大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)模板.doc

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大氣污染控制工程 課程設(shè)計(jì) 題目： 姓名： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 成績(jī)： 2017年 月 日 目錄 1.袋式除塵器 1 1.1袋式除塵器的簡(jiǎn)介 1 1.2袋式除塵器的清灰方式主要有 2 1.3袋式除塵器的分類 2 1.4袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn) 2 2.濕式石灰脫硫 2 2.1石灰石——石膏法脫硫工藝原理及流程 3 2.2脫硫效率的主要影響因素 3 2.1.1吸收塔洗滌漿液的PH 3 2.1.2液氣比 3 2.1.3煙氣流速和煙氣溫度 3 3.設(shè)計(jì)條件： 4 4.設(shè)計(jì)計(jì)算 4 4.1計(jì)算鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量、煙塵和二氧化硫的濃度 4 4.1.1煙氣量的計(jì)算 4 4.1.2煙氣含塵濃度 5 4.1.3 SO2的濃度 5 4.2除塵器的選擇 5 4.2.1除塵效率 5 4.2.2除塵器的選擇 5 4.3除塵器的設(shè)計(jì) 5 4.3.1過(guò)濾面積 5 4.3.2濾袋的尺寸 6 4.3.3每條濾袋面積 6 4.3.4濾袋條數(shù) 6 4.3.5濾袋布置 6 4.4噴淋塔 6 4.4.1噴淋塔內(nèi)流量計(jì)算 6 4.4.2 噴淋塔徑計(jì)算 6 4.4.3噴淋塔高度計(jì)算 7 4.4.4 新鮮漿料的確定 8 5.煙囪設(shè)計(jì)計(jì)算 8 5.1 煙囪的幾何高度的計(jì)算 9 5.1.1 煙氣釋放熱計(jì)算 9 5.1.2煙氣抬升高度計(jì)算 9 5.1.3 煙囪直徑的計(jì)算 10 5.2 煙囪阻力損失計(jì)算 10 5.3 煙囪高度校核 11 6. 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 11 7.系統(tǒng)阻力的計(jì)算 12 7.1摩擦壓力損失 12 7.2局部壓力損失 12 8.風(fēng)機(jī)的選擇 12 8.1風(fēng)量的計(jì)算 12 8.2風(fēng)壓的計(jì)算 12 9.達(dá)標(biāo)分析 13 9.1從從排放濃度核算 13 9.2 從排放速率核算 14 9.3從落地濃度核算 14 9.4總排放濃度核算 15 參考文獻(xiàn) 16 附圖 18 1.袋式除塵器 1.1袋式除塵器的簡(jiǎn)介 袋式除塵器是一種干式濾塵裝置。它適用于捕集細(xì)小、干燥、非纖維性粉塵。濾袋采用紡織的濾布或非紡織的氈制成，利用纖維織物的過(guò)濾作用對(duì)含塵氣體進(jìn)行過(guò)濾，當(dāng)含塵氣體進(jìn)入袋式除塵器地，顆粒大、比重大的粉塵，由于重力的作用沉降下來(lái)，落入灰斗，含有較細(xì)小粉塵的氣體在通過(guò)濾料時(shí)，粉塵被阻留，使氣體得到凈化。一般新濾料的除塵效率是不夠高的。濾料使用一段時(shí)間后，由于篩濾、碰撞、滯留、擴(kuò)散、靜電等效應(yīng)，濾袋表面積聚了一層粉塵，這層粉塵稱為初層，在此以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，初層成了濾料的主要過(guò)濾層，依靠初層的作用，網(wǎng)孔較大的濾料也能獲得較高的過(guò)濾效率。隨著粉塵在濾料表面的積聚，除塵器的效率和阻力都相應(yīng)的增加，當(dāng)濾料兩側(cè)的壓力差很大時(shí)，會(huì)把有些已附著在濾料上的細(xì)小塵粒擠壓過(guò)去，使除塵器效率下降。另外，除塵器的阻力過(guò)高會(huì)使除塵系統(tǒng)的風(fēng)量顯著下降。因此，除塵器的阻力達(dá)到一定數(shù)值后，要及時(shí)清灰。清灰時(shí)不能破壞初層，以免效率下降。 袋式除塵器的結(jié)構(gòu)圖 1.2袋式除塵器的清灰方式主要有 (1)氣體清灰：氣體清灰是借助于高壓氣體或外部大氣反吹濾袋，以清除濾袋上的積灰。氣體清灰包括脈沖噴吹清灰、反吹風(fēng)清灰和反吸風(fēng)清灰。 (2 )機(jī)械振打清灰：分頂部振打清灰和中部振打清灰（均對(duì)濾袋而言），是借助于機(jī)械振打裝置周期性的輪流振打各排濾袋，以清除濾袋上的積灰。 (3 )人工敲打：是用人工拍打每個(gè)濾袋，以清除濾袋上的積灰。 1.3袋式除塵器的分類 (1 )按濾袋的形狀分為：扁形袋（梯形及平板形）和圓形袋（圓筒形）。 (2 )按進(jìn)出風(fēng)方式分為：下進(jìn)風(fēng)上出風(fēng)及上進(jìn)風(fēng)下出風(fēng)和直流式（只限于板狀扁袋）。 (3 )按袋的過(guò)濾方式分為：外濾式及內(nèi)濾式。 濾料用纖維，有棉纖維、毛纖維、合成纖維以及玻璃纖維等，不同纖維織成的濾料具有不同性能。常用的濾料有208或901滌輪絨布，使用溫度一般不超過(guò)120℃，經(jīng)過(guò)硅硐樹(shù)脂處理的玻璃纖維濾袋，使用溫度一般不超過(guò)250℃，棉毛織物一般適用于沒(méi)有腐蝕性；溫度在80-90℃以下含塵氣體。 1.4袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn) (1 )除塵效率高，可捕集粒徑大于0.3微米的細(xì)小粉塵，除塵效率可達(dá)99%以上。 (2 )使用靈活，處理風(fēng)量可由每小時(shí)數(shù)百立方米到每小時(shí)數(shù)十萬(wàn)立方米，可以作為直接設(shè)于室內(nèi)，機(jī)床附近的小型機(jī)組，也可作成大型的除塵室，即“袋房”。 (3 )結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行比較穩(wěn)定，初投資較少（與電除塵器比較而言）,維護(hù)方便。 所以，袋式除塵器廣泛應(yīng)用于消除粉塵污染，改善環(huán)境，回收物料等。 2.濕式石灰脫硫 技術(shù)是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處理脫硫產(chǎn)物，該法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡(jiǎn)單、脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)，但普遍存在腐蝕嚴(yán)重、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高及易造成二次污染等問(wèn)題。石灰石——石膏法脫硫工藝是世界上應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，日本、德國(guó)、美國(guó)的火力發(fā)電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。 2.1石灰石——石膏法脫硫工藝原理及流程 石灰石——石膏法脫硫工藝采用廉價(jià)易得的石灰石或石灰作脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液，當(dāng)采用石灰為吸收劑時(shí)石灰粉經(jīng)消化處理后加水制成吸收劑漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)從而被脫硫，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。吸收塔內(nèi)的反應(yīng)、傳遞也極為復(fù)雜，總的反應(yīng)為： 脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去攜帶的細(xì)小液滴，經(jīng)煙囪排入大氣，脫硫石膏漿液經(jīng)脫水裝置脫水后回收利用。剩余漿液與新加入的石灰石漿液一起循環(huán)，這樣就可以使加入的吸收劑充分被利用，并確保石膏晶體的增長(zhǎng)。石膏晶體的正常增長(zhǎng)是最終產(chǎn)品處理比較簡(jiǎn)單的先決條件。新鮮的吸收劑石灰石漿液根據(jù)pH值和分離SO2量按一定比例直接加入吸收塔。 2.2脫硫效率的主要影響因素 濕式煙氣脫硫工藝中，吸收塔循環(huán)漿液的pH值、液氣比、煙氣速度、煙氣溫度等參數(shù)對(duì)煙氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行影響較大。 