大氣污染控制工程設計

1、第一章 概述1.1設計目的通過課程設計進一步消化和鞏固本課程所學的內(nèi)容，并使所學的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學理論知識進行凈化系統(tǒng)的初步能力。通過設計，了解工程設計內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)學生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設計方案、進行設計計算、繪制工程圖、使用技術資料、編寫設計說明書的能力。1.2設計任務燃煤鍋爐燃燒過程排放的煙氣中含有大量的煙塵和二氧化硫，如不采取有效的治理措施，將會對周圍大氣環(huán)境及居民健康造成嚴重影響與危害。因此，本設計結合燃煤鍋爐煙氣排放特點，根據(jù)所提供的原始參數(shù)及資料，擬設計一套燃煤采暖爐房煙氣除塵系統(tǒng)。要求設計的凈化系統(tǒng)效果好、操作方便、投資省，且出口煙氣濃度達到鍋爐大氣污染物排

2、放標準（GB13271-2001）中二類區(qū)標準，即：煙塵排放濃度200mg/Nm3、SO2排放濃度900mg/Nm3。1.3原始資料鍋爐型號：SZL4-13型，額定蒸發(fā)量2.8MW/h設計耗煤量：見附表。排煙溫度：160煙氣密度（標準狀態(tài)下）：1.34kg/m3空氣過剩系數(shù)：1.4排煙中飛灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例，見附表。煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa當?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86kPa冬季室外空氣溫度：1空氣含水（標準狀態(tài)下）按0.01293kg/m3煙氣其它性質按空氣計算。表1燃煤煤質（按質量百分比含量計，）及設計基本參數(shù)物質CYHYSYOYNYWYAYVY含量6841.851614.

3、213鍋爐臺數(shù)（臺）設計耗煤量kg/(h臺）煙塵的排放因子（）265020第二章 煙氣概況2.1煙氣量的計算2.1.2標準狀態(tài)下煙氣量（1）標準狀態(tài)下理論空氣量Qa=4.76(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY) =4.761.8670.68+5.560.04+0.70.018-0.70.05=7.00 (m3/kg)式中：CY, HY, SY, OY 分別為煤中各元素所含的質量分數(shù)。（2）標準狀態(tài)下理論濕煙氣量（設空氣含濕量12.93g/m3）Qs=1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016Qa+0.79Qa+0.8NY =1.8670.68

4、+0.3750.018+11.20.04+1.240.060.0167.00 +0.797.00+0.80.01=7.45(m3/kg)式中：Qa標準狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg； WY煤中水分所占質量分數(shù)； NYN元素在煤中所占質量分數(shù)。（3）標準狀態(tài)下實際煙氣量Qs=Qs+1.016(a-1) Qa =7.45+1.016（1.4-1）7.00=10.29(m3/kg)式中：a空氣過量系數(shù),取1.4 Qs標準狀態(tài)下理論煙氣量，m3/kg； Qa標準狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg。2.1.2實際煙氣總量 標準狀況下煙氣流量Q以計，因此，Q=Qs設計耗煤量 =10.296502=13377（）2

5、.2煙氣含塵濃度標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度=(kg/m3)=式中：dsh排煙中飛灰占煤中灰分（不可燃成分）的質量分數(shù)，排放因子，按設計要求為20； AY煤中灰分（不可燃成分）的含量； Qs標準狀態(tài)下實際煙氣量，m3/kg。2.3煙氣二氧化硫濃度標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算=2.80(mg/m3)式中：SY煤中含可燃硫的質量分數(shù)； Qs標準狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量，m3/kg。第三章 除塵脫硫裝置的設計3.1除塵器的選擇3.1.1凈化效率采用先除塵后脫硫工藝除塵脫硫裝置應達到的凈化效率：=1-=92.8% =1-=67.9%式中：C標準狀態(tài)下煙氣含塵、SO2濃度，mg/m3； Cs標準狀態(tài)下

6、鍋爐煙塵、SO2排放標準中規(guī)定值，mg/m3。3.1.2除塵器的選擇根據(jù)煙塵的粒徑分布和種類、工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率確定除塵器的種類、型號及規(guī)格。確定除塵器的運行參數(shù)，如氣流速度、壓力損失等。煙塵的粒徑分布和種類80%；其主要成分是飛灰工況下的煙氣量：煙氣溫度為160；要求除塵效率達到92.8%以上由以上數(shù)據(jù)選定本設計除塵器LDB-70型對噴式脈沖袋式除塵器其主要參數(shù)如下表：參數(shù)過濾面積A/ m2濾袋數(shù)量/條處理風量m3/h凈化效率/%除塵壓降/Pa過濾風速m/min數(shù)值132708000 2370099.51200 150013氣流速度，滿足要求壓力損失（Pa）3.2脫

