大气污染控制工程课程设计韩欣池

《大气污染控制工程课程设计韩欣池》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大气污染控制工程课程设计韩欣池（20页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 专业：　 环 境 工 程　 班级：　 环 081　 学号：　 0808042024 姓名：　 韩 欣 池 　 完成日期　 2011 年　1　月　12　日 前言 硫氧化物产生的一次污染和二次污染对人类产生严重的危害。生成硫氧化物的主要途径是燃煤过程向大气中排放大量的硫氧化物气体。我国是以煤为主要能源的国家。随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性

2、的改变。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主。因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO2危害的关键问题。 一、 课程设计的题目 某燃煤锅炉房烟气净化系统设计 二、 课程设计的目的 通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学的内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、查阅有关设计手册、编写设计说明书的能力。 三、 设计原始资料 锅炉型号：SZL6－1.25－AII型，共2台（每台蒸发量为6t/h） 所在地区：二类区。2

3、009年新建。 锅炉热效率：75%，所用的煤低位热值：20939kJ/kg，水的蒸发热：2570.8kJ/kg 锅炉出口烟气温度：160℃ 烟气密度：（标准状态下）1.34kg/m3 空气过剩系数：α=1.3 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：15% 烟气在锅炉出口前阻力：800Pa 当地大气压力：98kPa 平均室外空气温度：15℃ 空气含水率(标准状态下)按0.01293kg/m3 烟气的其它性质按空气计算 煤的工业分析： C：65%　　　H：4%　　　S：1%　　　O：4% N：1%　　　W：7%　　　A：18% 按锅炉大气污染排放标准（GB13271

4、-2001）中二类区标准执行 烟尘浓度排放标准（标准状况下）：200㎎/ 二氧化硫排放标准（标准状况下）：900㎎/ 净化系统布置场地如图1所示的锅炉房北侧20m以内。 图1 锅炉房平面布置图 四、 设计计算 (一)、用煤量计算 每台锅炉的所需热量为：Q＝蒸发量水的蒸发热 =6102570.8=1.5410kJ/h 所需的煤量为：==982.2kg/h 　　Hn——煤的低位热值 　　η热——锅炉的热效率 (二)、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 以1kg煤燃烧为基础，则

5、 重量（g） 摩尔数（mol） 产物摩尔数（mol） 需氧数(mol) C 650　　　54.167　　　 CO:54.167 54.167 H 40 40 HO:20 10 S 10 0.3125 SO: 0.3125 0.3125 O 40 2.5 (O:1.25) -1.25 N 10 0.714 N:0.357 0

6、 W 70 3.889 HO:3.889 0 A 180 飞灰:18015%=27g 0 标准状态理论需氧数 54.167+10+0.3125-1.25=63.2295mol/kg=1.4163 m/kg １． 标准状态下理论干空气量 =1.41634.78=6.77 m/kg 空气含水体积分数0.01293==1.6091% 标准状态下实际湿空气量 6.77=8.945mol/kg 标准状态下理论烟气量 CO

7、:54.167 mol/kg SO: 0.3125 mol/kg N:0.357+3.7863.2295=239.37 mol/kg HO: 20+3.889+8.9451.6091%=24.033 mol/kg ==7.12 m/kg ２． 标准状态下实际烟气量 =+(α-1)= 7.12+6.77（1.3-1）=9.15 m/kg（湿烟气） =9.15-=8.61 m/kg（干烟气） ３． 标准状态下烟气中含尘浓度 ===2.9510 mg/m（湿烟气） 式中 ——排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例 A——煤中不可燃成分的含量 ——

8、标准状态下实际烟气量(m/㎏) 4. 标准状态下烟气中二氧化硫浓度 ===2.1910 mg/m（湿烟气） 式中 m(SO2)---燃烧煤生成的二氧化硫质量，kg ——标准状态下实际烟气量(m/㎏) 5. 标准状态下总烟气量 Q=*设计耗煤量=9.15982.2/3600=2.50m/s (三)、净化设备的选择 １． 设备应达到的净化效率 　　　　 式中 ρs——标准状态下锅炉烟所排放标准中的规定值，mg/m3； ρ——标准状态下烟气污染物浓度，mg/m3； 根据锅炉表1锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值可知: 锅炉类别 适用区域

