大氣污染控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)剖析

1、大氣污染控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)學(xué)校：班級(jí)：學(xué)好： 姓名：大氣污染控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、課程設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)蒸發(fā)量為20t/h的燃煤鍋爐煙氣的除塵脫硫裝置二、設(shè)計(jì)原始資料1煤的工業(yè)分析如下表 （質(zhì)量比，含N量不計(jì)）低位發(fā)熱量（kJ/kg）CHSO灰分水分2093965.7%3.2%1.7 %2.3 %18.1 %9.0 %2、鍋爐型號(hào)：FG-35/3.82-M 型3、鍋爐熱效率：75 %4、空氣過(guò)剩系數(shù)：1.25、水的蒸發(fā)熱：2570.8kJ/kg6、煙塵的排放因子：30%7、煙氣溫度：473K &煙氣密度：1.18kg/m39、煙氣粘度：2.4 x 10-6pa.s10、塵粒密度：2250kg/m3

2、11、煙氣其他性質(zhì)按空氣計(jì)算12、煙氣中煙塵顆粒粒徑分布：平均粒徑/um0.537.51525354555 60粒徑分布/%3201520161063713、按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13217-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行: 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)：三200mg/m3;標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下SO2排放標(biāo)準(zhǔn)：三900mg/m ;二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、 根據(jù)鍋爐生產(chǎn)能力、燃煤量、煤質(zhì)等數(shù)據(jù)計(jì)算煙氣量、煙塵濃度和SO2濃度2、根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)論證選擇除塵系統(tǒng)（本設(shè)計(jì)要求采用與除塵器為旋風(fēng)除塵器的二級(jí)除 塵系統(tǒng)）3、確定旋風(fēng)除塵器型號(hào)（要求阻力不大于 900Pa）,計(jì)算旋風(fēng)除塵器各部分的尺寸4、根據(jù)粉塵粒徑分布數(shù)據(jù)

3、計(jì)算所設(shè)計(jì)旋風(fēng)除塵器的分割粒徑、分級(jí)效率和總效率5、確定二級(jí)除塵設(shè)備型號(hào)，計(jì)算設(shè)備主要尺寸6計(jì)算除塵系統(tǒng)的總除塵效率及粉塵排放濃度7、鍋爐煙氣脫硫工藝的論證選擇8、按照工程制圖要求繪制旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)圖和煙氣凈化系統(tǒng)圖各一張11目錄1、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2、設(shè)計(jì)原始資料3、設(shè)計(jì)方安的選擇確定3.1 除塵系統(tǒng)的論證選擇3.1.1.預(yù)除塵設(shè)備的論證3.1.1.1旋風(fēng)除塵器的工作原理、應(yīng)用及特點(diǎn)3.1.1.2旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1.3旋風(fēng)除塵器分割粒徑、分級(jí)效率和總效率的計(jì)算3.1.2 二級(jí)除塵設(shè)備的論證選擇3.1.2.1二級(jí)除塵設(shè)備的工作原理、應(yīng)用及特點(diǎn)3.1.2.2二級(jí)除塵設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.3

4、除塵系統(tǒng)效果分析3.2 鍋爐煙氣脫硫工藝的論證選擇3.3 設(shè)計(jì)結(jié)果綜合評(píng)價(jià)3設(shè)計(jì)方案的選擇一、計(jì)算煙氣排放量及煙氣中煙塵和 S02的濃度1蒸發(fā)量為20t/h的鍋爐所需熱量為2570.8 X 20X 103=51.4 X 106(kg/h)需煤量：51.4X 10 十(20939X 75%)= 3.3 X 10 (kg/h ) =3.3t/h2、煙氣排放量及組成(標(biāo)態(tài))以1kg燃煤為基礎(chǔ)：C+O=CO2H+1/2Q=HO S+O 2=SQ各組分CSHO水分灰分重量/g65717322390181物質(zhì)的量54.750.53160.725需氧/mol54.750.538-0.72在空氣中，Q占21%

5、，因此燃燒1kg煤所需要的理論空氣量中N2的量為：理論需氧量=54.75+0.53+8-0.72=62.56mol/kg（ 煤）N?: 62.56 X 0.79 - 0.21 = 235.34 （mol）理論空氣量=62.56+235.34 = 297.9mol/kg（煤） 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的體積為：297.9 X 22.4 X 10-3= 6.67m3/kg（煤） 理論煙氣量組成（mol）:CO:54.75 SO 2:0.53 H 2O:21 N 2:235.34理論煙氣量：311.62mol 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為：311.62 X 22.4 X 10-3= 6.98m3/kg （煤） 在空氣過(guò)剩

