大气污染控制工程课程设计韩欣池

1、Sfii乙 L H L 曲 140 乙wW W It陀 0300000割工尊曲:亦辜*律梓谢望硫氧化物产生的一次污染和二次污染对人类产生严重的危害。生 成硫氧化物的主要途径是燃煤过程向大气中排放大量的硫氧化物气 体。我国是以煤为主要能源的国家。随着国民经济的发展，能源的消 耗量逐步上升， 大气污染物的排放量相应增加。 而就我国的经济和技 术发展就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看， 以煤炭为主 要能源的状况在今后相当长时间不会有根本性的改变。 我国的大气污 染仍将以煤烟型污染为主。 因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气 质量、减少酸雨和S02危害的关键问题。一、课程设计的题目某燃煤锅炉房

2、烟气净化系统设计二、课程设计的目的 通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学的容， 并使所学的知识系统化， 培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。 通 过设计，了解工程设计的容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控 制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、查 阅有关设计手册、编写设计说明书的能力。三、设计原始资料锅炉型号：SZL6- 1.25 All型，共2台（每台蒸发量为6t/h ） 所在地区：二类区。 2009 年新建。锅炉热效率： 75%，所用的煤低位热值： 20939kJ/kg ，水的蒸发 热： 2570.8kJ/kg锅炉出口烟气温度：160C烟气密度：（标准状

3、态下） 1.34kg/m 3空气过剩系数：a =1.3排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例： 15% 烟气在锅炉出口前阻力： 800Pa当地大气压力：98kPa平均室外空气温度：15C空气含水率 （标准状态下 ）按 0.01293kg/m3 烟气的其它性质按空气计算煤的工业分析：C： 65%H： 4%S： 1%O： 4%N： 1%W： 7%A： 18%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哑/ m3二氧化硫排放标准（标准状况下）：900哑/m3净化系统布置场地如图1所示的锅炉房北侧20m以Boa图1锅炉房平面布置图四、设计计算Q=蒸

4、发量x水的蒸发热（一）、用煤量计算每台锅炉的所需热量为:=6x 103 x 2570.8=1.54 x 107kJ/h所需的煤量为： 一=1.54 10 =982.2kg/hHn 热 20939 75%H煤的低位热值n热锅炉的热效率（二）、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 以1kg煤燃烧为基础，则重量（g）摩尔数（mol）产物摩尔数（mol） 需氧数（mol）C 65054.167CO2：54.16754.167H 4040H2。:2010S100.3125SO2： 0.31250.3125O402.5(O2:1.25)-1.25N100.714N2:0.3570W703.889H2O:3.8

5、890A飞灰:180 Xl5%=27g 0标准状态理论需氧数54.167+10+0.3125-1.25=63.2295mol/kg=1.4163 m N/kg1 .标准状态下理论干空气量Va0Va0 =1.4163 x 4.78=6.77 m 3N/kg空气含水体积分数 0.01293 kg 'm标准状态下烟气中含尘浓度烟尘排放浓烟气黑适用区锅炉类别（mg/m3）度I时段 H时段 =12.93 22.4 = 1.6091% 18 1000标准状态下实际湿空气量6.77 x 13=8.945mol/kg1 1.6091%标准状态下理论烟气量Vf0CO 2:54.167 mol/kgSQ

6、: 0.3125 mol/kgN 2:0.357+3.78 x 63.2295=239.37 mol/kgH 2O: 20+3.889+8.945 x 1.6091%=24.033 mol/kg、，0(54.167 0.3125 239.37 24.033)22.43Vfg 二=7.12 m Vkgg 10002. 标准状态下实际烟气量VfgVfg=Vfg+Va0( a1)= 7.12+6.77 x( 1.3-1 ) =9.15 mN/kg (湿烟气)Vfg =9.15- 24.033 22.4 =8.61 mN/kg (干烟气)烟尘g 1000烟尘二竝上二2!四=2.95 x 103 mg/

