大氣污染控制工程課程設計---某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　大氣污染控制工程</b></p><p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設</b></p><p><b>　　計</b></p>

2、<p><b>　　系別：</b></p><p><b>　　專業(yè)：</b></p><p><b>　　姓名：</b></p><p><b>　　學號：</b></p><p><b>　　日期：2011</b>&

3、lt;/p><p>　　某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設計</p><p><b>　　一、課程設計目的：</b></p><p>　　通過課程設計進一步消化和鞏固本課程所學內容，并使所學的知識系統(tǒng)化。培養(yǎng)運用所學理論知識進行系統(tǒng)凈化設計的初步能力。通過設計，了解工程設計的內容、方法及步驟，培養(yǎng)學生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設計方案、進行設計計算、繪

4、制工程圖、使用技術資料、編寫設計說明書的能力。</p><p><b>　　二、原始資料</b></p><p>　　鍋爐型號：SZL4-13型，額定蒸發(fā)量2.8MW/h</p><p>　　設計耗煤量：見附表。</p><p><b>　　排煙溫度：160℃</b></p><

5、p>　　煙氣密度（標準狀態(tài)下）：1.34kg/m3</p><p>　　空氣過剩系數(shù)：α＝1.4</p><p>　　排煙中飛灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例，見附表。</p><p>　　煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa</p><p>　　當?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86kPa</p><p>　　冬季室外空氣溫度：

6、－1℃</p><p>　　空氣含水（標準狀態(tài)下）按0.01293kg/m3</p><p>　　煙氣其它性質按空氣計算。</p><p>　　燃煤煤質如下表所示。</p><p>　　表 燃煤煤質（按質量百分含量計，%）</p><p>　　凈化系統(tǒng)布置場地如圖1所示的鍋爐房北側20m以內。</p>

7、<p><b>　　三、設計內容及要求</b></p><p><b>　　1、編寫設計計算書</b></p><p>　　設計計算內容包括以下幾方面：</p><p>　　（1）燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算。</p><p>　?。?）凈化系統(tǒng)設計方案的分析確定。</p

8、><p>　　（3）除塵脫硫設備的比較和選擇：確定除塵脫硫設備的類型、型號及規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。</p><p>　?。?）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、煙囪高度和出口內徑及系統(tǒng)總阻力。</p><p>　　（5）風機及電機的選擇設計：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計算選擇風機種類、型號及電動機的種類、型

9、號和功率。</p><p>　?。?）需要說明的其他問題。</p><p>　?。?）編寫設計說明書：設計說明書按設計程序編寫，包括方案的確定、設計計算、設備選擇和有關設計的簡圖等內容。課程設計說明書應有封面、目錄、前言、正文、小結及參考文獻等部分，文字應簡明、通順、內容正確完整，書寫工整、裝訂成冊。不少于4000字。</p><p><b>　　2、繪制

10、設計圖</b></p><p>　?。?）工藝流程示意圖。</p><p>　?。?）平面布置圖。應按比例繪制，鍋爐房及鍋爐的繪制可以簡化，但應能表明建筑外形和主要結構型式。在平面布置圖中應有方位標志（指北針）。</p><p>　?。?）鍋爐煙氣除塵脫硫系統(tǒng)圖。應按比例繪制、標出設備、管件編號，并附明細表。</p><p>　　

11、（4）主要除塵脫硫設備剖面圖。只需標出設備的主要性能參數(shù)（主要尺寸），內部結構不用細畫。</p><p><b>　　四、提交成果</b></p><p>　?。?）完成設計說明書1份。（A4）</p><p>　?。?）附圖：工藝流程圖1張（A4）、平面布置圖1張（A4或A3）、除塵脫硫系統(tǒng)圖1張（A4或A3）、主要除塵脫硫設備剖面圖1～2張

12、（A4）。</p><p>　　五、課程設計說明計算</p><p>　　1.煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算：</p><p>　　（1）標準狀態(tài)下理論空氣量</p><p>　　Qa’=4.76×(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY)</p><p>　　=4.76×(1.86

13、7*68%+5.56*4%+0.7*1.4%-0.7*5%) </p><p>　　=(1.5018-0.7*5%)*4.76</p><p>　　=6.9818(m3/kg)</p><p>　　式中：CY, HY, SY, OY －分別為煤中各元素所含的質量分數(shù)。</p><p>　?。?）標準狀態(tài)下理論濕煙氣量（設空氣含濕量12.93g

