声器选用阻抗复合式消声器,消声量大于20dB(A)。

⑶隔声措施

隔声门参照标准图J649-M1021设计,门体为双层1.2mmA3钢板复合式结构,内镶超细玻璃棉(20Kg/m3)吸声,门体规格为2000×1000×100mm双扇门。

⑷减振措施

在发电机底座设置混凝土减振基础,建议同时安装8只“V”型高效减振器。发电机尾气管安装波纹膨胀节,以减少振动从管道传递出去。针对柴油发电机出口的高温、高压等特点,选用不锈钢波纹膨胀节。

 

第二部分  发电机尾气治理

       发电机尾气通过钢烟囱排放,发电机组运行时柴油机排出的尾气是一种高温高速的脉动性气流,噪声大,污染重。柴油燃烧时排放烟气中含有大量碳黑、SO2、NOx等有毒有害物质,若不加处理直接排放,对大气环境会造成污染,根据国家的环保要求,对该废气进行治理后达标排放。

一、设计依据及标准

1、建设单位提供的有关原始技术资料;

2、《环境空气质量标准》(GB3096-1996)中的二级标准;

3、《大气污染物排放限值》(DB44/27-2001)中的二时段二级标准;

4、《三废处理工程技术手册》(废气卷);

二、烟气量和污染物浓度

             柴油发电机     1250KVA   4台

烟  气  量     266.5m3/min·台(15990 m3/h·台)

排气温度   484℃

最大背压   6.7KPa

因该项目柴油发电机组使用0#柴油,其含硫量为0.25%,排放的

尾气中二氧化硫浓度为380mg/m3,碳黑含量超过500 mg/m3。

三、设计目标

          尾气治理后排放浓度应达到广东省《大气污染物排放限值》(DB44/27-2001)中“燃油锅炉大气污染物排放限值”二时段二级标准,列表如下:

名称

SO2

烟尘

林格曼黑度

广东地标

500

80

I级

治理后

≤500

≤80

≤I级

四、  工艺设计

       对柴油发电机组排出的尾气黑烟,按目前的常规做法是采用旋流板水洗喷淋法,采用旋流板式喷淋塔,气体在塔内由下向上高速运动,与自上向下喷出的洗涤液相接触,由于塔内设置了多层旋流板,它能增加气液接触面积和接触时间,使尾气与水在塔内和板面上充分接触。尾气中的污染物质碳黑在与喷淋水接触过程中,被水充分吸附,得以净化;尾气中NOx、SO2等气态污染物通过在喷淋水中加入一定比例的NaOH使喷淋水呈碱性,在喷淋过程中,水与尾气接触时,发生化学反应,使NOx、SO2等气态污染物得到中和达到良好的处理效果。在整个尾气净化过程中设备无需清洗,所用的喷淋水可循环使用,整个处理过程可实现自动控制,操作简便。故在本方案中选用旋流板式喷淋塔工艺对发电机尾气进行净化处理。

化学反应:

               SO2+2NaOH       Na2 SO3+H2O

      

                NOx+ NaOH       Na NOx+ H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

五、工艺流程说明

       发电机尾气排放口安装有消音器和热交换器,尾气经消音器和热交换器,进入旋流板喷淋塔,喷淋水由循环泵提升进入喷淋塔,通过螺旋喷头喷出,螺旋状锥型水膜与尾气在塔内和板面上充分接触发生化学反应,净化后的烟气直接从喷淋塔顶部排气管排空;洗涤液经沉降池沉淀后进入循环水槽,由循环泵提升喷淋水循环使用,沉淀污水定期排至厂内污水处理系统净化排放。喷淋水循环系统安装pH自动监控系统,在线监测循环水的pH值,自动控制加碱量,使pH值保持恒定,确保系统稳定运行。

六、设计计算

1、尾气气压计算

根据发电机资料的数据发电机尾气背压为6700 Pa;

热交换器阻力小于300Pa,按300 Pa计算;

