大氣污染控制課程設(shè)計

1、大氣污染控制工程課程設(shè)計題 目 某小型燃煤電站鍋爐煙氣除塵、脫氮、脫硫處理系統(tǒng)的設(shè)置 班 級 環(huán)境N081 學 號 200845849501 學生姓名 楊夢霞 指導老師 吳家強 完成日期 2011年6月25日 目 錄一、前言.1二、設(shè)計原始資料.12.1鍋爐設(shè)備的主要參數(shù).12.2其他參數(shù).12.3煤的工業(yè)分析值.22.4鍋爐大氣污染排放準.2三、設(shè)計方案.3四、設(shè)計計算.34.1、燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算34.2、除塵器的選擇.54.3、旋風除塵器的設(shè)計.54.4、脫硫脫氮吸收塔的設(shè)計.74.5、除塵器，風機，煙囪的位置及管道布置.94.6、煙囪的設(shè)計.94.7、系統(tǒng)阻力的計

2、算.114.8、風機和電動機的選擇及計算.12五、小結(jié)13七、參考文獻.13八、流程圖14九、除塵器圖 15一、前言目前，大氣污染已經(jīng)變成了一個全球性的問題，主要有溫室應、臭氧層破壞和酸雨。而大氣污染可以說主要是人類活動造成的，大氣污染對人體的舒適、健康的危害包括對人體的正常生活和生理的影響。目前大氣污染已經(jīng)是直接影響到人們的身體健康。該燃煤電廠的大氣污染物主要是顆粒污染物，而且排放量比較大，所以必須通過有的措施來進行處理，以免污染空氣，影響人們的健康生活。所以，作為一名環(huán)境工程專業(yè)的高校生，應該具有處理煙塵的能力，此課程設(shè)計就是針對燃煤鍋爐的尾氣處理所制定出的一份方案。二、 設(shè)計原始資料1、

3、鍋爐設(shè)備的主要參數(shù)型號額定蒸發(fā)量（kg/h）燃煤量（kg/h）排煙溫度（ ）LSG0.35-0.4-AIII350601602、其他參數(shù)煙氣密度（標準狀況下）：1.37/空氣含水（標準狀況下）：0.01293/煙氣在鍋爐出口的阻力：1200Pa 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：18% 當?shù)卮髿鈮海?01.325×(273+4)/273=102.81KPa 冬季室外空氣溫度：4 空氣過剩系數(shù)：a=1.43、煤的工業(yè)分析值 C=75.8%；H=3.7%；S=2.5%；O=4.7%；灰分=10.6%；W=0.05；N=0%4、按鍋爐大氣污染排放標準（GB13271-2001）中二類區(qū)標準

4、執(zhí)行 煙塵濃度排放標準（標準狀況下）：200/ 二氧化硫排放標準（標準狀況下）：900-55/ 氮氧化物排放標準（標準狀況下）：400/三、設(shè)計方案 由于所處理的煙氣含塵較多，氮硫的含量也較多，故采用除塵與脫硫脫氮分開的操作系統(tǒng)，以得到更好的處理效果。 除塵采用傳統(tǒng)的機械除塵系統(tǒng)，以使后續(xù)的脫硫脫氮系統(tǒng)的操作更加安全順利，起到預除塵的作用。脫硫脫氮采用氯酸氧化法，該工藝操作溫度低，可在常溫下操作，且效果較好，脫除率達95%。原理是：氯酸是一種強氧化劑，在酸性條件下,氯酸氧化性比高氯酸還強。NO與氯酸反應生成ClO2和NO2，反應如下： NO+2HClO3NO2+2ClO2+2H2O ClO2進

5、一步與氣液兩相中的NO和反應：5NO+2ClO2+H2O2HCl+5NO2 5NO2+ClO2+3H2OHCl+5HNO3 脫氮總反應為：13NO+6HClO2+5H2O6HCl+10HNO3+3NO2氯酸氧化SO2的反應過程為： SO2+2HClO3SO3+2ClO2+H2O SO3+H2OH2SO4 以上凈反應為： SO2+2HClO3H2SO4+2ClO2 產(chǎn)品的副產(chǎn)品ClO2與SO2多于的在氣相中反應：4SO2+2ClO24SO3+Cl2 產(chǎn)品中的Cl2進一步與H2O和SO2在氣相，液相中反應生成HCl和SO3Cl2+H2OHCl+HOCl SO2+HOClHCl+SO3 脫硫的總反應

