大气污染设计方案环境监治徐倩倩.doc

废气处理设施设计与运行课程设计报告时 间2018/2018 第15-16周 班 级 环境监治092 姓 名徐倩倩班内序号 27 设计题目某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计指导教师陈群玉教研室主任系教案主任2018年6月目录第一章 总论31.1 概述31.2 设计任务书31.2.1 设计题目31.2.2 设计目的31.2.3 设计原始资料41.2.4 设计内容和要求41.3 设计依据和原则5第二章 除尘器系统62.1 方案确定与认证62.2 工艺流程描述7第三章 主要及辅助设备设计与选型73.1 燃煤锅炉烟量及粉尘和二氧化硫计算73.1.1 烟气量计算73.1.2 烟气含尘浓度计算83.1.3 烟气中二氧化硫浓度的计算83.2 除尘器的选择93.3 除尘器、风机和烟囱位置及管道布置113.3.1 各装置及管道布置的原则113.4 烟囱的设计113.4.1 烟囱高度确定113.4.2 烟囱直径计算123.4.3 烟囱轴力计算123.5 系统阻力计算133.6 风机和电动机选择及计算153.6.1标准状态下风机风量计算153.6.2 电动机功率的计算153.7 系统中烟气温度的变化163.7.1 烟气在系统中的温度降163.7.2 烟气在烟囱中的温度降16总温度降：17第四章 设备及布置图174.1 设备一览表174.2 净化处理设施的系统图、总平面、剖面布置图18参考文献21致谢22设计小结23附录24第一章总论1.1概述随着经济和社会的发展， 燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。 由于中国 燃料结构以煤为主的特点， 致使中国目前大气污染仍以煤烟型污染为主， 其中尘和酸雨危害最大， 且污染程度还在加剧。因此，控制燃煤烟尘的 SO2 对改善大气污染状况至关重要。 高温气体净化主要包括脱硫和除尘两部分，此外还须脱除 HCI、HF 和碱金属蒸汽等有害杂质。 在常规工艺中， 脱硫和除尘作为独立的单元操作分别在各自的装置中完成。 而在脱硫除尘一体化 工艺过程中， 将脱硫和除尘两个单元操作结合起来， 即在一个操作单元中既达到除尘的目的又满 足脱硫的要求。脱硫除尘一体化操作可以简化工艺流程，节约设备投资。因而，研究开发适合于 我国燃煤锅炉烟气脱硫除尘一体化设备具有重要的使用价值。 目前烟气脱硫除尘一体化装置主要是通过工艺改造和设备优化组合来实现脱硫除尘的目的， 很少 有人来通过改良脱硫除尘剂的配方来实现这一目的。 假如能够在现有的成熟的高效率脱硫工艺的 基础上， 在投资成本和运营成本都不高的情况下， 通过一些工艺的改良和脱硫药剂的改善来提高 其除尘效率，使得该脱硫除尘一体化装置既有良好的脱硫效果，又能获得较高的除尘效率。这种 技术的研制和开发一定会有很好的推广价值，产生良好的社会效益和经济效益。1.2设计任务书1.2.1设计题目某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计1.2.2设计目的性质：废气污染控制工程课程设计是废气污染控制工程课程的重要实践性环节，是环境工程专业学生在校期间第一次较全面的废气污染控制设计能力训练，在实现学生总体培养目标中占有重要地位。任务与目的：通过本课程学习，掌握废气处理设施设计与运行课程各基本原理和基本设计方法的应用，培养环境工程专业学生解决实际问题的能力。结合前续课程废气处理设施设计与运行的内容，本课程内容为，运用各种污染物的不同控制、转化、净化原理和设计方法，进行除尘、除硫、脱氮等废气污染控制工程设计，使学生在废气污染控制工程方面得到工程训练。1通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用废气污染控制设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决废气污染控制设计问题的能力。2学习废气污染控制设计的一般方法、步骤，掌握废气污染控制设计的一般规律。3进行废气污染控制设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范。4培养学生理论联系实际、科学、严谨、求实的工作作风，踏实苦干、勇于创新的敬业精神。