大气污染控制工程课程设计韩欣池(word文档良心出品).doc

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

2、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： SZL61.25 AII 型，共 2 台（每台蒸发量为6t/h ）所在地区：二类区。 2009 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

3、/m 3空气过剩系数： =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/m 3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（GB13271-2001）中二类区标准执行烟尘浓度排放标准（标准状况下） ：200 / m3二氧化硫排放标准（标准状况下） ：900 / m3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

4、需热量为：Q蒸发量水的蒸发热=61032570.8=1.54 107 kJ/h所需的煤量为：Q= 1.54 107=982.2kg/hH n热20939 75%Hn煤的低位热值 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，则重量（g）摩尔数（mol） 产物摩尔数（mol）需氧数 (mol)C65054.167CO 2 :54.16754.167H4040H2 O:2010S100.3125SO2 : 0.31250.3125O402.5(O2 :1.25)-1.25N100.714N2 :0.3570W703.889H2 O:3.8890A180飞灰 :

5、180 15%=27g 0标准状态理论需氧数54.167+10+0.3125-1.25=63.2295mol/kg=1.4163 m3N /kg标准状态下理论干空气量 Va0Va0 =1.4163 4.78=6.77 m 3N /kg空气含水体积分数 0.01293 kg m3 = 12.93 22.4 =1.6091%181000标准状态下实际湿空气量6.77 1.3=8.945mol/kg1.6091%1标准状态下理论烟气量 V fg0CO2 :54.167 mol/kgSO2 : 0.3125 mol/kgN 2 :0.357+3.78 63.2295=239.37 mol/kgH 2

6、O: 20+3.889+8.945 1.6091%=24.033 mol/kg0（54.1670.3125 239.3724.033） 22.43V fg=1000=7.12 m N /kg标准状态下实际烟气量 V fgV fg=V fg0Va0(（1.3-1）N3/kg （湿烟气）+-1)= 7.12+6.77=9.15 mV fg =9.15-24.03322.4 =8.61 m 3N /kg （干烟气）1000标准状态下烟气中含尘浓度烟尘烟尘 = dshA=27 103=2.95 10 3 mg/mN3 （湿烟气）V fg9.15式中dsh 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例A 煤中不可燃

7、成分的含量V fg 标准状态下实际烟气量(m3 / )4.标准状态下烟气中二氧化硫浓度SO2SO2= m( so2) = 0.3125 641000 =2.19 103 mg/mN3 （湿烟气）V fg9.15式中 m(SO2)-燃烧煤生成的二氧化硫质量， kgV fg 标准状态下实际烟气量(m 3 /)5. 标准状态下总烟气量Qn =V fg * 设计耗煤量 =9.15 982.2/3600=2.50m 3N /s(三 )、净化设备的选择设备应达到的净化效率1s式中 标准状态下锅炉烟所排放标准中的规定值，smg/m3；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

8、浓度和烟气黑度限值可知 :烟尘排放浓烟气黑适用区锅炉类别（mg/m3)度域时段时段自然通风锅一类区10080炉1燃（0.7MW(1二、三类150120煤区t/h)）锅10080一类区炉2502001其它锅炉二类区三类区350250一类区8080燃 轻柴油、煤油二、三类1001001油区锅一类区10080*炉其它燃料油二、三类2001501区燃气锅炉全部区50501域表 1 锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值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

9、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/m31s =1-200 3 =93.22%2.9010除尘器的选择工况下的烟气量QSTSPn(m 3 /h)Qn T nPs式中 QS 标准状态下的烟气流量， m 3 /h；T S 工况下烟气温度， K;T n 标准规状态下烟气温度， 273K。QST SPn2.50 3600(273 160) 101.325Qn T nPs27398=14759.05（m 3 /h）则烟气流量为 QS14759.054.10 m 3 /s；36003600根据工况下的烟气量、 烟气温度及要求达到

10、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除 尘文 丘筒 体脱 硫耗阻 力除尘配 套气 量器里 喉内 上效 率水/(mm效率锅 炉/(进口部流升流 /(00)量H2O )/(00)容 量m3 / h )流 速速速/(t/h/(t/h)/(m/s)/(m/s)/(m/s)HCW150009.5155703.54.6085680129597.6S1800350050表 2设备外形结构尺寸HH1H2H3H4H5123L1L2745025047001