7、硫裝置本設計脫硫設施采用填料塔進行吸收凈化，包括吸收劑和填料的選擇。3.2.1吸收劑的選擇本設計選用石灰石漿液作為吸收液。3.2.2填料的選擇填料可為氣體液兩相提供良好的傳質條件。選用的填料應滿足以下基本條件：具有較大的比表面積和良好的潤濕性；具有較高的孔隙率（多在0.45-0.95）；對氣流的阻力較小；尺寸適當。通常不應大于塔徑的；耐腐性、機械強度大、造價低、堆積密度小、穩(wěn)定性好等。 為滿足以上要求，此處選用25*25*2的陶瓷拉西環(huán)（亂堆）表1 幾種填料特性對比填料類別及名義尺寸實際尺寸(外徑*高*厚)比表面積(A)/(m2/m3)孔隙率/(m2/m3)堆積密度（PP）/(kg/m3)填料

8、因子（）/m-1陶瓷拉西環(huán)（亂堆）1515*15*23300.7069010202525*25*21900.785054504040*40*4.51260.755773505050*50*4.5930.81457205陶瓷拉西環(huán)（整沏）5050*50*4.51240.726738080*80*9.51020.57962100100*100*13650.729303.2.3填料塔的壓降液泛氣速是填料塔正常操作氣速的上限。當空塔氣速超過液泛氣速時，填料塔持液量迅速增加，壓降急劇上升，氣體夾帶液沫嚴重，填料塔的正常操作被破壞。填料塔的壓降影響動力消耗和正常操作費用。影響壓降和液泛氣速的因素很多，主要

9、有填料的特性。氣體和液體的流量及物理性質等。?？颂兀‥chert）等人提出的填料塔壓降。液泛和各種因素之間的關系見圖1。圖1 填料塔液泛點與壓降的通用關系圖圖中最上方的三條線分別為弦柵、整砌拉西環(huán)及各類型亂堆填料的液泛線，三條線左下方的線為等壓降線。圖中橫坐標為，縱坐標為其中，液氣比 、氣體、液體密度，kg/m3 液體粘度，Pas; 填料因子，m-1 水的密度與液體的密度之比； 空塔氣速，經(jīng)驗數(shù)值為3.5m/s g 重力加速度代入數(shù)值橫坐標為1.2，縱坐標為0.0156,由通用關系圖讀出填料塔壓降=1500Pa/m3.2.4填料塔塔徑的計算填料塔直徑D取決于處理的氣體量Q和適宜的空塔氣速，即：

10、D=mQ（m3/s）一般由生產(chǎn)任務所給定；一般由填料塔的液泛速度確定根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，取=3.5m/s。小則塔徑大，動力消耗少，但設備投資高；反之，大則壓降大，塔徑小，動力消耗大，但是設備投資少。由上式計算出的塔徑按照國內(nèi)壓力容器公稱直徑標準（JB-1153-73）圓整后，D=1.6m第四章 設備位置和管道布置4.1各設備及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定了各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對各裝置及管道的布置應力求簡單，緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。4.2管徑的確定=（m）式中：Q工況下管內(nèi)煙氣流量，m3/s； v煙氣

11、流速，m/s，（查有關手冊確定，對于鍋爐煙塵v1015m/s）。此處取v12 m/s。內(nèi)徑外徑鋼制板風管d/mm 外徑允許偏差/壁厚/800 810 5由公式可計算出實際煙氣流速：第五章 脫硫裝置的附屬設備5.1煙囪的設計5.1.1煙囪高度的確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量（t/h）根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準（GB132712001）中的規(guī)定（見表2）確定煙囪的高度為H=37m表2 鍋爐煙囪高度表鍋爐房裝機總容量MW0.70.71.41.42.82.877141428t/h1122441010202040煙囪最低允許高度m2025303540455.1.2煙囪直徑的計算煙囪出口內(nèi)徑可按下

12、式計算=（m）式中：Q通過煙囪的總煙氣量，m3/h； u按表3選取的煙囪出口煙氣流速，6m/s。圓整后取表3 煙囪出口煙氣流速（m/s）通風方式運行情況全負荷時最小負荷機械通風102045自然通風6102.53煙囪底部直徑：(m)式中：d2煙囪出口直徑，m； H煙囪高度，m；i煙囪錐度，通常取i=0.020.03，此處取i=0.02。圓整后5.1.3煙囪的抽力 =140.2（Pa）式中：H煙囪高度，m； tk外界空氣溫度，； tp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，； P當?shù)卮髿鈮海?7860Pa。5.2系統(tǒng)阻力的計算5.2.1摩擦壓力損失對于圓管：（Pa）式中：L管道長度，10m； d管道直徑，m；煙氣密度