6、為：6SO2+22HClO3+6H2O6H2SO4+2HCl四、設(shè)計計算1.燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算標準狀態(tài)下理論空氣量 =7.64式中 C，H，S，O 分別代表煤中各元素所含得質(zhì)量分數(shù)標準狀態(tài)下理論煙氣量 =8.067()式中 標準狀態(tài)下理論空氣量 W- 煤中水分的質(zhì)量分數(shù) N- 煤中N元素的質(zhì)量分數(shù)(3)標準狀態(tài)下實際煙氣量 標準狀態(tài)下煙氣流量Q應以計,因此, =11.17×60 =670.2() 式中a-空氣過量系數(shù)-標準狀態(tài)下理論煙氣量, -標準狀態(tài)下理論空氣量,(4)煙氣含塵濃度 = 1.71×103（/ ）式中-排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分

7、數(shù) -煤中不可燃成分的含量 -標準狀態(tài)下實際煙氣量, ()(5)標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度和氮氧化物濃度的計算 式中 S-煤中硫的質(zhì)量分數(shù) -標準狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量,()2.除塵器的選擇1(1)除塵效率 = 88.3%式中C-標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度, -標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值, (2)除塵器的選擇 工作狀況下煙氣流量 =1063式中Q-標準狀態(tài)下煙氣流量, -工況下煙氣溫度,K T-標準狀態(tài)下溫度,273K則煙氣流速為 所以采用旋風除塵器 。 3.旋風除塵器的設(shè)計 出于安全考慮，旋風除塵器按煙氣流量為1500（m3/h）進行設(shè)計。 .確定旋風除塵器的進口氣流速度 通常鍋爐

8、的煙氣流速為1015m/s，可根據(jù)設(shè)計要求設(shè)=16m/s。 .確定旋風除塵器的幾何尺寸 a.進口截面積F 式中 A旋風除塵器的進口高度； B旋風除塵器的進口寬度。取A=2B，則A=228mm；B=114mm。b.筒體直徑D 取B=0.25D，則D=4B=456mm；c.筒體高度H1 取H1=1.5D=1.5×456=684mm；d.錐體高度H2 取H2=1.8D=1.8×456=821mm；e.排灰口直徑D1 取D1=0.25D=0.25×456=114mm；f.出口管直徑D2 取D2=0.5D=0.5×456=228mm；g.出口管長度H3 取H3=0

9、.625D=0.625×456=285mm； .壓力損失P 式中：K系數(shù)，標準切向進口，K=14； 工況下煙氣密度，（kg/m3） 由上述計算可知所設(shè)計的除塵器的處理量為1500m3/h，進口氣流速度為16m/s，P=774.1 Pa，具體外型結(jié)構(gòu)尺寸如下（mm）表一 外型結(jié)構(gòu)尺寸（mm）DD1D2H1H2H3AB456114228684821285228114 4、脫硫脫氮吸收塔的設(shè)計3由計算可知CSO2=4.39×103mg/m3；CNOx=0mg/m3，設(shè)操作條件下液平衡關(guān)系為Y=35.04X，KYa=0.01kmol/(m3h),選取液比為1.5（L/v）min。

10、.用水量L 最小用水量 其中 (惰性氣體) 脫硫效率:=1-200/4.39×103=95.4%； 則Y2= Y1（1-）=0.00153×（1-0.954）=0.0000704kmol(SO2)/kmol(惰性氣體)XI*=Y1/m=0.00153/35.04=0.000044；X2=0V=Q/（22.4×3600）=916/（22.4×3600）=0.0114kmol/sLmin=0.0114×(0.00154-0.0000704)/0.000044=0.38kmol/sL=1.5Lmin=1.5×0.38=0.569kmol/s

11、=10.242kg/h以上式中 Lmin通過吸收塔的最小溶劑流量kmol/s L通過吸收塔的溶劑流量kmol/s V通過吸收塔的惰性氣體流量kmol/s.塔徑和塔高塔徑 D=（4Q/v）/=(4×1063/3.14×3600×0.94)1/2=0.63m式中 Q工況下煙氣流量m3/s v空塔速度m/s；取v=0.94m/s填料層高度 Z=V/KYa×(Y1-Y2)/Ym 其中 =D2/4=3.14×0.632/4=0.31m2 Ym=(Y1-mX1)-(Y2-mX2)/ln(Y1-mX1)/(Y2-mX2)X1=V(Y1-Y2)/L+X2=0.

