大氣污染控制工程課程設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、前言- 2 -</p><p>　　二、設(shè)計目的- 3 -</p><p>　　三、設(shè)計原始資料- 3 -</p><p>　　四、設(shè)計計算- 4 -</p><p>　　1、煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算- 4 -&

2、lt;/p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量- 4 -</p><p>　　（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量- 4 -</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實際煙氣量- 4 -</p><p>　　（4）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度- 5 -</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算- 5 -<

3、;/p><p>　　2、除塵器的選擇- 6 -</p><p>　　（1）除塵器應(yīng)達(dá)到的除塵效率- 6 -</p><p>　?。?）除塵器的選擇- 6 -</p><p>　　3、確定除塵器、風(fēng)機和煙囪的位置及管道的布置- 8 -</p><p>　　4、煙囪的設(shè)計- 8 -</p><p&

4、gt;　?。?）煙囪高度的確定- 8 -</p><p>　?。?）煙囪直徑的計算- 9 -</p><p>　　（3）煙囪的抽力- 10 -</p><p>　　5、系統(tǒng)阻力的計算- 10 -</p><p>　?。?）摩擦壓力損失- 10 -</p><p>　?。?）局部壓力損失- 11 -</

5、p><p>　　6、風(fēng)機及電動機選擇及計算- 11 -</p><p>　?。?）風(fēng)機風(fēng)量的計算- 11 -</p><p>　?。?）風(fēng)機風(fēng)壓的計算- 12 -</p><p>　?。?）電動機功率的計算- 12 -</p><p>　　7、系統(tǒng)中煙氣溫度的變化- 13 -</p><p&g

6、t;　　五、小結(jié)- 15 -</p><p>　　六、參考文獻- 15 -</p><p>　　七．附圖（如下）- 15 -</p><p><b>　　一、前言</b></p><p>　　隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展和國民經(jīng)濟的大幅增長，大氣污染問題日漸突出。人類活動中未經(jīng)處理排放的各種有毒有害氣體可能造成的危害，如

7、酸雨、光化學(xué)煙霧等等，嚴(yán)重威脅國民健康和限制經(jīng)濟發(fā)展。</p><p>　　早期的二氧化硫污染限于局地，造成局地環(huán)境大氣中二氧化硫濃度升高；近100年來，由二氧化硫等酸性氣體導(dǎo)致的酸沉降成為舉世關(guān)注的區(qū)域性環(huán)境問題；最近，人們開始關(guān)注由二氧化硫等氣態(tài)污染物在大氣中形成的二次微細(xì)粒子，它不僅影響人體健康、大氣可見度，甚至導(dǎo)致全球氣候變化?？刂贫趸虻呐欧乓呀?jīng)成為世界各國的共同行動。</p><

8、p>　　本課程設(shè)計對象——燃煤鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)，在其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量主要污染物為顆粒污染物的煙氣，需要采取一定的除塵設(shè)備加以處理。本設(shè)計主要針對電除塵器設(shè)計。</p><p>　　電除塵行業(yè)是我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)中能與國際廠商抗衡且最具競爭力的一個行業(yè)，多年來電除塵器一直作為各行業(yè)除塵及氣體凈化的主要設(shè)備。但目前我國電除塵器存在電場數(shù)量偏少、比集塵面積偏小的現(xiàn)象，使少部分電除塵設(shè)備投運后煙塵排放不能達(dá)標(biāo)。電除塵

9、器的除塵效率是根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)和工況條件等要素設(shè)計的，隨著粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，電場數(shù)量偏少、比集塵面積偏小現(xiàn)象越發(fā)顯得突出。</p><p>　　近年來，我國電除塵技術(shù)有了長足發(fā)展，但與國際先進水平相比還有一定差距。特別是在電除塵器的選型設(shè)計方面，由于歷史原因，使得我國電除塵器普遍存在電場數(shù)量偏少、比集塵面積偏小的現(xiàn)象，造成部分設(shè)備投運后煙塵排放不能達(dá)標(biāo)的現(xiàn)狀。有必要根據(jù)國際先進技術(shù)、國內(nèi)應(yīng)用實際，編制適合我國國情和

