大气污染课程设计

大气污染控制工程课程设计说明书题目:某燃煤锅炉房烟气除尘脱硫系统设计系:环境工程年级/专业/班:09级环境工程1班学生姓名:学号:指导教师:任务下达时间:2012年2月13日完成时间:2012年2月19日2I目录第一章引言...............................................................................................1第二章设计方案的确定...........................................................................32.1物料衡算........................................................................................32.1.1标准状态下理论空气量……................................................32.1.2标准状态下理论烟气量……................................................42.1.3标准状态下实际烟气量……………………………………12.1.4标准状态下烟气含尘浓度………………………………..12.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度…………………………12.2工艺方案的比较和确定................................................................5第三章工艺计算.......................................................................................53.1除尘器设计....................................................................................63.2脱硫装置设计................................................................................83.3除尘脱硫设备、风机和烟囱的位置及管道的布置...................83.3.1各装置及管道布置的原则…………………………………13.3.2管径的确定………………………………………………...13.4烟囱的设计..................................................................................103.5系统阻力的计算..........................................................................113.6风机和电动机选择及计算..........................................................14第四章结论.............................................................................................16参考文献...................................................................................................161第一章引言1、阐述烟气除尘脱硫及其在环境保护中的作用；我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭在我国一次能源的生产和消耗中占70%以上。然而，我国大多数燃用高硫煤的电站没有脱硫设施，普遍存在工艺落后、煤耗高等缺点。二氧化硫排放大的中小型电站和工业窑炉还很普遍，到目前为止，一些城市的居民炉灶仍采用散煤，我国城市二氧化硫污染相当严重。大量二氧化硫的排放是我国降雨呈酸性的主要原因，二氧化硫的酸雨的危害面极广，包括农业、工业、交通运输、建筑物、人身健康等诸多方面，造成的经济损失更是巨大的。由于二氧化硫和酸雨对人类环境造成了严重的危害，因此控制燃煤烟尘的SO2对改善大气污染状况至关重要。2、列举几种除尘器、脱硫工艺的种类及工作原理等；高温气体净化主要包括脱硫和除尘两部分，此外还须脱除HCI、HF和碱金属蒸汽等有害杂质。在常规工艺中，脱硫和除尘作为独立的单元操作分别在各自的装置中完成。从气体中去除或捕集固态或者液态微粒的设备称为除尘器。目前常用的除尘器可分为：机械除尘器、电除尘器、湿式除尘器等。机械除尘器是指利用质量力的作用使颗粒物与气流分离的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。重力沉降室：工作原理：通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置。气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。惯性除尘器：工作原理：沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。旋风除尘器：工作原理：利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离。电除尘器是指利用高压电场使尘粒荷电，在电场力作用下使粉尘从气体中去除的装置，与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上。工作原理：悬浮粒子荷电；带电粒子在电场内迁移和捕集；将捕集物从集尘表面上清除。湿式除尘器是使含尘气体与液体密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置，可分为重力喷雾洗涤器、旋风洗涤器、文丘里洗涤器等。通过对国内外脱硫技术以及国内电力行业引进脱硫工艺试点厂情况的分析研究，目前脱硫方法一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等。