环境工程课程设计指导书

1、大气污染控制工程课程设计指导书课程编码： 学时： 24 学分： 1 时间安排：第 6 学期 适用专业：环境工程 先修课程：物理化学、化工原理、大气污染控制工程一、目的与任务（一）目的：1. 培养学生正确的设计思想、严谨的科学态度和良好的工作作风；2. 巩固、加强、深化和扩展学生所学的理论知识和初步的专业技能，以及利用绘图和 计算机绘图的能力；3. 使学生能运用所学的基本理论及专业知识解决实际问题，引导学生发挥其主观能动 性和创造性，独立完成所规定的设计任务；4. 严格要求学生，加强组织纪律性，把教书育人工作思想始终贯彻在整个课程设计中。（二）任务： 对给定的某一工厂的大气污染源进行治理的工程设

2、计。二、容、要求1. 对污染源进行分析，确定主要污染物、处理的风量和处理方法；2. 根据现场的实际情况，设计处理工艺流程和平面布置；3. 确定集气方式和管道的大小及形式，选择处理设施及所必要的参数；4. 对已设计的平面布置进行阻力平衡计算，调整管道系统的阻力使之达到阻力平衡；5. 根据处理的风量和系统的阻力选择风机及相应的电机，并进行复核计算；6. 画出系统平面布置图、轴侧图、立面图、剖面图和局部大样图，其中图量的50%要求用计算机画出；7. 写出计算说明书。三、进度安排：教学计划安排 7 天。1. 补充教学容，布置设计任务、要求，授课0.5 天；2. 设计计算 2 天；3. 完成设计容：绘图

3、和上机绘图 3.5 天，编写设计计算说明书 1天。四、场地与设备利用学校绘图室和机房。五、成绩评定根据学生的设计计算说明书、 要求的绘图质量及学生在设计过程中的学习态度、 工作表现， 采用五分制给出成绩。六、主要参考书目 :1. 郝吉明，马广大主编的大气污染控制工程，高等教育；2. 黄学敏，承中主编的大气污染控制工程实践教程，化学工业；3. 童志权主编的工业废气净化与利用，化学工业；4. 罗辉主编的环保设备设计与应用，高等教育；5. 熊振湖，费学宁，池勇志等主编的大气污染防治技术及工程应用，机械工业；6. 周兴求，叶代启主编的环保设备设计手册大气污染控制设备，化学工业。七、基础数据（见附录）大

4、气环境污染控制工程课程设计任务书(一)锅炉烟尘治理(一) 课程设计题目试根据设计原始资料，对锅炉烟尘进行污染控制系统设计，实现达标排放。(二) 执行标准1、各厂建厂时间为2004年，所在地区为二类地区。2、 执行标准：环境空气质量标准(GB3095 1996);锅炉大气污染物排放标准(GB13271 2001);火电厂大气污染物排放标准(GB13223 1996)。(三) 设计原始资料(任选下面一种锅炉炉型与额定蒸汽产量的锅炉进行设计，可供9*2=18名同学选题)1、锅炉炉型与型号：(1) 某厂使用锅炉为生产系统提供过热蒸汽，炉型为链条炉，额定蒸汽量分别为1、2、4 t/h,(2) 锅炉为生产

5、系统提供过热蒸汽，炉型为抛煤机炉，额定蒸汽量分别为6、8、10t/h ;(3) 某电厂发电机组为 12万kw，锅炉为煤粉炉，小时燃煤量15、18、20t/h,烟气温度423K。2、燃料采用煤，煤质资料见下表：Vr %Cy %Hy %Oy %Ny %Sy %Ay %Wy %Qy dw kJ/kg38.4857.423.817.160.930.4621.378.85243463、不同炉型燃煤排尘量和烟尘的粒度分布见下表:炉型排尘量ig/t粒级m>7575-4848-3130-15<15链条炉排27质量频率%50.710.412. 512. 713.7抛煤机炉108质量频率%61.013

