內(nèi)蒙古科技大學(xué)大學(xué)課程設(shè)計-大氣污染控制工程.

1、大氣污染控制工程課程設(shè)計1大氣污染控制工程課程設(shè)計1. 袋式除塵器1.1袋式除塵器的簡介袋式除塵器是一種干式濾塵裝置。它適用于捕集細(xì)小、干燥、非纖維性 粉塵。濾袋采用紡織的濾布或非紡織的氈制成，利用纖維織物的過濾作用對 含塵氣體進(jìn)行過濾，當(dāng)含塵氣體進(jìn)入袋式除塵器地，顆粒大、比重大的粉塵，由于重力的作用沉降下來， 落入灰斗，含有較細(xì)小粉塵的氣體在通過濾料時， 粉塵被阻留，使氣體得到凈化。一般新濾料的除塵效率是不夠高的。濾料使 用一段時間后，由于篩濾、碰撞、滯留、擴(kuò)散、靜電等效應(yīng)，濾袋表面積聚 了一層粉塵，這層粉塵稱為初層，在此以后的運動過程中，初層成了濾料的 主要過濾層，依靠初層的作用，網(wǎng)孔較大

2、的濾料也能獲得較高的過濾效率。 隨著粉塵在濾料表面的積聚，除塵器的效率和阻力都相應(yīng)的增加，當(dāng)濾料兩 側(cè)的壓力差很大時，會把有些已附著在濾料上的細(xì)小塵粒擠壓過去，使除塵 器效率下降。另外，除塵器的阻力過高會使除塵系統(tǒng)的風(fēng)量顯著下降。因此,除塵器的阻力達(dá)到一定數(shù)值后，要及時清灰。清灰時不能破壞初層，以免效 率下降。卸灰閥2、支架3灰斗4. 箱體5. 濾袋二電磁脈沖閥K,儲V徐9, 噴件10. 清精窒】頂孟12.環(huán)隙引射器口.凈化氣休出II14,律樂氣體人II袋式除塵器的結(jié)構(gòu)圖1.2袋式除塵器的清灰方式主要有(1)氣體清灰：氣體清灰是借助于高壓氣體或外部大氣反吹濾袋，以清除濾袋上的積灰。氣體清灰包括

3、脈沖噴吹清灰、反吹風(fēng)清灰和反吸風(fēng)清灰。(2 )機(jī)械振打清灰：分頂部振打清灰和中部振打清灰(均對濾袋而言) ，是 借助于機(jī)械振打裝置周期性的輪流振打各排濾袋，以清除濾袋上的積灰。(3 )人工敲打：是用人工拍打每個濾袋，以清除濾袋上的積灰。1.3袋式除塵器的分類(1 )按濾袋的形狀分為：扁形袋(梯形及平板形)和圓形袋(圓筒形) 。(2 )按進(jìn)出風(fēng)方式分為：下進(jìn)風(fēng)上出風(fēng)及上進(jìn)風(fēng)下出風(fēng)和直流式(只限于板 狀扁袋)。(3 )按袋的過濾方式分為：外濾式及內(nèi)濾式。濾料用纖維，有棉纖維、毛纖維、合成纖維以及玻璃纖維等，不同纖維織成的濾料具有不同性能。常用的濾料有208或901滌輪絨布，使用溫度一般不超過 12

4、0C，經(jīng)過硅硐樹脂處理的玻璃纖維濾袋，使用溫度一般不超過 250C，棉毛 織物一般適用于沒有腐蝕性；溫度在 80-90 C以下含塵氣體。1.4袋式除塵器的優(yōu)點(1 )除塵效率高，可捕集粒徑大于 0.3微米的細(xì)小粉塵，除塵效率可達(dá) 99% 以上。(2 )使用靈活，處理風(fēng)量可由每小時數(shù)百立方米到每小時數(shù)十萬立方米，可以作為直接設(shè)于室內(nèi)，機(jī)床附近的小型機(jī)組，也可作成大型的除塵室，即“袋房”。(3 )結(jié)構(gòu)比較簡單，運行比較穩(wěn)定，初投資較少(與電除塵器比較而言) ， 維護(hù)方便。所以，袋式除塵器廣泛應(yīng)用于消除粉塵污染，改善環(huán)境，回收物料等。2. 濕式石灰脫硫技術(shù)是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處

