大气污染控制工程课程设计设计说明书+设计计算书

大气污染控制工程课程设计设计说明书《大气污染控制工程》课程设计说明书前言:在目前，大气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，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。所以,做为一名环境工程专业的学生，应该有处理烟尘的能力，此课程设计就是针对燃煤锅炉的尾气处理所制定的一份方案。设计原始资料如下：直吹式煤粉炉，3台设计耗煤量：36.4t/h（台）锅炉额定蒸发量10t/h（台）主蒸汽压力9.8Mpa锅炉排烟量44000m3排烟温度：140～150℃，本设计取排烟中飞灰占煤中不可燃成分比例：15%空气过剩系数a=1.8烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：100kPa冬季室外空气温度：－1空气含水（标准状态下）按0.0129烟气其他性质按空气计算飞灰化学成分质量分数（％）飞灰化学成分质量分数（％）SiO255.56～62.8Al2O315.79～19.38Fe2O37.0～12.2CaO2.0～4.0MgO1.2～4.4K2O2.3～3.3Na2O0.8～2.2SO21.0～2.7按锅炉大气污染物排放标准（GB13271－2001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200mg/m3净化系统布置场地如图1、图2所示,在锅炉房南侧20m以内一、设计原则除尘净化系统通过降低烟尘排放量，极大地改善了大气环境质量。好的除尘净化系统不仅除尘效果好，投资省，而且达到排放标准。设计除尘净化系统时，通常遵循以下原则：1.对各装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。2.管道应尽量集中成列，平行敷设，与柱、墙、设备及管道之间应留有足够距离，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩要求。3.除尘管道力求顺直，当必须水平敷设时，要有一定的坡度和足够的流速以防止积尘。4.为减轻风机磨损，特别当含尘浓度较高时（大于3g/m3时），应将净化装置设在风机的吸入段。5.分支管与水平管或倾斜主干管连接时，应从上部或侧面接入；几个分支管汇合于同一主干管时，汇合点最好不设在同一断面上。6.三通管的夹角一般不大于300。二、设计步骤1.净化方案的确定；由于本处理工艺要求处理烟尘量较大，且除尘效率较高，因此需要一种除尘效率在很高的除尘器才可以达到效果，基本流程如下图所示：2.除尘器的选择：静电除尘器和布袋除尘器目前应用比较广泛，根据两种除尘器在性能上的差异以及实际应用情况，结合环保要求、污染物排放费用的征收情况，针对静电除尘器和布袋式除尘器两种除尘器在实际应用中的基本性能做以下对比。2.1除尘效率

布袋除尘器对人体有严重影响的重金属粒子及亚微米级尘粒的捕集更为有效，除尘效率比静电除尘器更高。通常除尘效率可达99.99以上，排放烟尘浓度能稳定低于50mg/Nm3，甚至可达10mg/Nm3以下，几乎实现零排放。

从目前电力行业燃煤锅炉应用的情况来看，布袋除尘器的排放能保证在30mg/Nm3以下。呼和浩特电厂两台200MW机组的锅炉烟气净化采用了袋式除尘器，从CEMS系统长期自动监测的结果和权威检测单位的测试人员人工采样测试的结果来看，排放浓度均低于27mg/Nm3。

随着国家环保标准的进一步提高和越来越多的电厂燃用低硫煤（或者经过了高效脱硫），就电除尘器而言，即使达标也变得越来越困难。而布袋除尘器其高效的过滤机理决定了它不受燃烧煤种物化性能变化的影响，具有稳定的除尘效率。针对目前国家环保的排放标准和排放费用的征收办法，布袋除尘器所带来的经济效益是显而易见的。

2.2煤种、风量、温度、气流等因素对除尘器的影响

燃煤电厂的煤种相对稳定，但也不能避免遇到煤种或煤质发生变化的时候；锅炉系统是一个经常变动和调节的系统，因此从锅炉中出来的烟气物化性能、烟尘浓度、温度等参数也不能保证不发生变化。这一系列的变化，针对不同的除尘器会引起明显不同的变化。下面从主要的几个方面进行对比：2.2.1送、引风机风量不变，锅炉出口烟尘浓度变化

