大氣污染課程設(shè)計說明書(共23頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上環(huán)境治理課程設(shè)計說明書課程設(shè)計題目：鄭州航院南校區(qū)燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計指導教師：彭偉功院 系：土木建筑工程學院專 業(yè)：環(huán)境工程姓 名：張建強學 號：日 期：2010-12-10概述隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，燃煤鍋爐排放的二氧化硫嚴重地污染了我們賴以生存的環(huán)境。由于中國燃料結(jié)構(gòu)以煤為主的特點，致使中國目前大氣污染仍以煤煙型污染為主，其中塵和酸雨危害最大，且污染程度還在加劇。因此，控制燃煤煙塵的SO2對改善大氣污染狀況至關(guān)重要。高溫氣體凈化主要包括脫硫和除塵兩部分，此外還須脫除HCL、HF和堿金屬蒸汽等有害雜質(zhì)。在常規(guī)工藝中，脫硫和除塵作為獨立的單元操作分別在各自的

2、裝置中完成。而在脫硫除塵一體化工藝過程中，將脫硫和除塵兩個單元操作結(jié)合起來，即在一個操作單元中既達到除塵的目的又滿足脫硫的要求。脫硫除塵一體化操作可以簡化工藝流程，節(jié)約設(shè)備投資。因而，研究開發(fā)適合于我國燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵一體化設(shè)備具有重要的使用價值。目前煙氣脫硫除塵一體化裝置主要是通過工藝改造和設(shè)備優(yōu)化組合來實現(xiàn)脫硫除塵的目的，很少有人來通過改良脫硫除塵劑的配方來實現(xiàn)這一目的。假如能夠在現(xiàn)有的成熟的高效率脫硫工藝的基礎(chǔ)上，在投資成本和運營成本都不高的情況下，通過一些工藝的改良和脫硫藥劑的改善來提高其除塵效率，使得該脫硫除塵一體化裝置既有良好的脫硫效果，又能獲得較高的除塵效率。這種技術(shù)的研制和

3、開發(fā)一定會有很好的推廣價值，產(chǎn)生良好的社會效益和經(jīng)濟效益。大氣污染控制工程課程設(shè)計任務(wù)書一、課程設(shè)計的題目某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計二、課程設(shè)計的目的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)，本課程設(shè)計是環(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)計能力的訓練，在實現(xiàn)學生總體培養(yǎng)目標中占有重要地位。本課程設(shè)計旨在使學生通過這一環(huán)節(jié)，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(yīng)用，培養(yǎng)學生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計方案、進行設(shè)計計算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書的能力，使學生受到大氣污染控制工程設(shè)計的基本訓練，為學生以后從事本工程領(lǐng)域的設(shè)計

4、打下基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計進一步消化和鞏固本課程所學內(nèi)容，并使所學的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)學生運用所學理論知識進行大氣污染控制系統(tǒng)方案設(shè)計的初步能力。結(jié)合前續(xù)課程大氣污染控制工程的內(nèi)容，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、脫氮等大氣污染控制工程設(shè)計，從課程設(shè)計的目的出發(fā)，通過設(shè)計工作的各個環(huán)節(jié)，達到以下教學要求：1通過課程設(shè)計實踐，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)綜合運用大氣污染控制設(shè)計課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實際知識來分析和解決大氣污染控制設(shè)計問題的能力；2學習大氣污染控制設(shè)計的一般方法、步驟，掌握大氣污染控制設(shè)計的一般規(guī)律，重點掌握除塵技術(shù)的基本理論，學會正確選用除塵設(shè)

5、備、設(shè)計除塵系統(tǒng)；氣態(tài)污染物凈化的基本原理，主要污染物的典型凈化工藝流程和設(shè)備；設(shè)計、選擇和運行大氣污染凈化系統(tǒng)；3進行大氣污染控制設(shè)計基本技能的訓練：例如設(shè)計計算、繪圖工程圖、查閱資料和手冊、運用標準和規(guī)范；編寫設(shè)計說明書。三、課程設(shè)計原始資料1.應(yīng)用行業(yè)或者領(lǐng)域：水泥建材行業(yè)、冶金行業(yè)、焦炭行業(yè)、采暖通風、工業(yè)與民用建筑等。2.運行工況：處理風量：32000m3/h排煙溫度：140流體密度（標準狀態(tài)下）：1.34kg/m3顆粒真密度: 1.31×103kg/m3流體介質(zhì)粘度: 1.27×103空氣過剩系數(shù)：1.4排煙中飛灰占煤中不可染成分比例：16煙氣在鍋爐出口前阻力：

