大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)魏青

1、專業(yè)： 環(huán) 境 工 程班級(jí)： 環(huán) 102 學(xué)號(hào)： 1008042044姓名： 魏青 完成日期 2013 年1月14日前言硫氧化物產(chǎn)生的一次污染和二次污染對(duì)人類產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。生成硫氧化物的主要途徑是燃煤過(guò)程向大氣中排放大量的硫氧化物氣體。我國(guó)是以煤為主要能源的國(guó)家。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源的消耗量逐步上升，大氣污染物的排放量相應(yīng)增加。而就我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展就我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展水平及能源的結(jié)構(gòu)來(lái)看，以煤炭為主要能源的狀況在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)有根本性的改變。我國(guó)的大氣污染仍將以煤煙型污染為主。因此，控制燃煤煙氣污染是我國(guó)改善大氣質(zhì)量、減少酸雨和SO2危害的關(guān)鍵問(wèn)題。一、 課程設(shè)計(jì)的題目某燃煤

2、鍋爐房煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、 課程設(shè)計(jì)的目的通過(guò)課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固本課程所學(xué)的內(nèi)容，并使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。通過(guò)設(shè)計(jì)，了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)學(xué)生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的能力。三、 設(shè)計(jì)原始資料鍋爐型號(hào)：SZL413I型，共2臺(tái)（每臺(tái)蒸發(fā)量為4t/h）所在地區(qū)：二類區(qū)。2006年新建。鍋爐熱效率：75%，所用的煤低位熱值：20939kJ/kg，水的蒸發(fā)熱：2570.8kJ/kg鍋爐出口煙氣溫度：160煙氣密度：（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）1.34kg/m3空氣過(guò)剩系

3、數(shù)：=1.3排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：24%煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?8kPa平均室外空氣溫度：15空氣含水率(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)按0.01293kg/m3煙氣的其它性質(zhì)按空氣計(jì)算煤的工業(yè)分析：C：65%H：4%S：1%O：5%N：1%W：6%A：15% 按鍋爐大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：200/ 二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：900/凈化系統(tǒng)布置場(chǎng)地如圖1所示的鍋爐房北側(cè)20m以內(nèi)。圖1 鍋爐房平面布置圖四、 設(shè)計(jì)計(jì)算(一)、用煤量計(jì)算每臺(tái)鍋爐的所需熱量為：Q蒸發(fā)量×水的蒸發(fā)熱 =6

4、5;10×2570.8=1.54×10kJ/h所需的煤量為：=982.2kg/hHn煤的低位熱值熱鍋爐的熱效率(二)、煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算 以1kg煤燃燒為基礎(chǔ)，則 重量（g） 摩爾數(shù)（mol） 產(chǎn)物摩爾數(shù)（mol） 需氧數(shù)(mol)C 68056.667 CO:56.667 56.667H 40 40 HO:20 10 S 10 0.3125 SO: 0.3125 0.3125O 50 3.125 (O:1.5625) -1.5625 N 10 0.714 N:0.357 0 W 60 3.333 HO:3.333 0 A 150 飛灰:150×24

5、%=36g 0 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)理論需氧數(shù)56.667+10+0.3125-1.5625=65.417mol/kg=1.4877 m/kg 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論干空氣量 =1.4877×4.78=7.11 m/kg 空氣含水體積分?jǐn)?shù)0.01293=1.6091%標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際濕空氣量7.11×=9.394mol/kg 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量 CO:56.667 mol/kgSO: 0.3125 mol/kg N:0.357+3.78×63.2295=239.37 mol/kg HO: 20+3.333+9.394×1.6091%=23.484 mol/kg =7.16m

6、/kg 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量 =+(-1)= 7.16+7.11×（1.3-1）=9.29 m/kg（濕煙氣） =9.29-=8.75 m/kg（干煙氣） 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中含塵濃度 =2.91×10 mg/m（濕煙氣）式中 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例 A煤中不可燃成分的含量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量(m/) 4. 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度=2.15×10 mg/m（濕煙氣）式中 m(SO2)-燃燒煤生成的二氧化硫質(zhì)量，kg 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量(m/) 5. 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下總煙氣量Q=*設(shè)計(jì)耗煤量=9.29×982.2/3600=2.53m/s(三)、凈

