大气课程设计完整版

1、 大气污染控制工程课程设计报告课程设计题目： 发电厂锅炉的烟气治理系统设计 学生姓名 题目序号 65 专业班级 学 号 指导教师 2014 年 6月 15 日 目录第一章 设计要求：11. 设计题目：12.设计原始数据：13.设计要求：1第二章 烟气性质分析：1第三章 工艺流程的选择及设备计算：11.除尘器应该达到的除尘效率：11.2除尘器的选择：21.3.电除尘器：21.3.1运行参数的选择及设计：22. 设备结构设计计算：32.1 通过除尘器的含尘气体量：32.2 集尘极的比集尘面积和集尘极面积：42.3 验算除尘效率：52.4 有效截面积：52.5 电除尘器内的通道数：52.6

2、 集尘极总长度，宽度，高度：62.7 灰斗的计算：62.8 校核：63.脱硫设备的设计与计算：63.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的原理：63.2石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程：73.3 吸收塔内流量计算：73.4吸收塔径计算：83.5. 吸收塔高度计算：84.烟囱的设计：94.1 烟气释放热计算：104.2烟气抬升高度计算：104.3 烟气有效高度计算：114.4 烟囱高度校核：114.5烟囱的抽力：115.系统阻力计算：125.1管径的确定：125.2摩擦压力损失：125.3局部压力损失：136.风机和电动机选择及计算：146.1风机风量:146.2风机风压的计算：156.3风

3、管直径：15第四章 参考文献：15第一章 设计要求：1. 设计题目： 发电厂锅炉的烟气治理系统设计2.设计原始数据： 一燃煤锅炉排放的烟气，烟气量为Q17.5×104m3/h，含尘浓度为18.32g/Nm3，SO2浓度为6.35 g/Nm3。烟尘浓度和SO2排放达到空气质量二级标准。废气最终排放温度为360，当地年平均气温为10.5。3.设计要求：3.1.选择合适的除尘装置类型并计算主要的设备尺寸。3.2.计算脱硫装置的主要设备尺寸。3.3.计算和选择风机型号及风管管径。3.4.烟囱的排放口直径2.0m，试确定烟囱高度。第二章 烟气性质分析：燃煤锅炉排放的烟气中，含尘浓度为

4、18.32g/Nm3，SO2浓度为6.35 g/Nm3，我们可以采取除尘装置除去烟气中的粉尘，SO2是酸性气体，可以采用石灰石/石灰法吸收除去。第三章 工艺流程的选择及设备计算： 1.除尘器应该达到的除尘效率：C标准状态下烟气含尘浓度，；标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，。结果为 =1-=98.9 1.2除尘器的选择： 工况下烟气流量:式中标准状态下的烟气流量，工况下烟气温度，360+273=633K标准状态下温度，273 K结果为= 1.3.电除尘器： 排烟温度为360经过冷却器冷却后，温度大致可降为120。 1.3.1运行参数的选择及设计： 环境大气压，取Pa； 除尘器的漏风效率，一般取

5、；除尘效率98.9%；富裕系数；通道宽m。参数 符号 取值范围板间距 S 2328cm驱进速度 w 0.22m/s比集尘极表面积 A/Q 3002400m2/(1000m3/min)气流速度 v 12m/s长高比 L/H 0.51.5烟煤锅炉 v 1.11.6m/s 表2.1运行参数42. 设备结构设计计算：2.1 通过除尘器的含尘气体量： 通过除尘器的含尘气体量 冷却后的烟气量 式中 该设计下所得的总烟气量；排烟温度； 冷却后的温度120；环境大气压，取Pa； 除尘器的漏风效率，一般取；通过除尘器的含尘气体量 冷却后的烟气量 2.2 集尘极的比集尘面积和集尘极面积： 集尘极的比集尘面积 式中

