大氣污染物控制工程課程設(shè)計

1、大氣污染控制工程課程設(shè)計院系：化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院班級：環(huán)境工程081班學(xué)號：*第一章 概述第一節(jié) 設(shè)計任務(wù)題目、目的和要求一、 設(shè)計題目某燃煤鍋爐房除塵系統(tǒng)設(shè)計（推動爐排式鏈條爐+自然送風(fēng)+800噸/年）。二、 設(shè)計目的與要求 通過本課程設(shè)計，掌握大氣污染控制工程課程各基本原理和基本設(shè)計方法的應(yīng)用，培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。結(jié)合前續(xù)課程大氣污染控制工程的內(nèi)容，本課程內(nèi)容為，運(yùn)用各種污染物的不同控制、轉(zhuǎn)化、凈化原理和設(shè)計方法，進(jìn)行除塵、脫氮、除硫等大氣污染控制工程設(shè)計，使學(xué)生掌握大氣污染物處理工程設(shè)計的全過程、編制設(shè)計方案、除塵器選型計算、系統(tǒng)布置、煙風(fēng)道阻力計算、風(fēng)機(jī)選型、工程造

2、價估算等工程問題。設(shè)計報告要力求文字通順、簡明扼要，圖表要清楚整齊，每個圖、表都要有名稱和編號，并與說明書中內(nèi)容一致，最后成果及圖表要字體工整、論述簡潔。三、 設(shè)計內(nèi)容燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計：通過課程設(shè)計進(jìn)一步消化和鞏固本課程所學(xué)內(nèi)容并使所學(xué)的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識進(jìn)行凈化系統(tǒng)設(shè)計的初步能力。通過設(shè)計，了解工程設(shè)計的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)學(xué)生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計方案、進(jìn)行設(shè)計計算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書的能力。第二節(jié) 設(shè)計依據(jù)一、 大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)?shù)卮髿赓|(zhì)量執(zhí)行大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)“gb13271-2001”中的二級標(biāo)準(zhǔn)。二、 煙塵排放濃度執(zhí)行大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)

3、準(zhǔn)“gb13271-2001”中的二級標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)按鍋爐建成使用年限分為兩個階段，執(zhí)行不同的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)：時段：2000年12月31日前建成使用的鍋爐。時段：2001年1月1日起建成使用的鍋爐（含在時段立項(xiàng)未建成或未運(yùn)行使用的鍋爐、建成使用鍋爐中需要擴(kuò)建、改建的鍋爐）見表1。表1 燃煤鍋爐煙塵初始排放濃度和煙氣黑度限值鍋爐類別適用區(qū)域煙塵排放濃度（）煙氣黑度（林格曼黑度，級）時段時段燃煤鍋爐自然通風(fēng)鍋爐（）一類區(qū)100801二、三類區(qū)150120其他鍋爐一類區(qū)100801二類區(qū)250200三類區(qū)350250三、 鍋爐煙囪高度應(yīng)根據(jù)鍋爐房總設(shè)計確定新建鍋爐煙囪周圍半徑200m的距離內(nèi)有建筑

4、物時，煙囪高度應(yīng)高出最高建筑物3m以上，達(dá)不到此要求時，鍋爐煙塵排放濃度限值及黑度按“gb13271-2001”中的二類區(qū)域的濃度標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。煙囪的高度由鍋爐蒸發(fā)量確定見表2。表2 鍋爐房煙塵最低允許高度鍋爐房裝機(jī)總?cè)萘縨w0.70.71.41.42.82.87714142860質(zhì)量頻率32015201610637第二章 除塵器的選型及計算根據(jù)現(xiàn)在環(huán)保要求，采用電除塵設(shè)備。第一節(jié) 燃燒的計算1燃煤量： 2、燃煤的計算：每千克山西煤成分：c:63.273% o:1.518% h:2.622% n:0.897% s:0.69% 質(zhì)量（g） mol 需氧數(shù)mol c 632.73 52.7352.73

