烟气除尘脱硫大气污染控制工程课程设计5.doc

大气污染控制工程课程设计 班级： 学号： 姓名： 指导老师: 日期：2014年6月12日目 录第一章 前言.11.1烟气除尘脱硫及其在环境保护中的作用阐述.11.2设计任务的分析.1 1.2.1 课程设计题目.1 1.2.2课程设计目的.1 1.2.3 设计原始资料.2 1.2.4 设计内容及要求. 3第二章 正文 .4 2.1 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算.5 2.1.1 标准状态下理论空气量.5 2.1.2标准状态下理论烟气量（因为空气含湿量16g/m3）.5 2.1.3标准状态下实际烟气量.5 2.1.4标况下烟气含尘浓度.5 2.1.5 除尘效率 .52.2 工艺方案的比较和确定.6 2.2.1除尘器的比较 .6 2.2.2除尘器的选择 .8 2.2.3 除尘脱硫器设计.102.3 除尘脱硫设备、风机和烟囱的位置及管道的大小. 112.4 烟囱的设计.122.5 烟囱直径的计算.132.6烟囱的抽力.142.7 系统阻力的计算 . 15 2.7.1. 摩擦压力损失.16 2.7.2出气管部分局部水头损失的计算.16 2.7.3 系统总阻力计算162.8风机和电动机选择及计算17 2.8.1风机风量的计算17 2.8.2风机风压的计算172.9 电动机功率计算.18第三章 结论.19参考文献.20 第一章 前言1.1烟气除尘脱硫及其在环境保护中的作用阐述目前，污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。而大气污染可以说主要是人类活动造成的，大气污染对人体的舒适、健康的危害包括对人体的正常生活和生理的影响。目前，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。该燃煤电厂的大气污染物主要是颗粒污染物和硫氧化物，而且排放量比较大所以必须通过有效的措施来进行处理，以免污染空气，影响人们的健康生活。1.2设计任务介绍分析 1.2.1 课程设计题目 设计燃煤量为4650kg/h的燃煤锅炉烟气的除尘脱硫装置 1.2.2课程设计目的 通过课程设计的综合训练，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。培养运用理论知识进行净化系统设计的初步能力，使我们掌握大气污染控制工程课程所要求的基本设计方法，具备初步的大气污染控制工程方案及设备的独立设计能力，锻炼我们查阅和收集专业资料和设计手册的技能。培养我们综合运用所学的理论知识，独立分析和解决大气污染控制工程实际问题的实践能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养我们确定大气污染控制系统的设计方案，进行设计计算、使用技术资料、绘制工程图、编写设计说明书的能力。 1.2.3 设计的原始资料1 锅炉型号：SZL10-1.6型(共3台)2 燃煤量：1550kg/h（台）3 空气过剩系数：1.364 当地大气压：98kPa5 飞灰占煤中不燃分比例：18%6 排烟温度：1507 烟气密度（标态）：1.3 kg/m38 烟气出口处离地面2.5m9 年平均气温18.6；极端最高气温39.9，极端最低气温-1.9；10 空气含水（标况）：0.016 kg/m311 烟气其他性质按空气计算12 煤的工业分析值：CY=67.85%, HY=4.12%, OY=5.56%, SY=2.52%, AY=16.12%, WY=3.83%13 烟气中烟尘颗粒粒径分布： 粒径/m15258155835131含量/%3.64.859.227.14.21.1按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标 准执行：标准状态下烟尘浓度排放标准：200mg/m3;标准状态下SO2浓度排放标准：900mg/m3;1.2.4设计内容及要求1、编写设计计算书设计计算内容包括以下几方面：（1）燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。（2）净化系统设计方案的分析确定。（3）除尘脱硫设备的比较和选择：确定除尘脱硫设备的类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。