大气课程设计完整版

1、2014年6月15日大气污染控制工程课程设计报告课程设计题目：发电厂锅炉的烟气治理系统设计学生姓名题目序号65专业班级学号指导教师目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 第一章设计要求：1 HYPERLINK l bookmark4 1.设计题目：1 HYPERLINK l bookmark6 2.设计原始数据：1 HYPERLINK l bookmark8 3.设计要求：1 HYPERLINK l bookmark10 第二章烟气性质分析：1 HYPERLINK l bookmark12 第三章工艺流程的选择及设备计算：11.除尘器应该达到的除尘效率：1

2、HYPERLINK l bookmark14 1.2除尘器的选择：2 HYPERLINK l bookmark16 电除尘器：2运行参数的选择及设计：2 HYPERLINK l bookmark18 2.设备结构设计计算：3 HYPERLINK l bookmark20 通过除尘器的含尘气体量：3 HYPERLINK l bookmark22 集尘极的比集尘面积和集尘极面积：4 HYPERLINK l bookmark30 2.3验算除尘效率：5 HYPERLINK l bookmark32 2.4有效截面积：5 HYPERLINK l bookmark34 2.5电除尘器内的通道数：5 HY

3、PERLINK l bookmark36 2.6集尘极总长度，宽度，高度：6 HYPERLINK l bookmark38 2.7灰斗的计算：6 HYPERLINK l bookmark40 2.8校核：6 HYPERLINK l bookmark50 3.脱硫设备的设计与计算：6 HYPERLINK l bookmark52 石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的原理：6 HYPERLINK l bookmark54 石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程：7 HYPERLINK l bookmark56 3.3吸收塔内流量计算：7 HYPERLINK l bookmark58 3.4吸收塔径计

4、算：8 HYPERLINK l bookmark60 3.5.吸收塔高度计算：84.烟囱的设计：9 HYPERLINK l bookmark80 4.1烟气释放热计算：10 HYPERLINK l bookmark90 4.2烟气抬升高度计算：10 HYPERLINK l bookmark98 4.3烟气有效高度计算：11 HYPERLINK l bookmark100 4.4烟囱高度校核：11 HYPERLINK l bookmark102 4.5烟囱的抽力：11 HYPERLINK l bookmark104 5.系统阻力计算：12 HYPERLINK l bookmark106 管径的确

5、定：12 HYPERLINK l bookmark108 摩擦压力损失：12 HYPERLINK l bookmark114 局部压力损失：13 HYPERLINK l bookmark118 6.风机和电动机选择及计算：14 HYPERLINK l bookmark120 风机风量:14 HYPERLINK l bookmark122 6.2风机风压的计算：15 HYPERLINK l bookmark132 风管直径：15第四章参考文献：15 第一章设计要求：设计题目：发电厂锅炉的烟气治理系统设计设计原始数据：一燃煤锅炉排放的烟气，烟气量为Q=17.5X104m3/h,含尘浓度为18.32

6、g/Nm3,SO2浓度为6.35g/Nm3。烟尘浓度和SO2排放达到空气质量二级标准。废气最终排放温度为360C，当地年平均气温为10.5C。设计要求：选择合适的除尘装置类型并计算主要的设备尺寸。计算脱硫装置的主要设备尺寸。计算和选择风机型号及风管管径。3.4烟囱的排放口直径2.0m，试确定烟囱高度。第二章烟气性质分析：燃煤锅炉排放的烟气中，含尘浓度为18.32g/Nm3,SO2浓度为6.35g/Nm3,我们可以采取除尘装置除去烟气中的粉尘，SO2是酸性气体，可以采用石灰石/石灰法吸收除去。第三章工艺流程的选择及设备计算：除尘器应该达到的除尘效率：C标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3；标准状态

7、下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3。结果为“=1-誥=9&9%1.2除尘器的选择：工况下烟气流量:Q二竺(m3/h)T式中Q标准状态下的烟气流量，(m3/h)T工况下烟气温度，360+273=633KT标准状态下温度，273K结果为Q=633x175000=405769.23加/h=112.71m3/s2731.3.电除尘器：排烟温度为360C经过冷却器冷却后，温度大致可降为120C。1.3.1运行参数的选择及设计：环境大气压P，取P二0.94x105Pa；除尘器的漏风效率K，一般取K=0.1；除尘效率耳98.9%；富裕系数m=1.52.0；通道宽B=0.3m。参数符号取值范围板间距S23

