中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)-大氣污染控制工程

1、1.袋式除塵器1.1 袋式除塵器的簡(jiǎn)介袋式除塵器是一種干式濾塵裝置。它適用于捕集細(xì)小、干燥、非纖維性粉塵。遮起采用紡織的濾布或非紡織的氈制成，利用纖維織物的過(guò)濾作用對(duì)含塵氣體進(jìn)行過(guò)濾，當(dāng)含塵氣體進(jìn)入袋式除塵器地，顆粒大、比重大的粉塵，由于重力的作用沉降下來(lái)，落入灰斗，含有較細(xì)小粉塵的氣體在通過(guò)濾料時(shí)，粉塵被阻留，使氣體得到凈化。一般新濾料的除塵效率是不夠高的。濾料使用一段時(shí)間后，由于篩濾、碰撞、滯留、擴(kuò)散、靜電等效應(yīng)，濾袋表面積聚了一層粉塵，這層粉塵稱為初層，在此以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，初層成了濾料的主要過(guò)濾層，依靠初層的作用，網(wǎng)孔較大的濾料也能獲得較高的過(guò)濾效率。隨著粉塵在濾料表面的積聚，除塵器的

2、效率和阻力都相應(yīng)的增加，當(dāng)濾料兩側(cè)的壓力差很大時(shí)，會(huì)把有些已附著在濾料上的細(xì)小塵粒擠壓過(guò)去，使除塵器效率下降。另外，除塵器的阻力過(guò)高會(huì)使除塵系統(tǒng)的風(fēng)量顯著下降。因此,除塵器的阻力達(dá)到一定數(shù)值后，要及時(shí)清灰。清灰時(shí)不能破壞初層，以免效率下降。L卸灰閥2、支架3,茨芬4、箱體5,濾袋3袋籠7,電磁膿沖閥K,儲(chǔ)氣罐9；噴管10.清清室11、頂籃12、環(huán)隙引射器1.%2.%3.凈化氣體出口2.%2.%3.含塵氣體入口袋式除塵器的結(jié)構(gòu)圖3.1 袋式除塵器的清灰方式主要有(1)氣體清灰：氣體清灰是借助于高壓氣體或外部大氣反吹濾袋，以清除濾袋上的積灰。氣體清灰包括脈沖噴吹清灰、反吹風(fēng)清灰和反吸風(fēng)消灰。(2)

3、機(jī)械振打消灰：分頂部振打消灰和中部振打消灰(均對(duì)濾袋而言)，是借助于機(jī)械振打裝置周期性的輪流振打各排濾袋，以清除濾袋上的積灰。(3)人工敲打：是用人工拍打每個(gè)濾袋，以清除濾袋上的積灰。3.2 袋式除塵器的分類(1)按濾袋的形狀分為：扁形袋(梯形及平板形)和圓形袋(圓筒形)。(2)按進(jìn)出風(fēng)方式分為： 下進(jìn)風(fēng)上出風(fēng)及上進(jìn)風(fēng)下出風(fēng)和直流式(只限于板狀扁袋)。(3)按袋的過(guò)濾方式分為：外濾式及內(nèi)濾式。濾料用纖維，有棉纖維、毛纖維、合成纖維以及玻璃纖維等，不同纖維織成的濾料具有不同性能。常用的濾料有 208 或 901 滌輪絨布，使用溫度一般不超過(guò) 120C,經(jīng)過(guò)硅碉樹(shù)脂處理的玻璃纖維濾袋，使用溫度一般

4、不超過(guò) 250C,棉毛織物一般適用于沒(méi)有腐蝕性；溫度在 80-90C 以下含塵氣體。3.3 袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn)(1)除塵效率高，可捕集粒徑大于 0.3 微米的細(xì)小粉塵，除塵效率可達(dá) 99%以上。(2)使用靈活，處理風(fēng)量可由每小時(shí)數(shù)百立方米到每小時(shí)數(shù)十萬(wàn)立方米，可以作為直接設(shè)于室內(nèi)，機(jī)床附近的小型機(jī)組，也可作成大型的除塵室，即“袋房”。(3)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行比較穩(wěn)定，初投資較少(與電除塵器比較而言)，維護(hù)方便。所以，袋式除塵器廣泛應(yīng)用于消除粉塵污染，改善環(huán)境，回收物料等。2.濕式石灰脫硫技術(shù)是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處理脫硫產(chǎn)物，該法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡(jiǎn)單、脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)

