大氣污染控制工程設(shè)計

1、大氣污染控制工程設(shè)計 前 言大氣污染控制工程是高等學校環(huán)境工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課大氣是人類賴以生存的最基本的環(huán)境要素構(gòu)成了環(huán)境系統(tǒng)中的大氣環(huán)境子系統(tǒng)但隨著自然活動更主要的是人類的生產(chǎn)生活大氣質(zhì)量下降污染日益嚴重工業(yè)廢氣所排放的大量污染物是最主要的原因在我國針對工業(yè)廢氣的治理多采用符合我國國情和不同地區(qū)特點的先進技術(shù)如在各項建設(shè)中納入大氣污染防治規(guī)劃與措施實行三同時酸雨對人類產(chǎn)生著最直接最嚴重的危害形成酸雨的根本過程是燃煤過程向大氣中排放大量的硫氧化物或者酸性氣體我國是以煤為主要能源的國家隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展能源的消耗量逐步上升大氣污染物排放量逐步增加而就我國的經(jīng)濟和技術(shù)發(fā)展水平及能源結(jié)構(gòu)來看以

2、煤炭為主要能源的狀況在今后的相當長時間內(nèi)不會改變我國的大氣污染將以煤煙型污染為主因此控制燃煤煙氣污染是我國改善大氣質(zhì)量的主要問題之一本設(shè)計是針對鍋爐煙氣的消煙除塵使其排放到大氣的煙塵達到國家規(guī)定的標準不致造成環(huán)境污染根據(jù)煤的工業(yè)分析元素分析等信息設(shè)計出的采暖鍋爐除塵脫硫設(shè)施系統(tǒng)采暖鍋爐所排放出來的煙塵是造成大氣污染的主要污染源之一本設(shè)計將所學的知識系統(tǒng)化對工業(yè)鍋爐煙氣進行除塵通過對鍋爐產(chǎn)生煙氣量的原始數(shù)據(jù)進行分析并將所學的幾種除塵器進行比較最終選擇旋風除塵器來除塵以達到排放標準在設(shè)計過程中對煙氣系統(tǒng)的阻力設(shè)計風機電機的選擇工程該費用的預算都進行了很詳細的計算同時將設(shè)計出來的器用CAD繪圖并打印

3、出來通過這次設(shè)計了解了工程設(shè)計的內(nèi)容方法及步驟培養(yǎng)了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)計說明書的能力由于作者的水平限制以及經(jīng)驗不足缺點錯誤在所難免熱切希望老師多多批評指正 摘 要本設(shè)計將所學的知識系統(tǒng)化對工業(yè)鍋爐煙氣進行除塵通過對DZL-25型鍋爐產(chǎn)生煙氣量的原始數(shù)據(jù)進行分析并將所學的幾種除塵器進行比較最終選擇旋風除塵器來除塵以達到排放標準在設(shè)計過程中對煙氣系統(tǒng)的阻力設(shè)計風機電機的選擇工程該費用的預算都進行了很詳細的計算同時將設(shè)計出來的器用CAD繪圖并打印出來通過這次設(shè)計了解了工程設(shè)計的內(nèi)容方法及步驟培養(yǎng)了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

4、使用技術(shù)資料編寫設(shè)計說明書的能力This design what we learned are systematical about air pollution for removing industrial boiler flue dust through Analysis the original data of flue gas volume produced by DZL-25 type boilers and comparing some different kinds of dust collector that we know in the classfinally choosi

5、ng the cyclone dust separation to remove the dust to meet emission standards During the design the resistance of flue gas system design fan motor selection project the costs of the budget are carried out very carefully then drawing the design drawings by CAD drawings and printing them out With this

6、design understanding of engineering design content methods and procedures culthuring the capabilities of determining the air pollution control systems design design calculations detailed drawing using the technical information and preparation of design specification 目 錄第一章 除塵概述511 除塵概況5111 煙塵概況5112

7、煙塵危害612 煙塵治理8121 機械式除塵器8122 電除塵器10123 過濾式除塵器10124 濕式除塵器11第二章 設(shè)計原則范圍與依據(jù)1321 確定設(shè)計方案的原則13211 方案的可行性13212 方案的經(jīng)濟性13213 方案的先進性1322 除塵器的選擇依據(jù)13第三章 工藝流程1531 鍋爐煙氣參數(shù)確定15311煤與煙氣的性質(zhì)15312處理要求15313氣象資料15314廠區(qū)地形1532 煙氣治理方案及原理15第四章 設(shè)計計算1741 消煙除塵系統(tǒng)的計算17411 煙氣量的計算17412 煙氣含塵濃度18414石灰消耗量的計算1942 煙氣系統(tǒng)凈化設(shè)備的選取19421除塵器應達到的除塵