6、800Pa煤的工業(yè)分析值：CY=68% HY=4% SY=1% OY=5%NY=1% WY=6% AY=16% VY=13%3.工作地點水文氣象資料（以便做好防潮防凍等相關(guān)防護措施）:周圍風速:6m/s年降水量:60cm3風向:西北風當?shù)卮髿鈮毫Γ?8k Pa空氣濕度：0.0129kg/m3(標準狀態(tài))最低氣溫：-3露點：-9結(jié)點：-44.土建基礎(chǔ)情況以便考慮基礎(chǔ)是否承重環(huán)保設(shè)備自重等因素；5.地下水位距地面1.02.0m，對設(shè)備基礎(chǔ)無侵蝕性，水位年變化約2m左右；6.生產(chǎn)廢氣單位的排氣量年度變化情況，在附近約5公里處有無較大型社區(qū)，周圍無教育、科研等科教文化區(qū)；7.附近水源及自來水供應(yīng)狀況尤

7、其對于濕式除塵很有必要；8.收集到的粉塵如何處理運輸；9.設(shè)備服役期限等相關(guān)數(shù)據(jù)資料 ;10.執(zhí)行標準：按照鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271-2001）中二類區(qū)標準執(zhí)行。煙塵濃度排放標準（標準狀態(tài)下）：200mg/m3二氧化硫排放標準（標準狀態(tài)下）：900mg/m312.凈化系統(tǒng)布置場地如圖1、圖2所示的鍋爐房南側(cè)15m以內(nèi)。圖1 鍋爐房平面布置圖圖2 I-I 剖面圖四、課程設(shè)計內(nèi)容及要求1.燃煤鍋爐排煙量以及煙塵和二氧化硫濃度的計算。2.凈化系統(tǒng)設(shè)計方案的分析確定。3.除塵器的比較和選擇：確定除塵器類型、型號及規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。4.管網(wǎng)布置及計算：計算各裝置的位置及管道布置。

8、并計算各管段的管徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力（即壓降）。5.風機及電機的選擇設(shè)計：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計算風機種類、型號及電動機的種類、型號和功率。6.編寫設(shè)計說明書：設(shè)計說明書按照設(shè)計程序編寫，包括方案的確定、設(shè)計計算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計的簡圖等內(nèi)容。課程設(shè)計說明書應(yīng)有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻等部分，文字應(yīng)簡明、通順、內(nèi)容正確完整，格式工整、裝訂成冊。7.圖紙要求（1）除塵系統(tǒng)圖一張（2號圖或者3號圖）。系統(tǒng)圖應(yīng)按比例繪制、標出設(shè)備、管件編號，并附明細表。系統(tǒng)圖需要在標題欄區(qū)域注明各部件編號、圖號；根據(jù)各部件圖詳細情況，對各部件繼續(xù)進行

9、拆分，畫出相應(yīng)零件圖，具體數(shù)量依據(jù)零部件標示清晰狀況而定；標準件和外購件需要在總裝配圖上注明，并在標題欄區(qū)。標準件指螺栓螺母墊圈等，外購件是指風機、電機等配套設(shè)備。（2）除塵系統(tǒng)平面、剖面布置圖23張（3號圖或者4號圖）。圖中設(shè)備管件應(yīng)標注編號，編號應(yīng)與系統(tǒng)圖對應(yīng)。布置圖應(yīng)按比例繪制。（3）繪制設(shè)備零件圖紙。8.設(shè)計成果提交形式：設(shè)計說明書要力求文字通順、簡明扼要，圖表要清楚整齊，每個圖、表都要有名稱和編號，并與系統(tǒng)圖中內(nèi)容一致。課程設(shè)計圖紙應(yīng)能較好地表達設(shè)計意圖，圖面布局合理、正確清晰、符合制圖標準及有關(guān)規(guī)定。最后成果及圖表要字體工整，合訂時，設(shè)計說明書在前，附表和附圖分別集中，依次放在后面

