大气污染控制工程课程设计

1、1设计背景资料 1.1工程概况 目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要表现有温室效应、臭氧层破坏和酸 雨。而大气污染可以说主要是由于人类活动造成的，大气污染对人体健康的危害包括对人的 正常生活和生理方面的影响。现在，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。燃煤电厂的 大气污染物主要是颗粒污染物，而且排放量比较大，所以必须通过有效的措施来进行治理， 不至于影响到人们的健康生活。 1.2原始资料 锅炉规格：SZL4-13型，共4台 设计耗煤量 ：600kg/h4台 烟气出口温度 ：150 C 空气过剩系数：a =1.4 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比列为：18% 烟气出口前阻力 ：800pa

2、 室外温度：0 C 当地大气压 ：97.86kpa 空气中含水（标准状态）按 ：0.01293kg/m 3 烟气其它性质按空气计算 煤的工业分子成分：C68%、H4%、O5%、N1%、S1%、出06%、不可燃15% 排放标准：GB13271-2001二类地区标准执行 烟尘浓度排放标准（标准状态）：200mg/m SQ浓度排放标准（标准状态）：900mg/ni 净化场地布置： 锅炉出气口管径为 600mm其中心线高程为2.39m,其长度为600mm所有管道总长为 9.5m, 室内锅炉距外墙2.18m。 2烟气量，烟尘和二氧化硫浓度的计算 2.1标准状态下理论空气量 F YYYY3 Qa =4.7

3、6(1.867Cy 5.56Hy 0.7S-0.7QY)(m3/kg) 3 =4.76(1.867*68%+5.56*4%+0.7*1% .7*5%)(m /kg) =6.97(m3/kg) YyYY 式中c、h 、S、0分别为煤中各元素所含的质量分数； 2.2标准状态下理论烟气量 Qs =1.867(Cy 0.375Sy) 11.2Hy 1.24Wy 0.016Qa0.79Qa 0.8NY(m3/kg) =1.867(68%+0.375*1%)+11.2*4%+1.24*6%+0.016*6.97+0.79*6.97+0.8*1% =7.42(m3/kg) 式中Qa标准状态下理论空气量，m3

4、/kg ;(设计空气含湿量12.93g/m3) NY N元素在煤中所占质量分数，%; wy 煤中水分所占质量分数，%； 2.3标准状态下实际烟气量 Qs g 1.016(: 1)Qa (m3/kg) =7.42+1.016(1.2 -)* 6.97 =8.84(m3/kg) 式中 空气过量系数； 3 Qs标准状态下实际烟气量，m /kg ； F Qs标准状态下理论烟气量，m3/kg ； r 3 Qa标准状态下理论空气量，m /kg ； 标准状态下烟气流量 Q以m3/h计，因此， Q = Qs设计耗煤量 =8.84*600 3 =5302(m /h) 2.3标准状态下烟气含尘浓度 dsh Ay

5、Qs 3 (kg/m ) 18%*15% 8.84 =0.0031(kg/ m 3) 式中 dsh 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数; Y a煤中不可燃成分的含量; Qs标准状态下实际烟气量，m3/kg ； 2.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 Cso, 2Sy6 1 0(mg/m ) Qs 2* 1%“6 10 8.84 33 =2.3*10 (mg/m ) 式中 SY 煤中含可燃硫的质量分数; Qs 标准状态下燃煤产生的实际烟气量, m3/kg ； 3. 除尘器的选择 3.1除尘器应达到的除尘效率 200 =1 - 2340 =91.45% 式中 C标准状态下烟气含尘浓度，mg/m

6、 3； 3 mg/m C Cs 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值, 3.2除尘器应达到的除二氧化硫效率 S02 胡 C 1950 =53.85% 式中 C 标准状态下烟气含 SQ浓度，mg/m 3 ； Cs 标准状态下锅炉SO2排放标准中规定值, mg/m3 ； 3.3除尘器的选择 根据烟尘的粒径分布或种类、工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘 器的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数，如气流速度、压力损失、捕集粉尘量等。 工况下烟气流量 QT Q= = 5302* (273+150) 273 3 =8215.19 (m /h) 式中 Q标准状态下烟气流量，m3/h ； T

7、况下烟气温度，K; T 标准状态下温度，273K; Q 8215.193 则烟气流速为：=2.3(m /s) 36003600 根据工况下烟气流量、烟气流速及要求达到的除尘效率确定除尘器，“ XD)n型多管 旋风除尘器”中选取XD-n -4型多管旋风除尘器。产品性能规格见表 2-1,设备外形结构尺寸 见表2-2。 表2-1 XD- n -4型多管旋风除尘器性能规格 型号 配用锅 炉 /t h-1 处理烟 气量 /m3 h-1 除尘效 率/% 本体阻 力/Pa 分割粒 径/ gm 质量/kg XD- n -4 4 12000 95 900 3.05 1900 表2-2 XD-n -4型多管旋风除