12、0114×(0.00154-0.0000704)/0.569+0=2.86*10-5 Y1-mX1=0.0015-35.04*2.86*10-5=4.98*10-4 Y2-mX2=0.0000704-35.04×0=0.0000704 故設(shè)計的塔高可取4m。 以上式中 ：塔截面積m2 Ym對數(shù)平均吸收推動力 .填料的選擇根據(jù)塔徑的大小選規(guī)格為50×50×0.9的鋼制鮑爾環(huán)，采用亂堆方式。 .填料塔的壓力損失 運用填料塔泛點和壓降通用關(guān)聯(lián)圖計算。 查圖可知填料塔的壓力損失為P=423Pa。5、確定除塵器，風機，煙囪的位置及管道布置。并計算各管段的管徑，長度

13、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。（1）各裝置及管道布置的原則 根據(jù)鍋爐運行情況現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定各裝置的位置， 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，投資省，并使安裝，操作方便。（2）管徑的確定 煙氣流量為2.48m3/s，所以，管徑計算如下：（m） 式中Q 工作狀態(tài)下管道內(nèi)的煙氣流量， 煙氣流速， 取 12圓整并選取風道表二 風管尺寸 外徑 鋼制板風管 外徑允許偏差/ 壁厚/ 220 0.75 內(nèi)徑：d=220-2×0.75=218.5() 由公式可計算出實際煙氣流速： （）6、煙囪的設(shè)計 煙囪高度的確定確定

14、煙囪高度，既要滿足大氣污染物的擴散稀釋要求，又要考慮節(jié)省投資。首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量，然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定確定煙囪的高度。表三 鍋爐蒸發(fā)量與煙囪高度關(guān)系鍋爐總額定出力t/h11-22-66-1010-2026-35煙囪最低高度/202530354045 由鍋爐污染綜合排放標準上的鍋爐的總的蒸發(fā)量與煙囪高度的數(shù)據(jù),所以我選定煙囪高度為 45m。但是可能由于地面高度的關(guān)系，可以取50m。 煙囪直徑的計算 煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算： Q通過煙囪的總煙氣量，按表三選取的煙囪出口煙氣流速，。 表四 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

15、荷 機械通風 1220 45 自然通風 1015 2.53選定=4 圓整取d=1.8m煙囪底部直徑取整得d1= 1.8m式中：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 =114.33式中 H煙囪高度，m外界空氣溫度，煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，B當?shù)卮髿鈮海?、系統(tǒng)阻力的計算 摩擦壓力損失 式中L管道長度，md管道直徑，m煙氣密度，管中氣流平均速率摩擦阻力系數(shù)a.對于500圓管 L=4.65m (2)局部壓力損失 (Pa) 式中 異形管件的局部阻力系數(shù)可查到 v與像對應的斷面平均氣流速率,m/s 煙氣密度, a.漸縮管 =45°,=0.1,v=11.67m/s

16、管路中共有兩個漸縮管，故 P3=2×5.72=11.44Pa (3)系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為1200Pa) 8、風機和電動機的選擇及計算 .標準狀態(tài)下風機風量的計算 取tP=160°C，tY=250°Cm3/h .風機風壓的計算 根據(jù)Qy，Hy選定Y5486.3C工況序號為3的引風機，表五 性能表機號傳動方式轉(zhuǎn)速r/min工況序號流量m3/h全壓Pa內(nèi)效率%內(nèi)功率kw所需功率kw6.3C224039701219378.77.4510.19.電動機功率的計算 對于引風機取=1.3，1=0.7,2=0.98 根據(jù)電動機的功率，風機的轉(zhuǎn)速，傳動方式選定Y160M

17、1-2型電動機。 五、小結(jié) 大氣污染控制工程課程設(shè)計是大氣污染控制工程課程的重要實踐性環(huán)節(jié)，是環(huán)境工程專業(yè)學生在校期間第一次較全面的大氣污染控制設(shè)計能力訓練，在實現(xiàn)學生總體培養(yǎng)目標中占有重要地位。這次大氣污染控制工程課程設(shè)計我們主要設(shè)計一燃煤電廠的燃煤鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)，通過這次課程設(shè)計我們進一步消化和鞏固課本中所學的內(nèi)容, 這次課題讓我們可以綜合利用所學到的大氣污染控制工程的知識，分析各種除塵器的優(yōu)缺點來確定除塵器的選擇，熟練掌握管網(wǎng)設(shè)計的方法來布置管道主要是確定煙塵濃度計算，除塵器設(shè)計和管網(wǎng)的布置。由于我們設(shè)計的是一燃煤電廠所以產(chǎn)生的煙氣量比較的大，計算的時候只要分開計算并所有多個除塵器,盡管已經(jīng)利用各種渠道搜集了一些資料，但仍然稍嫌不足，而且能夠利用的資料也比較少，所以在計算和設(shè)計時可能會出現(xiàn)一些難以避免的錯誤。通過本課程學習，掌握大氣污染控制工程課程各基本原理和基本設(shè)計方法的應用，培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)學生解決實際問題的能力。結(jié)合前續(xù)課程大氣污染控制工程的內(nèi)容，本課程內(nèi)容為，運用各種污染物的不同控制、轉(zhuǎn)化、凈化原理和設(shè)計方法，進行除塵、除硫、脫