10級大氣污染課程設計解析

1、大氣污染控制工程課程設計報告T9酣一 $丿 XIAMFW MMIVFPgITVCF TFUHMCICG*XIAMEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY大氣污染控制工程課程設計報告某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設計環(huán)境工程2012-2013學年第一學期13周二012年12月07日小組任務分配1設計任務書1.1設計目的1.2設計任務及內(nèi)容1.3設計資料 2工藝方案的確定及說明2.1物料衡算2.2整體工藝方案說明 3主要處理單元的設計計算3.1除塵器設計3.1.1 3.1.23.23.34管網(wǎng)的布置脫硫設備設計 煙囪設計9.10145風機和電機的設計計算156總結(jié)（感想和心得等）17參

2、考文獻.18大氣污染控制工程課程設計報告10第一章設計任務書課程設計題目某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設計課程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)運用所理論 知識進行凈化系統(tǒng)設計的初步能力。通過設計，了解工程設計的內(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(shù)資料、編寫設計說明書的能 力。設計原始資料、鍋爐耗煤及排煙情況2、3、鍋爐型號：SZL10-1.6型（共2臺） 燃煤量：1550kg/h （臺）蒸發(fā)量：10 t/h （臺）煙氣出口處離地面2.5m排煙溫度：150C煙氣密度（標態(tài)）：1.3kg/m3空

3、氣過剩系數(shù)：1.36 飛灰占煤中不燃分分比例：煤質(zhì)分析YYC =67.85%, H =4.12%,Sy=2.52%, Ay=16.12%,粉塵粒徑分布18%Y YO =5.56%, N =1.22%,Y YW =10.30%, Vy=12.08%表1第四組粒徑分布粒徑（E）1525815583513< 1含量（%）3.64.859.227.14.21.1表2粉塵比電阻溫度電阻 Q ?cm3.5 X1079.6 X072X1075.8 X074、氣象資料當?shù)貧庀筚Y料顯示：該地區(qū)年平均氣壓 98 kPa；空氣中含水（標態(tài)）：0.016 kg/m3； 年平均氣溫18.

4、6 C；極端最高氣溫39.9 C；極端最低氣溫-1.9 C。第二章 工藝方案的比較和確定2.1物料衡算2.1.1煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算1.理論空氣量Qa' =4.76(1.867Cy +5.56Hy +0.7Sy -0.7Oy )(m3N/kg)式中：cy、hy、sy、oy分別為煤中各元素所含的質(zhì)量百分數(shù)。Qa'=4.76 X (1.867 X 0.6785+5.56 X 0.0412+0.7 咒 0.07.02252-0.7 X 0.0556)=7.02(niN/kg )2.理論煙氣量(已知空氣含濕量16g/m n)QS=1.867(CY +0.375SY)+11.

5、2HY +1.24W0.02Q0.79Q0.8NY(m3N/kg)式中：Qa 理論空氣量(mN/kg )W Y 煤中水分所占質(zhì)量百分數(shù)；NY N元素在煤中所占質(zhì)量百分數(shù)Qs'=1.867 咒(0.6785+0.375 X 0.0252) +11.0.0412+1.2 0.103+0.817.02+0.8 咒 0.0122=7.54(mMkg )3. 標準狀態(tài)下實際煙氣量Qs=QS +1.02(a-1)Qa(m3/kg)式中a 空氣過量系數(shù);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。Qs=7.54+1.02 咒0.36 X7.02=10.1(m

6、3 / kg)標準狀態(tài)下煙氣流量 Q應以m3/h計，因此，Q=Q設計耗煤量Q =Qs咒設計耗煤量=10.1 幻550=15655 ( m=4.99 X 103/h)/P標況V標況T實際V 實際=-T標況P實際101325x15655 (18.6 +273)298x98000=15838( m3/h)因為有兩臺鍋爐，所以算出來的煙氣量要乘二，為31676（ m3/h）4. 標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度(kg/m3N)10.1=2.8710(kg /m3)=2.87咒 103 (mg/m3)5. 標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算Cso2 =空"06(mg/m3)Qs式中S 煤中含可燃硫的質(zhì)量

7、分數(shù);Qs 標準狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量,m3 / kgCsO2竺應S0610.1(mg/m3)2.1.2除塵效率和脫硫效率的計算1.除塵效率計算n為除塵效率C為粉塵溶度Co為粉塵初始溶度n=( 1-200)X100%2870 =93%2.脫硫效率的計算CSCS竹咒100%CSO2叫02為脫硫效率Cso2為二氧化硫溶度cSo2為二氧化硫初始溶度乂CSC2SQ =(1-希沢100%得到 so2 =82%CSC2H900sQ =(1-)100%O4990根據(jù)所給資料，我們可知粉塵 90%上集中在粒徑為1到10納米，當?shù)刈罡邷囟葹?9.9攝氏度，最低溫度為-1.9攝氏度，因氣流溫度為150攝氏度，