6、驱进速度，一般取0.22m/s，在这里取0.2m/s；除尘效率为98.9%；m2/(m3/s) 集尘板总面积 式中通过除尘器的含尘气体量m3/s；集尘极的比集尘面积m2/(m3/s)；考虑因处理气体量，温度，压力的波动和供电系统的可靠性等因素影响，参照实际生产情况，取富裕系数，所以 其需要的集尘板面积为 取实际集尘极面积为 m2实际集尘极的比集尘面积为 式中实际集尘极面积m2；通过除尘器的含尘气体量m3/s； 2.3 验算除尘效率： 除尘效率 ： 式中:实际集尘极的比集尘面积m2/(m3/s)； 驱进速度，一般取0.22m/s，在这里取0.21m/s； 2.4 有效截面积： 取气体速度m/s则

7、电除尘器的有效截面积 式中 通过除尘器的含尘气体量m3/s； 因为 集尘极极板高度 即： 取m，同理可得集尘极极板宽度m2.5 电除尘器内的通道数： 取通道宽m气体在电除尘器内的通道数 取802.6 集尘极总长度，宽度，高度： 集尘极长高度 除尘器长高比至少要0.51.5，在这里取1.5，则有除尘器总高为 同理有总宽为2.7 灰斗的计算： 灰斗的倾角为300，电除尘器下有两个灰斗,其中每个灰斗的高度为2.8 校核： 实际气体速度 实际气体在电除尘器内的停留时间 实际有效截面积 F=B1 × h =169m23.脱硫设备的设计与计算： 3.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的原理： 采用

8、石灰/石灰石浆液吸收烟气中的SO2,分为吸收和氧化两个阶段。先吸收生成的亚硫酸钙.然后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙(即石膏)。该方法的实际反应机理是很复杂的.目前还不能完全了解清楚。这个过程发生的反应如下：吸收: 由于烟气中含有，因此吸收过程中会有氧化副反应发生。氧化：在氧化过程中，主要是将吸收过程中所生成的氧化称为： 由于在吸收过程中生成了部分，在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化，分解出少量的： 设备运行过程中的可能出现问题：设备腐蚀，结垢和堵塞，除雾器的堵塞。 3.2石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程： 石灰石/石灰法湿式烟气脱硫技术的工艺流程如图1所示。锅炉烟气经除尘、冷却后送入吸收塔，吸

9、收塔内用调配好的石灰石或石灰浆液洗涤含的烟气，洗涤净化后的烟气经除雾和再热后排放。吸收塔内排出的吸收液流入循环槽，加入新鲜的石灰石或石灰浆液进行再生。3.3 吸收塔内流量计算： 假设吸收塔内平均温度为80,压力为120KPa,则吸收塔内烟气流量为: 式中：喷淋塔内烟气流量， m3/s ； 标况下烟气流量，m3/s； K除尘前漏气系数，00.1；代入公式得：3.4吸收塔径计算： 吸收塔的直径D ，可由吸收塔出口实际烟气体积流量和烟气流速确定, 烟气流速通常为3. 0-4. 5m/ s, 工程实践表明, 3. 6-4.

10、 2m/ s 是性价比较高的流速区域 , 因此, 本工程的设计烟气流速为3. 6m/ s。吸收塔直径可根据下列公式计算:取3.5. 吸收塔高度计算： 喷淋塔可看作由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池。依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得，选择喷淋塔喷气液反应时间t=3s。3.5.1淋塔的吸收区高度为： 吸收区一般设置36层喷淋塔，每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴，喷淋覆盖率达200%300%。由于要求脱硫效率不高，本设计设置3个喷淋层，喷淋层间距一般为1.22m，为了检修和维护，层间距设为1.5m。；3.5.2除雾