10、。五、主要參考書目1.郝吉明,馬廣大主編.大氣污染控制工程.北京：高等教育出版社,20022.鋼鐵企業(yè)采暖通風設(shè)計手冊.北京：冶金工業(yè)出版社,20003.同濟大學等編.鍋爐及鍋爐房設(shè)備.北京:中國建筑工業(yè)出版社,19864.航天部第七研究設(shè)計院編.工業(yè)鍋爐房設(shè)計手冊.北京:建工出版社5.陸耀慶主編.供暖通風設(shè)計手冊.北京:建工出版社,19876.陳慶佳主編.最新風機產(chǎn)品樣本設(shè)計參數(shù)與風機應(yīng)用機產(chǎn)品技術(shù)標準使用手冊.當代中國音像出版社， 20077.工業(yè)鍋爐旋風除塵器指南.19848.黃學敏,張承中主編.大氣污染控制工程實踐教程.北京：化工出版社,20039. 張殿印,王純主編.除塵工程設(shè)計手冊

11、,北京:化學工業(yè)出版社,2003課程設(shè)計計算書1.煙量氣、煙塵和二氧化硫濃度的計算（1） 標準狀態(tài)下理論空氣量式中 CY，HY，SY，OY分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分數(shù)。（2） 標準狀態(tài)下理論煙氣量（設(shè)空氣含濕量12.93g/m3）式中 標準狀態(tài)下理論空氣量，() ；WY煤中水分所占質(zhì)量分數(shù)，% ；NYN元素在煤中的質(zhì)量分數(shù)，% 。（3） 標準狀態(tài)下實際煙氣量式中 a空氣過剩系數(shù)；標準狀態(tài)下理論煙氣量，；標準狀態(tài)下理論空氣量，。標準狀態(tài)下煙氣流量Q應(yīng)以計，因此，。（4） 標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度式中 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù)；AY煤中不可燃成分的含量；標準狀態(tài)下實際煙氣量，。（5）

12、標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算式中 S煤中含可燃硫的質(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） 除塵器應(yīng)達到的除塵效率式中 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） 除塵器工況煙氣流量式中 標準狀況下的煙氣流量，； 工況下煙氣溫度，K； 標準狀態(tài)下的溫度，273K。則煙氣流速為： （3）除塵系統(tǒng)選擇方案凈化系統(tǒng)的布置要考慮到占地面積小，沿程損失少，一次投資小、維修管理方便以及系統(tǒng)總除塵效率高等。在凈化系統(tǒng)處理煙氣過程中不能產(chǎn)生二次污染，要做好系統(tǒng)的密封性和處理煙氣的高效率。該燃煤廠鍋爐排放煙量不大，但其煙氣含塵濃度及含硫濃度都比較大，選

13、擇除塵器時應(yīng)該考慮除塵效率、處理煙氣流量、脫硫效率等。煙塵濃度排放標準規(guī)定的排放量是200mg/m3，二氧化硫排放標準規(guī)定的二氧化硫排放量要達到900mg/m3。本工藝方案是按鍋爐大氣污染排放標準（GB13271-2001）中的二類區(qū)標準進行設(shè)計。根據(jù)煙塵的粒徑分布或種類、工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率確定除塵器的種類、型號及規(guī)格。本設(shè)計確定除塵器為無錫市四方鍋爐設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的ZST-4旋風水膜脫硫除塵器（按Q/ARQ01-2002旋風水膜脫硫除塵器和Q/JUHF01-2002高效脫硫消煙水膜除塵器標準進行制造、試驗和驗收。）。其生產(chǎn)性能規(guī)格見表-1,設(shè)備外形架構(gòu)尺寸見圖

14、-1。表-1 ZST-4型旋風水膜脫硫除塵器性能規(guī)格表型號配套鍋爐容量(t/h)處理煙氣量(m3/h)除塵效率(%)排煙黑度設(shè)備阻力(Pa)脫硫效率(%)ZST-4412000>98林格曼黑度<1<1200>82圖-1 ZST-4型旋風水膜脫硫除塵器外形結(jié)構(gòu)尺寸3確定除塵器、風機很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)鍋爐運行情況現(xiàn)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(yīng)力求簡單，緊湊，管路短，占地面積，并使安裝、操作和檢修方便。本方案的管道確定如圖-2所示。（2）管徑的確定式中 Q工況下

15、管道內(nèi)的煙氣流量，； 煙氣流速，m/s，（可查有關(guān)手冊確定，對于鍋爐煙塵=1015m/s）。 取 v = 14 m/s 取整d = 500 mm表-2 管道參數(shù)外徑D/mm鋼制板風管外徑允許偏差/mm壁厚/mm500+ 10.75則管的內(nèi)徑為：由公式 計算實際煙氣流速圖-2凈化系統(tǒng)管道布置圖4煙囪的設(shè)計（1） 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-3）確定煙囪的高度。表-3 鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力/(t/h)1122661010202635煙囪最低高度/m202530354045鍋爐總的蒸發(fā)量/(t/h)：，則煙囪