6、.79.99.16.3煤粉炉161质量频率%13.223.514.917.331.14、 空气过剩系数为,标准状态下空气含水按 0.01293kg/m3,系统漏风系数为炉膛 0.1、 除尘器0.01，每米管道0.001。5、 烟气在锅炉出口前阻力为800Pa,管道摩擦阻力系数入：金属管道取入=0.02，砖砌或混凝土取入=0.04 ;除尘器设备阻力查产品手册。6、飞灰的驱进速度 。(四) 设计容与设计深度1、工艺计算：烟气排放量及污染物浓度计算，数质量衡算、处理效率、达标验算。2、污染治理工艺的分析确定：污染治理工艺优先采用先进工艺与设备，并兼顾经济合理性；治理后需达标。对确定的污染治理工艺进行

7、简要论述，并用工艺流程图简图表示选择结果。3、主要设备选择与选型计算：比较、选择设备类型、型号及规格，确定特征参数、设 备主要结构参数及运行参数。4、系统布置：确定各装置的位置，绘制平面图、剖面图、系统图，尺寸标注。5、管道布置及计算：绘制管道系统图，计算管径、压损、烟囱高度和出口径、并联管 道压损平衡、系统总压力损失。6、辅助设备选型计算：包括配套水泵、引风机选型、电机功率校核等。7、对以上工作进行归纳总结，编制课程设计说明书。（五）设计要点（以链条炉，额定蒸汽量为 4 t/h ，煤为例）1. 烟气量及污染物浓度计算： 根据锅炉燃料耗量计算公式：B=D（i 2-i i）/Qy dw/ n计算

8、燃料量kg/h。（B-燃料耗量、kg/h ; D-锅炉产汽量、4000kg/h ; i?-过热蒸汽200C焓值i2=305.3kJ/ kg ; ii-给水 20C焓值，ii=83.753kJ/ kg ; Qy dw-原料煤低位发热量、24346kJ/ kg ;n -锅炉效率n =30-40%；）。 教材大气污染控制工程书 P39-49 ,计算实际烟气量。 根据煤质灰分计算排尘量：G= B Aya fh /100（1-C fh）及烟气含尘浓度。（G-排尘量kg/h ; B-燃料耗量kg/h ; Ay-灰分%；a fh-排烟带尘量，占灰分的15-25%;Cfh-未燃烧炭 8%） 根据煤质硫分计算烟

9、气 SO2浓度。2. 数质量衡算、处理效率、达标验算 根据建厂时间、所在地区、执行标准，选取大气污染物排放限值C0 计算实现达标排放、污染治理设备及工艺处理效率需达到的理论值n0 设计污染治理工艺及设备，进行数质量衡算， 计算实际处理效率、进行达标验算。不达标重新进行-。3. 主要设备设计与选型计算：选择定型设备或自主设计非定型设备 选择定型产品：比较设备类型、型号及规格，确定设备主要特征、结构参数及运行参 数。 自行设计：利用已学知识设计旋风除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器、脱 硫塔等主要设备。确定设备主要结构特征、参数。4. 管道直径与系统总压损计算，辅助设备选型（风机、水泵等）。

10、5. 绘图 工艺系统图：将主要设备、辅助设备、池、罐、阀门及检测仪表，简化成图形符号，用不 同线型（气、水、物料流管道）连接设备，用图说明工艺走向。并给出图例和设备一览表。 设备布置图： 主要设备结构图： 管道系统图。大气污染控制工程课程设计任务书（二）工业窑炉烟气污染控制系统（一）课程设计题目（16*2=32人）试对以下工业窑炉烟尘进行污染控制系统设计，实现达标排放。（二）执行标准1、各厂建厂时间为 2004年，所在地区为二类地区。2、执行标准：环境空气质量标准（GB3095 1996）;工业窑炉大气污染物排放标准（GB9078 1996）;水泥厂大气污染物排放标准（GB4915 1996）