14、/m3）</p><p>　　Q’s=1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016Q’a+0.79Q’a+0.8NY </p><p>　　=1.867(68%+0.375*4%)+11.2*4%+1.24*6%+0.016*6.9818+0.79*6.9818+0.8*1%</p><p>　　=1.2794+6.1577</p

15、><p>　　=7.4371 ( m3/kg)</p><p>　　式中：Q’a－標準狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg；</p><p>　　WY－煤中水分所占質量分數(shù)，%；</p><p>　　NY－N元素在煤中所占質量分數(shù)，％。</p><p>　?。?）標準狀態(tài)下實際煙氣量</p><p>　　Q

16、s=Q’s+1.016(a-1) Q’a </p><p>　　=7.4371+1.1016*(1.4-1)*6.9818</p><p>　　=10.2745(m3/kg)</p><p>　　式中： a－空氣過量系數(shù)</p><p>　　Q’s－標準狀態(tài)下理論煙氣量，m3/kg；</p><p&

17、gt;　　Q’a－標準狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg。</p><p>　?。?）標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度</p><p>　　=21%*14.6%/10.2745</p><p>　　=0.002984(kg/m3)</p><p>　　式中：dsh－排煙中飛灰占煤中灰分（不可燃成分）的質量分數(shù)，排放因子，％；</p><p

18、>　　AY－煤中灰分（不可燃成分）的含量，％；</p><p>　　Qs－標準狀態(tài)下實際煙氣量，m3/kg。</p><p>　?。?）標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算</p><p>　　=2*0.8*1.4%/10.2745*106 </p><p>　　=2.1802*103(mg/m3)</p><p>

19、;　　式中：SY－煤中含可燃硫的質量分數(shù)；</p><p>　　Qs－標準狀態(tài)下燃煤產生的實際煙氣量，m3/kg。</p><p>　　2、除塵脫硫裝置的選擇設計</p><p>　?。?）除塵脫硫裝置應達到的凈化效率：</p><p>　　=1-200/(2.984*103)=93.30%</p><p>　　(2)

20、除塵器的脫硫效率：</p><p>　　=1-900/2.1802*103=58.72%</p><p>　　式中：C－標準狀態(tài)下煙氣含塵、SO2濃度，mg/m3；</p><p>　　Cs－標準狀態(tài)下鍋爐煙塵、SO2排放標準中規(guī)定值，mg/m3。</p><p><b>　　(3)產生煙氣量：</b></p>

21、;<p>　　Q=2*QS*W =2*10.2745*650 =13356.85 (m3/h)</p><p>　　(4)除塵器的選擇：</p><p>　　結合除塵效率和煙氣的性質選用帶式除塵器、由煙氣的物理性質及煙氣的排放要求選擇玻璃纖維做濾料，選擇逆氣流清灰方式。</p><p>　　綜合以上要求選擇DFC-6-524型反吹袋式除塵器，參數(shù)及性質

22、如下表示</p><p>　　附表：DFC-6-524型反吹袋式除塵器主要參數(shù)及規(guī)格</p><p><b>　　（5）脫硫裝置</b></p><p>　　采用先除塵后脫硫工藝，本設計脫硫設施采用填料塔進行吸收凈化，只確定其塔徑和填料層高度。具體步驟如下：</p><p>　?、傥談┑倪x擇：選用石灰石漿液作為洗手液&

23、lt;/p><p>　?、谔盍系倪x擇：陶瓷拉西環(huán)其特性如下表所示</p><p>　?。ǘ┳钌傥談┯昧康挠嬎悖?lt;/p><p>　　Mcaco3=V*C so2*Mcaco3/Mso2/Fr*St</p><p>　　=13356.85x2.1802x58.72%x100.09/64.06/92%x1.03</p><p&

24、gt;　　=29911.5958(Kg/h)</p><p>　　式中：mCaCO3 ＝石灰石消耗量，kg/h</p><p>　　V ＝煙氣流量：m3/h</p><p>　　C so2＝原煙氣中SO2含量： g/Nm 3 </p><p>　　=脫硫率：58.72% </p><p>　　M CaCO3 ＝CaCO

25、3的摩爾量，100.09kg/kmol</p><p>　　M SO2 ＝SO2的摩爾量，64.06kg/kmol</p><p>　　FR ＝石灰石純度，92%</p><p>　　St＝鈣硫比：1.03</p><p>　　(三)液泛氣速與填料塔的壓降</p><p>　　填料塔的壓降影響動力消耗和正常操作費用。影