6、系數(shù)a= 1.2時(shí)，實(shí)際煙氣量為6.98+6.67 X（ 1.2-1 ）= 8.314m3/kg （煤）34 33.3t/h 煤的煙氣量：3.3 X 10 X 8.314 = 2.74 X 10m/h 在473K溫度下，煙氣量為：47473.3蘇巾煙氣中煙塵和SO2的濃度分別為：煙塵濃度=181 X 103X 30% 十 8.31 = 6534mg/m SO2 濃度=0.53X 64X 103-8.314 = 4082mg/nn3.1除塵系統(tǒng)的論證選擇3.1.1預(yù)除塵設(shè)備的論證選擇11個(gè)子旋風(fēng)除塵器并聯(lián)選用XLP/B型旋風(fēng)除塵器，由于需要處理較大煙氣量，則選用XLP/B型旋風(fēng)除塵器岀口蝸殼aX

7、LP/B型旋風(fēng)除塵器團(tuán)亠施鳳除先器I-胃低左一蝕依只亠揮氣旨_按斗3.1.1.1旋風(fēng)除塵器的工作原理、應(yīng)用及特點(diǎn)1、旋風(fēng)除塵器的工作原理如圖一所示，普通旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)氣管、筒體、錐體、排灰管和排氣管等組成。當(dāng)含 塵氣流以1225m/s速度由進(jìn)氣管進(jìn)入旋風(fēng)除塵器時(shí)，氣流將 由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿器壁自圓筒 體呈螺旋形向下，朝椎體運(yùn)動(dòng)，通常稱此為外旋流。含塵氣體 在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生離心力，將密度大于氣體的塵粒甩向器壁。 塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣性而靠入口速度的動(dòng)量和向 下的重力沿壁面下落，進(jìn)入排灰管。旋轉(zhuǎn)下降的外旋氣流在到達(dá) 錐體時(shí)，因圓錐形的收縮而向除塵器中心靠攏。根據(jù)

8、“旋轉(zhuǎn)柜” 不變?cè)?，其切向速度不斷提高。?dāng)氣流到達(dá)椎體下端某一位 置時(shí)，即以同樣的旋轉(zhuǎn)方向從旋風(fēng)除塵器中部，由上而下繼續(xù)做 螺旋形運(yùn)動(dòng)，即形成內(nèi)旋流。凈化后的氣體經(jīng)排氣管排出，一部 分未被捕集的塵粒也由此逃逸。氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，頂部的壓力下降，一 部分氣流帶著細(xì)小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后，再沿 排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后到達(dá)排出管下端附近被上升的內(nèi)渦 旋帶走，從排出管排出，這股旋轉(zhuǎn)氣流稱為上旋流?；叶分型?旋流轉(zhuǎn)換為內(nèi)旋流的區(qū)域稱為回流區(qū)。對(duì)旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，實(shí)際的氣流運(yùn)動(dòng)是 很復(fù)雜的，除了切向和軸向運(yùn)動(dòng)外，還有徑向運(yùn)動(dòng)。如，在外 旋流，少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到

9、中心區(qū)域，在內(nèi)旋流，也存在著 離心的徑向運(yùn)動(dòng)。2、旋風(fēng)除塵器的應(yīng)用旋風(fēng)除塵器作為一種中效除塵裝置，由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝和維護(hù)管理容易， 投資少，體型和占地面積小等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用了各種工業(yè)部門(mén)中。旋風(fēng)除塵器一般只適用于凈化非粘結(jié)性和非纖維性粉塵，溫度在400C以下的非腐蝕性氣體。如果用在高溫氣體凈化上，則需采取冷卻措施，或內(nèi)壁襯隔熱材科。用于凈化腐蝕性 氣體時(shí)，則應(yīng)采用防腐材料制做，或內(nèi)壁噴涂防腐材料。旋風(fēng)除塵器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)氣流速度很高， 粉塵對(duì)壁面的磨損，特別是對(duì)錐體部分的磨損較快， 所以在設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)應(yīng)充分注意，米取一定的耐磨措施。旋風(fēng)除塵器的除塵效率，除了與其結(jié)構(gòu)型式有直接關(guān)系外，

10、還與其卸灰裝置I包括灰斗和卸灰閥）好壞克直接關(guān)系。如果卸灰裝置的設(shè)計(jì)或管理不當(dāng)，造成決斗漏風(fēng)，破壞了除塵器 內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)，將會(huì)使已沉降的粉塵再次懸浮飛揚(yáng)，除塵效率大大降低，或造成排灰口堵塞， 使除塵系統(tǒng)癱瘓。因此，必須對(duì)卸灰裝置的設(shè)計(jì)和管理給予高度重視。旋風(fēng)除塵器是應(yīng)用廣泛的除塵器之一。在應(yīng)用中可以單獨(dú)供用，也可以單獨(dú)使用，也可 以并聯(lián)或串聯(lián)供用。串聯(lián)中既有旋風(fēng)除塵器自身進(jìn)行串聯(lián)，也有旋風(fēng)除塵器與其他類型除塵 器的串聯(lián)使用，在應(yīng)用中對(duì)旋風(fēng)除塵器采用防磨損措施也很重要。一、旋風(fēng)除塵器的并聯(lián)使用旋風(fēng)除塵器并聯(lián)使用主要有以下幾種原因。 理論上，兩個(gè)以上并聯(lián)使用的小尺寸旋風(fēng)除塵器比用一臺(tái)大尺寸同類旋風(fēng)