11、;炼焦炉大气污染物排放标准（GB16171 1996）。三）设计容1、工艺计算：烟（废）气排放量及污染物浓度计算，数质量衡算、处理效率、达标验算。2、污染治理工艺的分析确定：污染治理工艺优先采用先进工艺与设备，并兼顾经济合理性；治理后需达标。对确定的污染治理工艺进行简要论述，用工艺流程图简图表示选择结果。3、主要设备选择与选型计算：比较、选择设备类型、型号及规格，确定特征参数、设备 主要结构参数及运行参数。4、系统布置：确定各装置的位置，绘制平面图、剖面图、系统图，尺寸标注。5、管道布置及计算：绘制管道系统图，计算管径、压损、烟囱高度和出口径、并联管道 压损平衡、系统总压力损失。6、助设备选型

12、计算：包括配套水泵、引风机选型、电机功率校核等。（四）设计原始资料工业窑炉的生产量、产污系数和粉尘的粒度组成见下表：（1）某水泥厂生产能力（15、20、25、30T/h），窑炉的产污系数和粉尘的粒度组成见下表:污染物废气m3/t熟料烟尘（kg/t熟料）SO2kg/t 熟料产污系数4069258.470.0790.119 0.158 粒级m>100100-5050-1515-55-1<1质量分布 %10201535155SO2产污系数燃料全硫<1%取值，燃料全硫1%<St<2%，取值，燃料全硫>2%取值。 废气温度w 50C，水泥的驱进速度。系统漏风系数为除尘

13、器0.01，每米管道0.001 ；管道摩擦阻力系数入：金属管道取入=0.02，砖砌或混凝土取入= 0.04。（2 ）某钢铁厂烧结机，烧结烟气主要污染物为SO2和粉尘，污染物浓度和粉尘的粒度组成见下表：污染物烟气量m3/ h粉尘g/ m33SO2 mg/ m3250002000015000100003.654000粒级1 m>4040-3030-2020-1010-55-1<1质 量 分布%581089553烟气温度：100 200 C,设计工况160 C，烟气压力：8000Pa.系统设计从烧结机烟气出口开始；漏风系数：除尘器 0.01，每米管道0.001。(3 )某电厂燃用附近煤矿

14、的混合煤，煤粉制备采用球磨机，通过固态排渣煤粉炉产生的烟气的主要污染物为 S02和粉尘，污染物浓度和粉尘的粒度组成见下表:污染物烟气量m3/ h粉尘g/m3SO2 mg/ m3135000014000001450000150000013.5500a飞灰主要化学成分成分SiOAl 2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO2TiO2质量分数%55.9828.756.714.391.321.660.420.451.01b、飞灰的粒度分析粒级卩m<335510102020303040>40d50d平均质量分布%6.27.718.523.813.68.422.217.020.64烟气最

15、高温度为1415C，烟气露点温度为 80C，烟气压力为3920Pa。 漏风率为10.2%10.67%，系统漏风系数为除尘器0.01，每米管道0.001。(4)某石灰和石膏制造业，其加工工艺过程中产生污染废气，其主要污染物包括烟尘、粉 尘、二氧化硫和氮氧化物，其主要污染物如下表：产量规模 <<100吨/天规模100300吨/天规模 >>300吨/天工业废气量m3/t产品1173778345226污染物产物量kg/t烟尘24.94912.17313.621粉尘kg/t1.991.991.99二氧化硫kg/t0.3410.3410.341氮氧化物kg/t0.1240.1240

16、.124注：对于粉尘的粒度等相关资料自查(5)某玻璃集团公司7500吨，玻璃池窑所用的燃料为重油，该池窑拉丝项目所用配合料中添加了莹石和芒硝等无机化学品添加剂，在生产中每小时生产700C、10000 m3的含尘和二氧化硫。排放废气的主要指标见表：玻璃池窑排放烟气参数表烟气参数实测值实际烟气量/(m3/h)18400测点烟气温度/C161烟气湿度/%3.9标态干烟气量/(d. m3/h)11200烟尘含量/mg/( d. m3)925排放量（kg/h）10.3二氧化硫含量 /mg/( d. m3)1050排放量（kg/h）14.0（五）设计要点（以水泥生产为例）1. 根据行业产污系数计算烟气量及