2.1.1吸收塔洗滌漿液的pH 吸收塔洗滌漿液中pH值的高低直接影響SO2 的吸收率及設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕程度等, 而且脫硫過(guò)程的pH值是在一定范圍內(nèi)變化的。長(zhǎng)期的研究和工程實(shí)踐表明,濕法煙氣脫硫的工藝系統(tǒng)一般要求洗滌漿液的P H 值控制在4.5 ～5.5之間。 2.1.2液氣比 石灰石法噴淋塔的液氣比一般在(15～25)L/m3。取L/G＝18L/m3，則： 液體用量 2.1.3煙氣流速和煙氣溫度 目前, 將吸收塔內(nèi)煙氣流速控制在(2.6～3.5)m/s 較合理,典型值為3m/s。則吸收塔的截面積為： 低洗滌溫度有利于SO2 的吸收。所以要求整個(gè)漿液洗滌過(guò)程中的煙氣溫度都在100℃以下。100℃左右的原煙氣進(jìn)入吸收塔后, 經(jīng)過(guò)多級(jí)噴淋層的洗滌降溫, 到吸收塔出口時(shí)溫度一般為(45～70)℃。 3.設(shè)計(jì)條件： 鍋爐型號(hào)：SHS35-39 即雙鍋筒橫置式燃燒爐，蒸發(fā)量35t/h，出口蒸汽壓力39MP 設(shè)計(jì)耗煤量：4.2t/h 排煙溫度： 空氣過(guò)剩系數(shù)： 飛灰率=29% 煙氣在鍋爐出口前阻力：850Pa 設(shè)計(jì)煤成分： 污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中2類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行 連接鍋爐、凈化設(shè)備及煙囪等凈化系統(tǒng)的管道假設(shè)長(zhǎng)度200m，彎頭40個(gè)。 4.設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1計(jì)算鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量、煙塵和二氧化硫的濃度 4.1.1煙氣量的計(jì)算 質(zhì)量/g 摩爾數(shù)（原子）/mol 需氧量（分子）/mol 生成物（分子）/mol C 632 632/12=52.67 52.67 52.7 H 30 30/1=30 15/2=7.5 15 O 60 60/16=3.75 S 8 8/32=0.25 0.25 0.25 A 140 理論需氧量： 理論空氣量： 實(shí)際煙氣量： 標(biāo)態(tài)下煙氣流量： 4.1.2煙氣含塵濃度 4.1.3 SO2的濃度 4.2除塵器的選擇 4.2.1除塵效率 4.2.2除塵器的選擇 工況下煙氣流量： 所以采用脈沖袋式清灰除塵器。 4.3除塵器的設(shè)計(jì) 4.3.1過(guò)濾面積 4.3.2濾袋的尺寸 單個(gè)濾袋直徑：，取 單個(gè)濾袋長(zhǎng)度：，取 濾布長(zhǎng)徑比一般為， 4.3.3每條濾袋面積 4.3.4濾袋條數(shù) 4.3.5濾袋布置 按矩形布置：（A）a.濾袋分4組; b.每組36條； c.組與組之間的距離：250mm （B）組內(nèi)相鄰濾袋的間距：70mm （C）濾袋與外殼的間距：210mm 4.4噴淋塔 4.4.1噴淋塔內(nèi)流量計(jì)算 假設(shè)噴淋塔內(nèi)平均溫度為，壓力為120KPa，則噴淋塔內(nèi)煙氣流量為： 式中：—噴淋塔內(nèi)煙氣流量，； —標(biāo)況下煙氣流量，； K—除塵前漏氣系數(shù)，0～0.1； 代入公式得： 4.4.2 噴淋塔徑計(jì)算 依據(jù)石灰石煙氣脫硫的操作條件參數(shù)，可選擇噴淋塔內(nèi)煙氣流速，則噴淋塔截面A為： 則塔徑d為： 取塔徑 4.4.3噴淋塔高度計(jì)算 噴淋塔可看做由三部分組成，分成為吸收區(qū)、除霧區(qū)和漿池。 (1) 吸收區(qū)高度 依據(jù)石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得，選擇噴淋塔噴氣液反應(yīng)時(shí)間t=4s，則噴淋塔的吸收區(qū)高度為： (2) 除霧區(qū)高度 除霧器設(shè)計(jì)成兩段。每層除霧器上下各設(shè)有沖洗噴嘴。最下層沖洗噴嘴距最上層(3.4～3.5)m。 則取除霧區(qū)高度為： (3) 漿池高度 漿池容量V1按液氣比漿液停留時(shí)間t1確定： 式中： —液氣比，??