7、化設(shè)備的選擇 設(shè)備應(yīng)達(dá)到的凈化效率式中 s標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙所排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值，mg/m3；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣污染物濃度，mg/m3；根據(jù)鍋爐表1鍋爐煙塵最高允許排放濃度和煙氣黑度限值可知:鍋爐類別適用區(qū)域煙塵排放濃（mg/m3)煙氣黑度時(shí)段時(shí)段燃煤鍋爐自然通風(fēng)鍋爐（<0.7MW(1t/h)）一類區(qū)100801二、三類區(qū)150120其它鍋爐一類區(qū)100801二類區(qū)250200三類區(qū)350250燃油鍋爐輕柴油、煤油一類區(qū)80801二、三類區(qū)100100其它燃料油一類區(qū)10080*1二、三類區(qū)200150燃?xì)忮仩t全部區(qū)域50501 表1 鍋爐煙塵最高允許排放濃度和煙氣黑度限值I時(shí)段：2000年1

8、2月31日前建成使用的鍋爐;II時(shí)段：2001年1月1日起建成的使用的鍋爐（含在I時(shí)段立項(xiàng)未建成或未使用的鍋爐和建成使用的鍋爐中需要擴(kuò)建、改造的鍋爐）。由于鍋爐廠所在地區(qū)為：二類地區(qū)、2006年新建，所以煙塵最高允許排放濃度為200 mg/m3=1-=93.22% 除塵器的選擇工況下的煙氣量 (m/h)式中標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，m/h； 工況下煙氣溫度，K; 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)狀態(tài)下煙氣溫度，273K。 =14759.05（m/h） 則煙氣流量為 m/s；根據(jù)工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達(dá)到的除塵效率確定除塵器：由除塵器手冊(cè)中選取HCWS系列文丘里水膜脫硫除塵器。煙氣溫度：160 除塵效率：93.12%

9、 壓力降（阻力） 800Pa表1 HCWS系列文丘里水膜脫硫除塵器型號(hào)處理煙氣量/()除塵器進(jìn)口流速/(m/s)文丘里喉部流速/(m/s)筒體內(nèi)上升流速/(m/s)脫硫效率/耗水量/(t/h)阻力/(mm)除塵效率/配套鍋爐容量/(t/h)HCW51355703.54.5608056801209597.56表2 設(shè)備外形結(jié)構(gòu)尺寸7450250470016508503301801400850392519025065025080052036022054070270 脫硫器的選擇鍋爐二氧化硫和氮氧化物最高允許排放濃度，按表2的時(shí)段規(guī)定執(zhí)行。表5 鍋爐二氧化硫和氮氧化物最高允

10、許排放濃度鍋爐類別適用區(qū)域SO2排放濃度（mg/m3）NOx排放濃度（mg/m3）時(shí)段時(shí)段時(shí)段時(shí)段燃煤鍋爐全部區(qū)域1200900/燃油鍋爐輕柴油、煤油全部區(qū)域700500/400其它燃料油全部區(qū)域1200900*/400*燃?xì)忮仩t全部區(qū)域100100/400第時(shí)段燃煤鍋爐二氧化硫最高允許排放濃度為900mg/m3所以，設(shè)備應(yīng)達(dá)到的脫硫效率：1-=58.14%式中 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐SO所排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值，mg/m3； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度要求達(dá)到的排放濃度: 900 mg/m3 (四)、確定設(shè)備、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置 各裝置及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確

11、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(duì)各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡(jiǎn)單，緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。 管徑的確定式中Q工況下管內(nèi)煙氣流量，m3/s；v煙氣流速，m/s；（可查有關(guān)手冊(cè)確定，對(duì)于鍋爐煙塵v=1015m/s ,取v=11.5 m/s）則 圓整并選取風(fēng)道 表6 圓斷面風(fēng)管統(tǒng)一規(guī)格外徑/mm鋼板通風(fēng)管外徑允許偏差/mm壁厚/mm6502.0內(nèi)徑d=650-2*2.0=646 (mm)由公式計(jì)算出實(shí)際煙氣流速：v=12.52(m/s)(五)、煙囪的設(shè)計(jì) 煙囪高度的確定一個(gè)煙囪的所有鍋爐的總蒸發(fā)量為Q=8t/h（兩臺(tái)鍋爐），表7 燃煤、