（4）管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置。并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径及系统总阻力。 （5）风机及电机的选择设计：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。 （6）需要说明的其他问题。（7）编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写，包括方案的确定、设计计算、设备选择和有关设计的简图等内容。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整、装订成册。不少于4000字。2、绘制设计图（1）工艺流程示意图。（2）平面布置图。应按比例绘制，锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但应能表明建筑外形和主要结构型式。在平面布置图中应有方位标志（指北针）。（3）锅炉烟气除尘脱硫系统图。应按比例绘制、标出设备、管件编号，并附明细表。 （4）主要除尘脱硫设备剖面图。只需标出设备的主要性能参数（主要尺寸），内部结构不用细画。第二章 正文2.1 物料衡算燃煤量：15503=4650kg/h设燃煤量为1kg时燃料成分名称 可燃成分含 量()可燃成分物质的量(mol)理论需氧量/mol烟气中组分/molCHOS水分灰分67.854.125.562.5210.3016.1256.5420.603.4750.79056.5410.3000.79056.5420.600.790.57合计67.632.1 .1标准状态下理论空气量理论空气量： 67.634.78=323.26(mol/kg)标准状态下的体积为:323.2622.410-3=7.24m3/kg2.1.2标准状态下理论烟气量理论烟气量： 67.633.78+56.54+20.6+0.79+0.57=334.14 mol 标准状态下理论烟气体积：334.14.5622.410-3=7.48m3/kgT=423K时实际烟气量T=423K时，实际烟气体积：7.48423/273=15.59m3/kg在空气过剩系数=1.36时：实际烟气量：7.48+7.24（1.36-1）=10.09m3/kg4650kg煤的烟气量：465010.09=46901m3在T=423K时烟气量：46901423/273=72672m32.1.3标准状态下烟气含尘浓度SO2的浓度：0.796410310.09=5011mg/m31kg煤中飞灰的量为10000.16120.18=29.01g则标准状态烟尘的浓度为29.011000/10.09=2876mg/m32.1.4除尘效率按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标准 对于烟尘 =93.04%式中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, 对于 SO2 =82.04%2.2 工艺方案的比较和确定 2.2.1除尘器的比较 重力除尘：利用粉尘与气体的比重不同的原理，使扬尘靠本身的重力(重力) 从气体中自然沉降下来的净化设备，通常称为沉降室或降生室。它是一种结构简单、体积大、阻力小、易维护、效率低的比较原始的净化设备，只能用于粗净化。 惯性除尘：这种除尘器结构简单，阻力较小(10-80 毫米水柱)，净化效率较低(40-80)，多用于多段净化时的第一段，净化中的浓缩设备或与其它净化设备配合使用。惯性除尘器以百叶式的最常用。它适用于净化含有非粘性、非纤维性粉尘的空气，通常与其它种除尘器联合使用组成机组。 旋风分离器:：旋风除尘器适用于净化大于 510 微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操作方便、耐高温、设备费用和阻力较低（80160 毫米水柱）的净化设备，旋风除尘器在净化设备中应用得最为广泛。 袋式除尘器：袋式除尘器很久以前就已广泛应用于各个工业部门中，用以捕集非粘结非纤维性的工业粉尘和挥发物，捕获粉尘微粒可达0.1微米。但是，当用它处理含有水蒸汽的气体时，应避免出现结露问题。