5、，但普遍存在腐蝕嚴(yán)重、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高及易造成二次污染等問(wèn)題。石灰石一一石膏法脫硫工藝是世界上應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，日本、德國(guó)、美國(guó)的火力發(fā)電廠采用的煙氣脫硫裝置約 90 麻用此工藝。1石灰石一一石膏法脫硫工藝原理及流程石灰石一一石膏法脫硫工藝采用廉價(jià)易得的石灰石或石灰作脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液，當(dāng)采用石灰為吸收劑時(shí)石灰粉經(jīng)消化處理后加水制成吸收劑漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)從而被脫硫，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。吸收塔內(nèi)的反應(yīng)、傳遞也極為復(fù)雜，總的反應(yīng)為：CaCO3+SQ+2H20TCaSQ

6、2H2O+CO2脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去攜帶的細(xì)小液滴，經(jīng)煙囪排入大氣，脫硫石膏漿液經(jīng)脫水裝置脫水后回收利用。剩余漿液與新加入的石灰石漿液一起循環(huán)，這樣就可以使加入的吸收劑充分被利用，并確保石膏晶體的增長(zhǎng)。石膏晶體的正常增長(zhǎng)是最終產(chǎn)品處理比較簡(jiǎn)單的先決條件。新鮮的吸收劑石灰石漿液根據(jù) pH 值和分離 S0 量按一定比例直接加入吸收塔。1脫硫效率的主要影響因素濕式煙氣脫硫工藝中，吸收塔循環(huán)漿液的 pH 值、液氣比、煙氣速度、煙氣溫度等參數(shù)對(duì)煙氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行影響較大。吸收塔洗滌漿液的 PH吸收塔洗滌漿液中pH值的高低直接影響S0的吸收率及設(shè)備的結(jié)垢、 腐蝕程度等，而且脫硫過(guò)程的 pH 值是

7、在一定范圍內(nèi)變化的。長(zhǎng)期的研究和工程實(shí)踐表明， 濕法煙氣脫硫的工藝系統(tǒng)一般要求洗滌漿液的 PH 值控制在 4.55.5 之問(wèn)。液氣比石灰石法噴淋塔的液氣比一般在（1525）L/m3。取 L/G=18L/m1 則：液體用量 L=18Q=183.52104=6.34105Lh目前，將吸收塔內(nèi)煙氣流速控制在（2.63.5）m/s 較合理，典型值為 3m/s。則吸收塔的截面積為：A=Q=3.6714=3.40m2V33600低洗滌溫度有利于 SO 的吸收。所以要求整個(gè)漿液洗滌過(guò)程中的煙氣溫度都在100c 以下。100c 左右的原煙氣進(jìn)入吸收塔后，經(jīng)過(guò)多級(jí)噴淋層的洗滌降溫，到吸收塔出口時(shí)溫度一般為（45

8、70）C0挀 戀攙 戀愀挀 一甀洀戀攀爀攀攙開(kāi)愀愀攀 三百四十萬(wàn)七千九百二十六 3313 愀 愀昀攀攙攙 一甀洀戀攀爀攀攙開(kāi)戀戀攀挀 昀攀 戀 愀愀 昀設(shè)計(jì)條件：鍋爐型號(hào)：SHS35-39 即雙鍋筒橫置式燃燒爐，蒸發(fā)量 35t/h,出口蒸汽壓力 39MP 設(shè)計(jì)耗煤量：4.2t/h排煙溫度：160空氣過(guò)剩系數(shù)：=1.25飛灰率=29%煙氣在鍋爐出口前阻力：850Pa設(shè)計(jì)煤成分：CY=63.2%HY=3%OY=6%NY=1%SY=0.8%AY-14%WY-12%VY-18%污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中 2 類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行連接鍋爐、凈化設(shè)備及煙囪等凈化系統(tǒng)的管道假設(shè)長(zhǎng)度 200m90