17、污染物浓度： 查第一次全国工业污染源产排系数手册水泥行业产污系数计算污染源强与污染物 浓度。根据产能查得烟气量、烟尘量产污系数，根据燃料性质全硫<1%取值，燃料全硫1%<St<2%，取值，燃料全硫>2%取值，查得S02产污系数，计算出总烟气量与各污染 物浓度。e- !jA5GH « rj OlG00c_-»ORF*抚L !g fr c-i1iHrJ:n=S汪F -s1££S3ott手uE: JStifT 斗 AgSQglt? gEnE-L2.-=8i-=律la尸11Til蚕亠3常Q 三"噩驻K3111水泥制造业产排污系数

18、表（缰I ：r老体户博黒水起Ut鹿擁fT緬里于H；Mm 叽 iwi5、才、0. 075州HHI,0. 003化学毗饥卅3'( +II 出0. 12出炉ir b t “47弭 *'L Ofw17d, ww1Jii, 2»tiI-HILh 溯tiW4>r丸吨审科17, 76Si丄点此綠牛.丄址艇0L La«J仁总出降土即；切,0. 1HH孙担比匕也0. 252丄业樹生f畑*11-4品訂.a沖过网片除T沦C. O0Tft-UiiLr虽.M-这剧0. 073k直井o” &7y0. 1CW片扑6. 109"Ur Lili'KWU. lU

19、i'1说.哋一務外l.林flit1- 71H13. S95tttt3.話$眉丁九韻织珂展干氏"k 一产-品u, La 2'挂1畀“粧罚魂號呵 24 番沪駆喷祁常抹冬电时-审敏站七| 1倔 用“工巾祠讯"小r X 'n'Jin UJIL-Rnj ifllW"M> 7J< t?MU臥讯*記炽幷脏啤甘耳评林3111水淀制造业产排污系数表缮2）产融审那产旳系嗽Pi.祁脩 礁航怖料圳空” MA»p<MWII屯胆11产吕U.OPWftTfSVtMJ.60.161.业 ina金炉山卅叫6旷i.iAJJ.II'L

20、-J :;n2.427I'LI2,427地尘J5X.17J川粽人1餐1'和； 罟屈）C122O护电陽工乩OJJO丄业粉尘fft/ii'li-卢打124.1 IKX1眩代除匕认U.J 11.f ft/H'b赠料0.079O.W79 k(m2o.uy*CLlMt直徉t) I5H航讥他理r克禅h-熟轲1.74&1,74&卽蛰一話h3.5535:川r gmii-产.Wi' ' 0 1-2. 数质量衡算、处理效率、达标验算 根据建厂时间、所在地区、执行标准，选取大气污染物排放限值C。 计算实现达标排放、污染治理设备及工艺处理效率需达到的理论

21、值n0 设计污染治理工艺及设备，进行数质量衡算， 计算实际处理效率、进行达标验算。不达标重新进行-。3. 主要设备设计与选型计算：选择定型设备或自主设计非定型设备 选择定型产品：比较设备类型、型号及规格，确定设备主要特征、结构参数及运行参 数。 自行设计：利用已学知识设计旋风除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器、脱 硫塔等主要设备。确定设备主要结构特征、参数。4. 管道直径与系统总压损计算，辅助设备选型（风机、水泵等） 。5. 绘图 工艺系统图：将主要设备、辅助设备、池、罐、阀门及检测仪表，简化成图形符号，用不 同线型（气、水、物料流管道）连接设备，用图说明工艺走向。并给出图例和设备一览表