8、故我們不能用袋 式除塵器，根據(jù)計算，除塵效率要在 92.78%以上。2.2工藝確定2.2.1確定除塵器各種除塵器參數(shù)比較除塵器名稱適用的粒徑范圍/um/pa備費行費重力除塵器>50<5050-130少少慣性除塵器20-5050-70300-800少少旋風除塵器5-3060-70800-1500少中沖擊水浴除塵器1-1080-95600-1200少中下臥式旋風水膜除塵器>595-98800-1200中中沖擊式除塵器>5951000-1600中中上文丘里洗滌器0.5-190-984000-10000少多電除塵器0.5-190-9850-130多中上袋式除塵器0.5-195-

9、991000-1500中上多上表幾種常見除塵器，我們選用沖擊水浴除塵器，因為其相對于其他除塵器，它的優(yōu)點有阻力低，設備運行費用也不高，能除去大部分粉塵，在用地緊張的情況下，水可以替換成堿性溶液實現(xiàn)一步除塵脫硫，并且可以冷卻煙氣。但是其缺點就是在極端低溫 下要注意保溫，防止水結(jié)冰，除塵效率不是非常高，故我們還要結(jié)合脫硫裝置實現(xiàn)更高效率的除塵。2確定脫硫工藝更具我們所算出來二氧化硫溶度為 4.89 X103 (mg/m3)，為低溶度二氧化硫，但是氣體流量很大，故我們要選用石灰石/石灰濕式脫硫，此方法好處有可以起到再次除塵的效果，而且脫硫效率高，脫硫率95%工藝成熟，適合所有煤種，運行穩(wěn)定，操作 彈

10、性好，脫硫劑、起泡劑易得，脫硫費用低，系統(tǒng)不結(jié)垢，能連續(xù)穩(wěn)定運行，產(chǎn)物無害 并可以回收利用；其缺點同上面一樣，對于極低的溫度要注意保溫，下圖是其簡單的工 藝圖。傘T擋板門脫硫后凈煙氣A石灰石法工藝流稈3工藝流程簡述含塵煙氣經(jīng)過除塵器除塵冷卻后，送入吸收塔，吸收塔內(nèi)配制好的石灰石或石灰漿 液洗滌含二氧化硫的煙氣，洗滌后的煙氣排放出來。吸收塔內(nèi)的吸收液流入循環(huán)槽，加 入新鮮的石灰石或者石灰漿再生，其簡單流程圖如下圖。3.1除塵器設計根據(jù)所算出的氣體流量為31676 （ m3/h ）,為8.79 m3/s ,我們可以代入公式j4Q d 十(m)式中：Q工況下管內(nèi)煙氣流量（m/s ）U =10 15m

11、/s)。U 煙氣流速（m/s）,（可查有關(guān)手冊確定）（對于鍋爐煙塵dj =1.05m (v=10) cb = 0.86 m (v=15)求得通道管徑d取整數(shù)為0.9m,下表幾種型號的沖擊水浴除塵器，根據(jù)煙氣排放量, 我們選用第4組（10t/h）除塵器，其簡單結(jié)構(gòu)圖正視圖和俯視圖如下，單位為毫米。大氣污染控制工程課程設計報告22配套鍋爐容量(t/h)24610203540處理煙氣量(m3/h)490098001500023000480008100090000650013000198003300066000110000130000除塵器耗水量(t/h)0.490.981.51.93.25.46.3

12、0.651.301.982.94.47.48.7除塵器阻力(Pa)9001600900160090016009001600900160090016009001600除塵器效率(%)9096909690969096909690969096A1580186022002700346041504440除塵器外形B3180346038004300506057506040尺寸(mm)C2020318035704250612081608900H2600310035004500600072507900除塵器花崗巖體重量13.622.4931.639.392.2143.9165(T)?7仃1正視圖4PFinUU

13、IfFt俯視圖3.2脫硫裝置設計脫硫裝置各個參數(shù)比較處理2500 5000 10000150002500037500500006250087500煙氣量300060003m/h120001800030000450006000075000105000設備0.8 0.8 0.8 0.80.80.80.80.80.8阻力KPa1.21.21.21.21.21.21.21.21.24 1300x4444444外形1100x1600x1900x2200x2500x2800x3000x3200x尺寸350040004750580068007300830088009000進口12 15流速m/s95%脫硫率

14、%我們選用的脫硫洗滌塔為噴淋塔，噴淋塔不易堵塞，壓力降低有較好的低負荷比，雖然持液量和除塵性能不好，但是因二氧化硫溶度不高，要求二氧化硫的去除率也只有82%粉塵已經(jīng)經(jīng)過除塵器，故用噴淋塔是最好的選擇。一直要處理的壓氣量為31676,我們經(jīng)過查閱資料(資料如上表)，選用第6組(37500-45000)數(shù)據(jù)，可以確定塔高和上下底半徑，進出口半徑上面已經(jīng)計算得出，為0.64m，我們設計出了底下的三視圖(mm。因為脫硫效率要在82%上，經(jīng)查找資料，我們的鈣硫比要在1.05到1.1之間，液氣比在5.3L/ m3以上。第四章煙囪的設計一.煙囪的計算1. 管徑以及實際煙氣流速的確定在上面計算除塵器時已經(jīng)計算