8、效率19422除塵器的選取1943系統(tǒng)中煙氣溫度的變化21431煙氣在管道中的溫度降21432煙氣在煙囪中的溫度降2144 確定除塵器風機和煙囪的位置及管道的布置22441各裝置及管道布置的原則22442管徑的確定22443 煙囪的確定2345 系統(tǒng)阻力的計算24451 摩擦壓力損失24452局部壓力損失2546 風機電機的選擇28461風機風量的計算28462 風機風壓的計算29463 電動機功率的計算29第六章 思考題33致謝及參考文獻36 第一章 除塵概述11 除塵概況環(huán)境工程通常把氣體與粉塵的多相混合物的分離操作稱為除塵微粒不一定局限于固體也可以是液體微粒多相混合物中處于分散狀態(tài)的物質(zhì)

9、稱為分散相或分散物質(zhì)通常稱為粉塵或粉塵微粒作為除塵對象的塵粒直徑一般在100001微米之間100微米以上的塵粒由于重力作用很快將降落不作為除塵對象10微米以上塵粒易于分離問題不大成為問題的是10001微米之間的塵粒特別是1微米以下微塵粒分離較為困難也有害于人體是目前主要的研究范圍除塵在化工生產(chǎn)中的應用主要如 凈化分散介質(zhì) 如催化反應的原料氣中如有固體微粒會嚴重影響催化劑的效能必須在原料氣進入反應器之前把它除掉 回收分散物質(zhì) 如流化床反應器送出的氣體中一般夾帶著許多催化劑微粒為降低成本也為保護環(huán)境這些催化劑必須加以回收又如從干燥等工藝過程的氣流中回收固體產(chǎn)品 凈化排放氣 在生產(chǎn)中排放廢氣之前要盡

10、量分離出其中的固體微粒以展開綜合利用和保護環(huán)境 消除爆炸危險 某些含炭物質(zhì)及金屬細粉與空氣混合能形成爆炸混合物因此在混合之前應將能爆炸的物質(zhì)去掉除塵設(shè)備在化工生產(chǎn)中應用極為廣泛而在某些基本化學工業(yè)如硫酸合成氨等除塵器歷來被作為關(guān)鍵設(shè)備隨著化工業(yè)的迅速發(fā)展特別是裝置日益大型化在能量回收氣體凈化催化回收及防止大氣污染等工程中高效除塵器則成為關(guān)鍵設(shè)備之一111 煙塵概況煙氣的排放中粉塵是一個危害性很大的因素粉塵的定義為由自然力或機械力產(chǎn)生的能夠懸浮于空氣中的固體微小顆粒國際上將粒徑小于75m的固體懸浮物定義為粉塵在通風除塵技術(shù)中一般將1-200m乃至更大粒徑的固體懸浮物視為粉塵向空氣中放散粉塵的地點

11、或設(shè)備稱作塵源在自然力或機械力的作用下使粉塵或霧滴從靜止狀態(tài)變?yōu)閼腋∨c空氣中的現(xiàn)象稱作塵化作用按粉塵粒徑的大小可以把粉塵分為 可見粉塵可見粉塵是指用肉眼可見粒徑大于10m以上的粉塵 顯微粉塵顯微粉塵是指粒徑為025-10m可用一般光學顯微鏡觀察的粉塵 超顯微粉塵超顯微粉塵是指粒徑小于025m只有在超顯微鏡或電子顯微鏡下可以觀察到的粉塵粉塵來源可分為兩大類一是人類活動引起的二是自然過程引起的后者包括火山爆發(fā)山林火災雷電等造成各種塵埃自然過程對大氣的污染目前人類還不能完全控制但這些自然過程多具有偶然性地區(qū)性而兩次同樣過程發(fā)生的時間往往較長由于自然環(huán)境有一定的容量和自凈能力自然過程所造成的粉塵污染經(jīng)

12、過一段時間后會自動消失對整個人類的發(fā)展尚無根本性的危害人類活動引起的粉塵主要來源于3個方面即工業(yè)生產(chǎn)污染生活活動污染源及交通運輸污染源 工業(yè)生產(chǎn)污染源如火力發(fā)電廠鋼鐵廠化工廠礦山作區(qū)等工業(yè)部門的生產(chǎn)以及燃料燃燒過程皆向大氣中排放大量的粉塵及其他有害成分工業(yè)生產(chǎn)污染源是造成粉塵污染的最主要的來源 生活污染源城市和工礦企業(yè)住宅區(qū)商業(yè)區(qū)千家萬戶的生活爐灶經(jīng)營性爐灶以及采暖鍋爐的煙囪同樣會向大氣中排入煙塵 交通運輸污染源汽車火車輪船飛機等交通工具排放的尾氣及行走二次揚塵都含有粉塵污染物在交通運輸業(yè)十分發(fā)達的今天尤其在城市它已成為粉塵污染的重要來源之一空氣污染物總量中約有10-15是以粉塵顆粒形式存在的

