大气污染控制工程课程设计

1、大气污染控制工程课程设计说明书班 级： 姓 名： 学 号： 山东农业大学资源与环境学院2011年6月 目录一、设计原始资料2二.设计计算31.排烟量及烟尘和二氧化硫浓度32.除尘器的选择43.湿式石灰脱硫64.喷淋塔75.烟囱设计96.管道系统设计127.系统阻力的计算128.风机的选择139.达标分析14三 总结15参考文献15前 言随着社会经济的不断发展，各行业在生产过程中散发出的多种粉尘和有害气体也随之增加，空气污染已成为当前突出的问题之一。 在空气污染制备设备中，除尘设备起步早、发展快、应用较广泛，袋式除尘器、电除尘器等都是除尘设备的主导产品。其中电除尘器已广泛用于钢铁工业、有色冶金、

2、建材工业、电力工业、化学工业、轻纺工业及其他工业领域。一 设计原始资料1.锅炉设备的主要参数 表一 锅炉设备的主要参数额定蒸发量主蒸汽压力主蒸汽温度燃煤量排烟量排烟温度（t/h）（mpa）（）（t/h）（m3/h）（）2209.8154036.44400001401502.烟气密度（标准状况下）：1.34/ 空气含水（标准状况下）：0.01296/ 烟气在锅炉出口的阻力：800pa 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16% 当地大气压；97.86kpa冬季室外空气温度：-1 空气过剩系数：a=1.43.煤的工业分析值：c=68%；h=4%；s=1%；n=1%；w=6%；a=15%；v=13%4

3、.应用基灰分：13.38%；应用基水分：16.32%；可燃基挥发分：41.98%；应用基 低位发热量：16768kj/kg（由于媒质波动较大，要求除尘器适应性较好）5.按锅炉大气污染排放标准（gb13271-2001）中二类区标准执行 烟尘浓度排放标准（标准状况下）：200/ 二氧化硫排放标准（标准状况下）：900/净化系统布置场地在锅炉房北侧15米以内二 设计计算1.排烟量及烟尘和二氧化硫浓度1.1标准状态下理论空气量qa=（1.866c+5.556h+0.699s-0.7o）/0.21 =(1.8660.68+5.5560.04+0.6990.01-0.70.05)/0.21 =6.97式

4、中 c，h，s，o 分别代表煤中各元素所含得质量分数1.2标准状态下理论烟气量qs= 1.866c+11.11h+1.24qad+1.24w+0.699s+0.79qa+0.8n=1.8660.68+11.110.04+1.246.970.01296+1.240.06+0.6990.01+0.796.97+0.80.01 =7.42()式中 标准状态下理论空气量w煤中水分的质量分数nn元素在煤中的质量分数1.3标准状态下实际烟气量 标准状态下烟气流量q应以计,因此, =10.2536.41000=373100() 式中a空气过量系数标准状态下理论烟气量, 标准状态下理论空气量,1.4烟气含尘浓

5、度 式中排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数 煤中不可燃成分的含量 标准状态下实际烟气量, ()1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 式中s煤中硫的质量分数 标准状态下燃煤产生的实际烟气量,()2.除尘器的选择2.1 除尘效率 =1-=93.59% 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, 2.2 除尘器的选择 2.2.1工作状况下烟气流量 = =564433 式中q标准状态下烟气流量, 工况下烟气温度,k t标准状态下温度,273k 则烟气流速为: 采用静电除尘器 2.2.2 设计粉尘有效驱进速度w=12.0cm/s由 得 =3590a=k=1.13590=3

6、9492.2.3 取极板间距为2b=0.25m b=15m v=2m/sn= =612.2.4 集尘板长度:h=5.14mac=0.255.1461=78.42.2.5 电场风速:v=2m/s2.2.6 电场长度:l=6.4m 分为两段，每段3.2米。2.2.7 长高比: =1.2 在1.0至1.5之间，符合要求。3.湿式石灰脱硫3.1 石灰石石膏法脱硫工艺原理及流程石灰石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

7、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： 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so2量按一定比例直接加入吸收塔。3.2 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。3.3 吸收塔洗涤浆液的ph吸收塔

8、洗涤浆液中ph值的高低直接影响so2 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。3.4 液气比石灰石法喷淋塔的液气比一般在(1525)l/m3。取l/g20l/m3，则液体用量:l=20q=20564433=11288660l/h=1.13l/h3.5 烟气流速和烟气温度目前, 将吸收塔内烟气流速控制在(2.63.5)m/s 较合理,典型值为3m/s。则吸收塔的截面积为： a= 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100以下。

9、100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(4570)。4.喷淋塔4. 1 喷淋塔内流量计算假设喷淋塔内平均温度为，压力为120kpa，则喷淋塔内烟气流量为： 式中：喷淋塔内烟气流量，； 标况下烟气流量，； k除尘前漏气系数，00.1；取k=0.04代入公式得： =1784.2 喷淋塔径计算依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数，可选择喷淋塔内烟气流速，则喷淋塔截面a为： a=则塔径d为： d=7.53m取塔径d=7600mm4.3 喷淋塔高度计算 喷淋塔可看作由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池。4.3.1 吸收区高度 依据石灰石法烟气脱硫的操作条件