7、mN （湿烟气） Vfg 9-15式中dsh 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例A 煤中不可燃成分的含量Vfg标准状态下实际烟气量（m3/ kg）4. 标准状态下烟气中二氧化硫浓度so= m（SOJ= 0.3125 64 1000 =2.19 x 103 mg/mN （湿烟气）Vfg9.15式中m（S02）-燃烧煤生成的二氧化硫质量，kgVfg标准状态下实际烟气量（m3 / kg）5. 标准状态下总烟气量Q=Vfg*设计耗煤量=9.15 x982.2/3600=2.50m N/s（三）、净化设备的选择1.设备应达到的净化效率式中 p标准状态下锅炉烟所排放标准中的规定值，mg/m3;P准状态下烟气

8、污染物浓度，mg/m3;根据锅炉表1锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限 值可知：自然通风锅一类区10080炉燃(<0.7MW(1二、三类1501201煤t/h)区锅一类区10080炉其它锅炉二类区2502001三类区350250一类区8080燃轻柴油、煤油二、三类1001001油区锅一类区10080*炉其它燃料油二、三类2001501区全部区燃气锅炉域50501表1锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值I时段：2000年12月31日前建成使用的锅炉；II时段：2001年1月1日起建成的使用的锅炉（含在I 时段立项未建成或未使用的锅炉和建成使用的 锅炉中需要扩建、改造的锅炉）。由于锅炉厂

9、所在地区为：二类地区、2006年新建，所以烟尘最高允许排放浓度为200 mg/m31 丄=1- 20J =93.22%2.90 1032. 除尘器的选择工况下的烟气量Qs Qn¥P （m3/h）I n Ps式中Qs标准状态下的烟气流量，m3/h；TsTn工况下烟气温度，K;QS Qn|:P： 2.50 3600 时101.32598标准规状态下烟气温度，273K=14759.05(m3/h)则烟气流量为 Q 14759.05 4.10 m3/s；36003600根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器：由除尘器手册中选取HCWS系列文丘里水膜脱硫除尘器。烟气温度：1

10、60C除尘效率：93.12% 压力降（阻力）800Pa表1 HCWS系列文丘里水膜脱硫除尘器型号处理烟除尘文丘筒体脱硫耗阻力除尘配套气 量器里喉上升效率水/(mm效率锅炉/(进口部流流速/(00)量H2O)/(00)容量m3 / h)流速速/(m/s)/(t/h/(t/h)/(m/s)/(m/s)HCW150009.5155703.54.6085680129597.6S1800350050表2设备外形结构尺寸HH1H2H3H4H5123L1L2745025047001650850330180140085039251903L4L5aia2qC2dibib225065025080052036022

11、054070270ffi 2-7文生器给构示意闕IBtiffU； 2文丘型管；l-MMffi *立芯社S环 晦供施骨：6-«气出口 1 7«平台B人JiTh 丫一溢以门2. 脱硫器的选择锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度，按表 2的时段规定执行表5锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度锅炉类别适用区SO排放浓度（mg/m）NOX非放浓度域（mg/m）I时段H时段I时段H时段燃煤锅炉全部区1200900/域燃油轻柴油、全部区700500/400锅炉煤油域其它燃全部区1200*900/*400料油域燃气锅炉全部区100100/400域置及管道的布置应力求简单，紧凑，管路短，

12、占地面积小，并使安装、 操作和检修方便。2.管径的确定式中Q工况下管烟气流量，m3/s;v烟气流速，m/s;（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘4 4.1653.14 11.5v=1015m/s，取 v=11.5 m/s）0.674圆整并选取风道v=4Qd2由公式dm计算出实际烟气流速:4 4.103.14 0.6462=12.52(m/s)表6圆断面风管统一规格外径钢板通风管/外径允许偏差/mm壁厚/mmmm65012.0径 d1=650-2*2.0=646 (mm)（五）、烟囱的设计1 .烟囱高度的确定一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量为 Q=12t/h （两台锅炉），表7燃煤、燃油（燃轻柴油、煤油