13、在顆粒物總量中來自機動車輛的占3來自工業(yè)方面的占53由發(fā)電站產(chǎn)生的占13由工業(yè)鍋爐排出的占20由垃圾處理造成的占9來自其他源的顆粒物有海洋鹽類火山灰風蝕的粉塵道路塵土森林火災的生成物以及植物花粉和種子112 煙塵危害粉塵的危害主要包括以下幾個方面粉塵對人體健康的危害 呼吸系統(tǒng)疾病塵肺是指由于吸入較高濃度或長時間吸入的生產(chǎn)性粉塵而引起的以肺組織彌漫性纖維化病變 其他系統(tǒng)的疾病接觸生產(chǎn)性粉塵除可引起上述呼吸系統(tǒng)的疾病外還可引起眼睛及皮膚的病變?nèi)缭陉柟庀陆佑|煤焦油瀝青粉塵時可引起眼瞼水腫和結(jié)膜炎粉塵落在皮膚上可堵塞皮脂而引起皮膚干燥繼發(fā)成毛囊炎膿皮病等有些礦物性粉塵如玻璃纖維和礦渣棉粉塵長期作用于皮

14、膚可引起皮炎也有一些腐蝕性和刺激性的粉塵如石灰等粉塵作用于皮膚可引起某些皮膚病變和潰瘍性皮炎粉塵爆炸 粉塵爆炸影響因素 分散在空氣或可燃氣中的某些粉塵需同時具備氧氣高溫源可燃粉塵容器四個條件才會燃燒爆炸粉塵的爆炸在瞬時間產(chǎn)生伴隨著高溫高壓熱空氣膨脹形成的沖擊波具有很大的摧毀力和破壞性這方面的傷亡事故及隨時帶來的巨大經(jīng)濟損失引起人們對粉塵爆炸問題的高度重視 粉塵爆炸危險 在礦山開采粉塵冶金糧食加工食品生產(chǎn)塑料工業(yè)染料和涂料洗滌劑漂白劑農(nóng)藥和醫(yī)藥制造業(yè)以及植物纖維紡織工藝等普遍存在著粉塵爆炸危險由此可見除塵系統(tǒng)的粉塵爆炸危險不容忽視鍋爐除塵器由于爐內(nèi)煤粉飛揚易引發(fā)明火引爆事故在糧食系統(tǒng)木材加工工業(yè)

15、紡織工業(yè)等部門都出現(xiàn)過除塵系統(tǒng)中的可燃性粉塵著火爆炸事件三粉塵的其他影響 粉塵對能見度的影響 當光線通過含塵介質(zhì)時由于塵粒對光的吸收散射等作用光強會減弱出現(xiàn)能見度降低的情況在一些污染嚴重的城市工業(yè)區(qū)以及一些粉塵作業(yè)場所能明顯地察覺到能見度的降低 對建筑物植物和動物的影響 空氣中的塵粒本身可能是化學惰性的或活性的它們?nèi)绻鲜嵌栊缘囊部梢詮拇髿庵形栈瘜W活性物質(zhì)或者它們會化合成多種化學活性物質(zhì)據(jù)化學成分和物理性能塵粒物質(zhì)能對建筑物起到廣 泛的破壞作用塵粒落在涂料的建筑物表面玻璃幕墻上就會把它弄臟每年對建筑物和構(gòu)筑物內(nèi)外的重新涂裝和清洗費用相當可觀 粉塵對設(shè)備產(chǎn)品的影響 含塵氣流在運動時與壁面沖撞產(chǎn)

16、生切削和摩擦引起機器設(shè)備的磨損含塵中的粉塵磨損性與氣流速度的23次方成正比氣流速度越高粉塵對壁面的磨損越嚴重但粉塵濃度達到某一程度時由于粉塵粒子之間的相互碰撞反而減輕了與壁面的碰撞摩擦含塵空氣中的塵粒沉降到機器的轉(zhuǎn)動部件上將加速機件的磨損影響機器工作精度甚至使小型精密儀表的部件卡住不能工作粉塵污染不僅影響產(chǎn)品的外觀還能造成產(chǎn)品質(zhì)量的下降12 煙塵治理工業(yè)鍋爐所排放出來的煙塵是造成大氣污染的主要污染源之一所排放出來的煙塵是由煙炱黑煙和灰塵所組成由于它們的發(fā)生過程性質(zhì)不同因此解決的方法也不相同煙炱的主要成分為碳氫氧及其化合物解決的方法可以通過改造鍋爐進行合理的燃燒調(diào)節(jié)使其在爐膛內(nèi)燃燒掉同時也降低了

17、排塵的原始濃度灰塵主要是碳粒和灰分等顆粒物可以通過加裝除塵器的辦法解決工業(yè)鍋爐煙氣除塵中為了將塵粒從煙氣中分離出來所采用的各種各樣除塵裝置就是利用不同的作用力包括重力慣性力離心力擴散附著力電力等以達到從煙氣中分離和捕集的目的工業(yè)鍋爐可以采用的各種除塵裝置按煙塵從煙氣中分離出來的原理可以分為下列四大類 機械式除塵器 電除塵器 過濾式除塵器 濕式除塵器121 機械式除塵器機械式除塵裝置是目前國內(nèi)使用較普遍的除塵裝置它包括重力沉降室慣性除塵器旋風除塵器等類型這類除塵裝置具有結(jié)構(gòu)簡單制造方便投資少運行費用低管理方便且耐高溫等優(yōu)點重力沉降室和慣性除塵器的除塵效率一般不高在4060之間可以作為初級除塵使用

