过程装备与控制工程毕业设计(论文)-生物质水煤浆制备工艺及系统设计(全套图纸) .doc.doc
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1、本科毕业设计(论文)资料题 目 名 称:生物质水煤浆制备工艺及系统设计学 院(部):机械工程学院 专 业:过程装备与控制工程 学 生 姓 名: 班 级:过控061 学号指导教师姓名: 职称 教授最终评定成绩: 全套CAD图纸,加153893706湖南工业大学教务处2010届本科毕业设计(论文)资料第一部分 设计说明书(2010届)本科毕业设计(论文)生物质水煤浆制备工艺及系统设计学 院(部): 机械工程学院 专 业: 过程装备与控制工程 学 生 姓 名: 班 级: 过控061 学号 指导教师姓名: 职称 教授 最终评定成绩 2010年 4月湖南工业大学本科毕业设计(论文)摘 要工业的发展大大的
2、增加了废水的排放量,在废水的处理中产生大量的污泥。目前污泥的处理多采用将污泥脱水干燥后再加入大量的可燃物燃烧的方法,此方法燃烧不充分,可回收的热量也少,燃烧后还会有较多燃烧不充分的残留固体渣,这些固体渣依然是社会发展的障碍。本设计通过系统的了解普通水煤浆的制备工艺,经综合比较,得到了最佳的普通水煤浆制备工艺路线。然后通过了解工业废水的特性和近几年关于污泥制备水煤浆的工艺研究成果,选定了污泥制备水煤浆的工艺。通过把普通水煤浆制备工艺和污泥制备水煤浆工艺的有机融合,得到本设计的结果即生物质水煤浆制备工艺。工艺的实现离不开设备,故对完成此工艺的重点设备做了简要的介绍和选择。为了将此工艺较好的表达出来
3、,定性的设计了生物质水煤浆制备工艺管道及仪表流程图。所设计的工艺能耗低,产品质量好,且不用使用稳定剂。将污泥和工业废水用作燃料,既解决了环境问题,还为环境保护做出了贡献,是一套兼具经济效益和社会效益的方案。关键词:生物质水煤浆,工艺,系统设计,环保,制备ABSTRACTThe development of industry greatly increased the volume of wastewater diacharge,in the processd of wastewater treatment a lot of sludge generated.At the present,we
4、dispose wastewater mostly by drying it and adding a lot of fuel ,then we burn it,but because of incomplete combution,only a little heat is recycled,and a lot of solid residue is remined there.These remined solid residue is an obstacle to socal development.This design defines the best way to prepare
5、ordinary coal-water slurry through understanding all kinds of ways of preparing coal-water slurry and comparing.Then we define the way that we use sludge to prepare coal-water slurry through understanding the characteristics of industrial wastewater and sludge and research findings using sludge to p
6、repare coal-water slurry.By contacting the process of preparing ordinary coal-water slurry and preparing sludge coal-water slurry,wo get the process of praparing biologic coal-water slurry. The process cannot work depart from equipment.So we give a brife description of equipment and options. In orde
7、r to better express this process, we qualitatively design biomass and coal slurry pipeline instrumentation preparation flow chart. The designed process have low energy consumption, product quality, and there is not use of stabilizers. Sludge and industrial wastewater used as fuel, which addresses en