8、尘器外形尺寸结构(图2-1) 型 号 A B Ho C E F K L M XD -n -4 1238 191 8 393 6 2843 210 0 116 0 110 6 1786 50 型 号 进风口 侧出风口 上出风口 d 内口尺寸 法兰孔距 内口 尺寸 法兰孔距 内 径 法兰 孔距 XD 320 14* 3*1 260 10* 3*1 60 644 -n -4 *1810 133 25 *1090 144 07 0 *16孔 20 4. 确定除尘器，风机和烟囱的位置及管道的位置 4.1各装置及管道的布置原则 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

9、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。 4.2管径的确定 d4Q(m) 兀V 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 =1015m/s)； 取 V=13m/s 沖；4* 8215.19/3600 贝 Ud = 3.14*13 =0.47m 圆整d=0.50m 查手册得知壁厚为 0.75mm 则内径 由公式 可算出实际烟气流速 d1=500-2*0.75=498.5mm 4* 8215.19/3600 v=11.7m/s 3.14* 0.4985* 0.49

10、85 5. 烟囱的设计 5.1烟囱高度的确定 首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量(t/h),然后根据锅炉大气污染物排放标 准中的规定下表确定烟囱的高度。 锅炉烟囱高度表 锅炉总额定岀力 /(t/h) 1 12 26 61 0 10 20 26 35 烟囱最低高度 /m 20 25 30 35 40 45 锅炉总的蒸发量4*4=16(t/h), 则选烟囱高度为40m。 5.2烟囱直径的确定 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4-2选取的烟囱出口烟气流速， m/s ; 选 v=4m/s d=0.0188 4*8215.19 =1.70 (m) 烟囱

11、底部直径 di ,22 i H(m) =1.70+2*0.025*40 =3.70(m) 式中 d2 烟囱出口直径，m ; H烟囱高度，m ； 烟囱锥度，通常取 i =0.020.03; 5.3烟囱的抽力 Sy -0.0342H ( 1 273 tk 1 273 tp )B(Pa) 式中 = 0.0342*40( =174(pa) H烟囱高度，m ; tk 外界空气温度，C tp 烟囱内烟气平均温度，c 1 2730 1 273 150 )* 97860 B当地大气压，Pa; 6. 系统阻力的计算 6.1摩擦压力损失 对于圆管 L Pv2 Pl(Pa) d 2 式中 1管道长度，m ; d管道

12、直径，m ; 烟气密度，kg/m3 ; v 管中气流平均速率，m/s ; 摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度 K/d的函数。可以查 手册得到(实际中对金属管道值可取0.02，对砖砌或混凝土管道值可取0.04 ； p = 1.34* 273 273 150 3 =0.86kg/m = 0.02* 9.5* 0.86*13.92 0.5 =31.5(pa) 6.2局部压力损失 Pv2 (Pa) 2 式中；一一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 ； a 冬 45时，z =0.1 取 a =453, v=i3.9m/s 2

13、：p =0.1* 0.84* 13.92 2 =8.1(pa) li=0.05*ta n67.5=0.12(m) 图中二为30Z形弯头 查 Z =0.157 z =ez 由手册查得Ze=1.0 z =1.0*0.157=0.157 卩=0.157* 2 0.84*13.9 2 =12.7(pa) 图中三为渐扩管 查手册得Z =0.19 =0.19* 2 0.84*13.9 =15.4(pa) l3=0/tan15 =0.93(m) 2 图除尘器出口至风机入口段管段示意图 图中a为渐扩管。 a 83.6 2 No6C 型号 噪声 配用电动机 传动皮 dB(A) dB(SA) 型号 转速 功率 带

14、（内周长* /r min-1 /kw 根数） Y5-50-1 87 13.8 Y160L-2 293 18.5 B2261* 2 No6C B3 3 7.3电动机功率的校核计算 叱(kW) 3600 1000 1 2 9356.67*2604*1.3 = 3600 1000*0.6*0.95 =15.4(kw) 式中 Qy 3 风机风量，m /h ; 风机风压，Pa ; 风机在全压头时的效率（一般风机为0.6,高效风机约为0.9）; 机械传动效率，当风 机与电机直联传动时2=1,用联轴器连接时 2=0.950.98,用 V 形带传动时 2 =0.95 ； ：电动机备用系数，对引风机，：=1.3

15、 ； 根据电动机的功率，风机的转速，Y160L-2B3型电动机基本可以满足要求。 8. 系统中烟气温度的变化 8.1烟气在管道中的温度降 U(0C) Q Cv 式中Q标准状态下烟气流量，m3/h ； F 管道散热面积，m2 ； 3 Cv 标准状态下烟气平均比热容(一般为1.3521.357 kJ/m ：C )； q管道单位面积散热损失； 室内 q=4187 kJ/m2 h ； 室外 q=5443 kJ/m2 h ； 室内管道长 ：L=2.18-0.12-0.6=1.46 (m) F=n L =D4*1.46*0.5=2.29(m 2) 室外管道长:L=9.5-1.46=8.04 (m) F=n L =3).14*8.04*0.5=12.62(m 2) S + X Q Cv Q Cv 4187* 2.29 5443* 12.62