对布袋除尘器：烟尘浓度的变化只引起布袋除尘器滤袋负荷的变化，从而导致清灰频率改变（自动调节）。烟尘浓度高滤袋上的积灰速度快，相应的清灰频率高，反之清灰频率低，而对排放浓度不会引起变化。对静电除尘器：烟尘浓度的变化直接影响粉尘的荷电量，因此也直接影响了静电除尘器的除尘效率，最终反映在排放浓度的变化上。通常烟尘浓度增加除尘效率提高，排放浓度会相应增加；烟尘浓度减小除尘效率降低，排放浓度会相应降低。

2.2.2锅炉烟尘量不变，送、引风机风量变化

对布袋除尘器：由于风量的变化直接引起过滤风速的变化，从而引起设备阻力的变化，而对除尘效率基本没有影响。风量加大设备阻力加大，引风机出力增加；反之引风机出力减小。

对静电除尘器：风量的变化对设备没有什么太大影响，但是静电除尘器的除尘效率随风量的变化非常明显。若风量增大，静电除尘器电场风速提高，粉尘在电场中的停留时间缩短，虽然电场中风扰动增强了荷电粉尘的有效驱进速度，但是这不足以抵偿高风速引起的粉尘在电场中驻留时间缩短和二次扬尘加剧所带来的负面影响，因此除尘效率降低非常明显；反之，除尘效率有所增加，但增加幅度不大。

2.2.3温度的变化

对布袋除尘器：烟气温度太低，结露可能会引起“糊袋”和壳体腐蚀，烟气温度太高超过滤料允许温度易“烧袋”而损坏滤袋。但是如果温度的变化是在滤料的承受温度范围内，就不会影响除尘效率。引起不良后果的温度是在极端温度（事故/不正常状态）下，因此对于布袋除尘器就必须设有对极限温度控制的有效保护措施。

对静电除尘器：烟气温度太低，结露就会引起壳体腐蚀或高压爬电，但是对除尘效率是有好处的；烟气温度升高，粉尘比电阻升高不利于除尘。因此烟气温度直接影响除尘效率，且影响较为明显。

2.2.4烟气物化成分（或燃烧煤种）变化

对布袋除尘器：烟气的物化成份对布袋除尘器的除尘效率没有影响。但是如果烟气中含有对所有滤料都有腐蚀破坏的成分时就会直接影响滤料的使用寿命。

对静电除尘器：烟气物化成份直接引起粉尘比电阻的变化，从而影响除尘效率，而且影响很大。烟气中硫氧化物的含量对脱硫除尘器的影响最为直接，通常硫氧气化物的含量越高，粉尘比电阻越低，粉尘越容易捕集，除尘效率就高；反之，除尘效率就低。另外烟尘中的化学成分（如硅、铝、钾、钠等含量）的变化也将引起除尘效率的明显变化。

2.2.5气流分布

对布袋除尘器：除尘效率与气流分布没有直接关系，即气流分布不影响除尘效率。但除尘器内部局部气流分布应尽量均匀，不能偏差太大，否则会由于局部负荷不均或射流磨损造成局部破袋，影响除尘器滤袋的正常使用寿命。

对静电除尘器：静电除尘器非常敏感电场中的气流分布，气流分布的好坏直接影响除尘效率的高低。在静电除尘器性能评价中，气流分布的均方根指数通常是评价一台静电除尘器的好坏的重要指标之一。