18、旋風除塵器的除塵效率在90左右多管式旋風除塵器的除塵效率較高 重力沉降室重力沉降室是最簡易的一種除塵裝置其作用原理是當含塵煙氣進入沉降室后由于截面積突然擴大煙氣流迅速降低煙氣利用自身的重力作用使其自然沉降到底部從而把煙粒從煙氣中分離出來這種除塵裝置一般只能除去大于40m以上的大顆粒塵因此效率較低重力沉降室的除塵效率與沉降室的結(jié)構(gòu)煙氣中塵粒的大小塵粒的密度煙氣流速等因素有關(guān)如在沉降室內(nèi)合理布置擋板隔墻噴霧等措施對提高除塵效率有一定的作用 慣性除塵器 慣性除塵器是利用煙氣流動方向發(fā)生急劇改變時由于塵粒受慣性力的作用而將塵粒從氣體中分離并捕集下來的一種裝置一般慣性除塵器的氣流速度愈高氣流方向轉(zhuǎn)變角度

19、愈大轉(zhuǎn)變次數(shù)愈多凈化效率愈高壓力損失也愈大慣性除塵器用于凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵具有較高除塵效率對粘結(jié)性和纖維性粉塵則因易堵塞而不宜采用由于慣性除塵器的凈化效率不高故一般只用于多級除塵中的第一級除塵捕集10-20m以上的粗塵粒壓力損失依型號而定一般為100-1000Pa其結(jié)構(gòu)型號多種多樣可分為以氣流中粒子沖擊擋板捕集較粗粒子的沖擊式和通過改變氣流流動方向而捕集較細粒子的反向式 旋風除塵器旋風除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置廣泛應用于工業(yè)鍋爐的煙氣除塵中其它行業(yè)也常用以回收有用的顆粒物如催化劑茶葉面粉奶粉等旋風除塵器具有結(jié)構(gòu)簡單投資省除塵效率高適應性強運行操作

20、管理方便等優(yōu)點是消除煙塵危害保護環(huán)境的重要設(shè)備之一通常情況下旋風除塵器能夠捕集5m以上的塵粒其除塵效率可達90以上旋風除塵器的種類按進氣方式可以分為切向進入式和軸向進入式二類從氣流組織上來分有回流式直流式平旋式和旋流式等多種國內(nèi)主要運用的有XZZ型旋風除塵器XZDG型旋風除塵器XNDG型旋風除塵器SG型旋風除塵器等122 電除塵器電除塵器是含塵氣體在通過高壓電場進行電離的過程中使塵粒荷電并在電場力的作用下使塵粒沉積在集塵器上將塵粒從含塵氣體中分離出來的一種除塵設(shè)備電除塵過程與其它除塵過程的根本區(qū)別在于分離力主要是靜電力直接作用在粒子上而不是作用在整個氣流上這就決定了它具有分離粒子耗能小氣流阻力

21、也小的特點由于作用在粒子上的靜電力相對較大所以即使對亞微米級粒子也能夠有效地捕集電除塵器的應用較為廣泛其優(yōu)點主要有壓力損失小處理煙氣量大能耗低對細粉塵有很高的捕集效率可在高溫或強腐蝕性氣體下操作但是它的一次性投資較高占地面積大制造安裝要求高、維護管理技術(shù)性強高濃度時要用前置除塵123 過濾式除塵器過濾式除塵器又稱空氣過濾器是使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置采用濾紙或玻璃纖維等填充層做濾料的空氣過濾器主要可用于通風及空氣調(diào)節(jié)方面的氣體凈化其主要包括袋式除塵器和顆粒層除塵器 袋式除塵器 袋式除塵器的除塵過程是和濾料及粉塵的擴散慣性碰撞遮擋篩分重力和靜電等因素有關(guān)采用纖維織物作濾料的袋式除

22、塵器主要用在工業(yè)尾氣的除塵方面對捕集小顆粒粉塵的性能較好除塵效率高一般可達99廣泛應用于水泥冶金陶瓷化工食品機械制造等工業(yè)和燃煤鍋爐的煙塵凈化中但是對溫度較高濕度較大帶粘性粉塵和有腐蝕性的煙塵不宜使用 顆粒層除塵器 顆粒層除塵器是利用顆粒狀物料如硅石礫石焦炭等作填料層的一種內(nèi)部過濾式除塵裝置其除塵機理與袋式除塵器類似主要靠慣性截留及擴散作用等過濾效率隨顆粒層厚度及其上沉積的粉塵層厚度的增加而提高壓力損失也隨之增大顆粒層除塵器是七年代出現(xiàn)的一種除塵裝置能耐高溫耐腐蝕耐磨損除塵效率高維修費用低但也有其缺點體積比較大清灰裝置比較復雜阻力也比較高目前顆粒層除塵器主要用于處理高溫含塵氣體124 濕式除塵

