大氣污染控制工程設(shè)計(jì)

1、第一章 概述1.1設(shè)計(jì)目的通過(guò)課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固本課程所學(xué)的內(nèi)容，并使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行凈化系統(tǒng)的初步能力。通過(guò)設(shè)計(jì)，了解工程設(shè)計(jì)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(jì)方案、進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的能力。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)燃煤鍋爐燃燒過(guò)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(huì)對(duì)周圍大氣環(huán)境及居民健康造成嚴(yán)重影響與危害。因此，本設(shè)計(jì)結(jié)合燃煤鍋爐煙氣排放特點(diǎn)，根據(jù)所提供的原始參數(shù)及資料，擬設(shè)計(jì)一套燃煤采暖爐房煙氣除塵系統(tǒng)。要求設(shè)計(jì)的凈化系統(tǒng)效果好、操作方便、投資省，且出口煙氣濃度達(dá)到鍋爐大氣污染物排

2、放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，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(hào)：SZL4-13型，額定蒸發(fā)量2.8MW/h設(shè)計(jì)耗煤量：見(jiàn)附表。排煙溫度：160煙氣密度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：1.34kg/m3空氣過(guò)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(jiàn)附表。煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86kPa冬季室外空氣溫度：1空氣含水（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）按0.01293kg/m3煙氣其它性質(zhì)按空氣計(jì)算。表1燃煤煤質(zhì)（按質(zhì)量百分比含量計(jì)，）及設(shè)計(jì)基本參數(shù)物質(zhì)CYHYSYOYNYWYAYVY含量6841.851614.

3、213鍋爐臺(tái)數(shù)（臺(tái)）設(shè)計(jì)耗煤量kg/(h臺(tái)）煙塵的排放因子（）265020第二章 煙氣概況2.1煙氣量的計(jì)算2.1.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣量（1）標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)。（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論濕煙氣量（設(shè)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg； WY煤中水分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)； NYN元素在煤中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（3）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)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(guò)量系數(shù),取1.4 Qs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量，m3/kg； Qa標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg。2.1.2實(shí)際煙氣總量 標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣流量Q以計(jì)，因此，Q=Qs設(shè)計(jì)耗煤量 =10.296502=13377（）2

5、.2煙氣含塵濃度標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)，排放因子，按設(shè)計(jì)要求為20； AY煤中灰分（不可燃成分）的含量； Qs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，m3/kg。2.3煙氣二氧化硫濃度標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算=2.80(mg/m3)式中：SY煤中含可燃硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； Qs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量，m3/kg。第三章 除塵脫硫裝置的設(shè)計(jì)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(yīng)達(dá)到的凈化效率：=1-=92.8% =1-=67.9%式中：C標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵、SO2濃度，mg/m3； Cs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下

6、鍋爐煙塵、SO2排放標(biāo)準(zhǔn)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(dá)到的除塵效率確定除塵器的種類、型號(hào)及規(guī)格。確定除塵器的運(yùn)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(dá)到92.8%以上由以上數(shù)據(jù)選定本設(shè)計(jì)除塵器LDB-70型對(duì)噴式脈沖袋式除塵器其主要參數(shù)如下表：參數(shù)過(guò)濾面積A/ m2濾袋數(shù)量/條處理風(fēng)量m3/h凈化效率/%除塵壓降/Pa過(guò)濾風(fēng)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(shè)計(jì)脫硫設(shè)施采用填料塔進(jìn)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(shè)計(jì)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(zhì)條件。選用的填料應(yīng)滿足以下基本條件：具有較大的比表面積和良好的潤(rùn)濕性；具有較高的孔隙率（多在0.45-0.95）；對(duì)氣流的阻力較小；尺寸適當(dāng)。通常不應(yīng)大于塔徑的；耐腐性、機(jī)械強(qiáng)度大、造價(jià)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(duì)比填料類別及名義尺寸實(shí)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(dāng)空塔氣速超過(guò)液泛氣速時(shí)，填料塔持液量迅速增加，壓降急劇上升，氣體夾帶液沫嚴(yán)重，填料塔的正常操作被破壞。填料塔的壓降影響動(dòng)力消耗和正常操作費(fèi)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(zhì)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(guān)系見(jiàn)圖1。圖1 填料塔液泛點(diǎn)與壓降的通用關(guān)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(biāo)為，縱坐標(biāo)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(yàn)數(shù)值為3.5m/s g 重力加速度代入數(shù)值橫坐標(biāo)為1.2，縱坐標(biāo)為0.0156,由通用關(guān)系圖讀出填料塔壓降=1500Pa/m3.2.4填料塔塔徑的計(jì)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(wù)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(yàn)，取=3.5m/s。小則塔徑大，動(dòng)力消耗少，但設(shè)備投資高；反之，大則壓降大，塔徑小，動(dòng)力消耗大，但是設(shè)備投資少。由上式計(jì)算出的塔徑按照國(guó)內(nèi)壓力容器公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)（JB-1153-73）圓整后，D=1.6m第四章 設(shè)備位置和管道布置4.1各設(shè)備及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)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(duì)各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡(jiǎn)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(guān)手冊(cè)確定，對(duì)于鍋爐煙塵v1015m/s）。此處取v12 m/s。內(nèi)徑外徑鋼制板風(fēng)管d/mm 外徑允許偏差/壁厚/800 810 5由公式可計(jì)算出實(shí)際煙氣流速：第五章 脫硫裝置的附屬設(shè)備5.1煙囪的設(shè)計(jì)5.1.1煙囪高度的確定共用一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)（GB132712001）中的規(guī)定（見(jiàn)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(jī)總?cè)萘縈W0.70.71.41.42.82.877141428t/h1122441010202040煙囪最低允許高度m2025303540455.1.2煙囪直徑的計(jì)算煙囪出口內(nèi)徑可按下