目前脱硫的几种工艺有：石灰石—石膏法烟气脱硫工艺、旋转喷雾干燥烟气脱硫工艺、炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺、烟气循环流化床脱硫工艺等。石灰石—石膏法烟气脱硫的工作原理：将石灰石粉加水制成浆2液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。烟气循环流化床脱硫的工作原理：由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔（即流化床）底部进入。吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的吸收剂粉末互相混合，颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦，形成流化床，在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器，被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔中。3、介绍并分析设计任务。1.课程设计题目某燃煤锅炉房烟气除尘脱硫系统设计2.课程设计目的通过本课程设计的综合训练，使环境工程专业学生掌握《大气污染控制工程》课程所要求的基本设计方法，具备初步的大气污染控制工程方案及设备的独立设计能力，锻炼学生查阅和收集专业资料和设计手册的技能，培养学生综合运用所学的理论知识独立分析和解决大气污染控制工程实际问题的实践能力。3.设计原始资料燃煤量：1550kg/h（台）排烟温度：150℃空气过剩系数：1.36烟气出口处离地面：2.5m锅炉型号：SZL10-1.6型，共3台烟气密度（标准状态下）：1.3kg/m3排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：18%当地大气压：98kPa年平均气温：18.6℃；极端最高气温：39.9℃；极端最低气温：-1.9℃3空气含水（标准状况下）：0.016kg/m3煤的工业分析值：CY=67.85%；HY=4.12%；SY=2.52%；OY=5.56%；NY=1.22%；WY=10.30%；AY=16.12%；VY=12.08%粉尘粒径分布：粒径（μm）15~258~155~83~51~3≤1含量（%）3.64.859.227.14.21.1按锅炉大气污染排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状况下）：200mg/m3二氧化硫排放标准（标准状况下）：900mg/m34.设计内容1、基本物料衡算：计算燃煤锅炉排烟量、烟尘浓度、二氧化硫浓度及净化效率的计算；2、净化系统工艺方案的确定；3、主要设备尺寸的计算；4、官网布置及计算：确定各装置的位置及管道的布置，并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径及系统总阻力。5、风机及电机的选择设计：根据净化系统处理的烟气量、烟气温度及系统总阻力等的计算，选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。6、编写设计说明书，用CAD完成设计图纸1~2份，需做一份系统立面图，可选做一份主要设备尺寸图。第二章设计方案的确定2.1物料衡算根据基础资料计算烟气量、烟尘和二氧化硫浓度，除尘效率和脱硫效率。2.1.1标准状态下理论空气量434.761.8675.560.70.7(/)YYYYaQCHSOmkg式中CY，HY，SY，OY——分别为煤中各元素所含的质量分数。)/(02.7)0556.07.00252.07.00412.056.56785.0867.1(76.43kgmQ2.1.2标准状态下理论烟气量（空气含湿量16g/m3）31.867(0.375)11.21.240.020.790.8(/)YYYYYSaaQCSHWQQNmkg式中aQ——标准状态下理论空气量，(kgm/3)；WY——煤中水分所占质量分数，%；NY——N元素在煤中的质量分数，%。)/(57.70122.08.002.779.002.702.0103.024.10412.02.11)0252.0375.06785.0(867.13kgmQs2.1.3标准状态下实际烟气量)/()1(02.1Q3skgmQaQas式中a——空气过量系数；sQ——标准状态下理论烟气量，kgm/3；aQ——标准状态下理论空气量，kgm/3。标准状态下烟气流量Q应以hm/3计，因此，设计耗煤量sQQ。337.561.02(1.361)7.0210.14(/)10.141550347151(/)ssQmkgQQmh设计耗煤量2.1.4标准状态下烟气含尘浓度Y3shsdAC(kg/m)Q式中shd——排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；5AY——煤中不可燃成分的含量；sQ——标准状态下实际烟气量，kgm/3。)/(1086.2)/(1086.214.101612.018.03333mmgmkgC2.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度263210(/)YsosSCmgmQ式中S——煤中含可燃硫的质量分数；sQ——标准状态下燃煤产生的实际烟气量，kgm/3。)/(1097.41014.100252.023362mmgCso2.2工艺方案的比较和确定根据排烟性质、经工艺系统处理后的目标要求及技术成熟度等其他方面，确定合理工艺流程，说明理由，并对工艺流程中各构筑物单元的功能进行详细说明。本次设计采用的是CCJ/A-10冲激式除尘器,它是湿式除尘器的一种。由除尘器本体、通风机、溢流箱、排灰阀等部件组成。溢流箱解决了普通水箱无法达到均衡、自动控制水位的欠缺。该除尘装置具有净化粉尘的同时，又能有效的去除烟气中的二氧化硫的特点，且占地面积小，设备投资小因此被广泛应用于工业生产、电厂输煤系统、锅炉采暖等领域中烟尘及粉尘的控制。第三章工艺计算63.1除尘器设计3.1.1除尘器应达到的除尘效率1sCCη式中C—标准状态下烟气含尘浓度，3/mmg；sC—标准状态下锅炉烟尘