9、 烟尘排放浓（mg/m3) 烟气黑度 Ⅰ时段 Ⅱ时段 燃 煤 锅 炉 自然通风锅炉 （<0.7MW(1t/h)） 一类区 100 80 1 二、三类区 150 120 其它锅炉 一类区 100 80 1 二类区 250 200 三类区 350 250 燃 油 锅 炉 轻柴油、煤油 一类区 80 80 1 二、三类区 100 100 其它燃料油 一类区 100 80* 1 二、三类区 200 150 燃气锅炉 全部区域 50 50 1 表1 锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度

10、限值 I时段：2000年12月31日前建成使用的锅炉; II时段：2001年1月1日起建成的使用的锅炉（含在I时段立项未建成或未使用的锅炉和建成使用的锅炉中需要扩建、改造的锅炉）。 由于锅炉厂所在地区为：二类地区、2006年新建，所以烟尘最高允许排放浓度为200 mg/m3 ∴=1-=93.22% ２． 除尘器的选择 工况下的烟气量 (m/h) 式中——标准状态下的烟气流量，m/h； ——工况下烟气温度，K; ——标准规状态下烟气温度，273K。 =14759.05（m/h） 则烟气流量为 m/s； 根据工

11、况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器：由《除尘器手册》中选取HCWS系列文丘里水膜脱硫除尘器。烟气温度：160℃ 除尘效率：93.12% 压力降（阻力）≥ 800Pa 表1 HCWS系列文丘里水膜脱硫除尘器 型号 处理烟气量/() 除尘器 进口流速/(m/s) 文丘里喉部流速/(m/s) 筒体内上升流速/(m/s) 脱硫效率/ 耗水量/(t/h) 阻力/(mm) 除尘效率/ 配套锅炉容量/(t/h) HCWS 15000~18000 9.5~13 55~70 3.5~4.5 60~80 5~6 80~120 95~97.5

12、6 表2 设备外形结构尺寸 7450 250 4700 1650 850 330 180 1400 850 3925 190 250 650 250 800 520 360 220 540 70 270 ２． 脱硫器的选择 　 锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度，按表2的时段规定执行。 表5 锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度 锅炉类别 适用区域 SO2排放浓度（mg/m3） NOx排放浓度（mg/m3） Ⅰ时段 Ⅱ时段 Ⅰ

13、时段 Ⅱ时段 燃煤锅炉 全部区域 1200 900 / / 燃油锅炉 轻柴油、煤油 全部区域 700 500 / 400 其它燃料油 全部区域 1200 900* / 400* 燃气锅炉 全部区域 100 100 / 400 第Ⅱ时段燃煤锅炉二氧化硫最高允许排放浓度为900mg/m3 所以，设备应达到的脱硫效率： ＝1-=58.14% 式中 ρ——标准状态下锅炉SO所排放标准中的规定值，mg/m3； ——标准状态下烟气中二氧化硫浓度 要求达到的排放浓度: 900 mg/m3 (四)、确定设备、风机和烟囱的位置及

14、管道的布置 １． 各装置及管道布置的原则 根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定了各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。 ２． 管径的确定 式中Q——工况下管内烟气流量，m3/s； v——烟气流速，m/s；（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘v=10~15m/s ,取v=11.5 m/s） 则 圆整并选取风道 表6 圆断面风管统一规格 外径/mm 钢板通风管 外径允许偏差/mm 壁厚/mm 650 2.0 内径d=650

15、-2*2.0=646 (mm) 由公式计算出实际烟气流速： v===12.52(m/s) (五)、烟囱的设计 １． 烟囱高度的确定 一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量为Q=12t/h（两台锅炉）， 表7 燃煤、燃油（燃轻柴油、煤油除外）锅炉房烟囱最低允许高度 锅炉房装机总容量 MW <0.7 0.7～<1.4 1.4～<2.8 2.8～<7 7～<14 14～<28 t/h <1 1～<2 2～<4 4～<10 10～<20 20～≤40 烟囱最低高度 m 20 25 30 35 40 45 查上表可得： ２． 烟囱直径的计

