大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)---某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　大氣污染控制工程</b></p><p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p>

2、<p><b>　　系別：</b></p><p><b>　　專業(yè)：</b></p><p><b>　　姓名：</b></p><p><b>　　學(xué)號(hào)：</b></p><p><b>　　日期：2011</b>&

3、lt;/p><p>　　某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)目的：</b></p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固本課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化。培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)凈化設(shè)計(jì)的初步能力。通過(guò)設(shè)計(jì)，了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)學(xué)生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、繪

4、制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的能力。</p><p><b>　　二、原始資料</b></p><p>　　鍋爐型號(hào)：SZL4-13型，額定蒸發(fā)量2.8MW/h</p><p>　　設(shè)計(jì)耗煤量：見(jiàn)附表。</p><p><b>　　排煙溫度：160℃</b></p><

5、p>　　煙氣密度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：1.34kg/m3</p><p>　　空氣過(guò)剩系數(shù)：α＝1.4</p><p>　　排煙中飛灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例，見(jiàn)附表。</p><p>　　煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa</p><p>　　當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86kPa</p><p>　　冬季室外空氣溫度：

6、－1℃</p><p>　　空氣含水（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）按0.01293kg/m3</p><p>　　煙氣其它性質(zhì)按空氣計(jì)算。</p><p>　　燃煤煤質(zhì)如下表所示。</p><p>　　表 燃煤煤質(zhì)（按質(zhì)量百分含量計(jì)，%）</p><p>　　凈化系統(tǒng)布置場(chǎng)地如圖1所示的鍋爐房北側(cè)20m以內(nèi)。</p>

7、<p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</b></p><p><b>　　1、編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容包括以下幾方面：</p><p>　?。?）燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算。</p><p>　?。?）凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析確定。</p

8、><p>　?。?）除塵脫硫設(shè)備的比較和選擇：確定除塵脫硫設(shè)備的類(lèi)型、型號(hào)及規(guī)格，并確定其主要運(yùn)行參數(shù)。</p><p>　?。?）管網(wǎng)布置及計(jì)算：確定各裝置的位置及管道布置。并計(jì)算各管段的管徑、長(zhǎng)度、煙囪高度和出口內(nèi)徑及系統(tǒng)總阻力。</p><p>　?。?）風(fēng)機(jī)及電機(jī)的選擇設(shè)計(jì)：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計(jì)算選擇風(fēng)機(jī)種類(lèi)、型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)、型

9、號(hào)和功率。</p><p>　?。?）需要說(shuō)明的其他問(wèn)題。</p><p>　　（7）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)按設(shè)計(jì)程序編寫(xiě)，包括方案的確定、設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)圖等內(nèi)容。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻(xiàn)等部分，文字應(yīng)簡(jiǎn)明、通順、內(nèi)容正確完整，書(shū)寫(xiě)工整、裝訂成冊(cè)。不少于4000字。</p><p><b>　　2、繪制

10、設(shè)計(jì)圖</b></p><p>　?。?）工藝流程示意圖。</p><p>　?。?）平面布置圖。應(yīng)按比例繪制，鍋爐房及鍋爐的繪制可以簡(jiǎn)化，但應(yīng)能表明建筑外形和主要結(jié)構(gòu)型式。在平面布置圖中應(yīng)有方位標(biāo)志（指北針）。</p><p>　?。?）鍋爐煙氣除塵脫硫系統(tǒng)圖。應(yīng)按比例繪制、標(biāo)出設(shè)備、管件編號(hào)，并附明細(xì)表。</p><p>　　

11、（4）主要除塵脫硫設(shè)備剖面圖。只需標(biāo)出設(shè)備的主要性能參數(shù)（主要尺寸），內(nèi)部結(jié)構(gòu)不用細(xì)畫(huà)。</p><p><b>　　四、提交成果</b></p><p>　?。?）完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份。（A4）</p><p>　?。?）附圖：工藝流程圖1張（A4）、平面布置圖1張（A4或A3）、除塵脫硫系統(tǒng)圖1張（A4或A3）、主要除塵脫硫設(shè)備剖面圖1～2張