10、特點的燃煤電廠電除塵器選型設(shè)計指導(dǎo)文件，保證電除塵器選型設(shè)計科學(xué)合理，設(shè)備性能滿足排放要求，提升行業(yè)整體技術(shù)水平，推動和引導(dǎo)電除塵行業(yè)技術(shù)進步。</p><p><b>　　二、設(shè)計目的</b></p><p>　　通過課程設(shè)計進一步消化和鞏固本課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學(xué)理論知識進行凈化系統(tǒng)設(shè)計的初步能力。通過設(shè)計，了解工程設(shè)計的內(nèi)容、方法及步驟

11、，培養(yǎng)學(xué)生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計方案、進行設(shè)計計算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書的能力。</p><p><b>　　三、設(shè)計原始資料</b></p><p>　　鍋爐型號民：SZL4-13型，共4臺（2.8MW×4）</p><p>　　設(shè)計耗煤量：3.0t/h</p><p><b&g

12、t;　　排煙溫度：160℃</b></p><p>　　煙氣密度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：1.34kg/m3</p><p>　　空氣過剩系數(shù)：α＝1.4</p><p>　　排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：16%</p><p>　　煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa</p><p>　　當(dāng)?shù)卮髿鈮海?7.86kP

13、a</p><p>　　冬季室外空氣溫度：－1℃</p><p>　　空氣含水（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）按0.01293 kg/m3 </p><p>　　煙氣其它性質(zhì)按空氣計算</p><p><b>　　煤的工業(yè)分析值：</b></p><p>　　CY=68% HY=4% SY=1% QY

14、=5% </p><p>　　NY=1% WY=6% AY=15% VY=13%</p><p>　　按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271－2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。</p><p>　　煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：200 mg/m3</p><p>　　二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：900 mg/m3</p>

15、<p>　　凈化系統(tǒng)布置場地為鍋爐房北側(cè)15m以內(nèi)。</p><p><b>　　四、設(shè)計計算</b></p><p>　　1、煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算</p><p>　　（1）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量</p><p>　　式中 ， ， ，——分別為煤各元素所含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。</p>

16、<p>　　代入＝68% ，＝4%，＝1%，＝5%，</p><p>　　得=4.78 (1.8670.68+5.560.04+0.70.01-0.70.05)=6.97</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量</p><p>　?。ㄔO(shè)空氣含濕量為12.93）</p><p>　　式中 ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，；</

17、p><p>　　——煤中水分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；</p><p>　　——N元素在所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；</p><p>　　代入 =6.97 ,=6%,=1%,</p><p>　　得＝1.867(0.68+0.3750.01)+11.20.04+1.240.06+(0.016+0.79) 6.97+0.80.01=7.42 </p>

18、<p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實際煙氣量</p><p>　　式中 ——空氣過剩系數(shù),取1.4</p><p>　　注意：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量Q以計，因此，設(shè)計耗煤量</p><p>　　代入 ＝7.42 ，＝6.97 ，</p><p>　　得=7.42+1.0160.46.97＝10.25</p><p>　

19、　設(shè)計耗煤量=10.25×3.0×1000=30750</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實際煙氣量</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度</p><p>　　式中 ——排煙中飛灰占不可燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；</p><p>　　——煤中不可燃成分的含量；</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下

20、實際煙氣量，。</p><p>　　代入＝16%,=15%,＝10.25,</p><p>　　得C=（0.150.16）/10.25=0.00234</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算</p><p>　　式中　——煤中可燃硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)</p><p>　　代入＝1%,＝10.25,<

21、/p><p>　　得=20000/10.25＝1.95</p><p><b>　　2、除塵器的選擇</b></p><p>　?。?）除塵器應(yīng)達(dá)到的除塵效率</p><p>　　式中 C——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度，；</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，。</p>

22、<p>　　代入C=2340,=200,得 ＝1-200/2340=0.91453=91.45%</p><p><b>　?。?）除塵器的選擇</b></p><p>　　工作狀況下煙氣流量 </p><p><b>　　= 48772 </b></p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