8、28cm驱进速度w0.22m/s比集尘极表面积A/Q3002400m2/(1000m3/min)气流速度v12m/s长高比L/H0.51.5烟煤锅炉v1.11.6m/s表2.1运仃参数设备结构设计计算：通过除尘器的含尘气体量：通过除尘器的含尘气体量Q=Vx27:”1.01325(1+K)n273xP273xP冷却后的烟气量Q/=Vx。77+1)X1.01725(1+K)n式中V该设计下所得的总烟气量4.0576923x105m3fh；nt排烟温度360C;ct冷却后的温度120C；P环境大气压，取P二0.94x105Pa；K除尘器的漏风效率，一般取K=0.1；通过除尘器的含尘气体量Q=4.05

9、76923x105x（273豐兽1325x（1+o）=11.16x105m3：h二309.88m3.s冷却后的烟气量(273+120)x1.01325(门八Q=4.0576923x105xx(1+0.1)273x0.94=6.93x105m3.h=192.5m3.s2.2集尘极的比集尘面积和集尘极面积：1(1集尘极的比集尘面积f=-ln11-nJ式中w驱进速度，一般取0.22m/s,在这里取0.2m/s；n除尘效率为98.9%；ln(1、1-0.989f=22.55m2/(m3/s)集尘板总面积A=Qf式中Q通过除尘器的含尘气体量m3/s；f集尘极的比集尘面积m2/(m3/s)A=309.88

10、x22.55=6987.9m2考虑因处理气体量，温度，压力的波动和供电系统的可靠性等因素影响，参照实际生产情况，取富裕系数m=1.52.0，所以其需要的集尘板面积为A=(1.5-2.0)x6987.9二(10481.813975.8人2取实际集尘极面积为A=12000m2A实际集尘极的比集尘面积为f=式中A实际集尘极面积m2；309.88Q通过除尘器的含尘气体量m3/s；f=12000=38.7m3/(m3：J验算除尘效率：除尘效率：耳二1-exp(-fto)式中:f实际集尘极的比集尘面积m2/(m3/s)；w驱进速度，一般取0.22m/s，在这里取0.21m/s；耳=l-e(-38.7x0.

11、21)=99.97%有效截面积：取气体速度v二1.0m/s则电除尘器的有效截面积F二Qv式中Q通过除尘器的含尘气体量m3/s；F-309.88-309.88m21因为F-309.8880m2集尘极极板高度h=-即：h-2-12.45m取h-13m，同理可得集尘极极板宽度B-13m电除尘器内的通道数：取通道宽B=0.3m气体在电除尘器内的通道数n=匚=型88=79.5Bh0.3x13取80集尘极总长度，宽度，高度：集尘极长高度L2nh2x80 x13力除尘器长高比至少要0.51.5，在这里取1.5，则有除尘器总高为H=1.5=1.5=3.9m冋理有总宽为3.9m灰斗的计算：灰斗的倾角为300，电

12、除尘器下有两个灰斗,其中每个灰斗的高度为H1=爲=器=5m校核：实际气体速度v=QnBh309.8880 x0.3xl3=0.99ms实际气体在电除尘器内的停留时间Lt=v5.77t=5.83s0.99实际有效截面积F=B1xh=169m2脱硫设备的设计与计算：3.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的原理：采用石灰/石灰石浆液吸收烟气中的SO2，分为吸收和氧化两个阶段。先吸收生成的亚硫酸钙.然后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙（即石膏）。该方法的实际反应机理是很复杂的.目前还不能完全了解清楚。这个过程发生的反应如下：吸收:CaO+HO=Ca(OH)2211Ca(OH)+SO二CaSOHO+HOTOC o

13、1-5 h z23222211CaCO+SO+HO二CaSOHO+COT222322211CaSOHO+SO+HO二Ca(HSO)2222232由于烟气中含有O2，因此吸收过程中会有氧化副反应发生。氧化：在氧化过程中，主要是将吸收过程中所生成的CaSO-HO氧化称为 HYPERLINK l bookmark94 322CaSO2HO:4212CaSOHO+O+3HO二2CaSO2HO4222242由于在吸收过程中生成了部分Ca(HSO3)2，在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化,分解出少量的SO2:1Ca(HSO)+O+HO二CaSO2HO+SO32222422设备运行过程中的可能出现问题：设备腐

14、蚀，结垢和堵塞，除雾器的堵塞。3.2石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程：石灰石/石灰法湿式烟气脱硫技术的工艺流程如图1所示。锅炉烟气经除尘、冷却后送入吸收塔，吸收塔内用调配好的石灰石或石灰浆液洗涤含SO2的烟气，洗涤净化后的烟气经除雾和再热后排放。吸收塔内排出的吸收液流入循环槽，加入新鲜的石灰石或石灰浆液进行再生。3.3吸收塔内流量计算：假设吸收塔内平均温度为80C,压力为120KPa，则吸收塔内烟气流量为:273+zv101.324273Pa式中：2喷淋塔内烟气流量，m3/s；2标况下烟气流量，m3/s；K除尘前漏气系数，00.1；代入公式得：Qv=48.6X27护X特x(1+0.D=