12、（A4）。</p><p>　　五、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明計(jì)算</p><p>　　1.煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算：</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量</p><p>　　Qa’=4.76×(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY)</p><p>　　=4.76×(1.86

13、7*68%+5.56*4%+0.7*1.4%-0.7*5%) </p><p>　　=(1.5018-0.7*5%)*4.76</p><p>　　=6.9818(m3/kg)</p><p>　　式中：CY, HY, SY, OY －分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論濕煙氣量（設(shè)空氣含濕量12.93g

14、/m3）</p><p>　　Q’s=1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016Q’a+0.79Q’a+0.8NY </p><p>　　=1.867(68%+0.375*4%)+11.2*4%+1.24*6%+0.016*6.9818+0.79*6.9818+0.8*1%</p><p>　　=1.2794+6.1577</p

15、><p>　　=7.4371 ( m3/kg)</p><p>　　式中：Q’a－標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg；</p><p>　　WY－煤中水分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；</p><p>　　NY－N元素在煤中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。</p><p>　　（3）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量</p><p>　　Q

16、s=Q’s+1.016(a-1) Q’a </p><p>　　=7.4371+1.1016*(1.4-1)*6.9818</p><p>　　=10.2745(m3/kg)</p><p>　　式中： a－空氣過(guò)量系數(shù)</p><p>　　Q’s－標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量，m3/kg；</p><p&

17、gt;　　Q’a－標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg。</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度</p><p>　　=21%*14.6%/10.2745</p><p>　　=0.002984(kg/m3)</p><p>　　式中：dsh－排煙中飛灰占煤中灰分（不可燃成分）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，排放因子，％；</p><p

18、>　　AY－煤中灰分（不可燃成分）的含量，％；</p><p>　　Qs－標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，m3/kg。</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算</p><p>　　=2*0.8*1.4%/10.2745*106 </p><p>　　=2.1802*103(mg/m3)</p><p>

19、;　　式中：SY－煤中含可燃硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；</p><p>　　Qs－標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量，m3/kg。</p><p>　　2、除塵脫硫裝置的選擇設(shè)計(jì)</p><p>　　（1）除塵脫硫裝置應(yīng)達(dá)到的凈化效率：</p><p>　　=1-200/(2.984*103)=93.30%</p><p>　　(2)

20、除塵器的脫硫效率：</p><p>　　=1-900/2.1802*103=58.72%</p><p>　　式中：C－標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵、SO2濃度，mg/m3；</p><p>　　Cs－標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵、SO2排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m3。</p><p><b>　　(3)產(chǎn)生煙氣量：</b></p>

21、;<p>　　Q=2*QS*W =2*10.2745*650 =13356.85 (m3/h)</p><p>　　(4)除塵器的選擇：</p><p>　　結(jié)合除塵效率和煙氣的性質(zhì)選用帶式除塵器、由煙氣的物理性質(zhì)及煙氣的排放要求選擇玻璃纖維做濾料，選擇逆氣流清灰方式。</p><p>　　綜合以上要求選擇DFC-6-524型反吹袋式除塵器，參數(shù)及性質(zhì)

22、如下表示</p><p>　　附表：DFC-6-524型反吹袋式除塵器主要參數(shù)及規(guī)格</p><p><b>　　（5）脫硫裝置</b></p><p>　　采用先除塵后脫硫工藝，本設(shè)計(jì)脫硫設(shè)施采用填料塔進(jìn)行吸收凈化，只確定其塔徑和填料層高度。具體步驟如下：</p><p>　?、傥談┑倪x擇：選用石灰石漿液作為洗手液&