23、器濕式除塵器是使含塵氣體與液體一般為水密切接觸利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其它作用捕集塵?；蚴沽皆龃蟮难b置濕式除塵器可以有效地將直徑為01-20m的液態(tài)或固態(tài)粒子從氣流中除去同時也能脫除氣態(tài)污染物它具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低占地面積小操作及維修方便和凈化效率高等優(yōu)點能夠處理高溫高濕的氣流將著火爆炸的可能減至最低但采用濕式除塵器時要特別注意設(shè)備和管道腐蝕以及污水和污泥的處理的問題濕式除塵器也不利于副產(chǎn)品的回收目前根據(jù)濕式除塵器的凈化機理可將其分為七類重力噴霧洗滌器旋風洗滌器自激噴霧洗滌器板式洗滌填料洗滌器文丘里洗滌器機械誘導噴霧洗滌器 重力噴霧洗滌器重力噴霧洗滌器是一種最簡單的濕式除塵裝置除塵效率低所

24、以它與其它除塵器串連作為第一級除塵根據(jù)塔內(nèi)煙氣與液體的流動方向可以分為順流、逆流和錯流三種型式最常用的是逆流噴霧塔 旋風洗滌器最簡單的旋風洗滌器是在干式旋風分離器內(nèi)部以環(huán)形方式安裝一排噴嘴進水噴嘴也可以安裝在旋風洗滌器的入口處而在出口處通常還需要安裝除霧器旋風洗滌器的另外一種形式是中心噴霧而在我國應用最廣的是旋風水膜除塵器旋風洗滌器氣體入口速度范圍一般為15-45ms離心洗滌器凈化5m以下的粉塵是有效的中心噴霧的旋風洗滌器對于05m以下的粉塵的捕集效率可達95以上旋風洗滌器適用于處理煙氣量大和含塵濃度高的場合它可以單獨采用也可以安裝在文丘里洗滌器之后作為脫水器 文丘里洗滌器文丘里洗滌器是一種高

25、效濕式洗滌器但動力消耗和水量消耗都比較大常用在高溫煙氣降溫和除塵上其結(jié)構(gòu)由收縮管喉管和擴散管組成主要工作原理是慣性碰撞 自激噴霧洗滌器自激噴霧洗滌器是一種效率較高的洗滌器這種洗滌器沒有噴嘴也沒有很窄的縫隙因此不易堵塞是一種常用的濕式除塵器自激噴霧洗滌器是靠含塵氣流自身直接沖擊水面而激起的浪花與水霧來達到除塵目的的該洗滌器隨水位的增高氣流速度的增大效率也將提高但此時的阻力損失也增加不過該洗滌器的耗水量少其水氣比為134kg1000m3 板式洗滌器板式洗滌器的結(jié)構(gòu)主要有布滿小孔的篩板淋水管檔水板水封排污閥及進出口所組成該除塵器結(jié)構(gòu)簡單投資少效率高可以用水泥制造外殼節(jié)約鋼材能夠耐腐蝕缺點是耗水量大篩

26、板易于堵塞 第二章 設(shè)計原則范圍與依據(jù)21 確定設(shè)計方案的原則確定設(shè)計方案總的原則是在可能的條件下盡量采用科學技術(shù)上的最新成就使生產(chǎn)達到技術(shù)上最先進可行性設(shè)計方案應充分考慮符合國情和因地制宜原則流程布置和設(shè)備結(jié)構(gòu)不應超出一般土建要求和機械加工能力應對市場情況作適當?shù)木C合分析估計產(chǎn)品目前和將來的市場需求設(shè)計應符合能量充分有效合理利用和節(jié)能原則先進性應對目前存在的問題提出改進方案和改進措施并盡可能采用國內(nèi)外最新技術(shù)成果y 56Hy 5Sy 1 Oy 8 Ny 2Wy 7Ay 16dy 163112鍋爐及煙氣的資料鍋爐型號DZL-25型熱效率75排煙溫度160風機實驗氣體溫度235環(huán)境溫度4當?shù)卮髿?/p>

27、壓975×104Pa空氣過剩系數(shù) 14煙氣在鍋爐出口前阻力1100Pa煙氣密度138m3排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例18煙氣其它性質(zhì)按空氣計算312處理要求環(huán)境空氣質(zhì)量標準GB30951996大氣污染物綜合排放標準GB162971996鍋爐大氣污染物排放標準GBl3271-2001中二類區(qū) II時段 標準煙塵濃度排放標準200mgm3二氧化硫排放標準900mgm3 313氣象資料風向常年主導風向為西南風氣溫全年平均氣溫為16 50C全年平均氣溫80C有21天極端氣溫最高為3800C最低為90C水文全年平均最大日降雨量為1163mm314廠區(qū)地形凈化處理設(shè)備處理站位于鍋爐房的北側(cè)1