1.2.3设计原始资料锅炉型号：CWWG2.8-95/70-型，共4台设计耗煤量：800kg/h台）排烟温度：190烟气密度标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：=1.5排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16%烟气在锅炉出口前阻力：900Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：1空气含水标准状态下）按0.01293kg/m3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：CY=68% HY=4% SY=1% OY=5%NY=1% WY=6% AY=15% VY=13%按锅炉大气污染物排放标准GB13271-2001）中二类区标准标准执行。烟尘浓度排放标准标准状态下）：200mg/m3二氧化硫排放标准标准状态下）：900mg/m3净化系统布置场地如图所示的锅炉房北侧15m以内。1.2.4设计内容和要求 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. 除尘器的比较和选择：确定除尘器类型、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以及系统总阻力。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. 编写设计说明书：设计说明收按设计程序编写、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。图1 锅炉房平面布置图 图2 -剖面图 7. 图纸要求1） 除尘系统图一张1号图或2号图）。系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号、并附明细表。2）除尘系统平面、剖面布置图2至3张1号、2号或3号），如图1和图2。图中设备管件应标注编号，编号应与系统对应。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）。1.3设计依据和原则锅炉设备是燃料的化学能转化为热能，又将热能传递给水，从而产生一定温度和压力的蒸汽和热水的设备。锅炉型号：SZL413型，SZ双锅筒纵置式，L链条炉排，4蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t/h 或热水锅炉额定供热量为若干104kcal/h新单位制应为MW。燃料燃烧就是供给足够的氧气，也就是想炉膛内供给足够的空气。冬季室外温度：-1，设备安装在室外，考虑在冬天设备的防冻措施，以及冬季排气冷凝形成的水雾、烟雾等。按锅炉大气污染物排放标准,除尘器出水pH=335,尾部冲灰系统、灰渣泵等易受酸性腐蚀,此时脱硫效率小于30%。为了提高除尘器的脱硫效率,必须提高进水pH值。当进水pH呈碱性时,(pH8除尘器出水pH为5左右。采用碱性水作为补充水并起中和作用,一般能使循环水呈中性(pH=68,可减少尾部系统的酸性腐蚀,同时除尘器的脱硫效率可提高到80%(见表2。但这种方法需要大量的碱液(以35t/h锅炉为例,需碱液量为7t/d。脱硫装置按其结构不同分喷淋塔式、水浴式、文丘里式及水膜式等。但基本上都由喷射装置、罐(塔体、旋流板、灰水池、清水池、循环泵及管路系统等部分组成(如图1。脱硫装置的折算阻力一般300 Pa以下, 根据国家标准规定,除尘器的折算阻力必须小于1 200 Pa,因此在多管除尘器后加装脱硫装置时,首先应对多管除尘器的阻力进行测试,如多管除尘器的阻力小于900 Pa,则可直接串联脱硫装置。如果多管除尘的阻力大于900 Pa,串联脱硫装置后,整个除尘、脱硫系统的总阻力就有可能大于1 200 Pa,原锅炉配套引风机就不能满足正常运行要求,使锅炉易产生正压燃烧,这时只需在原有型号的基础上将引风机的电机功率加大一号,即可满足锅炉运行要求。其次,在脱硫改造时,可根据锅炉除尘室的实际情况,灵活布置脱硫装置,该装置既可安装在多管除尘器与引风机之间(负压段,也可安装在引风机之后(正压段。安装在负压段的优点是:因脱硫装置进一步去除了烟气中的粉尘,可减轻粉尘对引风机叶轮的磨擦,延长风机使用寿命。安装在正压段的优点为:可避免因脱硫装置脱水不良,引起的风机及烟道腐蚀。两者均有利弊。另外,由于组合式除尘脱硫系统先由多管除尘器去除了大部分粉尘,脱硫装置所需的灰水沉淀池,比其他湿式除尘器的灰水沉淀池小得多,耗水量也比其他湿式除尘器小。因此这种除尘脱硫系统既适合于场地窄小的锅炉房的脱硫改造。也适合新建锅炉房的除尘脱硫。2.2工艺流程描述锅炉烟气由引风机抽出，首先进入文丘里喉管，与雾化的循环脱硫液接触进行降温以吸收长雾滴，从脱硫吸收塔下部切线方向进入旋流塔内，再与水膜接触降温吸收，烟气与脱硫液再次接的是烟气通过旋流板上一定角度的缝隙时所产生的旋流来切割连续的碱性水，使水分散成雾滴与烟气充分接触，液滴中的碱性物质与烟气中的二氧化硫起化学反应，把二氧化硫的生成物由气入液相，完成除尘脱硫过程，含有大量烟气的脱硫液流入塔底液封池，自流出塔进入沉淀池，经过沉降池沉降，清液由循环池被送到旋流塔内循环吸收，经旋流板除尘脱硫之后烟气继续上升进入板，分离下雾滴，再进入除雾塔，经引风机排人烟囱。