大氣污染控制工程 課程設計 設計說明書 設計計算書

1、大氣污染控制工程課程設計 設 計說明書 大氣污染控制工程課程設計說明書 前言 : 在目前，大氣污染已經(jīng)變成了一個全球性的問題，主要有溫室效應、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)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效的措施來進行處理，以免污染空氣，影響人們的健康生活。 所以,做為一名環(huán)境工程專業(yè)的學生，應該有處理煙塵的能力，此課程設計就是針對燃煤鍋爐的尾氣處理所制定的一份方案。設計原始資料如下：直吹式煤粉爐，3臺設計耗煤量：36.4

2、t/h（臺）鍋爐額定蒸發(fā)量10t/h（臺）鍋爐排煙量44000 m3/h 排煙溫度：140150，本設計取150排煙中飛灰占煤中不可燃成分比例：15%空氣過剩系數(shù)a煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa當?shù)卮髿鈮毫Γ?00kPa冬季室外空氣溫度：1空氣含水（標準狀態(tài)下）按3kg煙氣其他性質(zhì)按空氣計算飛灰化學成分 質(zhì)量分數(shù)（） 飛灰化學成分 質(zhì)量分數(shù)（）按鍋爐大氣污染物排放標準（GB132712001）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凈化系統(tǒng)布置場地如圖1、圖2所示,在鍋爐房南側(cè)20m以內(nèi)一、設計原則除塵凈化系統(tǒng)通過降低煙塵排放量，極大地改善了大氣環(huán)境質(zhì)量。好的除塵凈

3、化系統(tǒng)不僅除塵效果好，投資省，而且達到排放標準。設計除塵凈化系統(tǒng)時，通常遵循以下原則：1.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.管道應盡量集中成列，平行敷設，與柱、墻、設備及管道之間應留有足夠距離，以滿足施工、運行、檢修和熱脹冷縮要求。3.除塵管道力求順直，當必須水平敷設時，要有一定的坡度和足夠的流速以防止積塵。4.為減輕風機磨損，特別當含塵濃度較高時（大于3g/m3時），應將凈化裝置設在風機的吸入段。5.分支管與水平管或傾斜主干管連接時，應從上部或側(cè)面接入；幾個分支管匯合于同一主干管時，匯合點最好不設在同一斷面上。0。二、設計步驟1. 凈化方

4、案的確定；由于本處理工藝要求處理煙塵量較大，且除塵效率較高，因此需要一種除塵效率在很高的除塵器才可以達到效果，基本流程如下圖所示： 2. 除塵器的選擇：靜電 HYPERLINK :/ hbchuchen / 除塵器和布袋除塵器目前應用比較廣泛，根據(jù)兩種除塵器在性能上的差異以及實際應用情況，結(jié)合環(huán)保要求、污染物排放費用的征收情況，針對靜電除塵器和布袋式除塵器兩種除塵器在實際應用中的基本性能做以下對比。 除塵效率 HYPERLINK :/ hbchuchen / 布袋除塵器對人體有嚴重影響的重金屬粒子及亞微米級塵粒的捕集更為有效，除塵效率比靜電除塵器更高。通常除塵效率可達99.99以上，排放煙塵濃

5、度能穩(wěn)定低于50mg/Nm3，甚至可達10mg/Nm3以下，幾乎實現(xiàn)零排放。 從目前電力行業(yè)燃煤鍋爐應用的情況來看，布袋除塵器的排放能保證在30mg/Nm3以下。呼和浩特電廠兩臺200MW機組的鍋爐煙氣凈化采用了袋式除塵器，從CEMS系統(tǒng)長期自動監(jiān)測的結(jié)果和權威檢測單位的測試人員人工采樣測試的結(jié)果來看，排放濃度均低于27mg/Nm3。 隨著國家環(huán)保標準的進一步提高和越來越多的電廠燃用低硫煤（或者經(jīng)過了高效脫硫），就電除塵器而言，即使達標也變得越來越困難。而布袋除塵器其高效的過濾機理決定了它不受燃燒煤種物化性能變化的影響，具有穩(wěn)定的除塵效率。針對目前國家環(huán)保的排放標準和排放費用的征收辦法，布袋除