2.2.6空气预热器及系统管道漏风

对布袋除尘器：对于耐氧性能差的除尘布袋会影响布袋寿命，比如：RYTON滤料，但是除尘效率不受影响。由于混入冷风系统风量增加导致系统阻力增加。

对静电除尘器：设备阻力无明显变化，但是系统风量增加提高了电场风速对除尘效率有影响。对于本工艺，根据工况下的烟气量44000m3烟气温度及要求达到的除尘效率99.35%确定除尘器：选择LCPM型脉冲除尘器，属于袋式除尘器的一种3.烟囱高度和出口内径的确定；烟囱出口直径：d=0.0188(Q/v)1/2d=3.1v=5m/s烟囱底部直径d1=d2+2iH=6.5mi—取0.02～0.03②烟囱高度确定按GB13271－2001锅炉烟囱高度表查找。H=45m4.管径和烟气流速的确定；管径确定πd2v/4=Q锅炉烟尘v＝10～15m/s先估算流速，v=14m/s再计算管径d=898mm再比照标准管径计算实际流速:v=12.48m/s5.系统阻力的计算：分别计算摩擦压力损失和局部压力损失，然后求和:=pa6.风机和电机的选择及计算：根据计算的风量、风压选择合适的风机；根据电动机的功率、风机转速、传动方式选择相应的电动机；根据和选定4-68No.12.5C型工况序号为5的引风机,根据电动机的功率，风机的转速、传动方式选定JO293-4型电动机。三、参考文献［1］郝吉明.马广大等编.大气污染控制工程.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.供暖通风设计手册.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］熊振湖等.大气污染防治技术及工程应用.北京：机械工业出版社,2003附录锅炉烟气除尘系统平面布置图和锅炉烟气除尘系统剖面图大气污染控制工程课程设计设计计算书《大气污染控制工程》课程设计计算书一．设计原始资料见说明书二.设计计算2.1燃煤锅炉烟气量------工况下理论烟气量,Q-----标准状态下烟气流量,-----工况下烟气温度,KT------标准状态下温度,273K2.1.2烟气含尘浓度式中-------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,()2.2除尘器的选择2.2.1除尘效率=99.35%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,2.2.2除尘器的选择则烟气流速为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。选择LCPM型脉冲除尘器。型号为：LCPM320-20-2700。技术性能见表1。表1LCPM320-20-2700除尘器技术性能型号处理烟气量/(m3·h-1）过滤风速（）滤袋尺寸（mm）除尘器阻力/（KPa）除尘器效率/(％)LCPM320-20-270019200-576001-327000.6-1.2>99.5设备安装尺寸见表2。表2LCPM320-20-2700除尘器安装尺寸型号外形尺寸进口尺寸出口尺寸接口标高长宽高ABN1nfeH1H2H3LCPM320-20-270041394042439927003839500109019014027152965105992.3确定除尘器，风机，烟囱的位置及管道布置。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。2.3.1各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定各装置的位置，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，并使安装，操作方便。2.3.2管径的确定（m）式中Q——工作状态下管道内的烟气流量，——烟气流速取14圆整并选取风道外径钢制板风管外径允许偏差/壁厚/9001.0内径=d=900-2×1.0=898()由公式可计算出实际烟气流速：（）2.4烟囱的设计2.4.1烟囱高度的确定首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量，然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定表3确定烟囱的高度.表3锅炉烟囱的高度锅炉总额定出力/(t/h)<11-22-66-1010-2026-35烟囱最低高度/m202530354045锅炉总额定出力:10×3=30(t/h)故选定烟囱高度为45m。2.4.2烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：Q——通过烟囱的总烟气量，——按表4选取的烟囱出口烟气流速，。