第1頁實用文檔大氣污染控制工程課程設計班級：環境工程姓名：王祥斌學號：1042814129日期：14.3.10大氣污染控制課程設計任務書一、課程設計的題目DZL2-13型鍋爐高硫無煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統設計設計原始資料DZL2—13型鍋爐低硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統設計鍋爐型號：DZL2—13即：蒸發量2t/h，出口蒸汽壓力13Mpa設計耗煤量：350Kg/h設計煤成分：CY=65.2%HY=3%OY=4%NY=1%SY=0.8%AY=16%WY=10%；VY=8%，屬于低硫煙煤排煙溫度：160℃空氣過剩系數α=1.3飛灰率=16%煙氣在鍋爐出口前阻力550Pa污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標準中二類區新建排污項目執行。連接鍋爐、凈化設備及煙囪等凈化系統的管道假設長度50m，90o彎頭10個。注：鍋爐大氣污染排放標準（GB13271—2001）中二類區執行標準煙氣濃度排放標準（標準狀況下）：200mg/m3二氧化硫排放標準（標準狀況下）：900mg/m3若煙囪高度達不到GB13271—2001表4鍋爐房煙囪最低允許高度（4t鍋爐煙囪高度最低35m，6t鍋爐煙囪高度最低40m）的要求，其排放標準值按50%執行，即：煙塵濃度排放標準(標準狀態下)：100mg/m3二氧化硫排放標準(標準狀態下)：450mg/m3三、課程教學要求本課程設計的選題緊緊圍繞大氣污染控制工程煙氣除塵為主題。學生必須根據教學要求、設計工作量以及實際條件，進行恰當選題。能按照設計任務書，順利完成設計任務，培養運用本學科的基礎理論和專業知識解決本專業實際問題的能力，提高設計計算、工程制圖和使用資料的能力。四、設計內容與要求1.根據燃煤的原始數據計算鍋爐燃燒產生的煙氣量，煙塵和二氧化硫濃度。2．凈化系統設計方案的分析，包括凈化設備的工作原理及特點；運行參數的選擇與設計；凈化效率的影響因素等。3．除塵設備結構設計計算4．脫硫設備結構設計計算5．煙囪設計計算6．管道系統設計，阻力計算，風機電機的選擇7.根據計算結果繪制設計圖，系統圖要標出設備、管件編號、并附明細表；除塵系統、脫硫設備平面、剖面布置圖若干張，以解釋清楚為宜，最少4張A4圖，并包括系統流程圖一張。前言在目前，大氣污染已經變成了一個全球性的問題，主要有溫室效應、臭氧層破壞和酸雨。隨著國民經濟的發展，能源的消耗量逐步上升，大氣污染物的排放量相應增加。而就我國的經濟和技術發展就我國的經濟和技術發展水平及能源的結構來看，以煤炭為主要能源的狀況在今后相當長時間內不會有根本性的改變。我國的大氣污染仍將以煤煙型污染為主。因此，控制燃煤煙氣污染是我國改善大氣質量、減少酸雨和SO2危害的關鍵問題。人類不僅能適應自然環境，而且還能開發利用自然資源，改造自然環境，使環境更加適合于人類生存。在人為活動影響下形成的環境，稱為次生環境。工農業生產排放大量有毒有害污染物，嚴重污染大氣、水、土壤等自然環境，破壞生態平衡，使人類生活環境的質量急劇惡化，人類生產和生活活動排入環境各種污染物，特別是生產過程排放的污染物種類極多，而且隨著科學技術和工業的發展，環境中污染物的種類和數量還在與日俱增。這些污染物隨同空氣、飲水和食物進入人體后，對人體健康產生各種有害影響。大氣污染是隨著產業革命的興起，現代工業的發展，城市人口的密集，煤炭和石油燃料的迅猛增長而產生的。近百年來，西歐，美國，日本等工業發達國家大氣污染事件日趨增多，本世紀50-60年代成為公害的泛濫時期，世界上由大氣污染引起的公害事件接連發生，例如：英國倫敦煙霧事件，日本四日市哮喘事件，美國洛杉磯煙霧事件，印度博帕爾毒氣泄漏事件等等，不僅嚴重地危害居民健康，甚至造成數百人，數千人的死亡。我國隨著經濟的快速發展，因燃煤排放的二氧化硫、顆粒物等有毒有害的污染物質急劇增多?？諝馕廴疽悦簾熜蜑橹?，主要污染物是二氧化硫和煙塵。