6、塵器所帶來的經(jīng)濟效益是顯而易見的。 煤種、風量、溫度、氣流等因素對除塵器的影響 燃煤電廠的煤種相對穩(wěn)定，但也不能避免遇到煤種或煤質(zhì)發(fā)生變化的時候；鍋爐系統(tǒng)是一個經(jīng)常變動和調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，因此從鍋爐中出來的煙氣物化性能、煙塵濃度、溫度等參數(shù)也不能保證不發(fā)生變化。這一系列的變化，針對不同的除塵器會引起明顯不同的變化。下面從主要的幾個方面進行對比： 送、引風機風量不變，鍋爐出口煙塵濃度變化 對布袋除塵器：煙塵濃度的變化只引起布袋除塵器濾袋負荷的變化，從而導致清灰頻率改變（自動調(diào)節(jié)）。煙塵濃度高濾袋上的積灰速度快，相應的清灰頻率高，反之清灰頻率低，而對排放濃度不會引起變化。對靜電除塵器：煙塵濃度的變化直接

7、影響粉塵的荷電量，因此也直接影響了靜電除塵器的除塵效率，最終反映在排放濃度的變化上。通常煙塵濃度增加除塵效率提高，排放濃度會相應增加；煙塵濃度減小除塵效率降低，排放濃度會相應降低。 鍋爐煙塵量不變，送、引風機風量變化 對布袋除塵器：由于風量的變化直接引起過濾風速的變化，從而引起設備阻力的變化，而對除塵效率基本沒有影響。風量加大設備阻力加大，引風機出力增加；反之引風機出力減小。 對靜電除塵器：風量的變化對設備沒有什么太大影響，但是靜電除塵器的除塵效率隨風量的變化非常明顯。若風量增大，靜電除塵器電場風速提高，粉塵在電場中的停留時間縮短，雖然電場中風擾動增強了荷電粉塵的有效驅(qū)進速度，但是這不足以抵償

8、高風速引起的粉塵在電場中駐留時間縮短和二次揚塵加劇所帶來的負面影響，因此除塵效率降低非常明顯；反之，除塵效率有所增加，但增加幅度不大。 溫度的變化 對布袋除塵器：煙氣溫度太低，結(jié)露可能會引起“糊袋”和殼體腐蝕，煙氣溫度太高超過濾料允許溫度易“燒袋”而損壞濾袋。但是如果溫度的變化是在濾料的承受溫度范圍內(nèi)，就不會影響除塵效率。引起不良后果的溫度是在極端溫度（事故/不正常狀態(tài)）下，因此對于布袋除塵器就必須設有對極限溫度控制的有效保護措施。 對靜電除塵器：煙氣溫度太低，結(jié)露就會引起殼體腐蝕或高壓爬電，但是對除塵效率是有好處的；煙氣溫度升高，粉塵比電阻升高不利于除塵。因此煙氣溫度直接影響除塵效率，且影響

9、較為明顯。2.煙氣物化成分（或燃燒煤種）變化 對布袋除塵器：煙氣的物化成份對布袋除塵器的除塵效率沒有影響。但是如果煙氣中含有對所有濾料都有腐蝕破壞的成分時就會直接影響濾料的使用壽命。 對靜電除塵器：煙氣物化成份直接引起粉塵比電阻的變化，從而影響除塵效率，而且影響很大。煙氣中硫氧化物的含量對脫硫除塵器的影響最為直接，通常硫氧氣化物的含量越高，粉塵比電阻越低，粉塵越容易捕集，除塵效率就高；反之，除塵效率就低。另外煙塵中的化學成分（如硅、鋁、鉀、鈉等含量）的變化也將引起除塵效率的明顯變化。 氣流分布 對布袋除塵器：除塵效率與氣流分布沒有直接關系，即氣流分布不影響除塵效率。但除塵器內(nèi)部局部氣流分布應盡