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10~204~5自然通风6~102.5~3选定=5圆整取d=3.1m烟囱底部直径式中——烟囱出口直径，mH——烟囱高度，mi——烟囱锥度(通常取i=0.02-0.03)本设计取i=0.032.4.3烟囱的抽力=202.0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，2.5系统阻力的计算2.5.1摩擦压力损失式中L——管道长度，md——管道直径，m——烟气密度，——管中气流平均速率——摩擦阻力系数a.对于φ900圆管L=2.0+0.7+11.6+1.0=15.3（m）b.对于砖拱形烟道L=2×10.0=20.0m=1.27（）D=900mm故B=712mm则R=式中,A为面积,X为周长c.对风机后的方形风道L=3×2.0=6.0m尺寸：1250mm×800mm，则：R=式中,A为面积,X为周长2.5.2局部压力损失(Pa)式中ξ——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ξ像对应的断面平均气流速率,m/sρ——烟气密度,(1)除尘器入口前管道的计算（附图1）图中一为渐扩管查表取α=30℃则：ξ=0.27图中二为30℃由手册查得ξ=1.0×0.15=0.15L2=h/tan30=0.58/tan30=1.004m图中三为天圆地方连接φ900圆管和500mm×1050mm设ξ=0.26长L=0.70m则(2)除尘器出口至风机入口段管道的计算（附图2）a为天圆地方连接190mm×140mm和方管φ设ξ=0.30长L=0.8m则b、c均为90°弯头D=900mm，取R=D，则ξ=0.24两个弯头(3)T形三通管ξ=0.76对于T形合流三通ξ=0.58系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为800Pa,除尘器阻力1200Pa）2.6风机和电动机选择及计算2.6.1标准状态下风机风量的计算式中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，C°,如管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度；B——当地大气压力，kPa2.6.2风机风压的计算式中1.2——风压备用系数；——系统总阻力，Pa。Sy——烟囱抽力，Pa。tp——风机前烟气温度，C°。ty——风机性能表中给的试验用气体温度，C°。——标准状态下烟气密度，（γ=1.34kg/m3）根据和选定4-68No.12.5C型工况序号为5的引风机，性能表如下机号传动方式转速/(t/min)工况序号流量/(m3/h)全压/Pa内效率/％内功率/kW所需功率/kW12.5C1120579342177092.065.0678.752.6.3电动机功率的计算式中Qy——风机分量，m3/h；Hy——风机风压，Pa；η1——风机在全压头是的效率(一般风机为0.6，高效风机约为0.9)；η2——机械传动效率，当风机与电机直连传动是η2=1，用联轴器连接是η2=0.95-0.98，用V形带传动时η2=0.95；β——电动机备用系数，对引风机，β=1.2.根据电动机的功率，风机的转速、传动方式选定JO293-4型电动机。2.7系统中烟气温度的变化2.7.1烟气在管道中的温度降式中Q——标准状态下烟气流量，m3/h；F——管道散热面积，m2;Cv——标准状态下烟气平均比热容，一般为1.352-1.357kJ/(m2·℃)q——管道单位面积散热损失。室外q1=4187kJ/(m2·℃)室内q2=5443kJ/(m2·℃)室内管道长：L=2.18-0.6-1.49=0.09(m)F2=L·D=3.14×0.09×1.40=0.40(m2)室外管道长：L=2.0-0.09=1.91（m）F1=L·D=3.14×2.63×1.40=11.56(m2)2.7.2烟气在烟囱中的温度降式中H——烟囱高度，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，可由表5查的。表5烟囱温度系数烟囱种类钢烟囱（无衬筒）钢烟囱（有衬筒）砖烟囱（H<50m）壁厚小于0.5m砖烟囱壁厚大于0.5mA总温度降三、参考文献［1］郝吉明.马广大等编.大气污染控制工程.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.供暖通风设计手册.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］熊振湖等.大气污染防治技术及工程应用.北京：机械工业出版社,2003