8、vironmental issues, also contributed to environmental protection,so it is a combination of benefits economic and social .Keywords: biomass and coal slurry,process,design of system,pretenting of environme-nt,prepare2目 录第1章 总论11.1 概述11.2 设计背景11.2.1 生物质水煤浆应用系统模块11.2.2 生物质水煤浆制备工艺41.3 水煤浆制备工艺51.3.1 干法制浆工
9、艺51.3.2 干湿法联合制浆工艺61.3.3 高浓度磨矿制浆工艺61.3.4 中浓度磨矿制浆工艺71.3.5 高中浓度磨矿级配制浆工艺71.3.6 方案比较9第2章 工艺流程确定102.1 工业废水、污泥分析10 2.1.1 污泥10 2.1.2 废水10 2.1.2.1 酸碱废水10 2.1.2.2 含油废水11 2.1.2.3 高浓度有机废水11 2.1.2.4 含酚废水112.2 方案确定11第3章 设备选型及系统设计133.1 中心过程13 3.1.1 轮碾机13 3.1.2 球磨机13 3.1.3 摆动磨机14 3.1.4 振动磨14 3.1.5 砂磨机14 3.1.7 钢爪磨14
10、 3.1.8 涡轮粉碎机14 3.1.9 气体粉碎机153.2 原料预处理过程15 3.2.1 颚式破碎机15 3.2.1.1 简摆式颚式破碎机15 3.2.1.2 复摆式颚式破碎机16 3.2.2 旋回破碎机16 3.2.3 圆锥破碎机16 3.2.4 锤式破碎机16 3.2.5 反击式破碎机163.3 产物后处理过程17 3.3.1 双螺旋锥形混合机17 3.3.2 卧式无重力混合机17 3.3.3 卧式犁刀混合机18 3.3.4 卧式螺带混合机183.4 螺杆泵的控制方案18 3.4.1 改变原动机的转速18 3.4.2 控制泵的出口旁路19 3.4.3 方案比较19第4章 储罐设计20
11、4.1 罐底设计204.2 罐壁设计204.3 灌顶设计214.4 附件21 4.4.1 包边角钢21 4.4.2 接管和法兰22 4.4.2.1 进料接管法兰参数和图形22 4.4.2.2 出料接管和法兰224.4.3 人孔234.4.4 气体搅拌装置24结论25参考文献26致谢275第1章 总论1.1 概述生物质水煤浆就是把污泥或废液与煤炭混合并通过水煤浆技术加工而成的一种浆体燃料。其中,污泥或废液不仅能提供热量,增强煤浆燃烧活性,而且煤炭颗粒与污泥或废液匀和而转变为流体,使煤浆能够泵送。由于水煤浆中的“水”被污泥或废液所替代,在污泥、废液被充分利用的同时,节省了大量的清水与部分煤炭;煤炭
12、做为辅助燃料,起到稳定燃烧的作用。根据污泥(废液)高水分特性,将之直接用做煤浆原料,正是恰到好处。生物质水煤浆技术不仅能很好地解决污泥(废液)资源化难题,而且能简化污泥(废液)处理与处置流程,节约污水处理系统基建投资,降低运行成本。生物质水煤浆技术使企业变污染负效益为资源正效益,省略了“治污车间”而拥有了自己的“能源车间”。1.2 设计背景1.2.1 生物质水煤浆应用系统模块水煤浆是七十年代石油危机迅速发展起来的一种以煤代油的新型洁净燃料。它是由60%以上的优质煤炭,30%左右的水和少量添加剂,经一定的工艺过程加工制备而成,既保持了煤炭原有的特性,又具备石油一样的流动性和稳定性,它污染低,输送
13、、贮存方便,雾化燃烧效率可达98%,能应用于工业锅炉、电站锅炉和工业窑炉上代油、煤燃烧,亦可作为气化原料,用于合成氨、合成甲醇等煤化工项目中。因此水煤浆技术引起世界各国的普遍关注。瑞典、美国、日本、苏联、意大利、加拿大等国家都投入大量的资金和人力,进行科学研究和技术开发。目前已相继进入工业规模试验和应用阶段,组建了一些大型工业规模商业示范工程。追溯煤浆演变进程,可以领悟到其中的“替代”过程,即从单纯的油品液体燃料;到煤粉替代部分油料,出现煤油混合型浆体燃料,即油煤浆;又经水替代部分油品,出现煤乳化油(油水)混合型浆体燃料;再到水替代全部油品,出现煤水混合型浆体燃料,即水煤浆。水煤浆的综合优势经
14、历了实践的确认,形成了当前的“初步工业推广应用”的局面,产业化势头发展强劲。随着技术的进步,利用水煤浆技术处置污泥、废液取得了重大突破,告别了传统处理方式的二次污染和高治理费用,使污泥、废液中的可燃物质或所含碱金属的氧、碳、氯化物对促进煤炭燃烧的催化性能得到充分利用,实现污泥、废液资源化,即生物质水煤浆。生物质水煤浆就是把污泥或废液与煤炭混合并通过水煤浆技术加工而成的一种浆体燃料。其中,污泥或废液不仅能提供热量,增强煤浆燃烧活性,而且煤炭颗粒与污泥或废液匀和而转变为流体,使煤浆能够泵送。由于水煤浆中的“水”被污泥或废液所替代,在污泥、废液被充分利用的同时,节省了大量的清水与部分煤炭;煤炭作为辅