5、 h 26.2213.11 6.56 o 15.18 0.47 s 6.90 0.22 0.22 n 8.97 0.32 h2o 50 2.78 0理論氧氣量：理論空氣量： （標(biāo)態(tài)）理論煙氣量：（標(biāo)態(tài)）煙氣含水率的計算： 3、確定過剩系數(shù)鏈條爐（自然送風(fēng)） 1.3 煙管 0.15 省煤管 0.1 除塵器 0.1 爐膛 0.1 過濾器 0.05 空氣預(yù)熱器 0.1 無煙煤 0.12鍋爐出口排煙過剩系數(shù)（）=爐膛出口處過量空氣系數(shù)+對流煙道內(nèi)部分的漏風(fēng)系數(shù)之和總過剩系數(shù)（）=鏈條爐（1.3）+省煤管（0.1）+爐膛（0.1）+煙管（0.15）=1.654、煙氣量的計算實(shí)際煙氣量： 運(yùn)行工況下除塵器

6、需凈化的煙氣量： 第二節(jié) 煙氣濃度及除塵效率1、 煙塵初始濃度的計算1 鍋爐的飛灰排放量式中 鍋爐的飛灰排放量（） 鍋爐在額定蒸發(fā)量時的耗煤量（） 燃料含灰量，取鍋爐款完全燃燒損失，=512，（取10）燃料發(fā)熱量，煙塵占燃料中灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.150.20 (取0.2)2 煙塵的初始濃度 = 二、除塵效率要求達(dá)到的除塵效率式中按鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中二類區(qū)域規(guī)定的濃度限額取值計算，即為200。 第三節(jié) 含硫濃度的計算燃料中轉(zhuǎn)化為二氧化硫的百分率為100%式中 每千克燃料燃燒時產(chǎn)生的二氧化硫的體積 ； m每千克燃料中含硫的質(zhì)量； m硫的分子量； 式中 鍋爐在額定蒸發(fā)量時的耗煤量實(shí)際煙氣量將轉(zhuǎn)化為根據(jù)

7、煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)gb13271-2001規(guī)定，2001年1月1日起立項(xiàng),新安裝和更新的鍋爐中，燃煤含硫量小于,二氧化硫濃度標(biāo)準(zhǔn)為900,由于計算所得的大于900超標(biāo)。所以在除塵過程中需要脫硫，需達(dá)到的脫硫效率為：第四節(jié) 除塵方案的確定及除塵器選型一、除塵方案確定依據(jù)（1）根據(jù)除塵煙氣的含塵濃度。（2）根據(jù)除塵器的除塵效率和處理煙氣量是否達(dá)到設(shè)計要求，除塵后排塵濃度是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。（3）考慮除塵器的造價、安裝費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、維護(hù)費(fèi)和使用壽命。二、設(shè)計參數(shù)根據(jù)設(shè)計題目鍋爐的燃煤量，煙塵的初始濃度，除塵系統(tǒng)要求達(dá)到的除塵效率，允許壓力損失：。三、方案比較方案一：袋式除塵器袋式除塵器是一種干式高效除塵器，可

8、用于凈化粒徑的塵土氣體。除塵效率可達(dá)99%以上，它是最古老的除塵方法之一。袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn) 袋式除塵器對凈化含塵微粒和亞微粒數(shù)量級的粉塵粒子的氣體效率較高，一般可達(dá)99%，甚至達(dá)到99.9%以上。 袋式除塵器可以捕集多種干式粉塵，特別是高比電阻粉塵，采用袋式除塵器要比用電除塵器的凈化效率高得多。 含塵氣體濃度在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化對袋式除塵器的效率和阻力影響不大。 袋式除塵器可以設(shè)計制造成適應(yīng)不同氣量的含塵氣體的要求，除塵器的處理量可以從110。 袋式除塵器也可以做成小型的，安裝在散塵設(shè)備上或散塵設(shè)備附近，也可以安裝在車上做成移動式袋式過濾器，這種小巧、靈活的袋式除塵器特別適用于分散塵源的除塵。

9、 袋式除塵器運(yùn)行性能穩(wěn)定可靠，沒有污泥處理和腐蝕等問題，操作維護(hù)簡單。袋式除塵器的缺點(diǎn) 袋式除塵器的應(yīng)用主要受濾料的耐溫和耐腐蝕等性能影響。目前常用的濾料可耐250左右高溫，如采用特別濾料處理高溫含塵煙氣，將會增大投資費(fèi)用。 不適于凈化含粘結(jié)和吸濕性強(qiáng)的含塵氣體。用袋式除塵器凈化煙塵是的溫度不能低于零點(diǎn)溫度，否則將會產(chǎn)生結(jié)露，堵塞布袋濾料的空隙。 據(jù)初步統(tǒng)計，用袋式除塵器凈化大于17000含塵氣量的投資費(fèi)用要比電除塵器高，而凈化小于17000含塵煙氣時投資費(fèi)用要比電除塵器省。方案二：電除塵器電除塵器是利用靜電力從氣流中分離懸浮粒子（塵?；蛞旱危┑难b置。電除塵器與其他除塵器的根本區(qū)別在于：除塵過