11、区高度： 最顶层喷淋层到除雾器的距离一般为1.22m，本设计采用1.5m。除雾器高度一般为23m，本设计采用2；除雾器到吸收塔出口的距离一般为0.51m，本设计采用0.5m，则除雾区高度H:3.5.3浆池高度 浆池容量V1按液气比浆液停留时间t1确定： 式中： 液气比，一般取1525L/m3；取15L/m3 Q标况下烟气量，； t1浆液停留时间，s；一般t1为，本设计中取值为，则浆池容积为： 选取浆池直径等于或略大于喷淋塔D0，本设计中选取浆池直径为8m，然后再根据V1计算浆池高度： 式中：h3浆池高度，m； V1浆池容积，； D0浆池直径，m； 从浆池液面到烟气进口底边的高度为0.82m。本

12、设计中取 喷淋塔烟气进口高度,烟气出口高度与进口高度相同3.5.4吸收塔总高度: 4.烟囱的设计： 具有一定速度的热烟气从烟囱出口排除后由于具有一定的初始动量,且温度高于周围气温而产生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。这相对增加了烟囱的几何高度，因此烟囱的有效高度为: H=Hs+H 式中：H烟囱的有效高度，m 。 Hs烟囱的几何高度,m . H烟囱抬升高度, m。4.1 烟气释放热计算： 式中：烟气热释放率，kw； 大气压力，取邻近气象站年平均值； 实际排烟量， 烟囱出口处的烟气温度，633K； 环境大气温度，283.5K； T=349.5K 4.2烟气抬升高度计算： 因为,且K所以选农村或

13、城市远郊区，则有，。 （87）式中 烟囱几何高度m烟囱出口处的平均风速取20m/s4.3 烟气有效高度计算： 烟囱有效高度 4.4 烟囱高度校核： 假设吸收塔的吸收效率为80%,可得排放烟气中二氧化硫的浓度为: 二氧化硫排放的排放速率: 用下式校核： 式中： 为一个常数，一般取，此处取1； 国家环境空气质量二级标准日平均的浓度为0.15 mg/m3，因为0.15 mg/m3>0.021mg/m3，所以符合标准。4.5烟囱的抽力： （Pa）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，；P当地大气压，Pa。5.系统阻力计算：5.1管径的确定： （m）式中：Q工况下管内烟

14、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v1015m/s）。管径计算出以后，要进行圆整（查手册），再用圆整后的管径计算出实际烟气流速。实际烟气流速要符合要求。取整D=5300mm风道直径规格表外径D/mm钢制板风管外径允许偏差值/mm厚度/mm5300±125.2摩擦压力损失：（1）对于圆管：式中摩擦阻力系数（实际中对金属管道可取0.02.对砖砌或混凝土管道可取0.04）。管道直径,m烟气密度，kg/m3管中气流平均速率, m/s管道长度,m对于直径5300mm圆管：L=15mB结果为: （Pa)（2）对于砖砌拱形烟道（见图6.1）D=500 mm式中

15、 S为面积，结果为：B=450 mm 砖砌拱形烟道5.3局部压力损失： （Pa）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；u与相对应的断面平均气流速率，m/s；烟气密度，kg/m3。进气管部分局部阻力损失：a) =0.1（取=45，=14m/s）b)两个90°的弯管 =0.23 90弯管出气管部分压力损失：三通管 =0.78 对于T形合流三通管 =0.55 3）系统总阻力：（其中锅炉前阻力为800Pa,除尘器阻力为1200Pa）6.风机和电动机选择及计算：6.1风机风量: （m3/h）式中：K1考虑系数漏风所附加的安全系数。一般管道取K=0.1；除尘管道取K=

16、0.10.15； Q标准状态下风机前标态下风量，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； P当地大气压力，kPa。已知Q=405769.23m3/h；tp360；B94.0kPa代入上述公式得6.2风机风压的计算：（Pa）式中：K2考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数。一般管道K=0.10.15，除尘管道取K=0.10.2； h系统总阻力，Pa； Sy烟囱抽力，Pa；0、p0、T0风机性能表中给出的标准状态的空气密度、压力、温度。一般说，p0=101.3kPa，对于引风机T0=200，0=0.745kg/m3。、p、T运行工况下进入风机时的空气密度、压力、温度。根据计算出的风机风量Q