16、最低高度為40m。（2） 煙囪直徑的計算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算：式中 Q通過煙囪的總煙氣量，；按表4選取的煙囪出口煙氣流速，。取 v=4 m/s （見表-4）表-4煙囪出口煙氣流速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682.53則圓整取d = 1.7m。煙囪底部直徑：式中 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 。取 i =0.02（3）煙囪的抽力式中 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?，?系統(tǒng)阻力的計算（1）摩擦壓力損失對于圓管 式中 L管道長度，m；d管道直徑，m；煙氣密度，；管中氣流平均速率，

17、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K/d的函數(shù)?？梢圆槭謨缘玫剑▽嶋H中對金屬管道值可取0.02，對磚砌或混凝土管道值可取0.04）。1）對于圓形管道直徑為500mm的管道密度換算：摩擦壓力損失：2）對于磚砌拱形煙道（如圖-3）D=500mm ；故B=531mm ；則 (其中A為面積，X為周長)；圖-3 磚砌拱形煙道示意圖因 A=0.3925m2 則 又 取 則 （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；v與像對應(yīng)的斷面平均氣流速率，m/s；煙氣密度，。1）進氣管部分局部水頭損失的計算a) 漸縮管（如附圖-4）則 則 b) 90°彎

18、頭彎管兩個圓形90°彎頭圓管直徑D=0.5m，取曲率半徑R=D，查表得則 c) 漸擴管查三廢處理工程技術(shù)手冊廢氣卷625頁表17-23部分管件局部阻力系數(shù)，取=30°，得則 則 2）出氣管部分局部水頭損失的計算a) 90°彎頭彎管（如附圖-5）三個圓形90°彎頭圓管直徑D=0.5m，取曲率半徑R = D，查表得則 b) 三通管圖-6 T型三通管示意圖a.對于圖-6所示的三通管，則 b.對于T形合流三通管，則 （3）系統(tǒng)總阻力計算（其中鍋爐出口前阻力800 Pa，除塵器阻力1200 Pa）6風機和電動機的選擇及計算（1）標準狀態(tài)下風機風量的計算式中 1.1

19、風量備用系數(shù)；Q標準狀態(tài)下風機前風量，m3/h；tp風機前煙氣溫度， 。若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度；B當?shù)卮髿鈮毫?，kPa。（2）風機風壓的計算式中 1.2風壓備用系數(shù)；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，；y標準狀況下煙氣密度，1.34kg/m3。表-5 Y5-50-12.6C型引風機性能表型號轉(zhuǎn)速(r/min)流量(m3/h)全壓(Pa)有效功率(KW)全壓效率(%)Y5-50-12.6C25001063226017.68383.8根據(jù)的值，選定Y5-50-12.6C型號的風機，其性能規(guī)格如下表-5所示。（3）電動機功率

20、的計算式中 Qy風機風量，m3/h；Hy風機風壓，Pa；1風機在全壓頭時的效率（一般風機為0.6，高效風機為0.9）；2機械傳動效率，當風機與電機直接傳動時2=1，用聯(lián)軸器連接時2=0.950.98，用V形帶傳動時2=0.95；電動機備用系數(shù)，對引風機，=1.3 。根據(jù)電動機的功率Ne，選定與Y5-50-12.6C型引風機配套的Y160M2-2B3型號電動機。其性能表如下表-6所示。表-6 Y160M2-2B3型電動機的性能表電動機轉(zhuǎn)速(r/min)功率(KW)Y160M2-2B32930157系統(tǒng)中煙氣溫度的變化當煙氣管道較長時，必須考慮煙氣溫度的降低。除塵器、風機、煙囪的煙氣流量應(yīng)按各點的溫度計算。（1） 煙氣在管道中的溫度降式中 Q標準狀態(tài)下煙氣流量，m3/h；F管道散熱面積，m2；CV標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為1.3521.357kJ/m3）；Q管道單位面積散熱損失。室內(nèi)q=4187kJ/（m2h）室外q=5443kJ/（m2h）、室內(nèi)管道長度及面積：室外管道長度及面積：則 （2）煙氣在煙囪中的溫度降式中 H煙囪高度，m；D合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之合，t/h；表-7 煙囪降溫系數(shù)煙囪