5、理脫硫產(chǎn)物，該法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡單、脫硫效率高等優(yōu)點，但普遍存在腐蝕嚴(yán)重、運行維護(hù)費用高及易造成二次污染等問題。石灰石石膏法脫硫工藝是世界上應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，日本、德國、美國的火力發(fā)電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。2.1石灰石一一石膏法脫硫工藝原理及流程石灰石一一石膏法脫硫工藝采用廉價易得的石灰石或石灰作脫硫吸收 劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液，當(dāng)采用石灰為吸 收劑時石灰粉經(jīng)消化處理后加水制成吸收劑漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液 與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空 氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)從而被脫硫，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。吸收塔內(nèi)的反

6、應(yīng)、傳 遞也極為復(fù)雜，總的反應(yīng)為：CaCO3 SO, 2H2O > CaSQ «2H2O CO2脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去攜帶的細(xì)小液滴，經(jīng)煙囪排入大氣，脫硫石膏漿液經(jīng)脫水裝置脫水后回收利用。剩余漿液與新加入的石灰石漿液一起循環(huán)，這樣就可以使加入的吸收劑充分被利用，并確保石膏晶體的增長。石膏晶體的正常增長是最 終產(chǎn)品處理比較簡單的先決條件。新鮮的吸收劑石灰石漿液根據(jù) pH值和分離SO 量按一定比例直接加入吸收塔。2.2脫硫效率的主要影響因素濕式煙氣脫硫工藝中，吸收塔循環(huán)漿液的 pH值、液氣比、煙氣速度、煙氣 溫度等參數(shù)對煙氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)計和運行影響較大。2.1.1吸收塔洗滌漿液的

7、PH吸收塔洗滌漿液中pH值的高低直接影響SQ的吸收率及設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕 程度等，而且脫硫過程的pH值是在一定范圍內(nèi)變化的。長期的研究和工程實踐 表明,濕法煙氣脫硫的工藝系統(tǒng)一般要求洗滌漿液的P H值控制在4.55.5之間。2.1.2液氣比33石灰石法噴淋塔的液氣比一般在（1525）L/m。取L/G= 18L/ m,貝液體用量 L =18Q =18 3.52 106.34 105 L h 2.1.3煙氣流速和煙氣溫度目前，將吸收塔內(nèi)煙氣流速控制在（2.63.5）m/s較合理,典型值為3m/s則吸收塔的截面積為：A = Q= 3.67 103.40m2V 3 漢 3600低洗滌溫度有利于SO的吸收

8、。所以要求整個漿液洗滌過程中的煙氣溫度都在100C以下。100C左右的原煙氣進(jìn)入吸收塔后，經(jīng)過多級噴淋層的洗滌降溫 到吸收塔出口時溫度一般為（4570） C3. 設(shè)計條件：鍋爐型號：SHS35-39即雙鍋筒橫置式燃燒爐,蒸發(fā)量35t/h ,出口蒸汽壓力39MP5大氣污染控制工程課程設(shè)計#大氣污染控制工程課程設(shè)計設(shè)計耗煤量：4.2t/h排煙溫度：160空氣過剩系數(shù)：=1.25飛灰率=29%YY0=6%N=1%丫丫W(wǎng) = 12%VY= 18%2類區(qū)新建排污項目執(zhí)行煙氣在鍋爐出口前阻力：850Pa設(shè)計煤成分：C = 63.2%H Y =3%SY =0.8%AY =14%污染物排放按照鍋爐大氣污染物排

9、放標(biāo)準(zhǔn)中連接鍋爐、凈化設(shè)備及煙囪等凈化系統(tǒng)的管道假設(shè)長度200m 90°彎頭40個4. 設(shè)計計算4.1計算鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量、煙塵和二氧化硫的濃度4.1.1煙氣量的計算質(zhì)量/g摩爾數(shù)（原子）/mol需氧量（分子）/mol生成物（分子）/molC632632/12=52.6752.6752.7H3030/仁 3015/2=7.51506060/16=3.75S88/32=0.250.250.25A140理論需要量:52.67 7.5 0.25 =60.42mol kg理論空氣量:60.42 22.41001000x21二 6.44 m3 kg7大氣污染控制工程課程設(shè)計實際煙氣量:Q

10、527025 152246.44791000標(biāo)態(tài)下煙氣流量：1006.44 1.25 1 120= 8.37 m3 kg18 1000#大氣污染控制工程課程設(shè)計#大氣污染控制工程課程設(shè)計Q=Qs 設(shè)計耗煤量=8.37 4.2 1000 = 3.52 104 m3 h4.1.2煙氣含塵濃度8.37飛灰率 AYO.29 140 1000 -A® 1°3mg,m34.1.3 SO 2的濃度Cso20.25 64 10008.37= 1.91 103 mg m3#大氣污染控制工程課程設(shè)計#大氣污染控制工程課程設(shè)計4.2除塵器的選擇4.2.1除塵效率=1 -C200 3 二 95.8

