大气污染控制技术实训指导

大气污染控制技术大气污染控制技术实训指导实训指导 实训项目： 项目一：燃烧烟气污染物排放量及地面污染物浓度的估算 项目二:旋风除尘器的设计 项目三:吸收法净化硫酸厂尾气工艺流程的设计 项目四：大气污染控制综合系统设计 项目一项目一 燃烧烟气污染物排放量及地面污染物浓度的估算燃烧烟气污染物排放量及地面污染物浓度的估算 一、实习目的 通过本项技能训练，使学生熟悉常规燃料燃烧烟气量、污染物排放量的估算方 法及大气扩散的基本原理，会利用完全多种方法估算燃烧烟气量和污染物的量；会 利用大气扩散模式的各种数学表达式估算不稳定和稳定气象条件下点源、线源等的 污染物浓度。 二、实习地点：环保实验室 教室 三、实习用具 纸笔 计算器 课题资料 四、实习内容 1.利用完全多种方法估算燃烧烟气量和污染物的量； 2会利用大气扩散模式的各种数学表达式估算不稳定和稳定气象条件下点源、 线源等的污染物浓度。 五、实习步骤： ）提供课题资料如下： （）在东经 104，北纬 31的某平原郊区，建有一个工厂工厂产生的 SO2 废气是通过一座高 110 米，出口内径为 2 米的烟囱排放的，废气量为 4105m3/h（烟 囱出口状态） ，烟气出口温度 150，SO2排放量为 400kg/h在 1998 年 7 月 13 日北 京时间为 13 时，当地的气象状况是气温 35，云量 22，地面风速 3m/s，试计算 此时距离烟囱 3000 米的轴向浓度和由该厂造成的 SO2最大地面浓度及产生距离 （）某石油精练厂自平均有效源高度 150m 处排放 80g/s 的二氧化硫，在类 稳定度下，烟囱出口风速 4m/s，由于上层大气存在一峰面逆温，使混合层高度 1000m，试画出此情况下的地面轴线浓度曲线 各下风距离浓度计算值各下风距离浓度计算值 下风距离 x(km)浓度(mg/m3) 0.31.8103 0.5 0.976 1.51.210-1 3.2（XXD）3.610-2 6.4（X2XD） 10.0 30.0 100.09.410-4 2）学生分组完成任务讨论选用的计算方法。 3）根据所选计算方法进行估算。 4）报告撰写，结果讨论。 项目二项目二 旋风除尘器的设计旋风除尘器的设计 一、实习目的： 通过旋风除尘器模型的现场模拟操作,让学生进一步熟悉常见旋风除尘器的除尘 机理、主要构件及常用结构类型,学会分析旋风除尘器运行过程中的常见问题，并提 出初步的解决措施；掌握旋风除尘器设计的技术要点，会设计旁路式、筒式旋风除 尘器；具备一定的设备设计理念。 二、实习地点: 环境工程实训室 绘图室 三、实习用具：课题资料 计算器 绘图工具 A3 图纸 四、实习内容： 1.模拟操作旋风除尘器，进一步巩固对旋风除尘器除尘机理的认识； 2.分析筒式旋风除尘器的主要构件及作用，讨论不同进气口形式对除尘器性能 的影响； 3.根据资料，分析旋风除尘器运行过程中常见问题，并提出解决措施； 4.根据提供资料设计旋风除尘器. 五、旋风除尘器的设计步骤： 旋风除尘器设计的主要内容包括：确定旋风除尘器的选定型式、各部分尺寸， 计算除尘器的压力损失，计算除尘器的效率 （一）旋风除尘器的各部分尺寸比例 1筒体直径 D：一般 D：150-200mm800-1100mm,当处理的气体量大时，可 将几个旋风除尘器并联使用，或采用多管旋风除尘器 2入口尺寸：旋风除尘器的入口端面有圆形和矩形，为减小颗粒的入射角，多 采用矩形设入口高度为，宽度为，面积，则可利用旋风除尘器的类型系数 k 表示入口特征，类型系数 k 一般取 0.07-0.3,蜗壳型入口的 k 22 DHBDAk 值较大，较小处理气量能力大，/一般为 2-4 3排气管：多为圆形，且与筒体同心一般e(0.4.).