28、0m地勢平坦地面標高55m平均地面坡度為003005地勢為東南高西南低征地面積為250m2凈化系統(tǒng)布置場地如圖1-1所示的鍋爐房北側(cè)10m以內(nèi)32 煙氣治理方案及原理工業(yè)鍋爐所排放出來的煙塵是造成大氣污染的主要污染源之一煙氣的治理可以通過加裝除塵器的辦法解決工業(yè)鍋爐煙氣除塵中為了將塵粒從煙氣中分離出來所采用的各種各樣除塵裝置就是利用不同的作用力包括重力慣性力離心力擴散附著力電力等以達到從煙氣中分離和捕集的目的工業(yè)鍋爐可以采用的各種除塵裝置按煙塵從煙氣中分離出來的原理可以分為下列四大類 機械式除塵器 電除塵器 過濾式除塵器 濕式除塵器 第四章 設(shè)計計算本章節(jié)的計算過程中主要包括消煙除塵系統(tǒng)的設(shè)計

29、計算除塵的壓力損失石灰消耗量的計算通風機等設(shè)備的選取計算根據(jù)計算結(jié)果再確定凈化系統(tǒng)的設(shè)計方案41 消煙除塵系統(tǒng)的計算本節(jié)所包含的內(nèi)容主要是鍋爐出口理論煙氣量的計算和實際煙氣量的計算從而確定鍋爐出口處煙氣的流速同時根據(jù)國家二類區(qū)的排放要求確定本設(shè)計所要達到的除塵效率要求411 煙氣量的計算4111 理論空氣量的計算燃料中可燃成分是碳氫硫三種元素它們完全燃燒所需理論量計算如下 碳的燃燒C O2 CO2每千克碳完全燃燒需1867mN3氧氣并產(chǎn)生1867 m3二氧化碳氫的燃燒H2 O2 H2O每千克氫完全燃燒需556m3氧氣并產(chǎn)生111 m3水蒸氣硫的燃燒S O2 SO2每千克硫完全燃燒需07 m3氧

30、氣并產(chǎn)生07 m3二氧化硫每千克應用基燃料中元素重量分別為CY 56HY 5SY 1 OY 8 所以燃料完全燃燒時外部供氧理論量為Qa 478 1867CY556HY07SY-07OY m3kg 478× 1867×56556×507×1-07×1 607m3kgCYHYSYOY分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分數(shù) 4112 標準狀態(tài)下理論煙氣量的計算 CY 56HY 5SY 1 OY 8 NY 2WY 7AY 16dY 16QS 1867 CY0375SY 112HY124WY016Qa079 Qa08NYm3kg 1867× 56037

31、5×1 112×5124×7016×607079× 60708×2 748m3kg 式中Qa標準狀態(tài)下理論空氣量m3kg WY煤中水分所占質(zhì)量分數(shù) NYN元素在煤中所占質(zhì)量分數(shù)4113 標準狀態(tài)下實際煙氣量的計算空氣含濕量 1293gm30016m3m3 干空氣空氣過剩系數(shù)a 14QS QS1016 a-1 Qam3kg 7481016 14-1 ×607 9m3kg4114實際煙氣量的計算 鍋爐的效率為75 煤的熱值20939kJkg 蒸汽熱焓值25708kJkg所需熱量為35×1000×25708kJ

32、h 89978000kJh 35t蒸汽的耗煤量th 5729 th 標準狀態(tài)下煙氣流量 Q QS×設(shè)計耗煤量 967×5729×1000 55399m3h 按55500m3h計算412 煙氣含塵濃度排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例dsh 18C dsh×AYQSkgm3 2978mgm3 式中dsh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 QS標準狀態(tài)下實際煙氣量m3kg 413標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算 mgm3 2068mgm3 式中SY煤中含可燃硫的質(zhì)量分數(shù) QS標準狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量m3kg414石灰消耗量的

33、計算 因濕式脫硫法CaS 13所計算是一千克煤燃燒所得SO2質(zhì)量 二氧化硫質(zhì)量 002068×967mg 019mg 13× 0022mg42 煙氣系統(tǒng)凈化設(shè)備的選取421除塵器應達到的除塵效率 1- 1-2002978 9328式中C標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度mgm3 CS標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值取200mgm3 91314按91400計算 式中Q-標準狀態(tài)下煙氣流量 -工況下煙氣溫度K T-標準狀態(tài)下溫度273K則煙氣流量為 目前國內(nèi)有關(guān)化學工程及環(huán)境工程的資料對于除塵1 9 10的報道已較為詳細干法除塵方法有重力沉降器慣性分離器旋風分離器多管式旋風分離器及旋流式

34、分離器等濕法除塵有噴淋塔文丘管洗滌器泡沫洗滌器湍球塔沖擊型洗滌器強化型洗滌器等下表10為常用除塵器的性能表1 除塵器規(guī)格及性能參數(shù)除塵器名稱除塵粒徑m效率阻力Pa氣速ms設(shè)備費運行費重力沉降器1005050-13015-2低很低慣性除塵器4050-70300-80015-20低很低旋風除塵器5-2070-90800-150010-15低低沖擊式除塵器5951000-1600低中 文丘里除塵器05-190-984000-10000低高 電除塵器001-0190-9950-13008-15低中袋式除塵器0195-991000-1500101-03低較高本設(shè)計擬對一臺鍋爐進行煙氣除塵鍋爐的蒸氣量為3