9、彎頭 40 個(gè)。挀 戀攙 戀愀挀 一甀洀戀攀爀攀攙開(kāi)愀愀攀 三百四十萬(wàn)七千九百二十七 3313 愀 愀昀攀攙攙 一甀洀戀攀爀攀攙開(kāi)戀戀攀挀 昀攀 戀 愀愀 昀設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量、煙塵和二氧化硫的濃度煙氣量的計(jì)算質(zhì)量/g摩爾數(shù)（原子）/mol 需氧重（分子）/mol 生成物（分子）/molC632632/12=52.6752.6752.7H3030/1=3015/2=7.515O6060/16=3.75S88/32=0.250.250.25A140理論需要量:52.677.50.25=60.42molkg理論空氣量:實(shí)際煙氣量:標(biāo)態(tài)下煙氣流量:Q=QS父設(shè)計(jì)耗煤量=8.37 父 4

10、.2 父 1000=3.52 父 104m3/h煙氣含塵濃度SO2的濃度除塵器的選擇除塵效率2003:95.88%4.85103除塵器的選擇工況下煙氣流量:3.521042731604335.5810m.h=15.5m.s273所以采用脈沖袋式消灰除塵器。除塵器的設(shè)計(jì)過(guò)濾面積_45.58103二930m60.4222.41001000X21=6.44m3,kgQS52.70.251522.41000796.44-10012022.436.441.25-1=8.37m3kg181000飛灰率 AY0.2914010008.37=4.85103mg.m3CSO20.256410008.37=1.9

11、1103mg.m3二1A。60v6014.3.2 濾袋的尺寸單個(gè)濾袋直徑：D=200300mm，取D=250mm單個(gè)濾袋長(zhǎng)度：L=212m,取L=8.2m_L8.2濾布長(zhǎng)徑比一般為540,=32.8D0.254.3.3 每條濾袋面積一一_3a=：DL=3.140.258.2=6.44m4.3.4 濾袋條數(shù)4.3.5 濾袋布置9306.44=144.4天144條按矩形布置：(A)a.濾袋分 4 組；b.每組 36 條;c.組與組之間的距離：250mm(B)組內(nèi)相鄰濾袋的間距：70mm(C)濾袋與外殼的間距：210mm4.4 噴淋塔噴淋塔內(nèi)流量計(jì)算假設(shè)噴淋塔內(nèi)平均溫度為80C,壓力為 120KPa

12、 則噴淋塔內(nèi)煙氣流量為:273101.324X，x273Pax(l+K)式中：Q噴淋塔內(nèi)煙氣流量，用 7”就一標(biāo)況下煙氣流量，陽(yáng)田；K 一除塵前漏氣系數(shù)，00.1;代入公式得：QV=15.527380101.324310.06=17.94ms273120依據(jù)石灰石煙氣脫硫的操作條件參數(shù)，可選擇噴淋塔內(nèi)煙氣流速v=4m/s,則噴淋塔截面 A 為：A=Q=1794=4.485m2v4則塔徑 d 為:取塔徑 D=2400mm4.4.3 噴淋塔高度計(jì)算噴淋塔可看做由三部分組成，分成為吸收區(qū)、除霧區(qū)和漿池。吸收區(qū)高度依據(jù)石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得，選擇噴淋塔噴氣液反應(yīng)時(shí)間t=4s,則噴淋塔的吸收區(qū)