據統計，1990年全國煤炭消耗量10.52億噸，到1995年煤炭消耗量增至12.8億噸，二氧化硫排放量達2232萬噸。超過歐洲和美國，居世界首位。由于我國部分地區燃用高硫煤，燃煤設備未能采取脫硫措施，致使二氧化硫排放量不斷增加，造成嚴重的環境污染。如不嚴格控制，到2010年我國煤炭消耗量增長到15億噸時，二氧化硫排放量將達2730萬噸。因而已經到了我們不得不面對的時候，我們這里我們將用科學的態度去面對去防治。目錄第5頁前言1.工藝流程的選擇及說明 22.除塵器的設計及計算 32.1燃煤鍋爐煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算 3標準狀況下理論空氣量 3標準狀態下理論煙氣量 3標準狀態下實際煙氣量 3煙氣含塵濃度 4標準狀態下煙氣中二氧化硫的濃度的計算 42.2除塵器的選擇 4除塵效率 4工況下煙氣流量 4除塵器的選擇及計算 5管道布置及各管段的管徑 6煙囪的設計 7系統阻力的計算 9風機和電機的選擇和計算 113.課程設計總結 13參考文獻 141.工藝流程的選擇及說明脫硫除塵工藝設計說明：雙堿法煙氣脫硫工藝主要包括吸收劑制備和補充系統，煙氣系統，SO2吸收系統，脫硫產物處理系統四部分組成。1.吸收劑制備和補充系統脫硫裝置啟動時用氫氧化鈉作為吸收劑，氫氧化鈉干粉料加入堿液罐中，加水配制成氫氧化鈉堿液，在堿液罐中可以定期進行氫氧化鈉的補充，以保證整個脫硫系統的正常運行及煙氣的達標排放。為避免再生生成的亞硫酸鈣、硫酸鈣也被打入脫硫塔內容易造成管道及塔內發生結垢、堵塞現象，可以加裝瀑氣裝置進行強制氧化或特將水池做大，再生后的脫硫劑溶液經三級沉淀池充分沉淀保證大的顆粒物不被打回塔體。另外，還可在循環泵前加裝過濾器，過濾掉大顆粒物質和液體雜質。2.煙氣系統鍋爐煙氣經煙道進入除塵器進行除塵后進入脫硫塔，洗滌脫硫后的低溫煙氣經兩級除霧器除去霧滴后進入主煙道，經過煙氣再熱后由煙囪排入大氣。當脫硫系統出現故障或檢修停運時，系統關閉進出口擋板門，煙氣經鍋爐原煙道旁路進入煙囪排放。3.SO2吸收系統鍋爐煙氣從煙道切向進入主塔底部，在塔內螺旋上升中與沿塔下流的脫硫液接觸，進行脫硫除塵，經脫水板除霧后，由引風機抽出排空。脫硫液從螺旋板塔上部進入，在旋流板上被氣流吹散，進行氣葉兩相的接觸，完成脫硫除塵后從塔底流出，通過明渠流到綜合循環池。4.脫硫產物處理系統脫硫系統的最終脫硫產物仍然是石膏漿，從曝氣池底部排漿管排出，由排漿泵送入水力旋流器。由于固體產物中摻雜有各種灰分及NaSO4，嚴重影響了石膏品質，所以一般以拋棄為主。在水力旋流器內，石膏漿被濃縮(固體含量約40％)之后用泵打到渣處理場，溢流液回流入再生池內。2.除塵器的設計及計算2.1燃煤鍋爐煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算Qa'=4.76×(1.867C+5.56H+0.7S-0.7O)式中：C、H、S、O--分別為煤中各元素所含的質量分數Qa＇=4.76×(1.867×0.652+5.56×0.03+0.7×0.008-0.7×0.04)=1.36×4.76=6.482(m3/㎏)2.1.2標準狀態下理論煙氣量Qs'=1.867×(C+0.375S)+11.2H+1.24W+0.016Qa1+0.79Qa1+0.8N式中：Qa′——標準狀態下理論空氣量m3/kg；W——煤中水分的的質量分數；N——N元素在煤中的質量分數。Qs'=1.867×(0.652+0.375×0.008)+11.2×0.03+1.24×0.1+0.016.482+0.8×0.01=1.795(m3/㎏)Qs=Qs'+1.016×（α-1）×Qa'式中：a——空氣過剩系數；Qa′——標準狀態下理論空氣量m3/kg；Qs′——標準狀態下理論煙氣量m3/kg。Qs=1.795+1.016×(1.3-1)×6.482=3.77(m3/㎏)注意：標準狀態下煙氣流量Q應以m3/h計，因此，Q=Qs×設計耗煤量Q=Qs×設計耗煤量=3.77×350=1319.5m3/h=0.366m3/sC=×A(m3/㎏)式dsh–排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質量分數A–煤中不可燃成分的含量Qs—標準狀態下實際煙氣量，m3/kg。