大氣污染控制工程課程設計指導書

1、謝謝觀賞大氣污染控制工程課程設計指導書 1大氣污染控制工程課程設計指導書一、課程設計目的本課程設計是 大氣污染控制工程 課程實踐性教學環(huán)節(jié)之 一。通過本設計使學生鞏固所學的大氣污染控制方面的知識， 了 解廢氣處理工程設計的基本內容， 加強工程設計能力的訓練， 提 高綜合運用本課程知識以及其它課程中所學的知識， 解決廢氣處 理與計算的處理工程實際問題的能力。二、設計內容和要求課題一1. 根據(jù)煤耗量計算鍋爐排煙量、煙塵及 SO2 濃度。2. 凈化系統(tǒng)設計方案的分析確定。3. 設計計算和選擇相應的除塵設備和脫硫塔：確定除塵器 和塔類型、規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。4. 管網(wǎng)布置及計算：確定各裝置的位

2、置及管道布置，并計 算各管段的管徑、長度、煙囪高度和出口以及系統(tǒng)總阻力。5. 風機及電機的選擇設計：風機類型、型號及電動機的種 類、型號和功率。課題二1. 集氣罩類型選擇和設計2. 填料塔的設計計算3. 管網(wǎng)布置及計算：確定各裝置的位置及管道布置，并計 算各管段的管徑、長度、煙囪高度和出口以及系統(tǒng)總阻力。4. 風機及電機的選擇設計：風機類型、型號及電動機的種 類、型號和功率。三、設計步驟（一）煙氣量計算1. 理論空氣量的計算標準狀態(tài)下碳的完全燃燒反應方程式為：C + O 2 f CO 2? 12kgC + 22.4m 30 2 22.4 m3CO 2由此可得 1kg 碳完全燃燒時需要 1.86

3、7 m 3 氧氣，并產(chǎn)生 1.867 m 3 CO 2。1kg燃料中包含有 C Y碳，因而1kg燃料中碳 完全燃燒必需的氧氣量為 1.867C Y m 3。同理可得 1kg 燃料中氫完全燃燒時必需的氧氣量為 5.56H Y m 3，硫完全燃燒時必需的氧氣量為 0.7S Y m 3。燃料燃燒時， 1kg 燃料本身釋放出的氧氣量在標準狀態(tài)下的 容積為 0.7O Y m 3。綜上可得 1kg 燃料完全燃燒時所需外界供應的氧氣量為：謝謝觀賞謝謝觀賞03o 1.867C 5.560.70.7m /kg Y Y Y Y V H S O =+-式中 20o V 標準狀態(tài)下理論需氧量， m 3/kg ； C

4、Y 、H Y 、 S Y 、 O Y 為煙氣中所含各元素的質量分數(shù)?？諝鈨H是由氮氣和氧氣組成的， 其體積比為 79.1/20.9=3.78， 因此標準狀態(tài)下 1kg 燃料完全燃燒時的理論空氣量為 :o3a 4.78(1.867C 5.560.70.7)m /kg Y Y Y Y H S O =+-Q式中 oa Q 標準狀態(tài)下理論空氣量， m 3/kg ；2. 理論煙氣量的計算當燃燒時供以理論空氣量 o aQ (即過剩空氣系數(shù)a = 1),而且又達到完全燃燒，這時煙氣所具有的容積稱為理論煙氣容 積，以 s 'Q ( m3/kg )表示。此時煙氣的組成成分為二氧化碳 CO 2、二氧化硫 S

5、O 2、氮氣 N 2 和水蒸氣 H 2O 。理論二氧化碳容積： 23co 1.867C m /kg Y V =理論二氧化硫容積： 23so 0.7m /kg Y V S =理論氮氣容積中氮氣有兩個來源，一是理論空氣量所含的 氮，二是燃燒時燃料本身釋放出的氮。 故理論氮氣容積為： 2o 3N a 0.790.8m /kg Y V N =+Q理論水蒸氣容積， 包括燃料中氫燃燒生成的水蒸氣、 燃料水 分蒸發(fā)和隨同理論空氣帶進的水蒸氣容積三部分。 1kg 燃料中氫 完全燃燒生成的水蒸氣容積可由氫的燃燒反應方程式求得，即 311.2m /kg Y H ；1kg 燃料中水分蒸發(fā)形成的水蒸氣容積為 31.2

