除塵-《大氣污染》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、一、課程設(shè)計(jì)的目的通過課程設(shè)計(jì)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(jì)的初步能力。通過設(shè)計(jì)，了解工程設(shè)計(jì)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(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、編寫設(shè)計(jì)說明書的能力。二、課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明1、煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算（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) (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=1.86

2、7(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016Qa+0.79Qa+0.8NY (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 (m3/kg)式中：a空氣過量系數(shù) 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。注意：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量Q以m3/h計(jì)，因此，Q= Qs×設(shè)計(jì)耗煤量（4）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，； AY

3、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。（5）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算 (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。2、除塵脫硫裝置的選擇設(shè)計(jì)注：可以選擇濕式脫硫除塵一體化裝置，亦可采用先除塵后脫硫工藝。（1）除塵脫硫裝置應(yīng)達(dá)到的凈化效率：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)下鍋爐煙塵、SO2排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m3。（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、型號及規(guī)格。確定除塵器的運(yùn)行參數(shù)，如氣流速度

4、、壓力損失等。（3）脫硫裝置若采用先除塵后脫硫工藝，本設(shè)計(jì)建議脫硫設(shè)施采用填料塔進(jìn)行吸收凈化，只確定其塔徑和填料層高度。具體步驟如下：吸收劑的選擇。本設(shè)計(jì)選用石灰石漿液作為吸收液。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濕性；具有較高的孔隙率（多在0.45-0.95）；對氣流的阻力較?。怀叽邕m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。幾種填料的特性見表1。表1 填料特性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)

5、填料因子（）/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*13650.72930(二)液泛氣速與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

6、很多，主要有填料的特性。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，Pa·s; 填料因子，m-1 水的密度與液體的密度之比； 空塔氣速，m/s g 重力加速度（三）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：D=Q（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)，取值可由

7、填料塔的液泛速率確定，即=0.660.80，也可從有關(guān)手冊中查得。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)算出的塔徑應(yīng)按照國內(nèi)壓力容器公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)（JB-1153-73）圓整，直徑在1m以下時(shí)，間隔為100mm；直徑在100mm以上時(shí)，間隔為200mm。（四）最小吸收劑用量的計(jì)算設(shè)化學(xué)反應(yīng)的方程式為物料衡算：對于快速反應(yīng)與瞬間反應(yīng)，可忽略不計(jì)，吸收劑最小用量相當(dāng)于CB1=0時(shí)的吸收劑用量：式中 、分別為氣體入口與出口處溶液中組分A的摩爾濃度，kmol/m3;、分別為氣體入口與出口處溶液中組分B的摩爾濃度，kmol/m3;、分別為氣體入

8、口與出口處溶液中組分C的摩爾濃度，kmol/m3;(五) 伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收塔高的計(jì)算塔高的推導(dǎo)（詳見教材）。塔高按下式計(jì)算：當(dāng)傳質(zhì)過程由氣相控制時(shí)，,由上式得：3、確定除塵脫硫設(shè)備、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置（1）各裝置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。對各裝置及管道的布置應(yīng)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。（2）管徑的確定 （m）式中：Q工況下管內(nèi)煙氣流量，m3/s； v煙氣流速，m/s，（可查有關(guān)手冊確定，對于鍋爐煙塵v1015m/s）。管徑計(jì)算出以后，要進(jìn)行圓整（查

9、手冊），再用圓整后的管徑計(jì)算出實(shí)際煙氣流速。實(shí)際煙氣流速要符合要求。4、煙囪的設(shè)計(jì)（1）煙囪高度的確定首先確定共用一個(gè)煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量（t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB132712001）中的規(guī)定（見表2）確定煙囪的高度。表2 鍋爐煙囪高度表鍋爐房裝機(jī)總?cè)萘縈W<0.70.7<1.41.4<2.82.8<77<1414<28t/h<11<22<44<1010<2020<40煙囪最低允許高度m202530354045（3）煙囪直徑的計(jì)算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算 （m）式中：Q通過煙囪的總煙氣量，m3/

10、h； u按表3選取的煙囪出口煙氣流速，m/s。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。（3）煙囪的抽力： （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?，Pa。5、系統(tǒng)阻力的計(jì)算（1）摩擦壓力損失對于圓管： （Pa）式中：L管道長度，m； d管道直徑，m； 煙氣密度，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?/p>

11、得到（實(shí)際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）。（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)手冊中查到，或通過實(shí)驗(yàn)獲得； u與相對應(yīng)的斷面平均氣流速率，m/s； 煙氣密度，kg/m3。6、風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算（1）風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算 （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，可以近似取鍋爐排煙溫度； P當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ琸Pa。（2）風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算（m3/h）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

12、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)性能表中給出的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度。一般說，p0=101.3kPa，對于引風(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。計(jì)算出風(fēng)機(jī)風(fēng)量Qy和風(fēng)機(jī)風(fēng)壓py后，可按風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本給出的性能曲線或表格選擇風(fēng)機(jī)的型號。（3）電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 （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)與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)21，用連軸器時(shí)

13、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。三、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排第1天：分發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù)書及指導(dǎo)書，明確設(shè)計(jì)任務(wù)；第2天：查閱資料，初步確定設(shè)計(jì)方案；第34天：確定處理工藝，各處理主體設(shè)備或構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算；第57天：編制設(shè)計(jì)說明書，繪制工藝流程圖及主體設(shè)備圖；四、課程設(shè)計(jì)考核方法及成績評定課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)，要求提交課程說明書1份（附相關(guān)圖紙）；考核的內(nèi)容包括：說明書和圖紙的質(zhì)量；完成題目的難度；獨(dú)立完成設(shè)計(jì)情況。成績評定：一般采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級記分制。五、課程設(shè)計(jì)教材及主要參考資料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.北京：高等教育出版社，19892、主要參考資料蒲恩奇，任愛玲等編.大氣污染治理工程. 北京：高等教育出版社，2002張殿印，王純主編.除塵工程設(shè)計(jì)手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，20003.9黃學(xué)敏等主編。