喷淋填料塔设备阻力小于700 Pa,按700 Pa计算;

消音器阻力小于200 Pa,按200 Pa计算;

烟道阻力小于200 Pa按200 Pa计算;

系统总阻力H:H=300+700+200+200=1400Pa;

系统总阻力H远小于尾气背压6700 Pa,因此系统可利用尾气背压克服系统阻力,而无须增加引风机。

2、旋流板喷淋塔

根据发电机资料的数据1125KVA“康明斯”发电机尾气排放量

266.5m3/min·台(15990 m3/h·台),4台发电机总风量63960 m3/h。

4台发电机分为两套系统进行处理。每套系统气量31980 m3/h。

设计风量按Q=32000 m3/h。

空塔气速V按4m/s,塔径D=2(Q/V*3600*3.14)1/2 =1.6m;

塔高按5米计算,内装两层旋流板,两层螺旋喷嘴。

每只螺旋喷嘴覆盖半径0.25m,覆盖面积0.2m2,每层喷淋管架装喷嘴10只。每塔装喷嘴20只。

3、循环泵

采用0.5英寸螺旋喷嘴,喷嘴压力0.7b,每只喷嘴水量为45L/min,20只喷嘴喷淋水量54 m3/h。

喷淋水管道阻力和局部阻力约为:1m H2O

循环泵提升高度为:7m

循环泵扬程H:H=0.7×10+1+7=22m H2O

循环泵:80HYF-30T     7.5KW;316不锈钢耐腐蚀泵

两台(一用一备)

4、循环水槽

两套喷淋塔共用一座循环水槽,水槽容量按两台泵同时开启的5min水量计算,喷淋水槽有效容积为9 m3,

规格:4×1.5×1.7m

材质:厚度δ=3mm,316不锈钢板

槽内出水端安装PH仪在线监测喷淋水PH值;出水端与回水端之间安装不锈钢隔网,阻隔大物体进入泵体;出水端安装浮球液位计自动补充自来水;回水端底部安装排污管阀,定期排污。

5、溶碱槽

有效容积:1 m3,规格:1×1×1.2m

材质:厚度δ=8mm PVC板

搅拌器:104r/min ,材质:不锈钢

加碱泵:流量Q=15L/min,扬程H=7m

型号:14CQ-8磁力泵

七、系统控制

1、每台发电机尾气排放管安装电动蝶阀,设备运行同时开启电动蝶阀;设备停止时蝶阀保持关闭;

2、设备启动前2min喷淋循环泵启动,PH测定仪同时工作;

3、PH测定仪设定工作范围,PH检测值低于设定低线,加碱泵启动加碱,

PH检测值高于设定高线,加碱泵停止加碱。

4、两台循环泵由时间继电器控制定时切换。

5、设备停止工作5min后,循环泵及PH测定仪停止工作。

2、锅炉尾气处理设计计算

锅炉房有柴油锅炉三台,据甲方提供的资料,计算如下:

(1)、单台锅炉尾气排放管管道规格计算

   根据柴油锅炉机组设备手册,0.5t的柴油锅炉机组尾气排放量约为1800m3/h,具体计算如下:

风量Q=30.00 m3/min=0.50m3/s
 取风速v=11m/s;
 
管道截面积A= Q/v =0.0455m2;
 
管道规格 D≈240mm,取Æ250mm。
 

(2)、尾气排放管道引风设计计算

    因为存在喷淋填料塔的阻力,故在每个锅炉的排气管道上安装一部引风机以加强输送压力,引风机全压应大于喷淋填料塔的最大阻力,即

P全>700Pa。

(二)尾气净化工艺

(2)柴油锅炉尾气处理工艺流程说明

    每台锅炉的尾气经管道输送至喷淋填料塔的过程中,由于喷淋填料塔内存在压力降,可在每台锅炉排气管道上安装一引风机。尾气经喷淋填料塔净化处理后烟气直接从填料塔顶部排气管排空,喷淋填料塔的洗涤液排至沉降池。