排气管的插入 深度与除尘器的类型有关对切向入口除尘器，排气管插入深度愈短，压损愈小， 但效率低，排气管插入深度大约为排气管直径(经验取 hDe)或稍低于入口管底部为 宜 4筒体 L1与锥体长度：一定范围内增大锥体高度 L2，有利于提高捕集效率， 但压损有所增加。 一般取 L1=（1.4-2.0）D L2=（2.0-3.0）DL1+L25D（3-4）D L1/L21.5/2.5 较宜。 5圆锥角，一般应于 L2结合起来考虑过小，将使 L2增加；一般取 20-30为宜 6.排尘口直径:Dc=(0.25-0.5)D0，一般 Dc70mm，c过小，粉尘容易堵塞，c 过大，集尘室的粉尘易被内旋气流卷走，一般取c70mm 为宜 切向入口旋风除尘器标准尺寸比例切向入口旋风除尘器标准尺寸比例 高效旋风除尘器一般旋风除尘器 符号名称 斯台尔曼斯威夫特拉普尔斯台尔曼 D筒体直径1.01.01.01.0 DE出口直径0.50.40.50.5 DC底部直径0.3750.40.250.4 L1圆筒高度1.51.42.01.75 L2锥体高度2.52.52.02.0 L3出口长度0.50.50.6250.6 H入口高度0.50.440.50.5 B入口宽度0.20.210.250.25 (二)、设计材料：设计一台处理在常温（20） ，常压下含尘空气的旋风除尘 器已知条件为：处理气量 Q1300m3/h,粉尘密度 1960kg/ m3,空气密度 1.29kg/m3，空气粘度 1.8x0-3kg/ms,进入的粉尘粒度分布见下表： 平均粒度 dp(m)247.5152535455565 粒径颁布Ri(%)3111727129.57.56.46.6 (1)确定旋风除尘器的几何尺寸 进口面积 A：根据推荐进口速度 V 值和根椐选定的切向入口旋风除尘器标准 尺寸比例确定高度和入口宽度值 筒体尺寸：包括筒体直径 D 和圆筒高度 L1 锥体尺寸：包括底部直径C和 L2锥体高度 排气管直径E与插入深度 L3 （2）局部压力损失计算：旋风除尘器设计为无叶片的标准切向进口 设备的局部阻力系数；可在有关手册查到，或通过实验获得。 的求法：1）ShepherdLapple 式， a D BH k 2）LouisThodore 式， 31 2 31 1 2 387 L D L D kD HB . e （k无因次系数，对于标准切向进口，k16；螺旋面进口，k12；有进口叶 片，k7.5） v与 相对应的断面平均气流速度,m/s； 烟气密度，kg/m3。 （3）除尘效率的计算：首先计算出切割直径 dc50,然后计算分级效率 di,再分别 求出 idi,最后求出总除尘效率 1 1 50 0.693-exp1 n c p d d d 330 140 283 67011 . . T D.n 切割直径的求法： 拉波尔经验表达式：适用于切线、螺旋、蜗壳式入口旋风器。 2 1 2 50 Q HBg d p c 21 21 2 2 2LL HH LL N H、B气流入口的宽度与高度； L1、L2圆筒与圆锥的高度。 除尘效率计算表除尘效率计算表 dp(m)247.5152535455565 Ri(%)3111727129.57.56.46.6 di(%)49.962.399.3100100 Ridi 1.47913.511.97.56.46.6 (%)Ridi 六、设计要求： 1.图纸绘制设计好的旋风除尘器的主视图和俯视图 .尺寸标注规范（包括所选字母） 项目三项目三 行业烟气脱硫工艺流程的设计行业烟气脱硫工艺流程的设计 一.实习目的 通过采用拟定行业烟气脱硫的工艺流程的设计,加强学生对烟气中 SOx污染物各 种典型工艺及净化机理的深入理解,培养学生对立分析问题,解决问题及动手能力. 二.实习地点:环保实验室 多媒体教室 三.实习用具：绘图工具 图纸 四.实习内容 1.对比分析各种常见 FGD 方法的特点； 绘制表格（内容包括工艺名称、药剂、反应过程、产物及处理、工艺配制、工 艺配制应考虑的问题等） ，比较常用脱硫工艺的优缺点； 2.