C=0.042×0.15=0.0064（g/m3）2.1.5標準狀態下煙氣中二氧化硫的濃度的計算Cso2=×106(㎎/m3)式S–煤中硫的質量分數；Qs–標準狀態下燃煤產生的實際煙氣量m3/㎏Cso2=×106=4.24×1000=4240(㎎/m3)2.2除塵器的選擇2.2.1除塵效率η=1-=1-0.0472=95.28%2.2.3工況下煙氣流量=2092.8(m3/h)則煙氣的流速為0.58(m3/s)2.2.4除塵器的選擇及計算根據工況下煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率來確定除塵器（袋式除塵器）袋式除塵器是使含塵氣體通過濾袋濾去其中離子的分離捕集裝置，是過濾式袋式除塵器中一種，其結構形式多種多樣，按不同特點可分為圓筒形和扁形；上進氣和下進氣，內濾式和外濾式，密閉式和敞開式；簡易，機械振動，逆氣流反吹，氣環反吹，脈沖噴吹與聯合清灰等不同種類,其性能比較如下表：除塵種類除塵效率%凈化程度特點簡易袋式30中凈化機械振動袋式90中凈化要求濾料薄而光滑，質地柔軟，再過濾面上生成足夠的振動力。脈沖噴吹袋式99細凈化清灰方式作用強度很大，而且其強度和頻率都可以調節，清灰效果好氣環式袋式99細凈化適用高濕度、高濃度的含塵氣體，造價較低，氣環箱上下移動時緊貼濾袋，使濾袋磨損加快，故障率較高通過我組比較最終決定選用袋式除塵器，根據處理煙氣性質及不同型式的袋式除塵器的優缺點，最終決定選用MC6—I型系列逆噴脈沖袋式除塵器。脈沖袋式除塵器是一種周期性的向濾袋內或濾袋外噴吹壓縮空氣來達到清除濾袋上積塵的袋式除塵器，它具有處理風量大，除塵效率高的優點，而且清灰機構設有運動部件，濾袋不受機械力作用，損傷較小，濾袋使用周期長的特點。用《除塵器手冊》中選取MC系列逆噴脈沖袋式除塵結構特點:主要由上箱體，中箱體，下箱體，排灰系統與噴嘴系統等幾個主要部分組成。上箱體內設有多孔板，濾袋，濾袋框架；下箱體包括進氣口、灰斗、檢查門；排灰系統由減速裝置和排灰裝置組成；控制儀、控制閥、脈沖閥、噴嘴管與氣包等組成噴吹系統。工作原理：含塵氣體由下箱體的進風口進入除塵器內經過濾袋過濾。粉塵被阻留在袋外，凈化氣體進入袋內經過文氏管，由排風口排出機外，阻留在濾袋上的粉塵通過用電控（D）、機控（J）或氣控（Q）中的一種方式，控制開啟脈沖閥定時分排，對濾袋進行清灰，其主要性能與主要結構尺寸見下表：型號過濾面積m2濾袋數量/條處理風量m3/h脈沖閥個數/個外形尺寸/長×高×寬MC36—I27363250～648061425×1678×3600設備質量/kg濾袋尺寸/mm設備阻力/Pa除塵效率入口含塵濃度g/m3過濾風速/m/min1116.80Φ120×20001200～1500＞99%2～142～4主要結構尺寸：型號AA1BB1HMC36—I16781150134011003660影響因素：過濾風速、濾料風速、濾料種類、清灰方式、入口含塵濃度、處理氣體性質、凈化物料種類等。2.2.5管道布置及各管段的管徑1.各裝置及管道布置原則根據鍋爐運行情況和鍋爐房現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。2.管徑的確定式中：v—煙氣流速m/s（對于鍋爐煙塵v=10～15m/s）取v=10m/s則d=0.41(m)圓整并選取風值：鋼制板風管外徑D/mm外徑允許偏差/mm壁厚/mm400±10.06內徑d1=400-2×0.6=398.8m由公式得煙氣流速v=4Q/πd2=9.996()由此可知，除塵器中的管徑設計合理2.2.6煙囪的設計1.