11、8%4.85 103#大氣污染控制工程課程設(shè)計4.2.2除塵器的選擇工況下煙氣流量:q=Q3.52 104273 160 rm 104m315.5m3 s273所以采用脈沖袋式清灰除塵器4.3除塵器的設(shè)計4.3.1過濾面積4-930m3A Q5.58 10A =60v60 18大氣污染控制工程課程設(shè)計432濾袋的尺寸單個濾袋直徑：D = 200 300mm，取 D = 250mm單個濾袋長度：L =2 12m，取 L =8.2mL 8 2濾布長徑比一般為5 40 ,328D 0.254.3.3每條濾袋面積3a 二二DL=3.14 0.25 8.2 = 6.44m9306.44= 144.4 :

12、- 144條4.3.4濾袋條數(shù)4.3.5濾袋布置按矩形布置：(A) a.濾袋分4組；b. 每組36條；c. 組與組之間的距離：250mm(B) 組內(nèi)相鄰濾袋的間距：70mm(C) 濾袋與外殼的間距：210mm4.4噴淋塔4.4.1噴淋塔內(nèi)流量計算假設(shè)噴淋塔內(nèi)平均溫度為80 C，壓力為120KPa則噴淋塔內(nèi)煙氣流量為:273+/ 101.324XX273 Pa式中："一噴淋塔內(nèi)煙氣流量，標(biāo)況下煙氣流量，；K除塵前漏氣系數(shù)，00.1 ;代入公式得：Qv 二 15.5273 80101.3241 0.06 二 17.94m3 s27312010大氣污染控制工程課程設(shè)計273120#大氣污染

13、控制工程課程設(shè)計噴淋塔徑計算273120#大氣污染控制工程課程設(shè)計依據(jù)石灰石煙氣脫硫的操作條件參數(shù)，可選擇噴淋塔內(nèi)煙氣流速V = 4m. s ,則噴淋塔截面A為:17.944=4.485m11大氣污染控制工程課程設(shè)計#大氣污染控制工程課程設(shè)計則塔徑d為:4A _ 4 4.485一二 一 3.14=2.39m#大氣污染控制工程課程設(shè)計#大氣污染控制工程課程設(shè)計取塔徑D = 2400mm 4.4.3噴淋塔高度計算噴淋塔可看做由三部分組成，分成為吸收區(qū)、除霧區(qū)和漿池。(1) 吸收區(qū)高度依據(jù)石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得，選擇噴淋塔噴氣液反應(yīng)時間t=4s，則噴淋塔的吸收區(qū)高度為：£&quo

14、t; = 4x4=16/(2) 除霧區(qū)高度除霧器設(shè)計成兩段。每層除霧器上下各設(shè)有沖洗噴嘴。 最下層沖洗噴嘴距最上層(3.4 3.5)m o則取除霧區(qū)高度為：H3.5m(3) 漿池高度漿池容量Vi按液氣比漿液停留時間ti確定：% J/GxQq式中：lg 液氣比，取18L m3 ;Q 標(biāo)況下煙氣量，m3h ;t 1漿液停留時間，s；一般11為4min 8min，本設(shè)計中取值為5min，則漿池容積為:3453Vi =18 10-5.58 1083.7m60選取漿池直徑等于或略大于噴淋塔 D,本設(shè)計中選取的漿料直徑為 Db5m 然后再根據(jù)Vi計算漿池高度：式中：h。一漿池高度，mV 1漿池容積，m3

15、；D o漿池直徑，m。4 83.73.14 52二 4.26m13大氣污染控制工程課程設(shè)計#大氣污染控制工程課程設(shè)計從漿池液面到煙氣進(jìn)口底邊的高度為 0.8 “2m本設(shè)計中取為2m(4) 噴淋塔高度噴淋塔高度為:Ht = H1 H2 h =16 3.5 4.26 二 23.76m4.4.4新鮮漿料的確疋CaO s ' SO2 g 2H2O i = CaSQ 2H2O s1mol 1mol因為根據(jù)經(jīng)驗一般鈣/硫為：1.05 : 1.1，此處設(shè)計取為1.05則由平衡計算可得1h需消耗CaO的量為：1.05 0.5 14 103 = 7350 mol. h7350 561000=411.6

