大气污染控制工程课程设计韩欣池

专业： 环 境 工 程班级： 环 081 学号： 0808042024姓名： 韩 欣 池 完成日期 2011 年1月12日前言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内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SO2危害的关键问题。一、 课程设计的题目某燃煤锅炉房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内容，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，了解工程设计的内容、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：SZL61.25AII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：160烟气密度：（标准状态下）1.34kg/m3空气过剩系数：=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：15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/ 二氧化硫排放标准（标准状况下）：900/净化系统布置场地如图1所示的锅炉房北侧20m以内。图1 锅炉房平面布置图四、 设计计算(一)、用煤量计算每台锅炉的所需热量为：Q蒸发量水的蒸发热 =6102570.8=1.5410kJ/h所需的煤量为：=982.2kg/hHn煤的低位热值热锅炉的热效率(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 65054.167 CO:54.167 54.167H 40 40 HO:20 10 S 10 0.3125 SO: 0.3125 0.3125O 40 2.5 (O:1.25) -1.25 N 10 0.714 N:0.357 0 W 70 3.889 HO:3.889 0 A 180 飞灰:18015%=27g 0 标准状态理论需氧数54.167+10+0.3125-1.25=63.2295mol/kg=1.4163 m/kg 标准状态下理论干空气量 =1.41634.78=6.77 m/kg 空气含水体积分数0.01293=1.6091%标准状态下实际湿空气量6.77=8.945mol/kg 标准状态下理论烟气量 CO:54.167 mol/kgSO: 0.3125 mol/kg N:0.357+3.7863.2295=239.37 mol/kg HO: 20+3.889+8.9451.6091%=24.033 mol/kg =7.12 m/kg 标准状态下实际烟气量 =+(-1)= 7.12+6.77（1.3-1）=9.15 m/kg（湿烟气） =9.15-=8.61 m/kg（干烟气） 标准状态下烟气中含尘浓度 =2.9510 mg/m（湿烟气）式中 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标准状态下实际烟气量(m/) 4. 标准状态下烟气中二氧化硫浓度=2.1910 mg/m（湿烟气）式中 m(SO2)-燃烧煤生成的二氧化硫质量，kg 标准状态下实际烟气量(m/) 5. 标准状态下总烟气量Q=*设计耗煤量=9.15982.2/3600=2.50m/s(三)、净化设备的选择 设备应达到的净化效率式中 s标准状态下锅炉烟所排放标准中的规定值，mg/m3；标准状态下烟气污染物浓度，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:锅炉类别适用区域烟尘排放浓（mg/m3)烟气黑度时段时段燃煤锅炉自然通风锅炉（0.7MW(1t/h)）一类区100801二、三类区150120其它锅炉一类区100801二类区250200三类区350250燃油锅炉轻柴油、煤油一类区80801二、三类区100100其它燃料油一类区10080*1二、三类区200150燃气锅炉全部区域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/m3=1-=93.22% 除尘器的选择工况下的烟气量 (m/h)式中标准状态下的烟气流量，m/h； 工况下烟气温度，K; 标准规状态下烟气温度，273K。 =14759.05（m/h） 则烟气流量为 m/s；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：160 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气量/()除尘器进口流速/(m/s)文丘里喉部流速/(m/s)筒体内上升流速/(m/s)脱硫效率/耗水量/(t/h)阻力/(mm)除尘效率/配套锅炉容量/(t/h)HCWS15000180009.51355703.54.5608056801209597.56表2 设备外形结构尺寸7450250470016508503301801400850392519025065025080052036022054070270 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域SO2排放浓度（mg/m3）NOx排放浓度（mg/m3）时段时段时段时段燃煤锅炉全部区域1200900/燃油锅炉轻柴油、煤油全部区域700500/400其它燃料油全部区域1200900*/400*燃气锅炉全部区域100100/400第时段燃煤锅炉二氧化硫最高允许排放浓度为900mg/m3所以，设备应达到的脱硫效率：1-=58.14%式中 标准状态下锅炉SO所排放标准中的规定值，mg/m3； 标准状态下烟气中二氧化硫浓度要求达到的排放浓度: 900 mg/m3 (四)、确定设备、风机和烟囱的位置及管道的布置 各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场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，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。 管径的确定式中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 ,取v=11.5 m/s）则 圆整并选取风道 表6 圆断面风管统一规格外径/mm钢板通风管外径允许偏差/mm壁厚/mm6502.0内径d=650-2*2.0=646 (mm)由公式计算出实际烟气流速：v=12.52(m/s)(五)、烟囱的设计 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、煤油除外）锅炉房烟囱最低允许高度 锅炉房装机总容量MW0.70.71.41.42.82.877141428t/h1122441010202040烟囱最低高度m202530354045查上表可得： 烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算式中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5102.53选定v=4.5m/s圆整取d=1.1m烟囱底部直径 式中d2烟囱出口直径，m；H烟囱高度，m；i烟囱锥度，通常取i0.020.03。选定i=0.028 烟囱的抽力式中H烟囱高度，m；tk外界空气温度，；tp烟囱内烟气平均温度，；B当地大气压，Pa。(六)、系统阻力的计算 摩擦阻力损失对于圆管式中L管道长度，m；d管道直径，m；烟气密度，kg/m3；v管中烟气流速，m/s摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度的函数。可以查手册得到。（实际中对金属管道值可取0.02，对砖彻或混凝土管道可取0.04）。a对于650圆管L=1.5 + 5.45 - 0.163 + 0.45 + 2.7 +7.341 + 1.5 = 18.778 (m) b对于砖砌拱形烟道（参见右图）D=650mmB=690mm；A=0.6633m2式中，A为面积，X为周长X= 2B+=20.69+ = 2.4633m R=0.6633/2.4633=0.2693mL为6.14m , =0.04=14.653(pa) 局部压力损失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；烟气密度，kg/m3。（1）图4 中渐扩管=0.19 渐缩管=0.1（2）对于图5 所示的T型三通管=0.78对于T型合流三通管=0.55（3）图5 中渐缩管=0.1 90弯头le=1.98m（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（Pa）(七)、风机和电动机的选择及计算 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，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。 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，；ty风机性能表中给出的试验用气体温度，；引风机为200根据Qy和Hy选定HL32A NO.10.5A 1450 工况序号为5的高效排烟风机，性其能表如下： 机号传动方式转速/（r/min）工况序号流量/全压/Pa10.5AHL32A54964624443. 电动机功率的计算式中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0.5-0.7）；2机械传动效率，当风机与电动机直联传动时21，用联轴器连接时20.950.98，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）75Y280s494五、 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。在选定除尘器后，上网、去图书馆查阅相关书籍，查找参数。最后是画图的任务，需要耐心，要注意准确，不能抱敷衍态度。由于CAD课程是上学期学的，有很多功能还是不能熟练的操作，在反复实践后，终于完成了最艰巨的画图任务，同时也加深了对CAD的认识，增强了自己的技术能力。在这次设计过程中通过同学的帮助、老师的指导和自己的努力，我学到了许多东西，锻炼了解决实际问题的能力。这次课程设计让我受益良多。