12、式計(jì)算=（m）式中：Q通過(guò)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(fēng)方式運(yùn)行情況全負(fù)荷時(shí)最小負(fù)荷機(jī)械通風(fēng)102045自然通風(fēng)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(dāng)?shù)卮髿鈮海?7860Pa。5.2系統(tǒng)阻力的計(jì)算5.2.1摩擦壓力損失對(duì)于圓管：（Pa）式中：L管道長(zhǎng)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(duì)粗糙度的函數(shù)。可以查手冊(cè)得到（實(shí)際中對(duì)金屬管道值可取0.02，對(duì)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(guān)手冊(cè)中查到； u與相對(duì)應(yīng)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(gè)（=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(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算5.3.1風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算 =24165.0（m3/h）式中：K1考慮系數(shù)漏風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前標(biāo)態(tài)下風(fēng)量，m3/h； tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，若管道不太長(zhǎng)，可以近似取鍋爐排煙溫度； P當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，kPa。5.3.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算 =1490.7（Pa）式中：K2考慮管道計(jì)算誤差及系統(tǒng)漏風(fēng)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(fēng)機(jī)性能表中給

15、出的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度。一般說(shuō)，p0=101.3kPa，對(duì)于引風(fēng)機(jī)T0=200，0=0.745kg/m3。、p、T運(yùn)行工況下進(jìn)入風(fēng)機(jī)時(shí)的空氣密度、壓力、溫度。結(jié)合風(fēng)機(jī)全壓及送風(fēng)量，選用Y8-39-6D型離心引風(fēng)機(jī)，其性能參數(shù)見(jiàn)下表。Y8-39-8D型離心引風(fēng)機(jī)性能參數(shù)機(jī)號(hào)NO功率kW轉(zhuǎn)速r/min流量m3/h配用電動(dòng)機(jī)型號(hào)全壓pa8D22145020200-22640Y180L-41950-20005.3.3電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算22.8（kW）式中：Qy風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/h； py風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa； 1風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率（一般風(fēng)機(jī)為0.6，高效風(fēng)機(jī)約為0.9）； 2機(jī)械傳動(dòng)效率，當(dāng)風(fēng)機(jī)與

16、電動(dòng)機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)21，用連軸器時(shí)20.950.98，用V形帶傳動(dòng)時(shí)20.95； 電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)。對(duì)引風(fēng)機(jī)，1.3。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)方式選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)。第六章 設(shè)計(jì)小結(jié)我一直都對(duì)這樣的課程設(shè)計(jì)比較感興趣,主要是能夠?qū)ξ宜信d趣的事物進(jìn)行研究,這對(duì)于正處在比較壓抑的期末考試的氣氛中無(wú)疑是一種非常奇妙的感覺(jué),就如同泥中蓮花,有不染凡俗之感。我的課程設(shè)計(jì)是某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。就是針對(duì)某燃煤采暖鍋爐房排出大量煙塵及有害氣體對(duì)周圍環(huán)境和居民健康造成危害的情況來(lái)設(shè)計(jì)煙氣除塵系統(tǒng)。通過(guò)前幾個(gè)學(xué)期的理論學(xué)習(xí)，現(xiàn)在真正動(dòng)手設(shè)計(jì)起來(lái)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(jiān)持自己道路，我有自己的選擇。一邊忙于復(fù)習(xí)考試，一邊搜集了大量資料。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中計(jì)算量比較大，許多參數(shù)需要查閱相關(guān)手冊(cè)。在選定除塵器后，上網(wǎng)、去圖書(shū)館、去學(xué)校外面的書(shū)店閱讀相關(guān)書(shū)籍，查找參數(shù)。最后是畫(huà)圖的任務(wù)，需要耐心，要注意準(zhǔn)確，不能抱敷衍態(tài)度。雖然本專業(yè)沒(méi)有開(kāi)設(shè)CAD科目，但我在空余時(shí)間曾經(jīng)自學(xué)過(guò)，總算是功夫不負(fù)苦心人，我的一技之長(zhǎng)可以有用武之地了。畢竟是自學(xué)，有很多功能還是不能熟練的操作，在學(xué)過(guò)CAD其他專業(yè)同學(xué)的幫助下，終于完成了最艱巨的畫(huà)圖任務(wù)，同時(shí)也加深了對(duì)CAD的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了自己的技術(shù)能力。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)同學(xué)的幫助、老師的指導(dǎo)和自己的努力，我學(xué)到了許多東西，鍛煉了解決實(shí)際問(wèn)題的能力。課程設(shè)計(jì)要有耐心，既要獨(dú)立思考又要勤于請(qǐng)教，要學(xué)會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)資源和圖書(shū)館資源解決實(shí)際問(wèn)題。這次課程設(shè)計(jì)讓我受益良多。參考文獻(xiàn)1、課程設(shè)計(jì)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