12、燃油（燃輕柴油、煤油除外）鍋爐房煙囪最低允許高度 鍋爐房裝機(jī)總?cè)萘縈W<0.70.7<1.41.4<2.82.8<77<1414<28t/h<11<22<44<1010<202040煙囪最低高度m202530354045查上表可得： 煙囪直徑的計(jì)算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算式中Q通過(guò)煙囪的總煙氣量，m3/h；v按表選取的煙囪出口煙氣流速，m/s)。表8煙囪出口煙氣流速（m/s）通 風(fēng) 方 式運(yùn) 行 情 況全負(fù)荷時(shí)最小負(fù)荷機(jī)械通風(fēng)102045自然通風(fēng)5102.53選定v=4.5m/s圓整取d=1.1m煙囪底部直徑 式中d2煙囪出口直

13、徑，m；H煙囪高度，m；i煙囪錐度，通常取i0.020.03。選定i=0.028 煙囪的抽力式中H煙囪高度，m；tk外界空氣溫度，；tp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，；B當(dāng)?shù)卮髿鈮?，Pa。(六)、系統(tǒng)阻力的計(jì)算 摩擦阻力損失對(duì)于圓管式中L管道長(zhǎng)度，m；d管道直徑，m；煙氣密度，kg/m3；v管中煙氣流速，m/s摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對(duì)粗糙度的函數(shù)?？梢圆槭謨?cè)得到。（實(shí)際中對(duì)金屬管道值可取0.02，對(duì)磚徹或混凝土管道可取0.04）。a對(duì)于650圓管L=1.5 + 5.45 - 0.163 + 0.45 + 2.7 +7.341 + 1.5 = 18.778 (m) b對(duì)于磚砌拱形煙道（參見(jiàn)

14、右圖）D=650mmB=690mm；A=0.6633m2式中，A為面積，X為周長(zhǎng)X= 2×B+=2×0.69+ = 2.4633m R=0.6633/2.4633=0.2693mL為6.14m , =0.04=14.653(pa) 局部壓力損失式中異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊(cè)中查到，或通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得；v與相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速率，m/s；煙氣密度，kg/m3。（1）圖4 中漸擴(kuò)管=0.19 漸縮管=0.1（2）對(duì)于圖5 所示的T型三通管=0.78對(duì)于T型合流三通管=0.55（3）圖5 中漸縮管=0.1 90°彎頭le=1.98m（4）鍋爐出口前阻力為800P

15、a（5）除塵器阻力為8001200 Pa，取1000 Pa（6）系統(tǒng)總阻力為（Pa）(七)、風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選擇及計(jì)算 風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算式中1.1風(fēng)量備用系數(shù)；Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前風(fēng)量，m3/h；tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，若管道不太長(zhǎng)，可以近似取鍋爐排煙溫度；B當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，kPa。 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算式中1.2風(fēng)壓備用系數(shù)；系統(tǒng)總阻力，Pa；Sy煙囪抽力，Pa；tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，；ty風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗(yàn)用氣體溫度，；引風(fēng)機(jī)為200根據(jù)Qy和Hy選定HL32A NO.10.5A 1450 工況序號(hào)為5的高效排煙風(fēng)機(jī)，性其能表如下： 機(jī)號(hào)傳動(dòng)方式轉(zhuǎn)速/（r/min）工況序號(hào)流量/全壓/Pa10.5AHL32A54964624443. 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算式中Qy風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/h；Hy風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa；1風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率（一般風(fēng)機(jī)為0.5-0.7）；2機(jī)械傳動(dòng)效率，當(dāng)風(fēng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)21，用聯(lián)軸器連接時(shí)20.950.98，用V形帶傳動(dòng)時(shí)20.95；電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，1.3。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)方式選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)。經(jīng)查閱有關(guān)資料，由風(fēng)機(jī)廠家所給的參數(shù)指標(biāo)，得配套電機(jī)性能參數(shù)如下：表9：配套電機(jī)性能參數(shù)功率（