煙囪高度的計算根據鍋爐的蒸發量（t/h），然后根據鍋爐大氣污染物排放標準中的規定表確定煙囪高度鍋爐煙囪高度鍋爐總額蒸發量（t/h）<11～22～66～1010～2020～35煙囪的最低高度(m)202530354045由于給定鍋爐型號DZL2—13蒸發量為2t/h，故選定煙囪高度為30m煙囪抬升高度：Qh=CpVo(Ts-Ta)=1.38×0.366×(160-20)=70.81KWQh—煙囪的熱排放率Cp—標況下的煙氣平均比定壓熱容，取Cp=1.38kg/m3KVo—標準狀態下的煙氣排放量m3/sTs—煙氣出口溫度Ta—當地最近5年平均氣溫值K=273+20=293K由于70.81KW<2100KW，則Vs—煙率出口速度m/sD—煙囪出口內徑mQh—煙囪的熱排放率u—煙囪出口的環境平均風速m/s，取2.5m/s煙囪總高度H為：H=Hs+Δh=33.76m2.煙囪直徑的計算煙囪出口內徑按如下公式：圓整取d=0.4mQ—通過煙囪的總煙量m3/hW—按下表選取的煙囪出口煙氣流速m/s，選W=4m/s，煙囪出口煙氣流速通風方式運行情況全負荷最小負荷機械通風10~204~5自然通風6~82．5~3煙囪底部直徑：d1=d+2ih=0.40+2×0.02×30=1.50md—煙囪出口直徑mH—煙囪高度mi—煙囪錐度，取I=0.02煙囪的抽力：H—煙囪高度mtk—外界空氣溫度℃tp—煙囪內煙氣平均溫度℃B—當地大氣壓Pa煙囪的阻力損失計算采用磚砌煙囪,阻力可按下式計算-摩擦阻力系數,0.04-管道長度,m-管道直徑,0.9m-煙氣密度Kg/m3-管內煙氣平均流速則最大地面濃度可見地面最大濃度小于國家規定,煙囪高度設計合理1、摩擦阻力損失L—管道長度，md—管道直徑，mρ—煙氣密度，Kg/m3v—管中煙氣流速，m/sλ—摩擦阻力系數，是氣體雷諾數和管道相對粗糙度的函數，可以查手冊得到。（實際中金屬管取0.02，磚砌或混凝土管道取0.04。）對于Ф400圓，L=50mρ=ΔPL==150.65Pa2、局部壓力損失==6.026Paε—異形管件的局部阻力系數，可以在有關手冊中查到或通過實驗求得。v—與ε相對應的斷面平均氣流速度，m/sρ—煙氣密度，Kg/m3L1o=0.12ma、除塵器進氣管的阻力損失計算漸縮管的計算α≤45o時ε=0.1取α=45ov=12.05m/s=6.026Pa設兩個均為90o彎頭D=400mm取R=1.5D則ε=0.175=21.09Pa漸擴管的計算=0.50查《化工原理》附表則ε=0.25=15.06PaL3==0.12mb、除塵器出氣管的阻力損失的計算漸擴管的計算α≤45o時ε=0.1取α=30ov=12.05m/s=6.026PaL4==0.12m兩個90o彎頭D=400mm，?。遥剑?５Ｄ則ε=0.175=21.09PaC、對于T型三通ε=0.55=33.14Pa則系統總阻力[其中鍋爐出口前阻力550Pa，除塵器阻力1400Pa（一般為1200~1500Pa）]∑h=150.65+6.026+6.026+21.09+15.06+6.026+21.09+33.14+550+1300=2106.70Pa1、標準狀態下風機風量的計算Q1==5961.47m3/h1.1—風量備用系數B—當地大氣壓KPa Q—標準狀態下風機前的風量，m3/htp—風機前煙氣溫度OC，若管道不長，可以近似取鍋爐排煙溫度2、風機風壓的計算=2154.79Pa1.2—風壓備用系數∑Δh—系統總阻力，Patp—風機前煙氣溫度OCty—風機性能表中給出的實驗用氣體溫度，OCPy—標準狀態下煙氣密度1.36Kg/m3Sy—煙囪產生的抽力，Pa根據Hy和Qy選定Y8-39的引風機，性能表如下型號全壓/（Pa）風量/（m3/h）功率/Kw轉速/（r/min）Y8-392136~57622500~260003~3728503、電動機功率的計算Qy—風機風量，Hy—風機風壓Y1—風機在全頭時的效率（一般為0.6)y2—機械傳動功率（用V形帶動傳動時=0.95）—電動機備用系數，對引風機=1.3根據電動機的功率，風機轉速，傳動方式，選定Y160L-6型電動機（功率是11Kw）性能參數如下:Y160L-6型電動機性能表功率(Kw)型號轉速r/min效率(%)功率因數cos11Y160L-6970870.784.課程設計總結經過兩周的努力，本次課程設計順利完成。設計中首先對鍋