23、下實際煙氣量，</p><p>　　——工作狀況下煙氣溫度，160K</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀況下溫度，273K</p><p>　　總的煙氣流速 13.5</p><p>　　單個的各為Q’=48772/4=12193，Q’/3600=3.4</p><p>　　為使電除塵器選型正確，首先必須掌握系統(tǒng)概況、燃煤

24、性質(zhì)、飛灰性質(zhì)、煙氣成分分析、設(shè)計參數(shù)、廠址氣象和地理條件、達(dá)到保證效率的條件等選型設(shè)計用基本資料。其次要進行選型設(shè)計條件對電除塵器性能的影響分析及性能要求分析。</p><p>　　影響電除塵器性能的因素很復(fù)雜，對燃煤電廠而言，它不但與工況條件——即燃煤性質(zhì)(成分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、灰熔融性等)、飛灰性質(zhì)(成分、粒徑、密度、比電阻、粘附性等)、煙氣成分等有關(guān)，同時與電除塵器的技術(shù)狀況(包括極配形式、結(jié)構(gòu)特點、振打

25、方式及振打力大小、氣流分布的均勻性以及電場劃分情況、電氣控制特性等)有關(guān)，還與運行條件(包括操作電壓、板電流密度、積灰情況、振打周期等)有關(guān)。</p><p>　　此外，還存在著諸如飛灰物相組份、顯微結(jié)構(gòu)(灰粒形狀、孔隙率及孔隙結(jié)構(gòu)、表面狀況)、浸潤性等方面對電除塵器性能的影響。雖然對這些方面的系統(tǒng)論述和定量計算還缺乏基礎(chǔ)，但選型時應(yīng)予注意。如:灰的熔融溫度與其成分有密切關(guān)系，灰中Al2O3、SiO2含量越高則灰

26、熔融溫度越高，Na2O、K2O、 Fe2O3、MgO、CaO等有利于降低灰熔融溫度。一般地，灰的熔融溫度高，對除塵不利。在飛灰粒徑方面，當(dāng)粒徑>1μm時，粉塵驅(qū)進速度與粒徑為正相關(guān)，當(dāng)粒徑為0.1μm~1μm時，粉塵的驅(qū)進速度最小，當(dāng)粒徑<0.1μm時，粉塵驅(qū)進速度與粒徑為反相關(guān)。在飛灰密度方面，當(dāng)真密度與堆積密度之比>10時，電除塵器二次飛揚會明顯增大，應(yīng)給予注意。飛灰的粘附性，可使微細(xì)粉塵凝聚成較大的粒子，這有利于

27、除塵。但粘附力強的飛灰，會造成振打清灰困難，陰、陽極易積灰，對除塵不利。一般地，粒徑小、比表面積大的飛灰粘附性強。</p><p>　　在上述因素中，煤、飛灰成分對電除塵器性能影響最大。在煤的成分中，對電除塵器性能產(chǎn)生影響的主要因素有Sar、水分和灰分。飛灰包括Na2O、 Fe2O3、K2O、SO3、Al2O3、SiO2、CaO、MgO、P2O5、Li2O、MnO2、TiO2及飛灰可燃物等成分。</p>

28、;<p>　　水分對電除塵器性能的影響是顯而易見的。爐前煤水分高，煙氣的濕度就大，粉塵的表面導(dǎo)電性就會較好，比電阻相對較低。在燃煤含水量很高的鍋爐煙氣中，水分對電除塵器的性能起著十分重要的作用。</p><p>　　煤的灰分高低，直接決定了煙氣中的含塵濃度。對于特定的工藝過程和在一般含塵濃度范圍內(nèi)，驅(qū)進速度將隨著粉塵濃度的增加而增大。但含塵濃度過大，會產(chǎn)生電暈封閉。出口粉塵濃度要求相同時，其設(shè)計除塵