15、助燃料,起到稳定燃烧的作用。目前将煤炭与工业废水结合制作水煤浆的应用势力不少,如中国发明专利水煤浆工艺治理亚硫酸盐造纸黑液(公开号为:CN1405493)公开了一种在采用亚硫酸盐制浆造纸工业中,将产生的黑液制备成水煤浆,燃烧水煤浆达到消除黑液污染的水煤浆工艺治理亚硫酸盐造纸黑液,将煤与亚硫酸盐法制浆产生的固含量浓度为3-40的造纸黑液一起按照重量比18-21的范围制备成水煤浆,燃烧水煤浆消除废水污染,具有投资小、运行成本低、安全实用、工艺技术先进、操作简单易行等特点,可向所有造纸企业推广。中国发明专利利用水煤浆工艺治理棉浆黑液的方法(公开号:CN1313426)公开了一种利用燃烧水煤浆的工艺对
16、化纤行业中排放的棉浆黑液进行治理的方法,将煤与固含量浓度为340的棉浆黑液按重量比1821的范围混合制备水煤浆,供锅炉燃用,煤采用灰份含量为165,挥发份为1540,热值为1530MJ/Kg,水煤浆燃烧时,锅炉内仍有配烧煤,其比例为锅炉总燃煤量的1070,当煤浆中煤的比例不小于50时,可以单独燃烧水煤浆,具有投资小、运行成本低、安全实用、工艺技术先进、操作简单易行等特点,可向所有化纤企业推广。中国发明专利利用煤泥治理高浓工业废水的方法(公开号:CN1335267)公开了利用煤泥治理高浓工业废水的方法,其特征在于煤泥与高浓工业废水均匀混合前,被放入一个由滤布隔开的双层容器中,采用高浓工业废水置换
17、煤泥中所含的清水。本发明解决了采用煤泥水煤浆法处理高浓工业废水带来的燃料含水率高,无法大量配入高浓工业废水的问题。中国发明专利污泥水煤浆及其制作工艺(公开号:CN1594514)公开了一种污泥水煤浆及其制作工艺,是为了克服现有的城市水处理污泥堆放污染环境、影响城市建设,以及脱水干燥焚烧要用可燃物引燃,燃烧不充分,残留渣多的问题提供的,是将城市水处理污泥和成品水煤浆以及成品分散剂共同加入筒形磨机研磨混合,经过滤器过滤,将粒径小于0.5mm颗粒的污泥水煤浆送到专用水煤浆锅炉燃烧。上述污泥水煤浆制作工艺简单,消耗能量少,给专用水煤浆锅炉作燃料,其燃烬率可达98,不仅能大大减少污水处理的污泥对城市的危
18、害,而且还可变废为宝,使污泥中的可燃物得到充分燃烧,可节约大量的能源,同时还可以缓解目前用煤紧张的问题。又如广东工业大学工学硕士学位论文焦化废水制备水煤浆的研究及工业应用中,提出把焦化洗涤废水回收焦油后用作水煤浆原料,既解决了焦化废水的排放问题,又充分利用了不适用于煤气化工艺的煤粉,大大降低了陶瓷企业的能源消耗。从经济角度考虑,用焦化废水制成的水煤浆与原用的重油比较,一年可节省费用383万元。利用焦化废水制备水煤浆不仅能变废为宝,还大大降低了污染物的排放浓度。结果表明,利用煤气化过程中产生的焦化废水及粉煤为原料制备水煤浆燃料达到了技术可行、经济合理、环境友好的目标。湖南株洲蓝宇热能科技研制有限
19、公司提出了一种生物质水煤浆制浆燃烧方法及集成系统,其主要内容是:采用系统集成模块化处理方式,将整个生物质水煤浆制浆、燃烧系统分为固体废物工业废水处理模块、生物质水煤浆制浆模块和水煤浆锅炉与集中供热模块三个模块;其中,固体废物工业废水处理模块的功能是将固体可燃废物破碎、干燥,便于作为层燃的燃料,工业废水经高速离心机及膜浓缩处理,将处理后的膜浓缩物用于制浆;生物质水煤浆制浆模块的功能是将6070%的洗选动力煤与3040%的工业废水及生化污泥膜浓缩物混合,按常规水煤浆制浆工艺制得生物质水煤浆;水煤浆锅炉与集中供热模块的功能是将前两个模块生产的生物质水煤浆、干燥的固体可燃废物用层燃悬浮复合式或循环流化
20、床悬浮复合式水煤浆锅炉转换成热能,并集中供热。固体废物工业废水处理模块、生物质水煤浆制浆模块和水煤浆锅炉与集中供热模块三个模块按照固体废物工业废水处理模块生物质水煤浆制浆模块水煤浆锅炉与集中供热模块顺序排列。所述的生物质水煤浆制浆、燃烧方法是先将固体可燃废物、废水置于固体废物工业废水处理模块进行处理。其中,将固体可燃废物进行破碎、干燥处理,作为层燃的燃料备用;再将工业废水经高速离心机及膜浓缩处理,形成以生化污泥和有机浓缩废水为主的膜浓缩物,将膜浓缩处理后的膜浓缩物用于制浆,处理后的水用于调浆或做其它工业应用;然后再将膜浓缩处理后的以生化污泥和有机浓缩废水为主的膜浓缩物与洗选动力煤按照洗选动力煤
21、6070%,膜浓缩处理后的膜浓缩物3040%进行配比,置于生物质水煤浆制浆模块混合制取生物质水煤浆;再将制好的生物质水煤浆置于水煤浆锅炉与集中供热模块中进行层燃悬浮复合式或循环流化床悬浮复合式燃烧,燃烧时间歇式加入破碎、干燥处理过的固体可燃废物。生物质水煤浆在水煤浆锅炉内燃烧后经过换热装置产生热蒸汽,提供热动力源。下面将结合具体实施例对本发明做进一步的描述。附图1.1给出了本发明的模块布置顺序,通过图1可以看出本发明为一种生物质水煤浆制浆、燃烧的模块化的系统集成装置,主要包括固体废物工业废水处理模块、生物质水煤浆制浆模块和水煤浆锅炉与集中供热模块三个模块;三个模块按照固体废物工业废水处理模块生
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