15、出管徑為0.9m，由公式d = J4Q(m)計算實際煙氣流速。4Q4x8.79V "3.14X0.92V=13.8 (m/s)2. 煙囪高度的確定首先確定共用一個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準中的規(guī)定（表1）確定煙囪的高度。表1鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力（t/h）<11<22<66 <10102026 <35煙囪最低高度（m）202530354045有所得資料可以知道2臺鍋爐的蒸發(fā)量一共為20t/h，故我們可以確定煙囪高度為40m。3. 煙囪直徑的計算：（1）煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算d = 0.0188 (m)式

16、中Q 通過煙囪的總煙氣量，m3/h ；v按下表選取的煙囪出口煙氣流速,m/s。取v=4 m/s，（見下表）（取機械通風最小值）d=0.0188J3X158388(md=2.05表2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（2）煙囪底部直徑di =d2 +2 i 'H（m式中：d2煙囪出口直徑（mH煙囪咼度（m）i 煙囪錐度（通常取i =0.020.03 ）。取 i = 0.02di =2.05 +0.02x2x45d1 =3.85 (m)4. 煙囪的抽力Sy =0.0342 H1兀"273+tp式中：H煙囪高度（m）

17、; tk外界空氣溫度C） ; tp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度C） ； B當?shù)卮髿鈮海≒a）1 .Sy =0.0342x45“)98000y273 + 18.6 273 + 150Sy =160.7 Pa二.系統(tǒng)阻力的計算1摩擦壓力損失對于圓管也Pl =式中L 管道長度,m；d管道直徑,m；P煙氣密度,kg/m3v 管中氣流平均速率， m/s；兀一一摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對粗糙度K/d的函數(shù)?？梢圆槭謨缘玫剑▽嶋H中對金屬管道 幾值可取0.02，對磚砌或混凝土管道 幾值可取0.04 ） 0對于直徑為640mn的圓形管道：L= a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6 + a7

18、 + a8 + a?L=32.62 (m)密度換算:_273P= Pn 273+150=0.84 (kg/m p=6 選=6 咒 0.246 0.84勺3.8 2 = 118.05 Pa P 總=7.76+118.05=125.81 Pa 3全部的壓力損失)32.620.84x13.8x13.8也甘0®芮.心P=58 (pa)2局部壓力損失2P v P 十一(Pa)2式中 E 異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊中查到;v與E像對應的斷面平均氣流速率，m/s ;P煙氣密度，kg/m有上面資料可以知道，除塵器的壓力損失1600 Pa,脫硫裝置壓力損失1200 Pa, 共。1）漸縮管a

19、<45時，匚=0.1 ,(取a =45°, v =13.6m/s)2”P v 0.84X13.6X13.6 八" P = E = 0.1 X =7.76Pa22）90°彎頭彎管六個圓形90°彎頭1 圓管直徑d=0.9，取曲率半徑r= d，查表得-=0.246 （流體力學書）2PM P總 + ip總 + (1200+1600)P=2925.81 Pa第五章管道的布局下圖是管路布局圖，單位是毫米。tL：IVn*|対£4S5+ +十 十十 +十 + +iT6 CO cc/-esru ,Z4、 第六章風機及電機3.6風機和電動機選擇及計算1.風機

20、風量的計算Qy= 1.1q£%13273B式中1.1 風量備用系數(shù);Q標準狀態(tài)下風機前風量,m/h ；tp風機前煙氣溫度，C。若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度;B當?shù)卮髿鈮毫?，kPQy=1.lxl5838x2x273+150 101.355X27398Qy =55836.71 (m3/h)2.風機風壓的計算Hy=1歐沁4P (Pa)y式中1.2 風壓備用系數(shù);送Ah 系統(tǒng)總壓力，Pa;Sy 煙囪抽力，Pa;tp 風機前煙氣溫度;ty 風機性能表中給出的試驗用氣體溫度，取200 C;P y標準狀況下煙氣密度,31.3kg/m。Hy = 1.2(2937 -160.7)273+150 "1.293、” 101.355XX273 +2001.398H Y =3065Pa根據(jù)Qy和H y的值，查詢數(shù)據(jù)，可采用兩臺 KDF-12.53型號的風機LJ111|U 1 11 II 1II II 13電動機功率計算Ne=QyHy®3600x1000 叩2(kW)式中Q y風機風量，mi/h ;Hy 風機風壓，Pa;n 1風