29、效率的要求也越高。煙氣含塵濃度高，所消耗表面導(dǎo)電物質(zhì)的量大，對高硫、高水分的有利作用折減幅度大。綜合來講，高灰分對電除塵器的煙塵排放是不利的。</p><p>　　此項目的實際煙氣量為30750，含塵濃度為0.00234，</p><p>　　即2.34g/m³<30g/m³，可以選擇電除塵器。二氧化硫濃度為1.95；</p><p>　　

30、根據(jù)以上計算及綜合考慮，采用4臺WDN-4.1臥式靜電除塵器，阻力為P<200</p><p>　　3、確定除塵器、風(fēng)機和煙囪的位置及管道的布置</p><p>　　各裝置及管道布置的原則</p><p>　　根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定了各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單，緊湊，管路

31、短，占地面積小，并使安裝、操作和維修方便。</p><p><b>　　管徑的確定</b></p><p>　　單個鍋爐的流量： /3600=3.4 </p><p>　　管徑 </p><p><b>　　m</b></p><p>

32、　　式中 ——工況下管內(nèi)煙氣流量，；</p><p>　　——煙氣流速，取=10m/s</p><p>　　經(jīng)計算取管徑650mm</p><p><b>　　4、煙囪的設(shè)計</b></p><p>　?。?）煙囪高度的確定</p><p>　　首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量（t/h）

33、,然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定來確定煙囪的高度。</p><p><b>　　鍋爐煙囪高度表</b></p><p>　　查所選除塵器的相關(guān)參數(shù)，選定煙囪高度為40m</p><p>　　（2）煙囪直徑的計算</p><p>　　煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算</p><p>　　式中 ——通

34、過煙囪的總煙氣量，；</p><p>　　——按下表選取的煙塵出口煙氣流速，m/s。</p><p><b>　　煙塵出口煙氣流速表</b></p><p><b>　　選定</b></p><p><b>　　=1.199m</b></p><p>&

35、lt;b>　　煙囪底部直徑</b></p><p>　　式中 ——煙囪出口直徑，</p><p><b>　　H——煙囪高度，m</b></p><p>　　i——煙囪錐度，通常取0.02~0.03。這里取0.02</p><p><b>　?。?）煙囪的抽力</b></p&

36、gt;<p>　　式中 H——煙囪的高度，m；</p><p>　　——外界空氣溫度，-1；</p><p>　　——煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，160；</p><p>　　B——當(dāng)?shù)卮髿鈮海?7860。</p><p><b>　　5、系統(tǒng)阻力的計算</b></p><p><b&

37、gt;　?。?）摩擦壓力損失</b></p><p>　　對于圓管 </p><p>　　式中 L——圓管長度，m；</p><p>　　D——管道直徑，m；</p><p>　　——煙氣密度，1.34；</p><p>　　——管中氣流平均速率，m/s；</p>&

38、lt;p>　　——摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對粗糙度K/d的函數(shù)?？梢圆槭謨缘玫剑▽嶋H中對技術(shù)管道值可取0.02，對磚砌或混凝土管道可取0.04），這里采用鋼板制圓形通風(fēng)管,取0.02.</p><p>　　單個管：=10m/s, D=650mm,L=2.18m,6.31 Pa</p><p><b>　　（2）局部壓力損失</b></p>

39、;<p>　　式中 ——異型管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊中查到，或通過實驗獲得；</p><p>　　——與相對應(yīng)的段平均氣流速率，m/s；</p><p><b>　　——煙氣密度，</b></p><p><b>　　彎頭15，48：</b></p><p>　　三通管256，

40、378：</p><p><b>　　三通管967：</b></p><p>　　系統(tǒng)總阻力：（其中煙氣在出口前阻力8004，12004）</p><p>　　=8221.01 Pa</p><p>　　6、風(fēng)機及電動機選擇及計算</p><p>　?。?）風(fēng)機風(fēng)量的計算</p>&

41、lt;p>　　式中 1.1——風(fēng)量備用系數(shù)；</p><p>　　Q——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機前表風(fēng)量；</p><p>　　——風(fēng)機前煙氣溫度，若管道不太長，可以進似取鍋爐排煙溫度；</p><p>　　——當(dāng)?shù)卮髿鈮海琸Pa。</p><p>　?。?）風(fēng)機風(fēng)壓的計算</p><p>　　式中 1.2——風(fēng)量備用