第三章主要及辅助设备设计与选型3.1 燃煤锅炉烟量及粉尘和二氧化硫计算3.1.1 烟气量计算 1. 标准状态下理论空气量式中分别为煤中各元素所含的质量分数。2. 标准状态下理论烟气量50595-98800-1200中中冲击式除尘器5951000-1600中中上文丘里除尘器0.5-190-984000-10000少大电除尘器0.5-190-9850-130大中上袋式除尘器0.5-195-991000-1500中上大根据粉尘的粒径分布或种类、工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数，如气流速度、压力损失等。选择SCX型文丘里湿式除尘器。SCX型除尘脱硫技术与装置是集湿式除尘脱硫、文丘里除尘脱硫和旋风除尘。SCX型除尘脱硫装置示意图烟气由进口l切向旋转进入上旋体3，在离心力作用下，较粗的粉尘甩向器壁而被除去。然后旋转进入筒体5内的芯管，并与雾化的吸收液充分混合。芯管是一改性丘里管，在芯管收缩段，气流速度逐渐加快，气流的压力能逐渐转变为动能。在芯管的喉部，气流速度增至最大，静压降低，喷入的喷化吸收液滴被高速气流进一步雾化和加速。由于液滴和粒子之间的惯性碰撞，吸收液的充分雾化和气、液、固三相的充分接触，促进了吸收液捕集尘粒和吸收二氧化硫。在芯管渐扩段，气流速度逐渐降低，静压得以恢复，利于吸收液滴直径的增大和沉降。在装置的下部，有一改性旋流板，该板上布满流动的水膜，扩大气液接触面积，进行烟气的进一步除尘和脱硫。3.3 除尘器、风机和烟囱位置及管道布置3.3.1 各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房的实际情况确定各装置的位置。一旦确定了各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管路短，占地面积省，并使安装、操作和检修方便。3.3.2 管径的确定取烟气流速为14查手册）则 取圆管并选取风道表3-2 圆断面风管径规格外径/mm钢板通风管外径允许偏差/mm壁厚/mm6302.0内径由公式计算出实际烟气流速：3.4 烟囱的设计3.4.1 烟囱高度确定 首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定表4-1）确定烟囱的高度表3-3 锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力/35烟囱最低高度/m202530354045锅炉房总容量：44=16，故选定烟囱高度为40m3.4.2烟囱直径计算1. 烟囱出口内径可按下式计算 m）式中Q通过烟囱的总烟气量，m3/hV按表4-2选取的烟囱出口烟气量，m/s表3-4 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6102.53选定v=4m/s 取d=2.5m2. 烟囱底部直径计算 m式中d2烟囱出口直径，mH烟囱高度，m i烟囱锥度，通常取i=0.020.03，选取i=0.0253.4.3 烟囱轴力计算Pa） 式中H烟囱高度，m tk外界空气温度，,C tp烟囱内烟气平均温度，.C B当地大气压，Pa3.5 系统阻力计算3.5.1 混合气体产物的量，混合气体密度3.5.2 管段1-2，d=1400mm，实际流速v=11.74m/s 管段3-4与管段1-2Q，v，d等相关参数相同，则管段3-4的管径，管内实际流速与管段1-2相同3.5.3 管道摩擦压力损失 取风管长度为25m，管内风速为11.74m/s，选择使用一年的钢管，查表得管内摩擦阻力系数为0.033.5.4 局部压力损失吸气罩，插板阀全开启，90。，圆头弯管(R=1.5R）一个，查表得局部阻力系数为，全流三通一个，式中1.1风量备用系数；Q标准状态下风机前表态下风量，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； B当地大气压力，kPa。3风机分压的计算 (Pa式中1.2风压备用系数；h系统总阻力，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实验用气体温度，；y标准状况下烟气密度，1.34kg/m3。