2、工程设计

现有8台发电机,将来增加到10台,可以采用3+3+2(2)的方案进行尾气治理,即每3台发电机共用一套尾气治理装置,最后2台暂时独用一套装置,但该套系统按照4台发电机(只有3台发电机同时运行)设计,预留2台发电机尾气接入口。3台锅炉共用一套尾气治理装置。

每套治理装置均带有水泵等设备,3套发电机尾气治理装置最后喷淋出水集中到一个沉淀池处理后循环再用,1套锅炉尾气治理装置喷淋出水排放至沉降池循环利用系统。

3、主要设备技术参数

(1)、3台发电机共用的处理系统,共2套

a、喷淋填料塔

    设于屋顶上

    尺寸:Φ1400×4200

    处理流量:17000 m3/h

    空塔流速:2.4m/s

    采用陶瓷鲍尔环填料

    填料层高:0.8m

    净化塔阻力:≤700Pa

    效率:>90%

b、循环水泵

    设于沉降池边

    型号:50HYF-25耐腐蚀泵 2台(备用一台)

    流量:27.5 m3/h

    扬程:20m

    电机功率:3.0KW

    转速:2800r/m

(2)、4台发电机共用的处理系统,1套

a、喷淋填料塔

    设于屋顶上

尺寸:Φ1400×4200

处理流量:17000 m3/h

空塔流速:2.4m/s

采用陶瓷鲍尔环填料

填料层高:0.8m

净化塔阻力:≤700Pa

效率:>90%

b、循环水泵

    设于沉降池边

    型号:50HYF-25耐腐蚀泵  2台(备用一台)

    流量:27.5 m3/h

    扬程:20m

    电机功率:3.0KW

    转速:2800r/m

(3)、3台锅炉排放的尾气共用1套处理系统

a、喷淋填料塔

设于屋顶上

尺寸:Φ800×3500

处理流量:10000m3/h

空塔流速:2.4m/s

采用陶瓷鲍尔环填料

填料层高:0.8m

净化塔阻力:≤700Pa

效率:>90%

b、循环水泵 2台(一用一备)

    设于沉降池边

    型号:50HYF-22耐腐蚀泵 2台(备用一台)

    流量:10.5m3/h

    扬程:26m

    电机功率:2.2KW

    转速:2800r/m

c、锅炉引风机

    型号:YC#-3引风机3台

    静压:1000Pa

    流量:1800m3/h

电动机功率:3.0KW

转速:1200r/min

(4)、7(10)台发电机加3台锅炉共用的处理系统,1套                      

a、沉降池:

设于地面

尺寸:6000×3000×2300

沉降时间:0.6h

(二)主要设备及技术参数

1、发电机房

(1) 进风用的低噪音轴流风机8台,型号TDA-M 1120

(2) 排风用的低噪音轴流风机8台,型号TDA-M 1120,风量43100m3/h,全压272Pa,装机功率5.5kw, 转速960rpm,直径Φ1120mm

(3) 进风消音器8个,1800×1450×1800

(4) 排风消音器8个,1800×2000×1800

(5) 尾气二次消声器8个,Φ700×1200

七、尾气余热回收设计方案

(一)尾气余热回收热量计算

(1)热水供应参数要求:流量300L/min,扬程50m,热水温度50℃。

(2)单台发电机加热量:Q=1kcal/kg℃·1000kg/h·(50-20)℃ =30000kcal/h

(3)热水循环水按照5度温差计算:流量42m3/h,扬程21m。

(二)主要设备及技术参数

1. 热水循环泵

(4)热水循环泵两台,一用一备,型号GDR80-21

(5)流量42m3/h,扬程21m,电机功率4kw。

   2. 热水加压泵

a、热水加压泵两台,一用一备,型号GDR50-50

b、流量18m3/h,扬程50m,电机功率5.5kw。

3. 气水热交换器

a、气水热交换器DRY-QS-4,8台

b、产水量1000kg/h(30度温差),产水温度40-90度。

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