6、4m /kg Y W ；隨同理論空氣量 o a Q 帶進來的水蒸氣容積為 o 3a 0.016m /kg Q 。于是 理論水蒸氣容積： 2o 3a11.2 1.240.016m /kg Y Y H O V H W =+Q 因此標準狀 態(tài)下的理論煙氣量為：o 3s a 1.867C 0.711.2 1.240.0160.790.8m /kg Y Y Y Y o Y a S H W N '=+Q Q Q式中 s 'Q 標準狀態(tài)下理論煙氣量， m 3/kg ；3. 實際煙氣量的計算鍋爐中實際的燃燒過程是在過量空氣系數(shù)a >1的條件下進行的。此時煙氣容積中除掉理論煙氣容積外，還增

7、加了過?？諝?o a (1)a -Q 和隨同這 部分過量空氣帶進來的水蒸氣。過量空氣中氧氣的容積為： 2o 3O a 0.21(1)m /kg V a =-Q過量空氣中氮氣的容積為：220o 3N N a 0.79(1)m /kg V V a -=-Q過量空氣帶進來的水蒸氣容積為： 220o 3H O H Oa 0.016(1)m /kg V V a -=-Q 因此標準狀態(tài)下的實際煙氣 量為：'o3s s a 1.016(1)m /kg a=+-Q Q Q煙氣流量應以m 3/h記，因此實際煙氣流量為耗煤量xs Q(二).SO2量及粉塵量的計算1. SO 2的濃度計算認為燃料中的硫全部轉

8、化為二氧化硫， 則標準狀態(tài)下煙氣中SO 2 的濃度為：263so s643210mg/m Y S C ?=?Q 2.煙氣含塵濃度計算標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度為：Y3sh s謝謝觀賞謝謝觀賞 kg /m d A C ? =Q （三）除塵器的選擇或設計 1.除塵器應該達到的除塵效率CC s -=1 n式中 C標準狀況下煙氣含塵濃度，mg/m3s C 標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值， mg/m 32. 除塵器選擇和設計 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。 確定除塵 器的運行參數(shù)， 如氣流速度、 壓力損失、 捕集粉塵量及相關參數(shù)

9、。（四）填料塔的設計1.填料塔參數(shù)的確定 填料的規(guī)格及相關參數(shù) 填料規(guī)格及其填料的相關參數(shù)為： 干填料因子、比表面積、堆積個數(shù)、空 隙 率 計算泛點氣速 u f設計采用石灰漿液為吸收液， 吸收液物理參數(shù)近似取水的物 理參數(shù)，計算 50?L G G L p p的值；查?？颂赝ㄓ藐P聯(lián)圖謝謝觀賞謝謝觀賞2.02L LG f g u ypp 書© ? ? 的值，然后反算泛點氣速值。 計算操作氣速 u一般操作氣速 u=(0.60.8) u f計算塔徑 DuQD n4二利用圓整后的塔徑重新計算操作氣速校核填料直徑與塔徑之比滿足 D d 1) 校核填料塔的噴淋密度 最小噴淋密度為 512m 3/(

10、m 2 h), 般噴淋密度為最小噴淋密度的 46倍。2.填料層高度的計算設計說明煙氣進入填料塔時的 SO 2 濃度為 2050mg/m 3,設計脫硫效 率為 94，則出塔時 SO 2 濃度為 123mg/m 3。采用石灰石漿液為吸收劑，鈣硫比 C a /S 設計為 1.25，液 氣比 L/G 設計為 9，在操作條件下該系統(tǒng)的平衡關系式為Y*=0.8X，吸收過程的氣相總傳質系數(shù) K Y a=144kmol/(m 3 h)。 填料層高度計算氣相總傳質單元數(shù)為N OG =()? ? ? ? ? +s mX Y mX Y s s 22211ln 11 式中：S 脫吸因數(shù)Y 1，Y 2 進出塔的混合氣體

11、中 SO 2 與惰性氣體的摩爾 比氣相總傳質單元高度H OG = Qa K V Y二填料層高度Z 計算=H OG N OG .實際填料層高度按計算值的1.31.5倍設計。 填料層壓降計算由上面的計算結果可得.5.0? ? ? L G G L pp、2.02L L G f g u ypp 書© ? ? ? ? 的值，查埃克特通用關聯(lián)圖得單位高度填料層的壓降，滿足？P '為150500Pa的要求，故整個填料層的壓降為?P=Z x ?P 。3. 填料層附件的選擇填料支承裝置的選擇本設計采用柵板式填料支承裝置，它是由豎立的扁鋼組成的，扁鋼條之間的距離為填料外徑的0.60.8倍左右。氣體分布器的選擇氣體分布器類型，設計進口管直徑，進口氣速，氣體分布器 部分的阻力。液體分布器的選擇液體分布器的類型及其壓力損失液體再分布器的選擇除塔頂?shù)囊后w分布外，