根据Qy和Hy选定Y5-47-136.5C工况序号为2的引风机，性能表如下：表3-5 风机性能表机号转动方式转速/(r/min工况序号流量/(m3/h全压/pa内效率/%内功率/kw所需功率/kw6.5C2620211030299278.612.6117.663.6.2 电动机功率的计算 (kW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，高效风机约为0.9；2机械传动效率，当风机与电机直联传动时21，用联轴器连接时2=0.950.98，用V形带传动时20.95；电动机备用系数，对引风机，1.3。根据电动机的功率，风机的转速，传动方式选定Y180M-2型电动机。3.7 系统中烟气温度的变化3.7.1 烟气在系统中的温度降式中Q标准状态下烟气流量，；F管道散热面积，；标准状态下烟气平均热容一般为1.352-1.357）； q管道单位面积散热损失。室内室外室内管道长：=2.18-0.6-0.12=1.46m，室外管道长：，3.7.2 烟气在烟囱中的温度降式中H烟囱高度，温降系数m。D合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h。A温降系数，可由下表查的表3-6 降温系数烟囱种类钢烟囱无衬筒）钢烟囱有衬筒）砖烟囱，H50m(壁厚砖烟囱，H0.5mA20.80.40.2总温度降：第四章设备及布置图4.1 设备一览表表4-1 设备一览表文丘里型号外型尺度/mm入口尺度/mm出口尺度/mm设备质量/kg入口气体温度/除尘效率/%额定风量/m3/hWCG-1.02100860370058086085013069810000风机型号转速/r/min）流量/m3/h）全压/Pa有效功率/kW全压效率介质温度/0CY5-45-12No5.4C29001067424067.1382.6%200电动机型号转速/r/min）功率/kW传送皮带Y180M-2293011B22613除尘器、风机、电动机均为4台，烟囱一根）25 / 254.2 净化处理设施的系统图、总平面、剖面布置图参考文献1郝吉明，马广大主编.大气污染控制工程.第二版.北京：高等教育出版社，2002.2钢铁企业采暖通风设计手册.北京：冶金工业出版社，2000.3同济大学等编.锅炉及锅炉房设备.北京：中国建筑工业出版社，1986.4航天部第七研究设计院编.工业锅炉房设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1986.5陆耀庆主编.供暖通风设计于册.北京：中国建筑工业出版社，1987.6风机样本.各类风机生产厂家.7工业锅炉旋风除尘器指南.1984.8金国淼主编。除尘设备设计，上海科学技术出版社，1985.9鹿政理主编，环境保护备选用手册大气污染控制设备，大连市环境科学设计研究院组织编写.10刘天齐，黄小林，邢连壁等.三废处理工程技术手册废气卷，北京:化学工业出版社，1999.致谢在这次课程设计的撰写过程中，我得到了本组相关组员的大力支持的帮助。首先我要感谢陈群玉老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是陈老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢全体组员，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题。最需要感谢的是我们这组的组长徐营雷，如果没有他的指导和帮助，我就不能这么快完成任务。最后还要感谢我的舍友，虽然我们不是同一个组的成员，但我们也在一起相互讨论自己的看法，把各自在做设计中遇到的困难说出来一起讨论并解决它，这样我不仅能更好的完成设计而且还学到了更多的东西。通过做课程设计我学会了很多，不仅是课程设计里的东西，最重要的是我学会了团队合作，知道了与人交流合作的重要性。最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。设计小结本学期的课程设计基本接近尾声，通过这次设计我学会了很多东西，不仅是课程设计里的东西，最重要的是我学会了团队合作，知道了与人交流合作的重要性。在实训的前一周我们就知道了自己要做的课程设计的题目和基本步骤，所以在知道题目后我就去图书管借来了老师告诉我们要用的书，开始了做课程设计的准备工作。我们组的课程设计是某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计。就是针对某燃煤采暖锅炉房排出大量烟尘及有害气体对周围环境和居民健康造成危害的情况来设计烟气除尘系统。通过前几个学期的理论学习，现在真正动手设计起来还是莫不找头脑，便与小组成员探讨研究，尽管内容可能有些相同，但是我还是想坚持自己道路，我有自己的选择。在整个设计过程中计算量比较大，许多参数需要查阅相关手册。在选定除尘器后，上网、去图书馆、去学校外面的书店阅读相关书籍，查找参数。最后是画图的任务，需要耐心，要注意准确，不能抱