大气污染控制工程课程设计

大气污染控制工程

课程设计题目：姓名：班级：学号：成绩：2017年月日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：式中：H—烟囱的有效高度，m；Hs—烟囱的几何图度，m；AH—烟囱抬升高度，m。烟囱的几何高度的计算查相关资料可得燃烧锅炉房烟囱最低允许高度设为H、为60m烟气释放热计算式中：Qh—烟气热释放率，kw；心—大气压力，取邻近气象站年平均值；Q.—实际排烟量，加7s4—烟囱出口处的烟气温度，433K；7；—环境大气温度，K；取环境大气温度1=293K,大气压力心=978.4kPa由2100%<21000%惧7；-7；之35K,可得式中：名,4,乙—系数，々取0.6,公取。4人取0.292,贝IJ：则烟囱有效高度烟囱直径的计算设烟气在烟囱内的流速为u=20m/s,则烟囱平均截面积为:则烟囱的平均直径d为：取烟囱直径为DN1200mm,校核流速v得：烟囱阻力损失计算烟囱亦采用钢管，其阻力可按下式计算：(4-5)式中：2——摩擦阻力系数，无量纲；v——管内烟气平均流速，〃z/s；p——烟气密度，kg/m3；I管道长度，m；d——管道直径，m；已知钢管的摩擦系数为0.02,所以烟囱的阻力损失为:烟囱高度校核假设吸收塔的吸收效率为：96%,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:式中：为一个常数，一般取0.5〜1,此处取0.7；PzH—烟囱有效源高；国家环境空气质量二级标准日平均SO?的浓度为0.15，咫/"->0.007mgbn3,则设计符合要求。6.管道系统设计计算管道采用薄皮钢管，管内烟气流速为匕,=15m/s,则管道直径d为：d=R360090式中：Q——烟气流量，加/〃；V。烟气流速，冽/s；1.2——修正系数代入相关值得：结合实际情况，取为1260mm,则实际烟气流速「为：7,系统阻力的计算摩擦压力损失取L=200〃z,对于圆管

工作状态下的烟气密度:.2局部压力损失90。弯头，4=0.2340个弯头出口前阻力为850Pa,除尘器阻力选MOOPa,脱硫设备阻力选lOOPa.风机的选择风量的计算273+"101.325x1()3273B4273+160273101.325X1Q3273+"101.325x1()3273B4273+160273101.325X1Q3101.325xl03=6.14x104my/h结合风机全压及送风量，选用F5-47-6。型离心引风机，其性能参数见表3。表3Y5-47-6。型离心引风机性能参数机号功率转速流量全压6C18.528508020^151293364〜2452电机的效率式中；Ne—电机功率，kW；Q一风机的总风量，m3/h；〃「通风机全压效率，一般取0.5〜0.7；%--机械传动效率，对于直联传动为0.95；电动机备用系数,对引风机,1=1.3；代入数据得:.达标分析从从排放浓度核算在排烟温度160℃下，S0?的排放浓度夕丝nBdSxlOZzg/",转换为烟囱出口温度25。则3=⑵3+⑹)=3.45X底(273+160)=562.9嬴/疗)-25+273298'7设脱硫效率为95.88%,脱硫后：依据大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行，烟尘最高排放标标准700mg/m:i,所以本设计符合排放要求。9.2从排放速率核算(1)二氧化硫的排放速率设硫转化为一氧化硫的效率为95.88%,则二氧化硫的排放速率为：0.9588X64X42000X0.25X0.8%X10^=5.15kg/h<200kg/h其为GB16297T996现有污染源大气污染物排放限值中二级排放区中二氧化硫最高允许排放速率，所以符合要求，设计合理。(2)烟气的排放速率可得出口浓度为：7.22x1CTx(1-99.9%)=7.22mg/m3<150mg/m3检验烟气排放速率二总烟气量x烟气出口浓度=3.52x104x3.0=10.56x104mg"i=0.10kg/h<100kg/h(100必国标中二级排放区最高允许排放速率)，所以可得烟气排放速率也达标，所以设计合理。9.3从落地浓度核算地面最大浓度为：pmax=2坐X0.7=0.0070mg/m32x2.72/本设计任务书中规定，污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。由锅炉大气污染物排放标准（摘自GB13271-2001）可查出烟尘最高允许排放浓度为200mg/m3,二氧化硫的最高允许排放浓度为900〃g/〃，。