16、kg ., h5. 煙囪設(shè)計計算具有一定速度的熱煙氣從煙囪出口排除后由于具有一定的初始動量 ，且溫度 高于周圍氣溫而產(chǎn)生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。這相對增加了煙囪 的幾何高度，因此煙囪的有效高度為：式中：卜煙囪的有效高度，mh s煙囪的幾何高度，m汨一煙囪抬升高度，m5.1煙囪的幾何高度的計算查相關(guān)資料可得燃燒鍋爐房煙囪最低允許高度設(shè)為Hs為60m5.1.1煙氣釋放熱計算Q滬Q3圮忍冥¥式中：Qh 煙氣熱釋放率，kw；Pa 大氣壓力，取鄰近氣象站年平均值；Qv 實際排煙量，msTs 煙囪出口處的煙氣溫度，433K;Ta 環(huán)境大氣溫度，K；取環(huán)境大氣溫度Ta=293K 大氣壓

17、力Pa=978.4kPaQv =15.5273 160273AT=V=433-293=140Z101.32410.06 = 22.0m3. s120140Qh = 0.35 978.4 222435.83kw4335.1.2煙氣抬升高度計算由 2100kw : Qh ：21000kw,Ta -Ts _ 35K，可得式中：n0,口川2 系數(shù),n取 0.6，n2取 0.4，n。取 0.292，則:A92x2如5叭冷則煙囪有效高度H匚比+胡=60+39%99和v=20ms，則煙囪平均截面積為:5.1.3煙囪直徑的計算設(shè)煙氣在煙囪內(nèi)的流速為A 二空=1.1m220則煙囪的平均直徑d為：I4A4&quo

18、t;.1 “d1.18m 3.14取煙囪直徑為DN1200mm校核流速v得：Qv22漢4.v2 二 19.46 m s1 _.d23.14 1.2245.2煙囪阻力損失計算煙囪亦采用鋼管，其阻力可按下式計算:（4-5）式中：'摩擦阻力系數(shù)，無量綱;v管內(nèi)煙氣平均流速，ms ；'煙氣密度，kg m3 ；i 管道長度，md 管道直徑，m已知鋼管的摩擦系數(shù)為0.02，所以煙囪的阻力損失為:200 19.4620.7481.2 漢 2=472作5.3煙囪高度校核假設(shè)吸收塔的吸收效率為：96%可得排放煙氣中二氧化硫的濃度為:匚。2 二 1-96%1.91 103 =76.4mg m3二氧

19、化硫排放的排放速率：Vso2 - so2 Qv 二 76.4 22.0 =1.68 g s18大氣污染控制工程課程設(shè)計#大氣污染控制工程課程設(shè)計式中:fy：z為一個常數(shù),般取0.5 1，此處取0.7 ；#大氣污染控制工程課程設(shè)計#大氣污染控制工程課程設(shè)計H 煙囪有效源高;2X1.683.14 4 99.32 2.720.7 二 0.0070mg m3#大氣污染控制工程課程設(shè)計#大氣污染控制工程課程設(shè)計國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)日平均SO2的濃度為0.15mg/m3 aO.O 0mg/m3，則設(shè)計符合要求6. 管道系統(tǒng)設(shè)計計算管道采用薄皮鋼管，管內(nèi)煙氣流速為v°=15ms，則管道直徑d為

20、:，4x12x0d - ” 3600加°式中：Q煙氣流量，：二；Vo 煙氣流速，"一：；1.2 修正系數(shù)代入相關(guān)值得：3,4x12x5.58x10*“ “a = .= 2brnV 3600x3,14x15結(jié)合實際情況，取為1260mm則實際煙氣流速V,為:4 = 4x1.2x5.58x10-=R9Ws3600/e/7. 系統(tǒng)阻力的計算7.1摩擦壓力損失取L =200m，對于圓管工作狀態(tài)下的煙氣密度:P=P 273n273 +160“34273273+160二 0.84kg /m32A ccc 2000.84X4.92：pL =0.02-1.26=296.80 Pa7.2局部

21、壓力損失90 彎頭， =0.232"0.23°.84 仏92二 21.50 pa20大氣污染控制工程課程設(shè)計#大氣污染控制工程課程設(shè)計40個彎頭.巾=40 ：p=40 21.50 =860pa出口前阻力為850Pa,除塵器阻力選1400Pa,脫硫設(shè)備阻力選100Pa' p =850 1400 100 472.1296.8 860 二 3978.9 pa8. 風(fēng)機(jī)的選擇8.1風(fēng)量的計算33Qy“273273 tp 101.325 104273 160101.325 104 3 .1.1 3.52 103 =6.14 10 m . h273101.325X0#大氣污染控