11、除塵器，如 果入口氣流速度保持不變，則除塵效率就會(huì)提高。這時(shí)，為了滿足必須處理的氣體量，就得把若干小直徑的除塵器并聯(lián)使用，否則壓力損失會(huì)太大。 在氣體負(fù)荷變化過(guò)大的情況下，當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)切斷部分除塵器，可保持較高除塵 有時(shí)需要增加處理氣體量，采取增添除塵器的辦法，和原有除塵器并聯(lián)使用，以保持 效率阻力不變。 需要維護(hù)檢修時(shí)把并聯(lián)使用的一部分除拿器切斷不影響系統(tǒng)的運(yùn)行。1 除塵器并聯(lián)方法當(dāng)除塵器數(shù)目不多時(shí)（一般不超過(guò)8個(gè)）可以采用單管并聯(lián)，這時(shí)，每個(gè)除塵器有其自己 的進(jìn)氣管和排氣管，各自與進(jìn)氣干管和排氣干管相連，或者各自單獨(dú)向大氣排氣；每個(gè)除鑒 器可以有單獨(dú)的灰斗，也可以合用一個(gè)灰斗。（1）進(jìn)氣管

12、并聯(lián)方式 單個(gè)旋風(fēng)除塵器并聯(lián)，進(jìn)氣幾乎都是切向的。進(jìn)氣管和排氣管不同 并聯(lián)方式如下。圖二（a）是最簡(jiǎn)單的入口并聯(lián)方式，在進(jìn)氣管中氣體和灰塵的流動(dòng)是對(duì)稱的， 兩個(gè)除塵器中的工作情況相同的，效率和阻力相同的。圖二（b）所示的連接，難使所有文管入口壓力相同，但安裝比較方便。圖二（c）是另一種連接方式，每經(jīng)過(guò)一個(gè)除塵器的入口以后， 主管道就會(huì)縮小一些，進(jìn)入并聯(lián)的除塵器氣流可以自我補(bǔ)償，達(dá)到氣流基本平衡；這是因?yàn)?最大的氣流產(chǎn)生的最大壓力降，從而使流量減少。OO圖二 呢鳳腸塵探進(jìn)弋并聯(lián)方武（2）排氣管并聯(lián)方式并聯(lián)除塵器與排氣干管連接時(shí)，往往為了回收壓力而采用蝸卷式出口。因?yàn)檫@種出口的方向可以隨意安排，故

13、可根據(jù)具體情況采用不同的連接方式，圖三是 幾個(gè)例子，其中，圖三（a）為對(duì)稱并聯(lián)，圖三（b）、(c)、出口（d）、（e）為不對(duì)稱并聯(lián)。出口出：:出口人口I人口人口丄口k）。它是把各個(gè)除 塵器的排氣口簡(jiǎn)單地直接與除塵器上面的排氣干管連接。（3）排灰口并聯(lián)方式并聯(lián)的旋風(fēng)除塵器共用一個(gè)灰斗比各自有一個(gè)灰斗的優(yōu)點(diǎn)是可以減輕清除積灰時(shí)的麻 煩。缺點(diǎn)是一旦漏風(fēng)將嚴(yán)重破除塵器正常工作。圖五是共用灰斗示意?；覊m從旋風(fēng)除塵器Ci和C2經(jīng)過(guò)于L 口 Ei和E2進(jìn)入灰斗D。如果兩個(gè)除塵器相同，貝尼們從入口到出口的壓力降 是一樣的，灰斗D中的氣體是靜止的。如果由于某種原因，例如其中一個(gè)除塵器被灰塵堵塞, 氣流受到限制，

14、以致在EI點(diǎn)的壓力大于E2點(diǎn)的，則氣體就從EI帶著一些灰塵經(jīng)過(guò)D流到 E2,而從除塵器C2的排氣管流出去。因此，必須控制壓力和流動(dòng)狀況。把旋風(fēng)除塵器做的 完全一樣，并且注意這個(gè)問(wèn)題使并聯(lián)的除塵器的差異盡量減少，也防止各個(gè)除塵器中的流動(dòng) 狀況變的不同。針對(duì)這一情況在工程應(yīng)用中按組合除塵器數(shù)量將灰斗分格如圖六所示15五 共用東斗2 并聯(lián)后的除塵效率和阻力損失若干旋風(fēng)除塵器并聯(lián)使用的除塵效率理論上講應(yīng)當(dāng)不變。但在實(shí)際上并聯(lián)旋風(fēng)除塵器1相同條件下和單獨(dú)使用所獲得的除塵效率相比較，往往前者要低一些，效率的下降趨勢(shì)是g著并聯(lián)數(shù)量的增多而加大，以小直徑旋風(fēng)子并聯(lián)使用，和相似的大直徑旋風(fēng)除塵器在同樣4理流量條