11、65085033018014008503925190L3L4L5a1a2c1c2d1b1b225065025080052036022054070270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3NOx排放浓度适用区 SO排放浓度（mg/m）2域3（mg/m）时段时段时段时段燃煤锅炉全部区1200900/域燃油轻柴油、 全部区700500/400锅炉煤油域其它燃全部区1200900*/400*料油域燃气锅炉全部区100100/400域第时段燃煤锅炉二氧化硫最高允许排放浓度为3900mg/m所以，设备应达到的脱

12、硫效率： 190021- 2.15 * 103=58.14%so式中 标准状态下锅炉 SO2 所排放标准中的规定值，3mg/m；SO2 标准状态下烟气中二氧化硫浓度SO2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管道的布置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。管径的确定d 4Q m 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=10

13、15m/s ,取 v=11.5 m/s）则4Q44.165md0.674v3.14 11.5圆整并选取风道表 6圆断面风管统一规格外径钢板通风管/外径允许偏差 /mm壁厚 /mmmm65012.0内径 d1 =650-2*2.0=646 (mm)由公式 d4Qm 计算出实际烟气流速：vv= 4Q2 =44.102 =12.52(m/s)d3.140.646(五 )、烟囱的设计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M0.70.71.42.8714机总容量W1.42.871428t/h11224

14、410201020 40烟囱最低m202530354045高度查上表可得： H 烟囱40m烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算d 0.0188 Qmv式中 Q通过烟囱的总烟气量， m3；/hv 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）运行情况通风方式全负荷时最小负荷机械通风102045自然通风5102.53选定 v=4.5m/sd 0.0188 Q0.0188 4.10 36001.08mv4.5圆整取 d=1.1m烟囱底部直径d1d22 iHm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 0.020.03。选定 i=0.028d1

15、d2 2 i H1.0820.028 403.24 m烟囱的抽力Sy11BPa0.0342 Htk273 t p273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。Sy 0.0342 40 （1151） 98 103155.88 Pa273273160(六 )、系统阻力的计算摩擦阻力损失对于圆管Lv2pl2Pad式中L 管道长度， m；d管道直径， m；烟气密度， kg/m3；v管中烟气流速， m/s摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re 和管道相对粗糙度K 的d函数。可以查手册得到。（实际中对金属管道 值可取 0.02，对砖彻或混凝土管道 可取 0.

16、04）。a对于 650 圆管L=1.5 + 5.45 - 0.163 + 0.45 + 2.7 +7.341 + 1.5 = 18.778 (m)n273* 981.34273* 980.82(kg / m3 )(273160) * 101.325433* 101.325pl12.850.8212.5220.0225.410(Pa)0.652b对于砖砌拱形烟道（参见右图）2D 22B2BA224D=650mmB=690mm；A=0.6633m2 R A X式中， A 为面积， X 为周长X= 2 B+ B =20.69+3.14 0.69 = 2.4633m22 R=0.6633/2.4633

17、=0.2693mL 为 6.14m ,=0.04plLv20.046.140.82 12.522=14.653(pa)d240.26932局部压力损失v2pPa2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；烟气密度， kg/m3。（ 1）图4：除尘器入口前管道示意图图 4 中渐扩管 =0.19 渐缩管 =0.1pv20.1）0.82 12.522（0.1918.638 Pa22（2）图5：T型三通管示意图对于图 5 所示的 T 型三通管 =0.78pv20.8212.522Pa0.7850.12922对于 T 型合流三通管 =0.55p

18、v20.8212.522Pa0.5535.3522（3）风机图5：除尘器出口至风机入口段管道示意图图 5 中渐缩管 =0.1 90弯头 le=1.98mp( l e)v2（0.022 1.980.1） 0.82 12.52214.26 Pad20.652（ 4）锅炉出口前阻力为 800Pa（ 5）除尘器阻力为 8001200 Pa，取 1000 Pa（ 6）系统总阻力为h25.41014.65318.63850.12935.3514.2680010001958.44（Pa）(七 )、风机和电动机的选择及计算风机风量的计算Qy273 tp101.3251.1QB2731.1 4.10 3600273 160101.32526625.3 m3 / h27398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。风机风压的计算H y 1.2h Sy273t p 101.325273tyB1.2(1958.44273160101.325155.88)2002047.34 Pa27398式中 1.2风压备用系数；h 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.