GB16297-1996现有污染源大气污染物排放限值中二级排放区中二氧化硫最高允许排放速率，比较得出排放浓度都不超标，因而设计合理，符合标准，所以该气体经处理后可以在国家2级标准下排放。9.4总排放浓度核算烟尘的总排放浓度（按每年300天计算）：国家规定的烟尘总排放浓度为2.5g/〃，因为2.166V2.5,所以符合排放标准。SO2的总排放浓度（按每年300天计算）：国家规定二氧化硫的总排放浓度为42g//?,因为23.6V42,所以符合排放标准。参考文献.郝吉明，马广大.大气污染控制工程.第二版.北京：高等教育出版社，2002.黄学敏，张承中.大气污染控制工程实践教程.北京：高等教育出版社，2003.刘天齐.三废处理工程技术手册•废气卷.北京：化学工业出版社，1999.张殿印.除尘工程设计手册.北京：化学工业出版社，2003.童志权.工业废气净化与利用.北京：化学工业出版社，2003.周兴求，叶代启.环保设备设计手册一大气污染控制设备，北京：化学工业出版社,2003.罗辉.环保设备设计与应用.北京：高等教育出版社，2003附图目录.袋式除尘器错误!未定义书签。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"L1袋式除尘器的简介2\o"CurrentDocument"袋式除尘器的清灰方式主要有3\o"CurrentDocument"袋式除尘器的分类3\o"CurrentDocument"L4袋式除尘器的优点3\o"CurrentDocument".湿式石灰脱硫4\o"CurrentDocument".1石灰石一一石膏法脱硫工艺原理及流程4\o"CurrentDocument".2脱硫效率的主要影响因素44错误!未定义书签。错误!未定义书签。\o"CurrentDocument".设计条件：5\o"CurrentDocument".设计计算5\o"CurrentDocument"4.1计算锅炉燃烧产生的烟气量、烟尘和二氧化硫的浓度5错误!未定义书签。错误!未定义书签。4.1.3S02的浓度6\o"CurrentDocument"4.2除尘器的选择6错误!未定义书签。错误!未定义书签。\o"CurrentDocument"4.3除尘器的设计6错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。4.4喷淋塔6错误!未定义书签。TOC\o"1-5"\h\z喷淋塔径计算7错误!未定义书签。新鲜浆料的确定8\o"CurrentDocument"5.烟囱设计计算8\o"CurrentDocument"5.1烟囱的儿何高度的计算9烟气释放热计算9错误!未定义书签。烟囱直径的计算10\o"CurrentDocument"烟囱阻力损失计算10\o"CurrentDocument"烟囱高度校核10\o"CurrentDocument".管道系统设计计算11\o"CurrentDocument".系统阻力的计算11\o"CurrentDocument"摩擦压力损失11\o"CurrentDocument"2局部压力损失12\o"CurrentDocument"8.风机的选择12\o"CurrentDocument"1风量的计算12\o"CurrentDocument"2风压的计算12\o"CurrentDocument"9.达标分析13\o"CurrentDocument"1从从排放浓度核算13\o"CurrentDocument"2从排放速率核算13\o"CurrentDocument"3从落地浓度核算13\o"CurrentDocument"4总排放浓度核算14\o"CurrentDocument"参考文献14\o"CurrentDocument"附图14.袋式除尘器袋式除尘器的简介袋式除尘器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器地，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。一般新滤料的除尘效率是不够高的。滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。因此，除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰时不能破坏初层，以免效率下降。袋式除尘器的结构图2袋式除尘器的清灰方式主要有(1)气体清灰：气体清灰是借助于高压气体或外部大气反吹滤袋，以清除滤袋上的积灰。气体清灰包括脉冲喷吹清灰、反吹风清灰和反吸风清灰。(2)机械振打清灰：分顶部振打清灰和中部振打清灰(均对滤袋而言)，是借助于机械振打装置周期性的轮流振打各排滤袋，以清除滤袋上的积灰。