； Q—標(biāo)況下煙氣量，； t1—漿液停留時(shí)間，s； 一般t1為，本設(shè)計(jì)中取值為，則漿池容積為： 選取漿池直徑等于或略大于噴淋塔D0，本設(shè)計(jì)中選取的漿料直徑為D05m，然后再根據(jù)V1計(jì)算漿池高度： 式中：h0—漿池高度，m； V1—漿池容積，； D0—漿池直徑，m。 從漿池液面到煙氣進(jìn)口底邊的高度為0.82m。本設(shè)計(jì)中取為2m。 (4) 噴淋塔高度 噴淋塔高度為： 4.4.4 新鮮漿料的確定 1mol 1mol 因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)一般鈣/硫?yàn)椋?.05：1.1，此處設(shè)計(jì)取為1.05則由平衡計(jì)算可得1h需消耗CaO的量為： 5.煙囪設(shè)計(jì)計(jì)算 具有一定速度的熱煙氣從煙囪出口排除后由于具有一定的初始動(dòng)量,且溫度高于周圍氣溫而產(chǎn)生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。這相對(duì)增加了煙囪的幾何高度，因此煙囪的有效高度為： 式中：H—煙囪的有效高度，m； Hs—煙囪的幾何高度，m； —煙囪抬升高度，m。 5.1 煙囪的幾何高度的計(jì)算 查相關(guān)資料可得燃燒鍋爐房煙囪最低允許高度設(shè)為Hs為60m 5.1.1 煙氣釋放熱計(jì)算 式中：—煙氣熱釋放率，kw； —大氣壓力，取鄰近氣象站年平均值； —實(shí)際排煙量， —煙囪出口處的煙氣溫度，433K； —環(huán)境大氣溫度，K； 取環(huán)境大氣溫度=293K，大氣壓力=978.4kPa 5.1.2煙氣抬升高度計(jì)算 由，可得 式中：—系數(shù)，取0.6，取0.4，取0.292，則： 則煙囪有效高度 5.1.3 煙囪直徑的計(jì)算 設(shè)煙氣在煙囪內(nèi)的流速為，則煙囪平均截面積為： 則煙囪的平均直徑d為： 取煙囪直徑為DN1200mm，校核流速v得： 5.2 煙囪阻力損失計(jì)算 煙囪亦采用鋼管，其阻力可按下式計(jì)算： （4-5） 式中：——摩擦阻力系數(shù)，無(wú)量綱； ——管內(nèi)煙氣平均流速，； ——煙氣密度，； ——管道長(zhǎng)度，m； ——管道直徑，m； 已知鋼管的摩擦系數(shù)為0.02，所以煙囪的阻力損失為： 5.3 煙囪高度校核 假設(shè)吸收塔的吸收效率為：96%，可得排放煙氣中二氧化硫的濃度為： 二氧化硫排放的排放速率： 式中： —為一個(gè)常數(shù)，一般取，此處取0.7； H—煙囪有效源高； 國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)日平均的濃度為，則設(shè)計(jì)符合要求。 6. 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 管道采用薄皮鋼管，管內(nèi)煙氣流速為，則管道直徑d為： 式中：Q——煙氣流量，； ——煙氣流速，； 1.2——修正系數(shù) 代入相關(guān)值得： 結(jié)合實(shí)際情況，取為1260mm，則實(shí)際煙氣流速為： 7.系統(tǒng)阻力的計(jì)算 7.1摩擦壓力損失 取，對(duì)于圓管 工作狀態(tài)下的煙氣密度： 7.2局部壓力損失 彎頭， 40個(gè)彎頭 出口前阻力為850Pa，除塵器阻力選1400Pa，脫硫設(shè)備阻力選100Pa 8.風(fēng)機(jī)的選擇 8.1風(fēng)量的計(jì)算 8.2風(fēng)壓的計(jì)算 結(jié)合風(fēng)機(jī)全壓及送風(fēng)量，選用型離心引風(fēng)機(jī)，其性能參數(shù)見(jiàn)表3。 表3 型離心引風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 機(jī)號(hào) 功率 轉(zhuǎn)速 流量 全壓 6C 18.5 2850 8020~15129 3364~2452 電機(jī)的效率 式中；Ne—電機(jī)功率，kW； Q—風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量，m3/h； --通風(fēng)機(jī)全壓效率，一般取0.5～0.7； --機(jī)械傳動(dòng)效率，對(duì)于直聯(lián)傳動(dòng)為0.95； —電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，=1.3； 代入數(shù)據(jù)得： 9.