10、量均勻，不能偏差太大，否則會由于局部負荷不均或射流磨損造成局部破袋，影響除塵器濾袋的正常使用壽命。 對靜電除塵器：靜電除塵器非常敏感電場中的氣流分布，氣流分布的好壞直接影響除塵效率的高低。在靜電除塵器性能評價中，氣流分布的均方根指數(shù)通常是評價一臺靜電除塵器的好壞的重要指標之一?？諝忸A熱器及系統(tǒng)管道漏風 對布袋除塵器：對于耐氧性能差的除塵布袋會影響布袋壽命，比如：RYTON濾料，但是除塵效率不受影響。由于混入冷風系統(tǒng)風量增加導致系統(tǒng)阻力增加。 對靜電除塵器：設備阻力無明顯變化，但是系統(tǒng)風量增加提高了電場風速對除塵效率有影響。對于本工藝，根據(jù)工況下的煙氣量44000 m3/h煙氣溫度及要求達到的除

11、塵效率 99.35% 確定除塵器：選擇LCPM型脈沖除塵器，屬于袋式除塵器的一種3. 煙囪高度和出口內(nèi)徑的確定；煙囪出口直徑： d=0.0188(Q/v)1/2 d= SKIPIF 1 0 v=5m/s煙囪底部直徑d1=d2 + 2iH = i煙囪高度確定按GB132712001鍋爐煙囪高度表查找。H=45m4. 管徑和煙氣流速的確定；管徑確定 d2 v/4 =Q 鍋爐煙塵v1015m/s先估算流速，v=14m/s再計算管徑d=898mm再比照標準管徑計算實際流速:v=/s5. 系統(tǒng)阻力的計算：分別計算摩擦壓力損失和局部壓力損失，然后求和: SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 pa

12、6. 風機和電機的選擇及計算：根據(jù)計算的風量、風壓選擇合適的風機；根據(jù)電動機的功率、風機轉(zhuǎn)速、傳動方式選擇相應的電動機；根據(jù) SKIPIF 1 0 和 SKIPIF 1 0 選定4-68 No.型工況序號為5的引風機,根據(jù)電動機的功率，風機的轉(zhuǎn)速、傳動方式選定JO293-4型電動機。三、參考文獻1郝吉明.馬廣大等編.大氣污染控制工程.北京：高等教育出版社，2002 2鋼鐵企業(yè)采暖通風設計手冊.北京：冶金工業(yè)出版社，2000 3同濟大學等編.鍋爐及鍋爐房設備.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1986 4航天部第七研究設計院編.工業(yè)鍋爐房設計手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社,1986 5陸耀慶主編.供暖通

13、風設計手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987 8熊振湖等.大氣污染防治技術及工程應用.北京：機械工業(yè)出版社,2003附 錄鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)平面布置圖和鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)剖面圖 大氣污染控制工程課程設計 設 計計算書 大氣污染控制工程課程設計計算書一設計原始資料 見說明書 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 -工況下理論煙氣量, SKIPIF 1 0 Q-標準狀態(tài)下煙氣流量, SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 -工況下煙氣溫度,KT-標準狀態(tài)下溫度,273K 煙氣含塵濃度 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 式中 SKIPIF

14、 1 0 -排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù) SKIPIF 1 0 -煤中不可燃成分的含量 SKIPIF 1 0 -標準狀態(tài)下實際煙氣量, ( SKIPIF 1 0 )除塵效率 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 =99.35%式中C-標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度, SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 -標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值, SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 除塵器的選擇則煙氣流速為 SKIPIF 1 0 根據(jù)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。選擇LCPM型脈沖除塵器 。型號為：LCPM320-20-2700。

15、技術性能見表1。表1 LCPM320-20-2700除塵器技術性能型號處理煙氣量/(m3h-1）過濾風速（ SKIPIF 1 0 ）濾袋尺寸（mm）除塵器阻力/（KPa）除塵器效率/()LCPM320-20-270019200-576001-32700設備安裝尺寸見表2。表2 LCPM320-20-2700除塵器安裝尺寸型號外形尺寸進口尺寸出口尺寸接口標高長寬高ABN1nfeH1H2H3LCPM320-20-270041394042439927003839500109019014027152965105992.3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，長度煙囪高度和出口內(nèi)徑

16、以及系統(tǒng)總阻力。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，并使安裝，操作方便。管徑的確定 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 （m）式中Q 工作狀態(tài)下管道內(nèi)的煙氣流量， SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 煙氣流速 取 14 SKIPIF 1 0 圓整并選取風道 外徑 鋼制板風管 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 外徑允許偏差/ SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 壁厚/ SKIPIF 1 0 900