13、高度為：=4x4=l6施除霧區(qū)高度除霧器設(shè)計(jì)成兩段。每層除霧器上下各設(shè)有沖洗噴嘴。最下層沖洗噴嘴距最上層(3.43.5)m。則取除霧區(qū)高度為：H2=3.5m漿池高度漿池容量 Vi按液氣比漿液停留時(shí)間 ti確定：跖式中：%一液氣比，取 18L/m3;d=44.485=2.39m3.14Q 一標(biāo)況下煙氣量，m3/h；t1一漿液停留時(shí)間，s；股 t1為4min8min,本設(shè)計(jì)中取值為5min,則漿池容積為:_3_45_3Vi=18105.5810=83.7m60選取漿池直徑等于或略大于噴淋塔 D0,本設(shè)計(jì)中選取的漿料直徑為 005m然后再根據(jù) Vi計(jì)算漿池高度：式中：h0一漿池高度，成V1一漿池容積

14、，m3；D0一漿池直徑，nr-483.7h=2=4.26m3.1452從漿池液面到煙氣進(jìn)口底邊的高度為 0.842B 本設(shè)計(jì)中取為 2nl(4)噴淋塔高度噴淋塔高度為：Ht=H1H2h=163.54.26=23.76m4.4.4 新鮮漿料的確定CaOsSO2g2H2O1=CaSQ2H20s1mol1mol因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)一般鈣/硫?yàn)椋?1.05:1.1,此處設(shè)計(jì)取為 1.05 則由平衡計(jì)算可得 1h 需消耗 CaO 的量為：1.050.514103=7350mol.h5.煙囪設(shè)計(jì)計(jì)算具有一定速度的熱煙氣從煙囪出口排除后由于具有一定的初始動(dòng)量， 且溫度高于周圍氣溫而產(chǎn)生一定浮力，所以可以上升至很高的

15、高度。這相對(duì)增加了煙囪的幾何高度，因此煙囪的有效高度為：式中：煙囪的有效高度，m7350561000=411.6kg.,hHs煙囪的幾何高度，m；H煙囪抬升高度，mi煙囪的幾何高度的計(jì)算查相關(guān)資料可得燃燒鍋爐房煙囪最低允許高度設(shè)為 H 為 60m煙氣釋放熱計(jì)算。笈二。3記系式中：QH煙氣熱釋放率，kw；Pa一大氣壓力，取鄰近氣象站年平均值；Qv一實(shí)際排煙量，m3sTs煙囪出口處的煙氣溫度，433K;Ta 一環(huán)境大氣溫度，K；取環(huán)境大氣溫度Ta=293K,大氣壓力Pa=978.4kPaA7M-%=433-293=140KQV=15.560*10.06=22.0m3s273120140QH=0.3

16、5978.422A=2435.83kw433煙氣抬升高度計(jì)算由 2100kwQH0.00mg,m3,則設(shè)計(jì)符合要求6.管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算管道采用薄皮鋼管，管內(nèi)煙氣流速為 Vo=15m/s,則管道直徑 d 為:d_|4xl.2x0一V3600疥0式中：Q-煙氣流量，涼/力；Vo煙氣流速，二一；1.2修正系數(shù)代入相關(guān)值得：,4x12x5.58x10*a=.1=0.7=0.0070mgm33600 x3.14x15結(jié)合實(shí)際情況，取為 1260mm 則實(shí)際煙氣流速 v：為:4x12xg4x12x5.58xl04=14.92?/s3600 團(tuán)7.系統(tǒng)阻力的計(jì)算7.1 摩擦壓力損失取L=200m,對(duì)于圓管工

17、作狀態(tài)下的煙氣密度:273273o:=：-3=1.343=0.84kg/m3273160273160_2ccc2000.8414.92pL=0.021.262=296.80pa7.2 局部壓力損失90“彎頭，之=0.23=0.23一_.一20.8414.922=21.50pa40 個(gè)彎頭.：p=40p=4021.50=860pa出口前阻力為 850Pa,除塵器阻力選 1400Pa,脫硫設(shè)備阻力選 100Pa%p=8501400100472.1296.8860=3978.9pa8.風(fēng)機(jī)的選擇8.1 風(fēng)量的計(jì)算Qy33273tp101,3251034273160101.3251031.1Qp-=1