26、響壓降和液泛氣速的因素很多，主要有填料的特性。氣體和液體的流量及物理性質等。?？颂兀‥chert）等人提出的填料塔壓降。液泛和各種因素之間的關系見圖1。</p><p>　　圖1 填料塔液泛點與壓降的通用關系圖</p><p>　　圖中橫坐標為=(1.34/1230)0.5(29911.5958/13356.85/1.34)=0.055</p><p>　　選用亂堆

27、填料泛點線查圖1通用關系圖得縱坐標為Uf()=0.175</p><p>　　解得：Uf=2.1447m/s</p><p>　　取U。=0.7Uf=0.7x2.1447=1.5013 m/s</p><p>　　其中， ——液氣比</p><p>　　、——氣體、液體密度，kg/m3</p><p>　　——

28、液體粘度，Pa·s;</p><p>　　—— 填料因子，m-1</p><p>　　—— 水的密度與液體的密度之比；</p><p>　　—— 空塔氣速，m/s</p><p>　　Uf—— 泛點氣速，m/s</p><p>　　g —— 重力加速度</p><p>　　(2)就算壓

29、降：則縱坐標</p><p>　　=(1.50132x450x1000/1230x1.34x0.720.2)/(9.81x1230)=0.08575</p><p>　　橫坐標為=(1.34/1230)0.5(29911.5958/13356.85/1.34)=0.055</p><p>　　查表得壓降為：1000Pa/m</p><p>　

30、　（四）填料塔塔徑的計算</p><p>　　填料塔直徑D取決于處理的氣體量Q和適宜的空塔氣速，即：</p><p>　　D==1.774m/s</p><p>　　(五) 伴有化學反應的吸收塔填料層高度的計算</p><p>　　氣相總傳質單元數(shù)可由實驗測得，常用吸收設備的總傳質高度值在（0.15-1.5）m本實驗吸收設備的總傳質高度取1.

31、2</p><p>　　填料層高度：Z=HOGxNOG=0.12xLn（y1/y2）=0.12xLn（m1/m2）=0.12x Ln（2180.2/900）=1.062m</p><p>　　其中：NOG：氣相總傳質單元數(shù)</p><p>　　因為二氧化硫含量很小，y1/y2約等于m1/m2</p><p>　　3、確定除塵脫硫設備、風機

32、和煙囪的位置及管道的布置</p><p>　?。?）各裝置及管道布置的原則</p><p>　　根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房現(xiàn)場的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，占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。</p><p>　?。?）管徑的確定取V=12m/s</p>

33、<p>　　=[（4x13356.85/3600）/（3.14x12）]0.5=0.628（m）</p><p>　　式中： Q－工況下管內煙氣流量，m3/s；</p><p>　　v－煙氣流速，m/s，（查有關手冊，對于鍋爐煙塵v＝10-15m/s）</p><p>　　圓整后取d=0.6m則此時V=13.13m/s</p><p

34、><b>　　4、煙囪的設計</b></p><p>　　（1）煙囪高度的確定</p><p>　　根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271－2001）規(guī)定（見表2）確定煙囪高度表2 鍋爐煙囪高度表</p><p>　　取煙囪的最低高度為H=35m</p><p>　?。?）煙囪直徑的計算</p>

35、<p>　　煙囪出口內徑可按下式計算</p><p>　　=0.0188（13356.85/8）0.5=0.768m</p><p>　　式中：Q－通過煙囪的總煙氣量，m3/h；</p><p>　　u－查有關標準，選取的煙囪出口煙氣流速，8m/s。</p><p><b>　　煙囪底部直徑：</b></

36、p><p>　　=0.768+2x0.025x35=2.518m</p><p>　　式中：d2－煙囪出口直徑，m； </p><p><b>　　H－煙囪高度，m；</b></p><p>　　i－煙囪錐度，通常取i=0.025</p><p><b>　　（3）煙囪的抽力：</b&

37、gt;</p><p>　　=0.0342*35*【1/（273-1）-1/（273+160）】*97.86*103=160.1284</p><p>　　式中： H－煙囪高度，m；</p><p>　　tk－外界空氣溫度，-1℃；</p><p>　　tp－煙囪內煙氣平均溫度，160℃；</p><p>　

38、　P－當?shù)卮髿鈮?，Pa。</p><p><b>　　5、系統(tǒng)阻力的計算</b></p><p>　?。?）摩擦壓力損失，對于圓管： </p><p>　　=0.02x40.9/0.6x1.34x13.132/2=157.47pa</p><p>　　式中： L－管道長度，40.9m；</p>