10、程的分離力（主要是靜電力）直接作用在粒子上，而不是作用在整個氣流上。電除塵器的特點(diǎn) 收集效率高：靜電除塵裝置可以很方便的通過加長電場長度達(dá)到99%以上的除塵效率。靜電除塵器裝置還有一個出色的特征，就是收集效率可長期穩(wěn)定保持不變，這是其他除塵器比不上的。只有袋式除塵器例外，但袋式除塵器需要經(jīng)常更換濾袋，才能保持良好的收塵效率。 煙氣阻力小，總的能耗低，電除塵器的能耗主要是由煙氣阻力損失、供電裝置、電加熱保溫和震打電機(jī)等能耗組成。由于總的能耗低，有很少更換易損件，所以運(yùn)行費(fèi)用比袋式除塵器、文丘里除塵器等要小得多。 適用范圍廣：電除塵器可捕集粒徑小于的粒子，300400的高溫?zé)煔狻袷届o電除塵器不僅

11、可以除塵，還可除去煙氣中的水霧和酸霧。這種綜合性的能力為用戶提供了方便。當(dāng)煙氣的各項(xiàng)參數(shù)發(fā)生一定范圍內(nèi)波動時，電除塵器仍然保持良好的捕集性能。對于高比電阻和低比電阻粉塵的煙塵來說，需要采取煙氣調(diào)節(jié)，但總的看來這種情況不多，絕大多數(shù)的煙氣凈化都可采用電除塵器。 可處理大容量煙氣：電除塵器易模塊化，因此可以很方便地實(shí)現(xiàn)裝置的大型化。目前單臺電除塵器處理氣量已達(dá)，這樣大的氣量用袋式除塵器或旋風(fēng)除塵器來處理是很難想像的，即使勉強(qiáng)做到也不經(jīng)濟(jì)。 捕集到的粉塵干燥：因?yàn)榉蹓m以干燥的形態(tài)被捕集，有利于粉塵的輸送和再利用，也沒二次污染。 維護(hù)保養(yǎng)簡單：電除塵器如果品種規(guī)格選的恰當(dāng)，又有良好的制造安裝質(zhì)量，日常

12、的維護(hù)保養(yǎng)量是很少的。電除塵器的操作運(yùn)行以全部實(shí)現(xiàn)自動化，實(shí)現(xiàn)了智能化即自動選擇瞬時最佳運(yùn)行方式。 一次投資大：電除塵器和其他除塵器相比結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，耗用鋼材比較多，每個電場需配用一套高壓電源及控制設(shè)備，因此價格較大。但是靜電除塵裝置設(shè)備費(fèi)用加上35年的運(yùn)行費(fèi)用比大多數(shù)其他除塵設(shè)備的要低。方案三：文丘里麻石水膜除塵器含塵氣體由煙氣進(jìn)口引入，首先進(jìn)入麻石文氏管，文氏管是一個縮放管，在文氏管喉部入口處噴入的壓力水呈霧狀布滿整個喉部，煙氣流經(jīng)文氏管的漸縮管時由于流道的縮小，速度逐漸增大，到達(dá)喉部時速度達(dá)到最大。因此當(dāng)煙氣流到喉部是，煙氣中高速運(yùn)動的塵粒沖破水滴周圍的氣膜而被吸附在水滴上凝聚成大顆粒的液

13、滴隨煙氣一起進(jìn)入麻石水膜除塵器進(jìn)行第二次分離。液滴與煙氣一起由麻石水膜除塵器切向或蝸向引入，然后沿筒體螺旋上升，液滴與塵粒在離心力的作用下被甩向筒體內(nèi)壁自上而下的一層均勻的水膜接觸，被水膜吸附，而隨水膜一起流到底部灰斗，從排灰口排出筒體，在經(jīng)過水封面進(jìn)入排灰溝排出。凈化后的煙氣從頂部以切向或蝸向引入。文丘里麻石水膜除塵器中花崗石（俗稱麻石）它成本低，便于安裝耐腐蝕，占地面積小等特點(diǎn)，而且能大量吸收煙氣中的so、so形成so、so離子，具有良好的脫硫效果，并克服了鋼制除塵器易腐蝕，內(nèi)襯的瓷磚或輝綠巖板襯里易脫落的特點(diǎn)。麻石水膜除塵器具有投資少，電能消耗低，除塵效率高，可脫硫，操作簡單，維護(hù)方便，