(3)人工敲打：是用人工拍打每个滤袋，以清除滤袋上的积灰。.3袋式除尘器的分类(1)按滤袋的形状分为：扁形袋(梯形及平板形)和圆形袋(圆筒形)。(2)按进出风方式分为：下进风上出风及上进风下出风和直流式(只限于板状扁袋)。(3)按袋的过滤方式分为：外滤式及内滤式。滤料用纤维，有棉纤维、毛纤维、合成纤维以及玻璃纤维等，不同纤维织成的滤料具有不同性能。常用的滤料有208或901涤轮绒布，使用温度一般不超过120C,经过硅铜树脂处理的玻璃纤维滤袋，使用温度一般不超过250C,棉毛织物一般适用于没有腐蚀性；温度在80-90℃以下含尘气体。1.4袋式除尘器的优点(1)除尘效率高，可捕集粒径大于0.3微米的细小粉尘，除尘效率可达99%以上。(2)使用灵活，处理风量可由每小时数百立方米到每小时数十万立方米，可以作为直接设于室内，机床附近的小型机组，也可作成大型的除尘室，即“袋房”。(3)结构比较简单，运行比较稳定，初投资较少(与电除尘器比较而言)，维护方便。所以，袋式除尘器广泛应用于消除粉尘污染，改善环境，回收物料等。.湿式石灰脱硫技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。石灰石一一石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术，日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。石灰石一一石膏法脱硫工艺原理及流程石灰石一一石膏法脱硫工艺采用廉价易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，当采用石灰为吸收剂时石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应从而被脱硫，最终反应产物为石膏。吸收塔内的反应、传递也极为复杂，总的反应为：CaCO.+502+2H20fCaSO&•2/72O+CO2脱硫后的烟气经除雾器除去携带的细小液滴，经烟囱排入大气，脱硫石膏浆液经脱水装置脱水后回收利用。剩余浆液与新加入的石灰石浆液一起循环，这样就可以使加入的吸收剂充分被利用，并确保石膏晶体的增长。石膏晶体的正常增长是最终产品处理比较简单的先决条件。新鲜的吸收剂石灰石浆液根据pH值和分离SO?量按一定比例直接加入吸收塔。脱硫效率的主要影响因素湿式烟气脱硫工艺中，吸收塔循环浆液的pH值、液气比、烟气速度、烟气温度等参数对烟气脱硫系统的设计和运行影响较大。吸收塔洗涤浆液的pH吸收塔洗涤浆液中pH值的高低直接影响SO?的吸收率及设备的结垢、腐蚀程度等，而且脱硫过程的pH值是在一定范围内变化的。长期的研究和工程实践表明，湿法烟气脱硫的工艺系统一般要求洗涤浆液的PH值控制在4.5〜5.5之间。石灰石法喷淋塔的液气比一般在(15〜25)L/n?。取L/G=18L/nP,则：液体用量L=18。=18x3.52xlO4=6.34x105〃万目前，将吸收塔内烟气流速控制在(2.6〜3.5)m/s较合理，典型值为3m/s。则吸收塔的截面积为：A=g=誓裂1=3.40〃/V3x3600低洗涤温度有利于SO2的吸收。所以要求整个浆液洗涤过程中的烟气温度都在100C以下。100C左右的原烟气进入吸收塔后，经过多级喷淋层的洗涤降温，到吸收塔出口时温度一般为(45〜70)℃o.设计条件：锅炉型号：SHS35-39即双锅筒横置式燃烧炉，蒸发量35t/h,出口蒸汽压力39Mp设计耗煤量:4.2t/h排烟温度：16岁空气过剩系数：。=1.25飞灰率=29%烟气在锅炉出口前阻力：850Pa设计煤成分：CY=63.2%Hy=3%OY=6%=1%污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度200nb90。弯头4。个。.设计计算计算锅炉燃烧产生的烟气量、烟尘和二氧化硫的浓度质量/g摩尔数(原子)/mol需氧量(分子)小。1生成物(分子)/mol理论需氧量:C632632/12=52.6752.6752.7H3030/1=3015/2=7.51506060/16=3.75S88/32=0.250.250.25A140理论空气量：实际烟气量：c(52.7+0.25+⑸X22.4A4/179外供M12022.4o„3//Qs=+6.44x——+6.44x(1.25-1)+——x=8.37nrkg1000100'7181000/标态下烟气流量：1.3SO2的浓度2除尘器的选择工况下烟气流量：所以采用脉冲袋式清灰除尘器。3除尘器的设计单个滤袋直径：。=200