22、制工程課程設(shè)計21大氣污染控制工程課程設(shè)計8.2風(fēng)壓的計算=1 .2 匚 ''P - Sy273 tp 101.325 103 1.293273 ty B；?y= 1.23978.9-171.53273 160 101.325 103 1.293273 250 101.325 103 1.34=3649.94 pa結(jié)合風(fēng)機(jī)全壓及送風(fēng)量，選用 Y5_47_6C型離心引風(fēng)機(jī)，其性能參數(shù)見表 3機(jī)號功率KW轉(zhuǎn)速r / min流量m3/h全壓Pa6C18.5285080201512933642452表3 Y5 一47 6C型離心引風(fēng)機(jī)性能參數(shù)電機(jī)的效率N嚴(yán)QW* 3600x10002式

23、中；N電機(jī)功率，kWQ風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量，ml/h ;1 -通風(fēng)機(jī)全壓效率，一般取0.50.7 ;2 -機(jī)械傳動效率，對于直聯(lián)傳動為0.95 ;1 電動機(jī)備用系數(shù)，對引風(fēng)機(jī)，1 =1.3 ;代入數(shù)據(jù)得：Ne46.14 103649.94 1.33600 1000 0.6 0.9=149.87kw9.達(dá)標(biāo)分析9.1從從排放濃度核算在排煙溫度160C下，SQ的排放濃度?so = 3.45 103mg/m3，轉(zhuǎn)換為煙囪出22大氣污染控制工程課程設(shè)計23大氣污染控制工程課程設(shè)計口溫度25C：T"iT22#大氣污染控制工程課程設(shè)計P2則代小7”604釘6嗅°誼口禺卅25 2732 9 8設(shè)

24、脫硫效率為95.88%，脫硫后：2 二 1-96% 匚。2 二 1 -95.88% 5012.9 = 206.53mg, m3 :： 700mg m3依據(jù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中2類區(qū)新建排污項目執(zhí)行，煙塵最高排放標(biāo)標(biāo)準(zhǔn) 700mg/m,所以本設(shè)計符合排放要求。9.2從排放速率核算(1) 二氧化硫的排放速率設(shè)硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫的效率為95.88%，則二氧化硫的排放速率為：0.9588 X 64 X 42000 X 0.25 X10.8%5<15 kg / h :：: 200 kg / h其為GB16297-1996現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級排放區(qū)中二氧化 硫最高允許排放速率，所以符合要

25、求，設(shè)計合理。(2) 煙氣的排放速率可得出口濃度為：7.22 103 X( 1-99.9%) = 7.22mg/m3<150 mg/m3檢驗煙氣排放速率二總煙氣量煙氣出口濃度=3.52 104 3.0 =10.56 104mg 0.10kg h < 100kg h(100kg/h國標(biāo)中二級排放區(qū)最高允許排放速率)，所以可得煙氣排放速率也達(dá)標(biāo)，所以設(shè)計合理。9.3從落地濃度核算地面最大濃度為：2 x 1 68/ 3W 3.14 4 99.32 2.72 0.7 70070mg m本設(shè)計任務(wù)書中規(guī)定，污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中二類區(qū)新 建排污項目執(zhí)行。由鍋爐大氣污染物排放標(biāo)

26、準(zhǔn)（摘自 GB 13271 2001）可查出 煙塵最高允許排放濃度為200mg/m，二氧化硫的最高允許排放濃度為 900mg/m3。GB16297-1996現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級排放區(qū)中二氧 化硫最高允許排放速率，比較得出排放濃度都不超標(biāo)，因而設(shè)計合理，符合標(biāo)準(zhǔn)， 所以該氣體經(jīng)處理后可以在國家 2級標(biāo)準(zhǔn)下排放。9.4總排放濃度核算煙塵的總排放濃度（按每年300天計算）：37.22 101 -99.9%300 =2166mg/h = 2.166g/h國家規(guī)定的煙塵總排放濃度為2.5g/h，因為2.166 ：2.5，所以符合排放標(biāo)準(zhǔn)。SO2的總排放濃度（按每年300天計算）：1910 1 -0.9588 300 = 2.36 104 mg h=23.6g h國家規(guī)定二氧化硫的總排放濃度為42g/h，因為23.6: 42，所以符合排放標(biāo)準(zhǔn)。參考文獻(xiàn)1黃學(xué)敏，張承中大氣污染控制工程實踐教程M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20032張殿印.除塵工程設(shè)計手冊M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20033羅輝.環(huán)保設(shè)備設(shè)計與應(yīng)用M.北京：高等教育出版社，20034周興求，葉代啟.環(huán)保設(shè)備設(shè)計手冊-大氣污染控制設(shè)備M，北京：化學(xué)工 業(yè)出版社，2003結(jié)束語：這次大氣污染控制工程課