14、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過三個方案的比較后，采用電除塵器最合適！它既能達(dá)到要求的除塵效率又能達(dá)到所需的脫硫效率。第五節(jié) 電除塵器的計算1、 除塵器主要參數(shù)的確定1. 氣流速度（）2. 設(shè)定板間距 （） 極板采用c型板，緊固型懸掛方式 3. 設(shè)定線間距 極線采用長管狀芒刺線（起暈電壓15kv） 4. 驅(qū)進(jìn)速度 （）5. 電場強(qiáng)度 e=50000v/m 6. 電壓 u=70kv 二、確定主要部件結(jié)構(gòu)形式1. 采用臥式電除塵器 2. 設(shè)計為單室m=1 3. 電場數(shù) n=24. 振打方式：撓臂錘機(jī)械振打 5. 進(jìn)出氣煙箱：(1) 進(jìn)氣方式：前部中心進(jìn)氣 (2) 氣流分布：在進(jìn)氣煙箱內(nèi)設(shè)置開孔率為50%氣流

15、均布 板和導(dǎo)流板 (3) 槽形極板：在出氣煙箱內(nèi)設(shè)置槽形極板 6. 灰斗：設(shè)置船形灰斗7. 電暈電極：芒刺線 三、各部尺寸計算1. 集塵面積取1.1 2. 初定電場斷面積3. 極板的有效高度極板的有效寬度4. 通道數(shù)反算極板的寬度5. 驗(yàn)算實(shí)際斷面積驗(yàn)算電場風(fēng)速 合格6. 單電場長度7. 電壓和電流8. 柱間距除塵器內(nèi)壁寬度(取)沿氣流方向上的柱間距與氣流垂直方向的柱間距9. 進(jìn)氣煙箱進(jìn)氣煙箱采用水平進(jìn)氣方式，并設(shè)置導(dǎo)流板和開孔率為的氣流均布板，取進(jìn)口煙氣流速為，進(jìn)氣煙箱進(jìn)口的截面積進(jìn)氣煙箱的進(jìn)口截面形狀為的矩形，底板斜度為，進(jìn)氣煙箱長10. 出氣煙箱出氣煙箱采用水平出氣方式，并設(shè)置槽型極板，

16、取各出氣煙箱小端截面底板與水平夾角為，出氣煙箱長 11. 灰斗采用船形灰斗，沿氣流方向設(shè)2個灰斗，灰斗上口取，灰斗下口取，底部卸灰閥高度取，灰斗壁與水平夾角為，灰斗高為。灰斗總體積 取有效容積為12. 理論捕集效率 符合設(shè)計要求。13. 電除塵器總體外形尺寸除塵器總長=進(jìn)氣煙箱長+柱距長電場數(shù)+出氣煙箱長除塵器總寬=2走臺寬度+室數(shù)柱間寬除塵器總高=極板有效高度+灰斗高度+頂部大梁高度+底部遮攔高度+底部卸灰閥高度 計算得實(shí)際風(fēng)速為第三章 除塵系統(tǒng)及有關(guān)計算第一節(jié) 管道設(shè)計及阻力計算一、管道設(shè)計1、鍋爐出口到除塵器進(jìn)口的管道尺寸式中 鍋爐出口到除塵器進(jìn)口連接管的截面積；鍋爐出口的煙氣流量；煙氣

17、流速，機(jī)械通風(fēng)金屬管道煙氣流速為，本設(shè)計取。根據(jù) 可得則 內(nèi)徑 ，管壁厚度取，外徑。查環(huán)境工程設(shè)計手冊得取管徑為,管壁厚度為的鋼板制風(fēng)管， 計算得實(shí)際風(fēng)速為。2、除塵器出口到引風(fēng)機(jī)進(jìn)口之間的管道尺寸式中 除塵器出口于引風(fēng)機(jī)進(jìn)口連接管截面積除塵器出口煙氣量 根據(jù) 可得故內(nèi)徑為 管壁厚度取，外徑查環(huán)境工程設(shè)計手冊得取管徑為,管壁厚度為的鋼板制風(fēng)管， 計算得實(shí)際風(fēng)速為二、管道阻力計算1、 局部阻力損失計算 除塵器出口與金屬管相接處的阻力損失式中 局部阻力系數(shù)，取煙氣流速 煙氣密度 , 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣密度 除塵器的出口溫度，除塵器的出口溫度約為 (2)彎頭阻力損失式中: -阻力系數(shù)，彎頭焊接，取，。