22、。 设备布置图： 主要设备结构图： 管道系统图。大气环境污染控制工程课程设计任务书（三）有机废气 治理（一）课程设计题目（ 2-3*5=12 人-15 人） 试根据设计原始资料，试对某 VOCs 进行控制系统设计，采用固定吸附床或其它工艺 进行回收或处理，实现达标排放。（二）执行标准1、建设时间为 2004 年，所在地区为二类地区。2、大气污染物综合排放标准 （GB16297-1996） 表 2 非甲烷总烃排放标准3、环境空气质量标准（GB3095 1996）；4、车间空气中有害物质的最高允许浓度（T136-79 ）书 P567（三）设计容污染治理工艺的确定与说明： 建议采用吸附工艺。 对确定

23、的污染治理工艺进行简要论 述，并用工艺流程图简图表示选择结果。工艺计算：物料衡算、效率、达标验算。污染治理主要设备选型计算：特征参数、设备主要结构参数、型号。系统布置图：包括平面图、剖面图、系统图，尺寸标注。管道系统计算：包括管道系统图、控制风速、管径、压损、并联管道压损平衡、系统 总压力损失。辅助设备选型计算：包括配套引风机选型、电机功率校核等。（四）设计原始数据（1）加油站 VOCs 回收， 要求油气回收率在 90以上。 设计可采用 1 级油气回收 （卸油 油气回收 ）或 1级油气回收 （卸油油气回收 ）加 2级油气回收 （加油油气回收 ）。某加油站环境温度 0-38 C,已知20C时汽油

24、比重735kg/m3,蒸汽压约为0.4atm，分 子量约为60g/mol。油罐有效容积为 90%。加油站收油时，每分钟排放油气 200-300升，汽 车加油时每分钟排放 50 升左右。A. 加油站配备 4 个地埋式卧式加油储罐及 4 台潜油泵式加油机台（ 16 个加油枪），其中 汽油储油罐2个、柴油储油罐2个，总罐容为120m3,其中汽油2*30m 3，柴油2*30m3。加 油站年通过量 1300m3/a。B. 加油站配备4个地埋式卧式加油储罐（罐容为40m3）及4台潜油泵式加油机台（16个加油枪），加油站年通过量 1800m3/a。C. 加油站配备4个地埋式卧式加油储罐（罐容为50m3）及4

25、台潜油泵式加油机台（16个加油枪）， 每月销售汽油量 400 吨。（ 2）化工厂甲苯储罐 VOCs 回收A. 化工厂年产甲苯2万吨，20吨产品罐2个，罐有效容积为90%。已知环境温度0-38 C, 最高允许排放浓度 40mg/m3。 甲苯参数见书中表 10-1、 10-2、图 10-14 及例 10-6。设计一 系统回收 VOCs 。B. 化工厂年产四氯化碳废气，气量 2000m3/h，浓度4-5g/m3，工作制度300d/a, 8h/d。 已知环境温度0-38C,最高允许排放浓度 50mg/m3。活性炭吸附CCI4吸附容量见书中P296, 及表 7-11。设计一系统回收 VOCs。（五）设计

26、要点（以汽油储罐为例）（1）加油站油罐损耗（ 油罐大小呼吸排放的非甲烷总烃 ） 油罐大呼吸损失是指油罐进油时所呼出的油蒸气而造成的油品蒸发损失。油罐进油 时，由于油面逐渐升高，气体空间逐渐减小，罐压力增大，当压力超过呼吸阀控制压力时， 一定浓度的油蒸气开始从呼吸阀呼出， 直到油罐停止收油。 参考有关资料可知， 储油罐大呼 吸烃类有机物平均排放率为 0.88kg/m3 通过量； 油罐车卸油时， 由于油罐车的液位不断变化， 气体的吸入与呼出会对油品造成的一定 挠动蒸发， 另外随着油罐车油罐的液面下降， 罐壁蒸发面积扩大， 外部的高气温也会对其罐 壁和空间造成一定的蒸发。参考有关资料可知，油罐车卸油