10、参数得，选择喷淋塔喷气液反应时间t=4s，则喷淋塔的吸收区高度为： 4.3.2 除雾区高度 除雾器设计成两段。每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。最下层冲洗喷嘴距最上层(3.43.5)m。则取除雾区高度为：4.3.3浆池高度浆池容量v1按液气比浆液停留时间t1确定： 式中： 液气比，取9l/m3； q标况下烟气量，； t1浆液停留时间，s；一般t1为，本设计中取值为，则浆池容积为：v1=9564.4335/60=423.3选取浆池直径等于或略大于喷淋塔d0，本设计中选取的浆料直径为d010m，然后再根据v1计算浆池高度： 式中：h0浆池高度，m； v1浆池容积，； d0浆池直径，m。 =5.4m从浆

11、池液面到烟气进口底边的高度为0.82m。本设计中取为1.2m。4.3.4 喷淋塔高度 喷淋塔高度为：h=1.6+3.4+5.4=24.8m4.4 新鲜浆料的确定因为根据经验一般钙/硫为：1.05：1.1，此处设计取为1.05则由平衡计算可得1h需消耗cao的量为： 5.烟囱设计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烟囱的几何高度，m； 烟囱抬升高度，m。5.1 烟囱的几何高度的计算取烟囱的几何高度hs为60m5.2 烟气释放热计

12、算 式中：烟气热释放率，kw； 大气压力，取邻近气象站年平均值； 实际排烟量， 烟囱出口处的烟气温度，413k； 环境大气温度，k；取环境大气温度=272k，大气压力=978.6kpat=413-272=141k qv=208.35.3 烟气抬升高度计算由2100kw，可得 式中：系数，取1/3，取2/3，取1.303，则： h=/4=144.7m则烟囱有效高度 h=60+144.7=204.7m5.4 烟囱直径的计算设烟气在烟囱内的流速为v=15m/s，则烟囱平均截面积为：a=则烟囱的平均直径d为： d=4.2m取烟囱直径为dn4200mm.校核流速v得： v=15.04m/s5.5 烟囱阻

13、力损失计算烟囱亦采用钢管，其阻力可按下式计算： 式中：摩擦阻力系数，无量纲；管内烟气平均流速，；烟气密度，；管道长度，m；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：pm=202.08pa5.6 烟囱高度校核二氧化硫排放的排放速率：v=0.016208.3=33.328g/s 式中： 为一个常数，一般取，此处取0.8； h烟囱有效源高； =0.099mg/国家环境空气质量二级标准日平均的浓度为0.099mg/0.007 mg/，符合要求。6.管道系统设计管道采用薄皮钢管，管内烟气流速为v0=20m/s，则管道直径d为： 式中：q烟气流量，；烟气流速，；1.2修正系数代入相

14、关值得： d=3.46m结合实际情况，取为3460mm，则实际烟气流速为： =20.02m/s 7.系统阻力的计算7.1 摩擦压力损失取，对于圆管工作状态下的烟气密度：7.2 局部压力损失30个弯头， p=总p=3040.84=1225.2pa出口前阻力为800pa，除尘器阻力选400pa，脱硫设备阻力选100pap=800+400+202.08+205.27+1125.2=2832.6pa8.风机的选择8.1风量的计算 8.2风压的计算=(1.182832.6+400)1.08=4041.9pa结合风机全压及送风量，选用g-73-11型锅炉离心引风机，其性能参数见表2。表2 g-73-11型

15、离心引风机性能参数机号功率风量全压g-73-1110-125015900-680000590-7000电机的效率 式中；ne电机功率，kw；q风机的总风量，m3/h；-通风机全压效率，一般取0.50.7；取0.6-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，=1.3；代入数据得： 2404.5kw9.达标分析9.1排放浓度核算 在排烟温度140下，so2的排放浓度，转换为烟囱出口温度25： 则 =2647mg/脱硫效率为96，脱硫后： =106mg/160mg/ 依据大气污染物排放标准中二类区烟尘最高排放标标准160mg/m3，所以本设计符合排放要求。9.2 排放速率核算9

16、.2.1 二氧化硫的排放速率设硫转化为二氧化硫的效率为96，则二氧化硫的排放速率为： 0.9664420000.250.8%/1000=5.162200其为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，所以符合要求，设计合理。9.2.2 烟气的排放速率可得出口浓度为：2.34（1-99.5%）= 11.7mg/m3150 mg/m3检验烟气排放速率=总烟气量烟气出口浓度 =3670.3mg/h=0.00367kg/h(国标中二级排放区最高允许排放速率)，可得烟气排放速率也达标，设计合理。9.3落地浓度核算地面最大浓度为：=0.12mg/m3设计任务

17、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gb 132712001）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。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。三 总结随着人们生活水平的提高,对环境的需求越来越高,而大气环境中的粉尘等物质对人体危害很大。大气污染可严重影响人们的心理与身体健康，干扰、破坏正常的生活和生产秩序，造成重大经济损失甚至导致政治方面的冲击和破坏。我们要有效控制污染,及时了解国际动态, 加强在专业技术方面的国际交流及合作研究。这次课程设计给我们提供了学习平台，让我了解到治理粉尘污染的步骤和措施，我感觉受益匪浅。参考文献1黄学敏，张承中.大气