袋式除尘器具有很高的净化效率，就是捕集细微的粉尘效率也可达 99以上，而且其效率比较稳定。 电除尘器：净化效率高，能够铺集0.01微米以上的细粒粉尘。在设计中可以通过不同的操作参数，来满足所要求的净化效率。阻力损失小，一般在 20 毫米水柱以下，和旋风除尘器比较，即使考虑供电机组和振打机构耗电，其总耗电量仍比较小。允许操作温度高，如SHWB型电路尘器最好允许操作温度 250，其他类型还有达到 350400或者更高的。处理气体范围量大。可以完全实现操作自动控制。但是他设备比较复杂，要求设备调运和安装以及维护管理水平高。对粉尘比电阻有一定要求，所以对粉尘有一定的选择性，不能使所有粉尘都的获得很高的净化效率。受气体温、温度等的操作条件影响较大，同是一种粉尘如在不同温度、湿度下操作，所得的效果不同，有的粉尘在某一个温度、湿度下使用效果很好，而在另一个温度、湿度下由于粉尘电阻的变化几乎不能使用电除尘器了。一次投资较大，卧式的电除尘器占地面积较大。目前在某些企业实用效果达不到设计要求。 湿式除尘器(以水膜除尘器为例介绍)：利用含尘气体冲击除尘器内壁或其他特殊构件上用某种方法造成的水膜，使粉尘被水膜捕获，气体得到净化， 这类净化设备叫做水膜除尘器。包括冲击水膜、惰性（百叶）水膜和离心水膜除尘器等多种。这种湿式除尘器结构简单，金属耗量小，耗水量小。其缺点是高度较大，布置困难，并且在实际运行中发现有带水现象。2.2.3脱硫工艺的种类及工作原理按吸收剂的状态分： 干法：利用固态（粉状或粒状等）的吸收剂、吸附剂或催化剂来脱除烟气中SO2的方法。如：烟气循环流化床法、活性炭吸附法、催化转化法。 半干法：采用液态吸附剂，利用烟气的热量，在脱硫反应的同时，蒸发吸收剂中的水分，使脱硫产物成为固态。如旋转喷雾干燥法。湿法：采用液态（液体和液浆）吸收剂吸收烟气中的SO2,。如：湿式石灰石-石膏法、氨吸收法、亚钠法、双碱法、氧化镁法等。按脱硫终产物的处置可分为抛弃法和回收法；按脱硫原理可分为吸收法、吸附法、催化转化法。 总的来说，国外回收法和抛弃法都采用，抛弃法略占优势；从干法和湿法来看，早年多用湿法，近年来有转向干法的趋势2.2.4.除尘器的选择 LY-L型湿式脱硫除尘器是在原湿式文丘里水膜除尘脱硫器的基础上，经多年实践，为改善脱硫效率、提高脱水效果和降低投资费用而开发的脱硫除尘产品。原文丘里水膜除尘器除尘效果不错，但脱硫效率低，仅有60%左右（有些脱硫除尘器为了追求更高的脱硫效率，一味地增加喷淋量，使液气比超高，使烟温降至烟气冷凝点以下，造成烟气冷凝作用、使风机“带水”）；况且设备体积庞大，占有空间大。因而原文丘里造价相对较高。 工作原理：从锅炉（或窑炉）出来的带尘含硫烟气在引风机的作用下，引入（或压入）脱硫除尘器的反应器中，烟气与雾化的脱硫剂在反应器充分地混合接触反应，气流的速度随着截面的变小而骤增，气流中的SO2与脱硫剂接触成泡沫化，反应生成硫基化合物，粉尘被润湿后增大，然后通过特制的微分装置将烟气分割成无数个“小气泡流”后排出，烟气流速逐渐降低，静压得到一定的恢复，于是，水汽便以烟尘微粒为核心，开始逐渐凝聚，使粉尘粒径增大。同时使得烟气在水中的停留时间比同类设备增加了一倍以上，其过程不仅使烟气与水充分接触。粉尘基本被去除，SO2与碱液充分地混合、接触，反应时间也充分加长了，SO2与碱液反应生成稳定的硫基化合物，落入除尘器底部，与灰水一起经排污口排入灰沟。烟气经旋流装置脱水除雾，进一步延长了脱硫剂与SO2的反应时间，使脱硫更充分。同时，剩余微量粉尘在离心力作用下，被甩到筒壁，被水膜除去，洁净的烟气经烟囱排入大气。NaOH+SO2 Na2SO3 Na2SO3+O2Na2SO4 Na2SO3+Ca(OH)2NaOH+CaSO3 Na2SO4+Ca(OH)2 NaOH+CaSO4查阅相关资料，LY-L型湿式脱硫除尘器有：除尘效率：98%格林曼黑度：1级系统阻力：850Pa脱硫效率：85%2.2.5 除尘脱硫器设计文丘里洗涤器：烟气流速：20.31m3/s，文丘里洗涤器入口烟速要求：1622m/s，取20 m/s，则有入口管直径：；则喉管直径=570cm。收缩管收缩角=25；扩散管收缩角=7；喉管长：400mm。收缩管： 取整=1300mm 扩散管： 取整=4500mm 旋风洗涤器：除尘效率要达到89.5%，由表一可知分割粒径位于58m,取6m，入口烟气流速V1=20m/s，取内外涡旋交界圆柱直径d0=0.7d,则有： 式中 分割粒径，6m 423k时烟气的黏度，近似为2.4*10-5Pa。