16、算 烟囱出口内径可按下式计算 　　　　　 式中Q——通过烟囱的总烟气量，m3/h； v——按表选取的烟囱出口烟气流速，m/s)。 表8　　烟囱出口烟气流速（m/s） 通 风 方 式 运 行 情 况 全负荷时 最小负荷 机械通风 10~20 4~5 自然通风 5~10 2.5~3 选定v=4.5m/s 圆整取d=1.1m 烟囱底部直径

17、

18、

19、

20、

21、

22、

23、 式中d2——烟囱出口直径，m； H——烟囱高度，m； i——烟囱锥度，通常取i＝0.02~0.03。 选定i=0.028 ３． 烟囱的抽力 式中　H——烟囱高度，m； tk——外界空气温度，℃； tp——烟囱内烟气平均温度，℃； B——当地大气压，Pa。 (六)、系统阻力的计算 １． 摩擦阻力损失 对于圆管　　　　 式中　L——管道长度，m； d

24、——管道直径，m； ρ——烟气密度，kg/m3； v——管中烟气流速，m/s λ——摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度的函数。可以查手册得到。（实际中对金属管道λ值可取0.02，对砖彻或混凝土管道λ可取0.04）。 a．对于φ650圆管 L=1.5 + 5.45 - 0.163 + 0.45 + 2.7 +7.341 + 1.5 = 18.778 (m) b．对于砖砌拱形烟道（参见右图） D=650mm ∴B=690mm；A=0.6633m2 ∵ 式中，A为面积，X为周长 X= 2B+=20.69+ = 2.4633m ∴ R=0.6633/2

25、.4633=0.2693m L为6.14m , λ=0.04 =14.653(pa) ２． 局部压力损失 式中　——异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得； v——与相对应的断面平均气流速率，m/s； ρ——烟气密度，kg/m3。 （1） 图4 中渐扩管ξ=0.19 渐缩管ξ=0.1 （2） 对于图5 所示的T型三通管ξ=0.78 对于T型合流三通管ξ=0.55 （3） 图5 中渐缩管ξ=0.1 90弯头le=1.98m （4）锅炉出口前阻力为800Pa （5）除尘器阻力为800~1200 Pa，取1000 P

26、a （6）系统总阻力为 （Pa） (七)、风机和电动机的选择及计算 １． 风机风量的计算 式中　1.1——风量备用系数； 　　　Q——标准状态下风机前风量，m3/h； 　　　tp——风机前烟气温度，℃，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度； 　　　B——当地大气压力，kPa。 ２． 风机风压的计算 　　　　　 式中1.2——风压备用系数； ——系统总阻力，Pa； Sy——烟囱抽力，Pa； tp——风机前烟气温度，℃； ty——风机性能表中给出的试验用气体温度，℃；引风机为200℃ 根据Qy和Hy选定HL3—2A NO.10.5A 1450 工况序号为

27、5的高效排烟风机，性其能表如下： 机号传动 方式 转速/（r/min） 工况序号 流量/ 全压/Pa 10.5A HL3—2A 5 49646 2444 3. 电动机功率的计算 式中Qy——风机风量，m3/h； Hy——风机风压，Pa； η1——风机在全压头时的效率（一般风机为0.5-0.7）； η2——机械传动效率，当风机与电动机直联传动时η2＝1，用联轴器连接时η2＝0.95~0.98，用V形带传动时η2＝0.95； β——电动机备用系数，对引风机，β＝1.3。 根据电动机的功率，风机的转速，传动方式选择电动机型号。经查阅有关资料，由风机厂

28、家所给的参数指标，得配套电机性能参数如下： 表9：配套电机性能参数 功率（KW） 型号 噪音dB（A） 75 Y280s—4 94 五、 总结 在整个设计过程中计算量比较大，许多参数需要查阅相关手册。在选定除尘器后，上网、去图书馆查阅相关书籍，查找参数。最后是画图的任务，需要耐心，要注意准确，不能抱敷衍态度。由于CAD课程是上学期学的，有很多功能还是不能熟练的操作，在反复实践后，终于完成了最艰巨的画图任务，同时也加深了对CAD的认识，增强了自己的技术能力。 在这次设计过程中通过同学的帮助、老师的指导和自己的努力，我学到了许多东西，锻炼了解决实际问题的能力。这次课程设计让我受益良多。