42、系數(shù)；</p><p>　　——系統(tǒng)總阻力，Pa；</p><p>　　——煙囪抽力，Pa；</p><p>　　——風(fēng)機前的煙氣溫度，℃；</p><p>　　——風(fēng)機性能表中給出的試驗用氣體溫度，℃；（參考德惠風(fēng)機選型系統(tǒng)）</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣密度，1.34 。</p><p

43、>　　9636.84 Pa</p><p>　　選擇的風(fēng)機型號：高壓系列風(fēng)機9-19 1600D</p><p>　?。?）電動機功率的計算</p><p>　　式中 ——風(fēng)機風(fēng)量；</p><p><b>　　——風(fēng)機風(fēng)壓；</b></p><p>　　——風(fēng)機在全壓頭時的效率,0.81

44、（一般風(fēng)機為0.6，高效風(fēng)機約為0.9）；</p><p>　　——機械傳動效率，當(dāng)風(fēng)機與電動機直連傳動時=0.95；</p><p>　　——電動機備用系數(shù)，對風(fēng)機，=1.3。</p><p>　　根據(jù)電動機的功率，風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，傳動方式選擇電動機的型號為Y355m2-4 250Kw ,轉(zhuǎn)速為1450r/min</p><p><b&g

45、t;　　201 Kw</b></p><p>　　7、系統(tǒng)中煙氣溫度的變化</p><p>　　當(dāng)煙氣管道較長時，必須考慮煙氣溫度的降低.除塵器、風(fēng)機、煙囪的煙氣流量應(yīng)按各點的溫度計算。</p><p>　　煙氣在管道中的溫度降</p><p>　　(℃)

46、 </p><p>　　式中Q——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，m3/h；</p><p>　　F——管道散熱面積，m2；</p><p>　　CV——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為1.352－1.357kJ/m3.℃）；</p><p>　　q——管道單位面積散熱損失。</p><p>　　室內(nèi)q＝4187kJ/

47、(m2.h)，室外q＝5433kJ/(m2.h)</p><p>　　Cv取1.355 kJ/ m3.℃</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　煙氣在煙囪中的溫度降</p><p>　　(℃) </p>

48、<p><b>　　℃</b></p><p>　　式中 H——煙囪高度，m；</p><p>　　D——合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和，t/h；</p><p>　　A——溫降系數(shù)，煙囪厚度為0.4米，高度為42米，由表3－2－1查得A為0.4。</p><p>　　表3－2－1 煙囪溫降系數(shù)<

49、;/p><p><b>　　五、小結(jié)</b></p><p>　　本次大氣污染控制工程課程設(shè)計主要設(shè)計了一燃煤鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)。通過本次課程設(shè)計，我們不但回顧了課本中學(xué)習(xí)的內(nèi)容、鞏固了知識，另一方面，也對當(dāng)前環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有了直觀的認(rèn)識，特別是除塵設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀。從風(fēng)量計算，濃度計算，除塵效率到管線布置，我們初步將學(xué)過的知識統(tǒng)合地應(yīng)用了一遍，為以后的工作大下了一定基礎(chǔ)。

50、由于是第一次設(shè)計，其中難免有些不足甚至錯誤，還望老師批評指正。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　(1)郝吉明，馬廣大主編．《大氣污染控制工程》．北京：高等教育出版社，2002</p><p>　　(2)《鋼鐵企業(yè)采暖通風(fēng)設(shè)計手冊》．北京：冶金工業(yè)出版社，2000</p><p>　　

51、(3)同濟大學(xué)等編．《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1986</p><p>　　(4)航天部第七研究設(shè)計院編．《工業(yè)鍋爐房設(shè)計手冊》．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1986</p><p>　　(5)陸耀慶主編．《供暖通風(fēng)設(shè)計手冊》．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987</p><p>　　(6)風(fēng)機樣本．《各類風(fēng)機生產(chǎn)廠家》</p>&l