S 外涡旋平均径向流速，m/s交接圆柱面的半径，m，烟气的密度，1.3g/cm3,交界面上的切向速度，m/s高度的确定：即： （15）式中：旋风除尘器处理气体流量，m3/s， 除尘器高度，m2.3 除尘脱硫设备、风机和烟囱的位置及管道的大小 管径的确定： （16）式中Q工况下管道内的烟气流量，； 烟气流速，m/s，（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘=1015m/s）。 取 v = 14 m/s （17）取整表二 管径设计规格表则管的内径为：由公式 计算实际烟气流速 （18）2.4 烟囱的设计 有三台锅炉，每台10t/h, 根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（表1-4）确定烟囱的高度。 表3 锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力/(t/h)1122661010202635烟囱最低高度/m202530354045锅炉总的蒸发量/(t/h)：，则烟囱最低高度 45 m 。2.5 烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算： （19）式中 Q通过烟囱的总烟气量，；按表3选取的烟囱出口烟气流速，。取 v=4 m/s （见表1-5）则圆整取d = 2.5m 。 表4 烟囱出口烟气流速通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风102045自然通风682.53烟囱底部直径： （20）式中 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 。取 i = 0.02则圆取整：d1=4.5m2.6烟囱的抽力 （21）式中 H烟囱高度，m；外界空气温度，；烟囱内烟气平均温度，；B当地大气压，。 （22）2.7 系统阻力的计算2.7.1. 摩擦压力损失对于圆管： （23）式中 L管道长度，m； d管道直径，m；烟气密度，；管中气流平均速率，m/s；摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度K/d的函数。可以查手册得到（实际中对金属管道值可取0.02，对砖砌或混凝土管道值可取0.04）。对于圆形管道：直径为1400mm的管道 （24）密度换算： （25）摩擦压力损失： （26）对于除尘器：查资料可知：2.7.2出气管部分局部水头损失的计算1）90弯头弯管九个圆形90弯头圆管直径D=1.4m，取曲率半径R=D，查表得则 （27）2）三通管图9 T形三通管示意图a. 对于图9所示的三通管，共三个：则 （28）b. 对于T形合流三通管，则2.7.3 系统总阻力计算 （29）2.8风机和电动机选择及计算2.8.1风机风量的计算 （30）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。 2.8.2风机风压的计算 （31）式中： 1.2风压备用系数；系统总压力，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，；y标准状况下烟气密度，1.3kg/m3。根据的值，选定Y5-50-12.6C型号的风机，其性能规格如下表1-6所示。表5 Y6-41-7.1C型锅炉离心引风机风机性能表型号转速(r/min)流量(m3/h)全压(Pa)有效功率(KW)Y6-41-7.1C22001581981712454348318.542.9 电动机功率计算 （32）式中： Qy风机风量，m3/h； Hy风机风压，Pa； 1风机在全压头时的效率（一般风机为0.6，高效风机为0.9）；2机械传动效率，当风机与电机直接传动时2=1，用联轴器连接时2=0.950.98，用V形带传动时2=0.95； 电动机备用系数，对引风机，=1.3 。根据电动机的功率Ne，选定与Y280M-2型电动机。其性能表如下表1-7所示。表6 Y280M-2型电动机的性能表电动机转速(r/min)功率(KW)Y280M-2297090第三章 结论对自己的设计进行全面的分