火电等行业脱硫案例分析； 3.掌握废气预处理和净化装置出口排气的辅助处理.根据提供资料合理设计烟气 脱硫净化工艺. 提示：综合分析各工艺的参数（初期投资费用、运行维护费用、工艺复杂度、 药剂的费用、产物的处理及是否能回收、工艺配制的关键难题等） ，优化选择熟悉的 行业（水泥、火电）脱硫工艺，并绘制工艺流程图，交代清楚各处理单元的用途及 运营维护的关键。 附：部分参考资料 烟气脱硫的基本原理及优缺点 湿法烟气脱硫的优点是脱硫效率高，设备小，投资省，易操作，易控制，操作 稳定，以及占地面积小。目前常见的湿法烟气脱硫有：石灰石/石灰石膏法抛弃 法、钠洗法、双碱法、威尔曼洛德法及氧化镁法等。 （）同水的反应 SO2溶于水形成亚硫酸，温度升高时，反应平衡向左移动。 H2O+SO2H2SO3HHSO32H+2SO32- （）同碱反应 SO2及易与碱性物质发生化学反应，形成亚硫酸盐。碱过剩时生成正盐；SO2过 剩时形成酸式盐。 2MeOHSO2Me2SO3H2O Me2SO3SO2+H2O2MeHSO3 Me2SO3MeOHMe2SO4+H2O 亚硫酸盐不稳定，可被烟气中残留的氧气氧化成硫酸盐： Me2SO31/2O2MeSO4 （）同弱酸盐反应 SO2易同弱酸盐反应生成亚硫酸，继之被烟气中的氧气氧 化成稳定的硫酸盐。 如同石灰石反应： CaCO3SO21/2H2OCaSO31/2H2OCO2 2CaSO31/2H2OO23H2O2CaSO42H2O （）同氧化剂反应 SO2同氧化剂反应生成 SO3 SO21/2O2 催化剂 SO3 在催化剂的作用下，可加速 SO2氧化成 SO3的反应。在水中，SO2经催化剂作 用被迅速氧化成 SO3，并生成 H2SO4：SO21/2O2H2OH2SO4（催化剂） 2、湿法烟气脱硫用脱硫剂在化学吸收烟气脱硫中，吸收剂的性能从根本上决定 了 SO2吸收操作的效率，因而对吸收剂的性能有一定的要求。 （1）吸收能力高要求对 SO2具有较高的吸收能力，以提高吸收速率，减少吸收 剂的用量，减少设备体积和降低能耗。 （2）选择性能好要求对 SO2具有良好的选择性能，对其他组分不吸收或吸收能 力很低，确保对 SO2具有较高的吸收能力。 （3）挥发性低，无毒，不易燃烧，化学稳定性好，凝固点低，不发泡，易再生， 粘度小，比热小。 （4）不腐蚀或腐蚀小，以减少设备投资及维护费用。 （5）来源丰富，容易得到，价格便宜。 （6）便于处理及操作，不易产生二次污染。 3、湿法烟气脱硫的类型及工艺过程 （1）类型根据各种不同的吸收剂，湿法烟气脱硫可分为石灰石/石膏法、氨法、 钠碱法、铝法、金属氧化镁法等，每一类型又因吸收剂不同。 （2）工艺过程湿法烟气脱硫的工艺过程多种多样，但他们也具有相似的共同点： 含硫烟气的预处理（如降温、增湿、除尘） ，吸收，氧化，富液处理（灰水处理） ， 除雾（气水分离） ，被净化后的气体再加热，以及产品浓缩和分离等。石灰石/石灰 石膏法，是燃煤煤电厂应用最广泛、最多的典型的湿法烟气脱硫技术。我国燃 煤锅炉湿法烟气脱硫工艺过程较多，其中较典型的工艺过程为旋流塔板高效脱硫除 尘工艺过程和湿法氧化镁延期脱硫工艺过程。 、湿法烟气脱硫存在的问题及解决。 （）富液的处理 （）烟气的预处理 （）烟气的预冷却 （）结垢和堵塞 （）腐蚀及磨损 （）除雾 （）净化后气体再加热 项目四项目四 大气污染控制综合系统选用大气污染控制综合系统选用 一、实习目的 通过深入建材工业（陶瓷、水泥等）或火电行业进行认识学习和收集和整理行 业相关烟尘治理资料，掌握废气治理设备在不同工业行业的应用。能根据行业特点， 选择大气污染控制综合净化系统。以此加强学生理论联系生产实践的能力,培养学生 全面系统的分析问题及解决问题的能力。 二、实习地点