27、时烃类有机物平均排放率为0.6kg/m3 通过量；或根据最高环境温度计算油罐车液体汽油饱和蒸汽浓度（教材P426-427）及蒸气量。 油罐在没有收发油作业的情况下，随着外界气温、压力在一天的升降周期变化，罐气体 空间温度、 油品蒸发速度、 油气浓度和蒸汽压力也随之变化。 这种排出油蒸气和吸入空气的 过程造成的油气损失， 叫小呼吸损失。 参考有关资料可知， 储油罐小呼吸造成的烃类有机物 平均排放率为0.12kg/m3 通过量；地埋式储油罐，油罐密闭性好，顶部有不小于0.5m的覆 土，周围回填的沙子和细土厚度也不小于0.3m，因此储油罐罐室气温比较稳定（20°C）,受大气环境稳定影响较小

28、，可减少油罐小呼吸蒸发损耗，延缓油品变质。采用地埋式储油罐可将呼吸损失减少 93%。（2） 加油作业排放的非甲烷总烃 加油作业损失主要指为车辆加油时，油品进入汽车油箱，油箱的烃类气体被油品置换 排入大气。车辆加油时造成的烃类气体排放率分别为：置换损失未加控制时是l.08kg/m3 通过量、置换损失控制时 0.11kg/m3 通过量。本加油站加油枪都具有自封功能，因此本加油 机作业时烃类气体排放率取 0.11kg/m3 通过量。（ 3）无组织排放加油站另外， 本加油站采用自封式加油枪及密闭卸油等方式， 可以一定程度上减少非甲 烷总烃的排放。 本加油站站址开阔， 空气流动良好， 排放的烃类有害物质

29、周界浓度相对会小 一些。通过类比同规模加油站项目验收时的监测数据， 本加油站非甲烷总烃无组织排放浓度 应该w 3.2mg/m3，符合大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）表2标准，对周围环境空气质量影响较小。不予考虑回收。大气环境污染控制工程课程设计任务书（四 ）酸性有害气体处理一、课程设计题目（ 2-3*6=12 人-18 人） 试对酸性有害气体进行净化系统设计，采用吸收工艺实现净化。按车间空气中有害 物质的最高允许浓度限值进行验算，实现达标排放。二、执行标准1、各厂建厂时间为 2004 年，所在地区为二类地区。2、环境空气质量标准 （GB3095 1996）；3、车间空气中有害

30、物质的最高允许浓度 （ T136-79 ）书 P567排放标准：排气筒高度 15m，排放速率1.5kg/h ,排放浓度45mg/m3。三、设计容与要求1、污染治理工艺的分析确定与计算：建议采用吸收工艺。根据酸性气体的蒸发量计算酸雾 的排放量及污染物浓度，进行数质量衡算、处理效率、达标验算。对确定的污染治理工 艺进行简要论述，并用工艺流程图简图表示选择结果。2、集气罩设计计算：集气罩结构形式、尺寸、排风量及压损。3、净化设备选择与选型计算：比较、选择设备类型、型号及规格，确定特征参数、设备主 要结构参数及运行参数。4、系统布置：确定各装置的位置，绘制平面图、剖面图、系统图，尺寸标注。建议使用 A

31、utoCAD 制图。5、管道布置及计算：绘制管道系统图，计算管径、压损、烟囱高度和出口径、并联管道压 损平衡、系统总压力损失。6、辅助设备选型计算：包括配套水泵、引风机选型、电机功率校核等。7、编写设计说明书：列出参考文献，采用的公式及数据须注明出去。四、基础数据基本情况 1： 某化学试验室试验产生酸性有害气体（硫酸、硝酸、盐酸） ，试验台布置 见生化系五楼试验室。酸雾含量为1200mg/m3。横向风速3m/s，要求设计上吸集气罩（或侧吸式集气罩） 、净化塔及管网系统。基本情况2:某金属加工厂采用浓硫酸进行酸洗， 7000X 7000车间并立两个长*宽*高 3000 X 600X 800酸洗槽，室温20-35C，横向风速3m/s，酸雾散发量为1.63kg/h，要求