35、5th屬于小型鍋爐為節(jié)省費用并達到除塵率為9328考慮旋風除塵器最為適用旋風除塵器5是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置能有效的收集粒徑為5微米以上的的塵粒且結(jié)構(gòu)簡單造價低廉維修工作量小粉塵適應性強是目前應用較多的一種除塵設(shè)備旋風除塵器有以下幾個特點 結(jié)構(gòu)簡單器身無運動部件體積小占地面積小投資較少不需特殊的附屬設(shè)備洗滌器要求供水及污水處理裝置過濾式和電力除塵器要振打清灰裝置電力除塵器還要高壓整流電源等 操作維護簡便壓力損失中等動力消耗不大運轉(zhuǎn)維護費用較低造價低除塵效率較高適應粉塵負荷變化性能好可用于高溫含塵煙氣凈化 操作彈性較大性能穩(wěn)定不受含塵氣體的濃度溫度限制對于粉塵的物理性質(zhì)

36、無特殊性要求只是難以捕集5um以下的粉塵粒子而本次煙塵含少量5um以下的塵粒故適用 同時可根據(jù)化工生產(chǎn)的不同要求選用不同材料制作或內(nèi)襯各種不同的耐磨耐熱材料以提高使用壽命根據(jù)含塵氣體的粒度分布所需的除塵效率以及煙氣溫度等因素選擇XZZ型XZZ型旋風除塵器特點結(jié)構(gòu)簡單新穎高效中阻負荷適應性強運行穩(wěn)定可靠鋼耗小占地面積省管理維護方便造價低等特點 本除塵器可由單筒及數(shù)個單筒組合使用錐體底部帶有反射屏防止二次氣流將已分離的粉塵重新?lián)P起帶有料位料封裝置除塵效率高可達95內(nèi)壁涂抹有20毫米的耐磨耐高溫襯料基耐磨性能是普通碳素鋼的20-30倍其耐溫達450以上可直接處理高溫廢氣43系統(tǒng)中煙氣溫度的變化431

37、煙氣在管道中的溫度降 t1 0C 340C 式中Q標準狀態(tài)下煙氣流量m3hF管道散熱面積m2CV標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容一般為13521357kJm2q 4187kJ m2h 室外q 5443kJ m2h 432煙氣在煙囪中的溫度降t2 0C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)量之和th A溫降系數(shù)可以由表1取得表1 溫度系數(shù)表煙囪種類鋼煙囪無襯桶鋼煙囪有襯桶磚煙囪H50m壁厚小于05m磚煙囪壁厚大于05mA2080402 所以t2 300C總溫度降 t t1t2 343 640C 44 確定除塵器風機和煙囪的位置及管道的布置441各裝置及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房的

38、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力求簡單緊湊管路短占地面積省并使安裝操作和檢修方便442管徑的確定 式中Q工況下管內(nèi)煙氣流量m3s v煙氣流速 1015ms14ms圓整并選取風道 表2 風管管徑數(shù)據(jù) 外徑 鋼制板風管 外徑允許偏差 壁厚 1600 100內(nèi)徑 d 1700-2100 1500 由公式可計算出實際煙氣流速 443 煙囪的確定 首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量30th然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定確定煙囪的高度表3鍋爐總額定出力30故選定煙囪高度為 45m表3 鍋爐煙囪的高度鍋爐總額定出力 th 21

39、22661010202635煙囪最低高度m202530354045 按表4選取的煙囪出口煙氣流速 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 68 253選定 15 4432 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i 002003取i 0025 4433 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)卮髿鈮浩渲袩焽鑳?nèi)煙氣平均溫度 t-t·h t-··h 160-34 -··45 154 所以 1909545 系統(tǒng)阻力的計算451 摩擦壓力

40、損失對于圓管 式中L管道長度不包括管件閥門自身尺寸大小md管道直徑m煙氣密度kgm3管中氣流平均速率ms摩擦阻力系數(shù) a對于1500圓管 L 10m 工況狀態(tài)下煙氣的密度 所以壓力降為 b對于磚拱形煙道 D 1500mm 所以 B 1252mm 452局部壓力損失 式中異形管件的局部阻力系數(shù)查有關(guān)手冊 與相對應的斷面平均氣流速率ms煙氣密度kgm3 4521除塵器進氣管的計算 圖1除塵器入口前管道示意圖煙道走勢自行選擇圖1中一處為一漸縮管漸縮管的計算45時 01取 45v 150ms 二處為一30 Z形彎頭 由手冊查得 10×0157 0157 三處為一漸擴管 查表并取 30