13、除外）锅炉房烟囱最低允许高度锅炉房装M<0.70.71.42.8714机总容量W<1.4<2.8<7<14<28t/h<11<22<441020<10<20< 40烟囱最低m202530354045、k 1、<咼度查上表可得：H烟囱40m2. 烟囱直径的计算烟囱出口径可按下式计算m式中Q通过烟囱的总烟气量，m3/h;v 按表选取的烟囱出口烟气流速，m/s）表8烟囱出口烟气流速（m/s)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5102.53d 0.018&. Q 0.0188 4.10一36

14、001.08 m-v4.5圆整取d=1.1m烟囱底部直径di d2 2 i H m式中d2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。选定i=0.di d22 i H 1.08 2 0.028 403.24 m烟囱的抽力Sy0.0342H-一273 tk1273 tpPa式中H 烟囱高度,m;tk外界空气温度，C；tp烟囱烟气平均温度,C;当地大气压，Pa。Sy 0.0342 40 (1273 15 273 16。)9815588Pa（六）、系统阻力的计算1. 摩擦阻力损失对于圆管PiPa式中 L 管道长度，m;d管道直径，m;P烟气密度，kg/m3;入一一摩

15、擦阻力系数，是气体雷诺数 Re和管道相对粗糙度-的d函数。可以查手册得到。（实际中对金属管道入值可取0.02，对砖彻或混凝土管道入可取0.04）。a.对于© 650圆管L=1.5 + 5.45 - 0. + 0.45 + 2.7 +7.341 + 1.5 = 18.778 （m）0.82(kg / m3)273*98!.34273*98(273 160)*101.325433* 101.325225.410(Pa)ccc 12.850.82 12.52Pi 0.02-0.652b.对于砖砌拱形烟道（参见右图）2 D24B2式中，A为面积，X为周长D=650mmB=690mm; A=0

16、.6633m 局部压力损失2 vB3 14 0 69X= 2 x B+-B=2 x 0.69+= 2.4633m2 2R=0.6633/2.4633=0.2693mL 为 6.14m ,入=0.04Pi0.046.144 0.26932= 14.653(pa)Pa式中异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得；v与 相对应的断面平均气流速率，m/s;P因气密度，kg/m图5: T型三通管示意图对于图5所示的T型三通管E =0.78。(1)图4:除尘器入口前管道示意图图4中渐扩管E =0.19渐缩管E =0.1V20.82 12.522p(0.19 0.1)18.638 Pa2

17、2(2)2 250.129Pav0.82 12.520.78 -2 2对于T型合流三通管E =0.550.5520.82 12.52235.35Pa(3)图5中渐缩管E =0.190° 弯头 le=1.98me_d(0.022 1.980.650.1)20.82 12.522(4) 锅炉出口前阻力为800Pa(5) 除尘器阻力为8001200 Pa取1000 Pa(6) 系统总阻力为（七）、风机和电动机的选择及计算风机风量的计算Qy 1.1Q273 tp273101.3251.1 4.10 3600273 160 空竺 26625.3 m3/h27398式中1.1风量备用系数；Q标准

18、状态下风机前风量，m3/h ；tp风机前烟气温度，C,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. 风机风压的计算Hy 1.2h Sy亠咤273 tyB机号传动转速/工况序号流量/ m3/ h全压/Pa方式(r/min)10.5AHL3 2A5496462444NeQyHy3600 1000 ! 2kW3.电动机功率的计算式中Qy风机风量，m3/h;Hy 风机风压，Pa;n风机在全压头时的效率（一般风机为）；n机械传动效率，当风机与电动机直联传动时n= 1,用联轴器连接时n = 0.950.98,用V形带传动时n 2=0.95;（3电动机备用系数，对引风机，A 1.334.53(kW)26625.3 2047.34 1.3N e 3600 1000 0.6 0.95根据电动机的功率，风机的转速，传动方式选择电动机型号。经 查阅有关资料，由风机厂家所给的参数指标，得配套电机性能参数如 下：表9:配套电机性能参数功率（KW）型号噪音dB (A)75Y280s 494五、总结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