附录资料：不需要的可以自行删除工程竣工资料资料查验表卷内目录工程名称江安学府花园2#楼工程工程内容工程地点开工日期竣工日期监理单位江安县建安监理公司设计单位泸州市轻工勘察设计有限公司施工单位泸州市第九建筑工程公司序号名称文件日期起止页号备注一、建设资料1、单位工程竣工资料2、卷内目录3、单位工程竣工资料目录4、建设工程规划许可证、附件及附图5、工程地质勘察报告6、施工图设计及说明7、消防设计审核意见8、设计文件审查意见9、设计文件审查批准书10、勘察合同11、设计合同12、施工合同13、监理合同14、施工中标通知书序号名称文件日期起止页号备注15、见证取样送检见证人签字16、施工组织设计企业审批表17、监理规划、监理实施细则18、工程质量保证体系审查表19、建设工程质量监督报监登记书20、建设工程质量监督工作方案21、建设工程施工许可证二、监理资料1、监理规划、监理实施细则2、监理备忘录3、监理工作总结（专题、阶段和竣工报告）4、监理工作记录5、工程开工报审表6、施工组织设计（方案）报审表7、施工测量放线报审表8、建筑材料报审表9、主要工程设备选型报审表10、工程构配件报审表11、技术核定报审表12、旁站监理记录表序号名称文件日期起止页号备注13、单位工程质量评估报告三、施工管理、技术资料1、企业资质及项目人员岗位证书审核表2、施工组织设计及施工方案3、施工现场质量管理审查记录表4、单位工程开工报告5、图纸会审记录6、技术核定单7、项目对班组技术交底8、工程定位测量记录9、基槽验线记录10、规划放线、验线单11、建筑材料报审表12、检验批、分项、分部报验表13、主要工程设备选型报审表14、工程构配件报审表15、建筑物垂直度、标高测量记录16、沉降观测记录17、施工总结四、验收与备案资料序号名称文件日期起止页号备注1、地基验槽记录2、基础分部工程验收备案表3、地基与基础工程质量文件汇总表4、桩基础工程质量验收报告5、桩基础工程质量文件汇总表6、主体分部工程验收备案表7、主体结构工程质量文件汇总表8、单位工程质量竣工验收记录9、单位（子单位）工程质量控制资料核查记录10、单位（子单位）工程安全和功能检验资料核查及主要功能抽查记录11、单位（子单位）工程观感质量检查记录12、竣工工程申请验收报告13、消防验收意见14、规划、环保认可意见15、《房屋建筑工程质量保修证书》16、房屋建筑工程和市政基础设施工程勘察文件质量检查报告17、房屋建筑工程和市政基础设施工程设计文件质量检查报告18、房屋建筑工程和市政基础设施工程单位工程质量评估报告（监理）19、工程竣工验收告知单20、四川省房屋建筑工程和市政基础设施工程竣工验收报告序号名称文件日期起止页号备注21、建设工程竣工验收备案书五、质量控制资料（一）、各种物资出厂合格证、质量保证书和商检证等及检测报告1、钢材出厂质量证明单、试验报告汇总表2、钢筋出厂质量证明单3、钢筋抄件证明4、钢筋试验报告5、钢材焊接实验报告汇总表6、焊接试验报告、焊条（剂）合格证7、水泥出产合格证、实验报告汇总表8、水泥出厂合格证、实验报告9、砖出厂合格证、试验报告汇总表10、预制构件出厂合格证、检测报告汇总表11、砌筑砂浆强度评定12、砂浆试块试验报告汇总表13、砂检测报告14、单位工程混凝土试快强度汇总表15、混凝土强度合格评定16、混凝土试验报告汇总表17、混凝土立方体抗压强度检测报告序号名称文件日期起止页号备注18、防水材料合格证、试验报告汇总表19、材料设备合格证、试验单汇总表20、桩检测报告21、隐蔽工程检查记录22、结构吊装距离23、沉降观测记录24、地基验槽记录25、地基与基础分部工程质量验收报告（二）、安装工程各种物资出厂合格证、质量保证书、商检证及检测报告1、雨水管道灌水试验记录2、污水管道立管通球检查记录3、污水管道渗水量试验记录4、通水试验记录5、排水管道灌水试验6、电气材料合格证、试验单汇总表7、避雷接地电阻测试记录8、绝缘电阻测试记录9、接地电阻测试记录（三）、室内环境检测报告六、施工质量验收记录资料序号名称文件日期起止页号备注（一）、单位竣工质量竣工验收记录1、单位工