18、.13.52104273B273101.32510=6.14104m3h8.2 風(fēng)壓的計(jì)算Hy=1.2VP-Sy273tp101.3251031.293273tyB：y=1.23978.9-171.53273160101.3251031.2933273250101.3251031.34=3649.94Pa結(jié)合風(fēng)機(jī)全壓及送風(fēng)量，選用Y5476C型離心引風(fēng)機(jī)，其性能參數(shù)見(jiàn)表 3機(jī)號(hào)功率KW轉(zhuǎn)速r/min8M:m3/h全壓Pa6C18.5285080201512933642452表 3Y5-47-6C型離心引風(fēng)機(jī)性能參數(shù)電機(jī)的效率電=哂B*3600 x1000 見(jiàn)初式中；N-電機(jī)功率，kWQ風(fēng)機(jī)的總

19、風(fēng)量，m3/h；1-通風(fēng)機(jī)全壓效率，一般取 0.50.7;-機(jī)械傳動(dòng)效率，對(duì)于直聯(lián)傳動(dòng)為 0.95;P 一電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，P=1.3;代入數(shù)據(jù)得：-4一一一6.14103649.941.3Ne=360010000.60.9=149.87kw9.達(dá)標(biāo)分析從從排放濃度核算在排煙溫度 160c 下，SO 的排放濃度Pso2=3.45M03mg/m3,轉(zhuǎn)換為煙囪出地面最大濃度為:21.68一一一2一一3.14499.32.720.7=0.0070mg.m3Tl。1T2：2P2%2731603.4510327316025273設(shè)脫硫效率為 95.88%,脫硫后：7so2=1-96%=1-95.

20、88%5012.9=206.53mgm3：二 700mgm3依據(jù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中 2 類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行，煙塵最高排放標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)700mg/m,所以本設(shè)計(jì)符合排放要求。從排放速率核算(1)二氧化硫的排放速率設(shè)硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫的效率為 95.88%,則二氧化硫的排放速率為：0.9588X64X42000乂0.25X10.8%515kg/h200kg/h其為GB16297-1996現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級(jí)排放區(qū)中二氧化硫最高允許排放速率，所以符合要求，設(shè)計(jì)合理。(2)煙氣的排放速率可得出口濃度為：7.22103x(1-99.9%)=7.22mg/m3150mg/m3檢驗(yàn)煙氣排放速率=總

21、煙氣量父煙氣出口濃度=3.521043.0=10.56104mgh=0.10kgh：100kgh(100kg/h國(guó)標(biāo)中二級(jí)排放區(qū)最高允許排放速率)，所以可得煙氣排放速率也達(dá)標(biāo)，所以設(shè)計(jì)合理。從落地濃度核算口溫度 25C：=501mg/m3本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中規(guī)定，污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中二類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行。由鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（摘自 GB132712001）可查出煙塵最高允許排放濃度為 200mg/m,二氧化硫的最高允許排放濃度為 900mg/m3。GB16297-1996 現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級(jí)排放區(qū)中二氧化硫最高允許排放速率，比較得出排放濃度都不超標(biāo)，因而設(shè)計(jì)合

22、理，符合標(biāo)準(zhǔn)，所以該氣體經(jīng)處理后可以在國(guó)家 2 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下排放?？偱欧艥舛群怂銦焿m的總排放濃度（按每年 300 天計(jì)算）：3.7.22101-99.9%300=2166mg/h=2.166g/h國(guó)家規(guī)定的煙塵總排放濃度為2.5g/h,因?yàn)?.1662.5,所以符合排放標(biāo)準(zhǔn)。SO2的總排放濃度（按每年 300 天計(jì)算）：19101-0.9588300=2.36104mgh=23.6gh國(guó)家規(guī)定二氧化硫的總排放濃度為42g/h,因?yàn)?23.642,所以符合排放標(biāo)準(zhǔn)。參考文獻(xiàn)1黃學(xué)敏，張承中.大氣污染控制工程實(shí)踐教程M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20032張殿印.除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20033羅輝.環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.北京：高等教育出版社，20034周興求， 葉代啟.環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)