17、SKIPIF 1 0 內(nèi)徑=d=900-21.0=898( SKIPIF 1 0 )由公式 SKIPIF 1 0 可計算出實際煙氣流速： SKIPIF 1 0 （ SKIPIF 1 0 ）2.4 煙囪的設計 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 SKIPIF 1 0 ，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 鍋爐煙囪的高度鍋爐總額定出力/(t/h)11-22-66-1010-2026-35煙囪最低高度/m202530354045鍋爐總額定出力:103=30(t/h)故選定煙囪高度為45m。 煙囪直徑的計算 煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算： SKIPIF

18、1 0 Q通過煙囪的總煙氣量， SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 按表4選取的煙囪出口煙氣流速， SKIPIF 1 0 。 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 1020 45 自然通風 610 2.53選定 SKIPIF 1 0 =5 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 圓整取d=煙囪底部直徑 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 式中 SKIPIF 1 0 煙囪出口直徑，mH煙囪高度，mi煙囪錐度(通常取i=0.02-0.03)本設計取 i煙囪的抽力 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 式中 H煙

19、囪高度，m SKIPIF 1 0 外界空氣溫度， SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 煙囪內(nèi)煙氣平均溫度， SKIPIF 1 0 B當?shù)卮髿鈮海?SKIPIF 1 0 摩擦壓力損失 SKIPIF 1 0 式中L管道長度，md管道直徑，m SKIPIF 1 0 煙氣密度， SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 管中氣流平均速率 SKIPIF 1 0 摩擦阻力系數(shù)900圓管 L=2.0+0.7+11.6+1.0=15.3（m） SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 L=210.0= SKIPIF 1 0 =1.27（ SKIPIF 1 0 ） D=900mm 故B=712mm

20、則R= SKIPIF 1 0 式中,A為面積,X為周長 SKIPIF 1 0 c.對風機后的方形風道 L=32.0=尺寸：1250mm800mm，則：R= SKIPIF 1 0 式中,A為面積,X為周長 SKIPIF 1 0 局部壓力損失 SKIPIF 1 0 (Pa)式中 異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關手冊中查到，或通過實驗獲得； v與像對應的斷面平均氣流速率,m/s 煙氣密度, SKIPIF 1 0 (1)除塵器入口前管道的計算 （附圖1）圖中一為漸擴管 SKIPIF 1 0 查表取=30則： SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 圖中二為30Z形彎頭 SKIPIF 1 0 SKI

21、PIF 1 0 SKIPIF 1 0 由手冊查得 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 L2=h/tan30 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 = 圖中三為天圓地方 連接900圓管和500mm1050mm方管 設=0.26 長L= 則 SKIPIF 1 0 (2)除塵器出口至風機入口段管道的計算（附圖2）a為天圓地方連接190mm140mm和方管900圓管設=0.30 長L=則 SKIPIF 1 0 b、c均為90彎頭D=900mm，取R=D，則 SKIPIF 1 0 兩個彎頭 SKIPIF 1 0 (3)T形三通管 SKIPIF 1 0 對于T形合流三通 SKIPIF 1 0

22、 系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為800Pa,除塵器阻力1200Pa） SKIPIF 1 0 標準狀態(tài)下風機風量的計算 SKIPIF 1 0 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，C,如管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度； B當?shù)卮髿鈮毫?，kPa SKIPIF 1 0 風機風壓的計算 SKIPIF 1 0 風壓備用系數(shù)； SKIPIF 1 0 系統(tǒng)總阻力，Pa。Sy煙囪抽力，Pa。tp風機前煙氣溫度，C。ty風機性能表中給的試驗用氣體溫度，C。 SKIPIF 1 0 標準狀態(tài)下煙氣密度，（=/m3） SKIPIF 1 0 根據(jù) SKIPIF 1 0 和 SKIPIF 1 0 選定4-68 No.型工況序號為5的引風機，性能表如下機號傳動方式轉(zhuǎn)速/(t/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/kW11205793421770電動機 功率的計算 SKIPIF 1 0 式中Qy風機分量，m3/h； Hy風機風壓，Pa；1風機在全壓頭是的效率(一般風機為0.6，高效風機約為0.9