18、 查環(huán)境工程設(shè)計手冊（3）金屬管道與風(fēng)機(jī)進(jìn)口相接處的阻力損失 （4）風(fēng)機(jī)出口與金屬管相接處阻力損失（5）引風(fēng)機(jī)后的金屬管與煙囪相接處阻力損失 2、 摩擦阻力損失計算（1） 除塵器出口到煙囪進(jìn)口的摩擦阻力損失式中 -阻力系數(shù) 查工業(yè)鍋爐房設(shè)計手冊 -管道長度m ,本設(shè)計取單位長度-管道當(dāng)量直徑m，管道為圓形（為內(nèi)徑）-煙氣流速 -煙氣平均重度 除塵器出口到第一個彎頭長度： 第一個彎頭到第二個彎頭之間的長度：根據(jù)除塵器高取 第二個彎頭到第三個彎頭之間的長度：取 第三個彎頭后的管道與引風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口之間的長度：取 引風(fēng)機(jī)出口到磚砌煙囪入口的長度：取3. 總煙氣管道摩擦阻力損失第二節(jié) 煙囪的設(shè)計及計算一、

19、煙囪的選擇根據(jù)鍋爐蒸氣排放量,這里取鋼筋混凝土煙囪,高度為20m。工業(yè)鍋爐房設(shè)計手冊。煙囪內(nèi)襯：煙氣溫度400，用100號紅磚，26號混凝土砂漿砌。內(nèi)襯高度：煙氣溫度250，內(nèi)襯高度占煙囪全高的1/3。內(nèi)襯厚度：煙囪底部7m以內(nèi)一段厚度一般不小于半磚，筒身與內(nèi)襯之間應(yīng)留有間隙，做成空氣隔熱層，其厚度一般為50mm，筒身支撐地面煙囪基礎(chǔ)上。煙囪底部沒有清灰入孔，以作清灰及檢修之用，根據(jù)煙囪的大小，在煙囪底部應(yīng)留有比水平煙道底部低0.51.0m左右的積灰坑。二、煙囪中煙氣在煙道中的溫度降1、 煙氣在煙道中的溫度降（1）除塵器出口的煙氣溫度約為160；（2）除塵器出口到煙囪入口的溫度降注：煙氣在金屬

20、管中每米降溫2，在煙道中每米降溫（工業(yè)鍋爐房設(shè)計手冊）。2、 煙氣在煙囪中溫度降按下式計算3、 煙囪出口煙氣溫度按下式計算4、 煙囪中煙氣平均溫度按下式計算三、煙囪尺寸計算1、 煙囪出口內(nèi)徑-煙囪出口煙氣流速根據(jù)工業(yè)鍋爐房設(shè)計手冊流速一般為10-20，本設(shè)計取15.因考慮積灰而使截面縮小的因素，一般應(yīng)將出口直徑適當(dāng)加大，取。2、 煙囪入口直徑（下口襯里的最小內(nèi)徑）（取） 3、 煙囪的平均直徑4、 煙囪的阻力計算（1）、煙囪摩擦阻力式中 -煙囪摩擦阻力系數(shù)，鋼筋混凝土煙囪，取0.03；-煙囪高度m；-煙囪平均直徑m； -煙囪內(nèi)煙氣平均流速； -煙氣平均重度；（2）、煙囪出口阻力式中 -煙囪出口阻力系數(shù)=1.0-煙囪出口處煙氣流速-煙氣平均重度（3）、煙囪的總阻力第三節(jié) 風(fēng)機(jī)電機(jī)選型計算一、 總阻力計算1、 鍋爐本身阻力鍋爐本身阻力在之間，??；2、省煤器阻力省煤器阻力一般為，?。?、除塵器阻力電除塵器阻力一般在，??；4、 總阻力損失為 5、 風(fēng)量取。二、選型根據(jù)引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓來選擇風(fēng)機(jī)，電機(jī)型號，一般選擇風(fēng)壓稍大的引風(fēng)機(jī)，選擇引風(fēng)