41、6;則 019 4522除塵器出氣管的計算 圖 除塵器出口至風機入口段管道示意圖 設(shè)兩個均為90°彎頭D 500取R D則 023 兩個彎頭 4523 T形三通管 圖3 T形三通管示意圖 對于T形合流三通 055 系統(tǒng)總阻力其中鍋爐出口前阻力為1100Pa除塵器阻力800Pa 9213376740439661546641100800 2086 Pa 46 風機電機的選擇風機的選擇是關(guān)系到能否使煙囪煙氣順利排出因此風機的是否得當關(guān)系到整個設(shè)計是否合理在本節(jié)中著重從風機的風量和風機的風壓兩個方面來考慮通過和前面章節(jié)所計算的管道阻力相比較從而選擇恰當?shù)娘L機461風機風量的計算 11

42、5;55500 × 90213m3h 式中11風量備用系數(shù)Q標準狀態(tài)下風機前風量m3htp風機前煙氣溫度B當?shù)卮髿鈮毫?62 風機風壓的計算 12× 2086-19095 × 3412Pa式中12風壓備用系數(shù)系統(tǒng)總阻力PaSy煙囪抽力Patp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標準狀態(tài)下煙氣密度134kgm3463 電動機功率的計算 229kW式中Qy風機風量m3hHy風機風壓Pa1風機在全壓頭時的效率一般風機為06高效風機約為092機械傳動效率電動機備用系數(shù)對于引風機 13 確定煙氣量 已知Q 91400m3h 又取安全系數(shù)11Q 91400&#

43、215;11 100540m3h 確定風機型號現(xiàn)風機運行系統(tǒng)中溫度為145空氣的密度發(fā)生了變化風量不變所以風壓發(fā)了變化為了根據(jù)樣本選擇風機應該把實際工況下的風壓換算成標準狀態(tài)下的風壓 P總 P總又因為 所以P總 P總綜合各項指標查鍋爐房實用設(shè)計手冊第二版選用Y5-47-12型高效低噪離心引風機 全 壓 Pa 3148 風 量 m3h 12121 效 率 85 內(nèi) 功 率 kW 1247所需功率 kW 1706電機型號 Y160L-2滑輪高度 M 55 滑輪代號 7×64×3電機功率 kW 185 第五章 經(jīng)濟預算任何一個項目除要達到預期的運行目的外均要考慮其經(jīng)濟可行性只有在

44、經(jīng)濟條件允許的條件下才能正常運行本章節(jié)著重計算了從鍋爐房出口處到煙囪段的各設(shè)備費用土建費用人工費用折舊費用等其他費用以驗證本設(shè)計在在實際中的經(jīng)濟可行性51 工程費用預算511 成型設(shè)備費用預算在整個設(shè)計中的能購買到的成型設(shè)備有袋式除塵器電機風機其費用見表4 表4 主要設(shè)備表序號設(shè)備名稱型號及規(guī)格數(shù)量價格元·臺1旋風除塵器XZZD1000型21500002電機Y160L-2151500003引風機Y5-47-12型1035000512 煙囪費用預算磚結(jié)構(gòu)高45m上口徑12m口徑35m查鍋爐房實用設(shè)計手冊可知16t鍋爐上口徑為12m的煙囪的造價參考指標為158876元估計此設(shè)計中的煙囪為

45、150000元513 管道費用預算用焊接鋼管單價約為3000元噸總共約需用20m鋼管約為32噸約需資金9600元磚煙道長約20米估計造價為5000元514 工程總費用將各項費用相加工程總費用大概為150萬元1484600元運行成本預算521 所需電費選定風機的配套電機功率為185kw每度電費用為07元則費用為185×24×365×07×15 170萬元522 所需人工費用聘2名工人清泥及對設(shè)備進行管理維護預計工資為1000元人·月總需費用為1000×2×12 24萬元523 設(shè)備折舊費用設(shè)備按使用10年計算則每年的額折舊費為

46、150×10 15萬元524 運行總費用151735151702415 4765萬元53 分析在設(shè)備運行過程中還可能會遇到各種突發(fā)性問題這都需要進行解決難免會超出預算經(jīng)費因此在實際運行過程中可能會超支另外回收的粉煤灰可作為建筑原料實驗固體廢物的資源化利用 第六章 思考題1鍋爐煙氣除塵的種類及適用范圍答鍋爐煙氣除塵常用的除塵器有重力沉降室慣性分離器旋風除塵器沖擊式除塵器電除塵器文丘里洗滌器袋式除塵器等重力沉降室的除塵粒徑100m 除塵效率較低只能作為高效除塵的預除塵裝置除去較大和較重的粒子慣性分離器除塵粒徑40m凈化效率不高故一般只用于多級除塵中的第一級除塵對于凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵具有較高的除塵效率旋風除塵器的除塵粒徑5-20m除塵效率一般結(jié)構(gòu)簡單操作維護簡便性能穩(wěn)定應用較為廣泛沖擊式除塵器的除塵粒徑5m除塵效率95電除塵器的除塵粒徑001-01除塵效率90-99對細粉塵具有很高的捕集效率可在高溫或強腐蝕性氣體下操作文丘里洗滌器的除塵粒徑05-1m除塵效率90-98它是