39、<p>　　d－管道直徑，0.6m；</p><p>　　ρ－煙氣密度，1.34kg/m3；</p><p>　　u－管中氣流平均速率，m/s；</p><p>　　λ－摩擦阻力系數(shù)，取0.02</p><p><b>　　（2）局部壓力損失</b></p><p>　　=0.3x1.3

40、4x13.132/2=34.652pa</p><p>　　式中：ξ－異形管件的局部阻力系數(shù)，</p><p>　　u－與ξ相對應的斷面平均氣流速率，m/s；</p><p>　　ρ－煙氣密度，kg/m3。</p><p><b>　　總的阻力：</b></p><p>　　=+*3=261.42

41、9pa</p><p>　?。?）風機風壓的計算</p><p>　　=（1+0.15）x13356.85x（273+160）/273x101.325/97.86</p><p>　　=25225.4278m3/h</p><p>　　式中：K2－考慮管道計算誤差及系統(tǒng)漏風等因素所采用的安全系數(shù)。取0.15； </p><

42、p>　　∑△h－系統(tǒng)總阻力，Pa； Sy－煙囪抽力，Pa；</p><p>　　ρ0、p0、T0－風機性能表中給出的標準狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度。一般說，p0=101.3kPa，對于引風機T0=200℃，ρ0=0.745kg/m3。</p><p>　　ρ、p、T－運行工況下進入風機時的空氣密度、壓力、溫度。</p><p>　　選用Y5-48型風機

43、其性能參數(shù)如下表：</p><p>　?。?）電動機功率的計算</p><p>　　=（25225.4278x64.768x1.3）/（3600x1000x0.6x0.95）=1.035KW</p><p>　　式中： Qy－風機風量，m3/h；</p><p>　　△py－風機風壓，Pa；</p><p>　

44、　η1－風機在全壓頭時的效率取0.6</p><p>　　η2－機械傳動效率，當風機與電動機直聯(lián)傳動時η2＝1，用連軸器時η2＝0.95～0.98，用V形帶傳動時η2＝0.95；</p><p>　　β－電動機備用系數(shù)。對引風機，β＝1.3。</p><p>　　選用Y90L-4型電機其性能如下表示；</p><p><b>

45、　　六、小結：</b></p><p>　　這次大氣污染控制工程課程設計我們主要設計一燃煤電廠的燃煤鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)，通過這次課程設計我們進一步消化和鞏固課本中所學的內容, 這次課題讓我們可以綜合利用所學到的大氣污染控制工程的知識.通過親自動手查閱大量的參考書目和數(shù)據(jù)資料,分析各種除塵器的優(yōu)缺點來確定除塵器的選擇，確定煙塵濃度計算，除塵器設計和管網(wǎng)的布置。了解了許多燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵設計的類型及其

46、各自采用的設計數(shù)據(jù)，使自己具備編寫設計說明書的初步能力。這次課程設計也使我了解到了我在學習上的不足，比如對于工具書的使用不熟練，有些參數(shù)甚至不會查……這也為我下階段的學習指明了方向。這次課程設計也讓我受益匪淺，培養(yǎng)了我們獨立解決課程設計中遇到各種問題的能力。</p><p>　　七、課程設計教材及主要參考資料</p><p>　　1、課程設計教材：郝吉明，馬廣大等編著. 大氣污染控制工程.

47、 第1版.北京： 高等教育出版社，1989</p><p><b>　　2、主要參考資料：</b></p><p>　　（1）張殿印、王純主編，除塵器手冊，化學工業(yè)出版社，2005</p><p>　?。?）魏先勛主編，環(huán)境工程設計手冊，湖南科學技術出版社，2002</p><p>　?。?）蒲恩奇，任愛玲等編.大氣污

48、染治理工程. 北京：高等教育出版社，2002</p><p>　?。?）張殿印，王純主編.除塵工程設計手冊.化學工業(yè)出版社，20003.9</p><p>　?。?）黃學敏等主編?！洞髿馕廴究刂乒こ虒嵺`教程》，化學工業(yè)出版社，2003</p><p>　　（6）除塵設備設計安裝.運行維護及標準規(guī)范操作指南(上)(中)(下).吉林音像出 版社,2003.9<

49、;/p><p>　?。?）羅輝主編. 環(huán)保設備設計與應用. 北京：高等教育出版社，1997</p><p>　　（8）鋼鐵企業(yè)采暖通風設計手冊.北京：冶金工業(yè)出版社，2000</p><p>　?。?）陸耀慶主編.供暖通風設計手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987</p><p>　　（10）同濟大學等編. 鍋爐及鍋爐房設備. 北京：中國建筑工