13、，kg/m3； u管中氣流平均速率，m/s；摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對粗糙度的函數(shù)?？梢圆槭謨缘玫剑▽嶋H中對金屬管道值可取0.02，對磚砌和混凝土管道值可取0.04）。5.2.2局部壓力損失（Pa）式中：異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關手冊中查到； u與相對應的斷面平均氣流速率，m/s； 煙氣密度，kg/m3。根據(jù)系統(tǒng)管道需求，異形管件有：90彎頭兩個（=0.23），漸縮管（取0.1），30Z形彎頭（=0.157），T形三通管（=0.78），T形合流三通（=0.55）各一件，則：（Pa）5.2.3系統(tǒng)總阻力系統(tǒng)總阻力（煙氣在鍋爐出口前阻力800 Pa，除塵器阻力1200 Pa）h

14、 =202.5+800+120024.7=2227.2（Pa）5.3風機和電動機選擇及計算5.3.1風機風量的計算 =24165.0（m3/h）式中：K1考慮系數(shù)漏風所附加的安全系數(shù)。一般管道取K=0.1；除塵管道取K=0.10.15； Q標準狀態(tài)下風機前標態(tài)下風量，m3/h； tp風機前煙氣溫度，若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度； P當?shù)卮髿鈮毫?，kPa。5.3.2風機風壓的計算 =1490.7（Pa）式中：K2考慮管道計算誤差及系統(tǒng)漏風等因素所采用的安全系數(shù)。一般管道取K=0.10.15，除塵管道取K=0.10.2； h系統(tǒng)總阻力，Pa；Sy煙囪抽力，Pa；0、p0、T0風機性能表中給

15、出的標準狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度。一般說，p0=101.3kPa，對于引風機T0=200，0=0.745kg/m3。、p、T運行工況下進入風機時的空氣密度、壓力、溫度。結合風機全壓及送風量，選用Y8-39-6D型離心引風機，其性能參數(shù)見下表。Y8-39-8D型離心引風機性能參數(shù)機號NO功率kW轉速r/min流量m3/h配用電動機型號全壓pa8D22145020200-22640Y180L-41950-20005.3.3電動機功率的計算22.8（kW）式中：Qy風機風量，m3/h； py風機風壓，Pa； 1風機在全壓頭時的效率（一般風機為0.6，高效風機約為0.9）； 2機械傳動效率，當風機與

16、電動機直聯(lián)傳動時21，用連軸器時20.950.98，用V形帶傳動時20.95； 電動機備用系數(shù)。對引風機，1.3。根據(jù)電動機的功率，風機的轉速，傳動方式選擇電動機型號。第六章 設計小結我一直都對這樣的課程設計比較感興趣,主要是能夠對我所感興趣的事物進行研究,這對于正處在比較壓抑的期末考試的氣氛中無疑是一種非常奇妙的感覺,就如同泥中蓮花,有不染凡俗之感。我的課程設計是某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設計。就是針對某燃煤采暖鍋爐房排出大量煙塵及有害氣體對周圍環(huán)境和居民健康造成危害的情況來設計煙氣除塵系統(tǒng)。通過前幾個學期的理論學習，現(xiàn)在真正動手設計起來還是莫不找頭腦，便與小組成員探討研究，盡管內(nèi)容可能有

17、些相同，但是我還是想堅持自己道路，我有自己的選擇。一邊忙于復習考試，一邊搜集了大量資料。在整個設計過程中計算量比較大，許多參數(shù)需要查閱相關手冊。在選定除塵器后，上網(wǎng)、去圖書館、去學校外面的書店閱讀相關書籍，查找參數(shù)。最后是畫圖的任務，需要耐心，要注意準確，不能抱敷衍態(tài)度。雖然本專業(yè)沒有開設CAD科目，但我在空余時間曾經(jīng)自學過，總算是功夫不負苦心人，我的一技之長可以有用武之地了。畢竟是自學，有很多功能還是不能熟練的操作，在學過CAD其他專業(yè)同學的幫助下，終于完成了最艱巨的畫圖任務，同時也加深了對CAD的認識，增強了自己的技術能力。在這次設計過程中通過同學的幫助、老師的指導和自己的努力，我學到了許多東西，鍛煉了解決實際問題的能力。課程設計要有耐心，既要獨立思考又要勤于請教，要學會利用網(wǎng)絡資源和圖書館資源解決實際問題。這次課程設計讓我受益良多。參考文獻1、課程設計教材郝吉明，馬廣大等編著.大氣污染控制工程（第1版）高等教育出版社，19892、主要參