達(dá)標(biāo)分析 9.1從從排放濃度核算 在排煙溫度160℃下，SO2的排放濃度，轉(zhuǎn)換為煙囪出口溫度25℃： 則 設(shè)脫硫效率為95.88％，脫硫后： 依據(jù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中2類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行，煙塵最高排放標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)700mg/m3，所以本設(shè)計(jì)符合排放要求。 9.2 從排放速率核算 （1） 二氧化硫的排放速率 設(shè)硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫的效率為95.88%，則二氧化硫的排放速率為： 0.958864420000.250.8%=5.15200 其為GB16297-1996現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級(jí)排放區(qū)中二氧化硫最高允許排放速率，所以符合要求，設(shè)計(jì)合理。 （2）煙氣的排放速率 可得出口濃度為：7.22（1-99.9%）= 7.22mg/m3<150 mg/m3 檢驗(yàn)煙氣排放速率=總煙氣量煙氣出口濃度 = (國(guó)標(biāo)中二級(jí)排放區(qū)最高允許排放速率)，所以可得煙氣排放速率也達(dá)標(biāo)，所以設(shè)計(jì)合理。 9.3從落地濃度核算 地面最大濃度為： 本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中規(guī)定，污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中二類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行。由鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（摘自GB 13271—2001）可查出煙塵最高允許排放濃度為200mg/m3，二氧化硫的最高允許排放濃度為。GB16297-1996現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級(jí)排放區(qū)中二氧化硫最高允許排放速率，比較得出排放濃度都不超標(biāo)，因而設(shè)計(jì)合理，符合標(biāo)準(zhǔn)，所以該氣體經(jīng)處理后可以在國(guó)家2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下排放。 9.4總排放濃度核算 煙塵的總排放濃度（按每年300天計(jì)算）： 國(guó)家規(guī)定的煙塵總排放濃度為，因?yàn)?，所以符合排放?biāo)準(zhǔn)。 的總排放濃度（按每年300天計(jì)算）： 國(guó)家規(guī)定二氧化硫的總排放濃度為，因?yàn)?，所以符合排放?biāo)準(zhǔn)。 參考文獻(xiàn) 1. 郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程.第二版.北京：高等教育出版社，2002 2. 黃學(xué)敏，張承中.大氣污染控制工程實(shí)踐教程.北京：高等教育出版社，2003 3. 劉天齊.三廢處理工程技術(shù)手冊(cè)廢氣卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999 4. 張殿印.除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 5. 童志權(quán).工業(yè)廢氣凈化與利用. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 6. 周興求，葉代啟.環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)—大氣污染控制設(shè)備，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 7. 羅輝.環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 北京：高等教育出版社，2003 附圖