15、件下單獨(dú)使用相比較，除塵效率也往往不能提高到理論上的程度。在除塵效率80%85%的范圍內(nèi)，小直徑除塵器的除塵效率可以比幾何相似的大直徑除塵器理論上提3約10%，但把小直徑并聯(lián)起來(lái)，可能只提高 5%。并聯(lián)旋風(fēng)除塵器的阻力損失比單獨(dú)使用時(shí)大，這是因?yàn)槌龎m器并聯(lián)后出口、入口及排灰 口都有所變化造成的。一般估算，并聯(lián)阻力損失為單獨(dú)使用時(shí)的1. 1倍。3、旋風(fēng)除塵器的特點(diǎn)旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，體積小，除塵效率比重力沉降室和慣性除塵器高，且 無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行管理艙。因此它的應(yīng)用較為廣泛。高效旋風(fēng)陳塵器可除粒徑小于 5um的粉塵，效率可達(dá)50%一 80%。普通旋風(fēng)除塵器不能 除粒徑小于5um的粉塵，

16、其壓力損失一般為 400 1300P&旋風(fēng)除塵器有以下特點(diǎn)：(1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，器身無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，不需要特殊的附屬設(shè)備，占地面積小，制造、安裝投 資較少。(2) 操作、維護(hù)簡(jiǎn)便，壓力損失中等，動(dòng)力消耗不大，運(yùn)轉(zhuǎn)、維護(hù)費(fèi)用較低，對(duì)于大于 10um的粉塵有較高的分離率。(3) 操作彈性較大，性能穩(wěn)定，不受含塵氣體的濃度、溫度限制。對(duì)于粉塵的物理性質(zhì) 無(wú)特殊要求，同時(shí)可根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同要求，選用不同材料制作，或內(nèi)襯各種不同的耐磨、 耐熱材料，以提高使用壽命。(4) 采用干式旋風(fēng)除塵器，可以捕集干灰，便于綜合利用。(5) 對(duì)捕集微細(xì)粉塵(小于5um)的效率不高。(6) 由于除塵效率隨筒體直徑增加而降低，

17、因而單個(gè)除塵器的處理風(fēng)量有一定的局限。(7) 處理風(fēng)量大時(shí)，要采用多個(gè)旋風(fēng)子并聯(lián)。3.1.1.2旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際煙氣量為47473.3m3/h選用XLP/B型旋風(fēng)除塵器，則選用11個(gè)子旋風(fēng)除塵器并聯(lián)1、確定旋風(fēng)除塵器的各部分的幾何尺寸 進(jìn)口面積A 取進(jìn)口氣流速度vi= 18m/s。2A=HcBc=Q/v 1 = 4316/ (15X 3600)= 0.08m取 Hc=2Bc，貝U Bc=0.2m, Hc=0.4m。 筒體直徑D 取Bc=0.3D，貝U D=0.7m。 通體高度 Hi取Hi=1.5D，貝U Hi=1.05m。 錐體高度 Hz 取 Hz=2.3D, H2=1.61m。 排氣

18、管直徑 De與插入深度 s 取 De=0.4D, De=0.28m s=Hc+(0.1 0.2)D=0.4+0.1 X0.8=0.48m o 排灰口直徑 Do 取Do=0.25D=0.2m2、計(jì)算壓力損失 P查表得 = 5.8， P=X V12 p /2=5.8 X 15 1.18 -2= 770Pa 總壓力損失P= 770X 1.1 = 847Pa65fdi/%32015 :2016p 10637n pi/%13.335.954.845.270.981.887.991.6100f di n pi0.3997.188.22 :14.1813.088:8.795.4962.82 7n t/%67.17總除塵效率3.2鍋爐煙氣脫硫工藝的論證選擇SO 2是空氣的主要污染物之一。SQ被大氣中的Q、H2O2水氣等氧化性物質(zhì)比較大的化合 物氧化生成酸，這是形成酸雨的重要來(lái)源之一。酸雨對(duì)于人類健康、生態(tài)系統(tǒng)和建筑物等都 將產(chǎn)生不同程度的危害。因此我們要控制排入大氣中的 SQ,從技術(shù)、成本和效果等方面綜合 考慮，煙氣脫硫目