15、Is3.4吸收塔径计算:吸收塔的直径D,可由吸收塔出口实际烟气体积流量和烟气流速确定，烟气流速通常为3.0-4.5m/s,工程实践表明,3.6-4.2m/s是性价比较高的流速区域,因此，本工程的设计烟气流速为3.6m/s。吸收塔直径可根据下列公式计算：D举J：壬5巨兀vV3.6x3.14=4.54(m)取6.5m3.5.吸收塔高度计算:喷淋塔可看作由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池。依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得，选择喷淋塔喷气液反应时间t=3s。3.5.1淋塔的吸收区高度为：H=vxt=3x3.6=10.8m1吸收区一般设置36层喷淋塔，每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴，喷淋覆盖率达

16、200%300%。由于要求脱硫效率不高，本设计设置3个喷淋层，喷淋层间距一般为1.22m，为了检修和维护，层间距设为1.5m。；3.5.2除雾区高度：最顶层喷淋层到除雾器的距离一般为1.22m,本设计采用1.5m。除雾器高度一般为23m,本设计采用2；除雾器到吸收塔出口的距离一般为0.51m,本设计采用0.5m，则除雾区高度H:H=2+0.5+1.5=4m23.5.3浆池高度浆池容量V1按液气比浆液停留时间t1确定：式中:七G液气比，一般取1525L/m3；取15L/m3Q标况下烟气量，mhtl浆液停留时间，s；一般tl为4min8min，本设计中取值为5min，则浆池容积为:1000V=15

17、X偲6X6X5=218.7m31选取浆池直径等于或略大于喷淋塔DO,本设计中选取浆池直径D为8m,然后再根据V1计算浆池高度：4V兀D21式中：h3一浆池高度，m；V1浆池容积，m3；D0浆池直径，m；4x218.7nx82=4.4m从浆池液面到烟气进口底边的高度为08-2m。本设计中取H4=喷淋塔烟气进口高度H5=得=5m，烟气出口高度与进口高度相同3.5.4吸收塔总高度:TOC o 1-5 h zH=H+H+H+H+H=10.8+4+4.4+1.5+0.5=21.2m总12345表2吸收塔吸收区高度参考表口项曰范圉吸收塔入口宽度与宜径之比/%60-90 HYPERLINK l bookma

18、rk72 入口烟道到第一层喷淋层的趾离心1亠3.5喷淋层何距丿m12-2 HYPERLINK l bookmark74 最顶端喷淋层到除雾器的1.2-2除雾器高度/山23除雾器到吸收塔由的年离O.5-1吸收塔”1口宽度与宜彳它之比/%601004烟囱的设计: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：H=Hs+AH式中：H烟囱的有效高度，m。Hs烟囱的几何高度,m.AH烟囱抬升高度,m。4.1烟气释放热计算：AT式中：Qh烟气热释放率，kw；Pa大气压力，取邻近气象站年

19、平均值；Qv实际排烟量，m3STs烟囱出口处的烟气温度，633K；Ta环境大气温度，283.5K；AT=349.5K3495Q=0.35x940 x309.88x=56290.2kwTOC o 1-5 h zh6334.2烟气抬升高度计算：因为Q=56290.2kW2100kW，且AT=349.5K35KH32所以选农村或城市远郊区，则有n=0.332，n二-，n二-。01525 HYPERLINK l bookmark96 AH=0.332Q0.6H0.4u-1(87)hs1式中H烟囱几何高度msu烟囱出口处的平均风速取20m/sAH=0.332x56290.20.6x800.4x20-1=

20、67.86m4.3烟气有效高度计算:烟囱有效高度H=H+AHsH二80+67.86二147.86m4.4烟囱高度校核:假设吸收塔的吸收效率为80%,可得排放烟气中二氧化硫的浓度为:C=(1-80%)x6350=1270mg/m3SO2二氧化硫排放的排放速率：VSO二CSOxQ=1270 x30988mg/s=393.5g/sV用下式校核:式中：Pz为一个常数，一般取0.51，此处取1；2x393.510021/3P=x1=0.021mg/m3maxnx20 x147.862xe国家环境空气质量二级标准日平均的浓度为0.15mg/m3,因为0.15mg/m30.021mg/m3，所以符合标准。4.5烟囱的抽力:1亠S=0.0342H()Py273+1273+1kp(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；P当地大气压，Pa。273+10.5273+360)X94092.6(Pa)S=0.0342x147.86x(1y5.系统阻力计算：5.1管径的确定：D=；4Q(m)兀v式中：Q工况下管内烟气流量，m3/s；v烟气流速，m/s,(可查有关手册确定，对于锅炉烟尘v=1015m/s)。管径计算出以后，要进行圆整(查手册)，再用圆整后的管径计