23、lt;/p><p>　　②填料的選擇：陶瓷拉西環(huán)其特性如下表所示</p><p>　　（二）最少吸收劑用量的計(jì)算：</p><p>　　Mcaco3=V*C so2*Mcaco3/Mso2/Fr*St</p><p>　　=13356.85x2.1802x58.72%x100.09/64.06/92%x1.03</p><p&

24、gt;　　=29911.5958(Kg/h)</p><p>　　式中：mCaCO3 ＝石灰石消耗量，kg/h</p><p>　　V ＝煙氣流量：m3/h</p><p>　　C so2＝原煙氣中SO2含量： g/Nm 3 </p><p>　　=脫硫率：58.72% </p><p>　　M CaCO3 ＝CaCO

25、3的摩爾量，100.09kg/kmol</p><p>　　M SO2 ＝SO2的摩爾量，64.06kg/kmol</p><p>　　FR ＝石灰石純度，92%</p><p>　　St＝鈣硫比：1.03</p><p>　　(三)液泛氣速與填料塔的壓降</p><p>　　填料塔的壓降影響動(dòng)力消耗和正常操作費(fèi)用。影

26、響壓降和液泛氣速的因素很多，主要有填料的特性。氣體和液體的流量及物理性質(zhì)等。?？颂兀‥chert）等人提出的填料塔壓降。液泛和各種因素之間的關(guān)系見(jiàn)圖1。</p><p>　　圖1 填料塔液泛點(diǎn)與壓降的通用關(guān)系圖</p><p>　　圖中橫坐標(biāo)為=(1.34/1230)0.5(29911.5958/13356.85/1.34)=0.055</p><p>　　選用亂堆

27、填料泛點(diǎn)線查圖1通用關(guān)系圖得縱坐標(biāo)為Uf()=0.175</p><p>　　解得：Uf=2.1447m/s</p><p>　　取U。=0.7Uf=0.7x2.1447=1.5013 m/s</p><p>　　其中， ——液氣比</p><p>　　、——?dú)怏w、液體密度，kg/m3</p><p>　　——

28、液體粘度，Pa·s;</p><p>　　—— 填料因子，m-1</p><p>　　—— 水的密度與液體的密度之比；</p><p>　　—— 空塔氣速，m/s</p><p>　　Uf—— 泛點(diǎn)氣速，m/s</p><p>　　g —— 重力加速度</p><p>　　(2)就算壓

29、降：則縱坐標(biāo)</p><p>　　=(1.50132x450x1000/1230x1.34x0.720.2)/(9.81x1230)=0.08575</p><p>　　橫坐標(biāo)為=(1.34/1230)0.5(29911.5958/13356.85/1.34)=0.055</p><p>　　查表得壓降為：1000Pa/m</p><p>　

30、?。ㄋ模┨盍纤降挠?jì)算</p><p>　　填料塔直徑D取決于處理的氣體量Q和適宜的空塔氣速，即：</p><p>　　D==1.774m/s</p><p>　　(五) 伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收塔填料層高度的計(jì)算</p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)可由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，常用吸收設(shè)備的總傳質(zhì)高度值在（0.15-1.5）m本實(shí)驗(yàn)吸收設(shè)備的總傳質(zhì)高度取1.

31、2</p><p>　　填料層高度：Z=HOGxNOG=0.12xLn（y1/y2）=0.12xLn（m1/m2）=0.12x Ln（2180.2/900）=1.062m</p><p>　　其中：NOG：氣相總傳質(zhì)單元數(shù)</p><p>　　因?yàn)槎趸蚝亢苄?，y1/y2約等于m1/m2</p><p>　　3、確定除塵脫硫設(shè)備、風(fēng)機(jī)

32、和煙囪的位置及管道的布置</p><p>　　（1）各裝置及管道布置的原則</p><p>　　根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)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(duì)各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡(jiǎn)單，緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。</p><p>　?。?）管徑的確定取V=12m/s</p>

33、<p>　　=[（4x13356.85/3600）/（3.14x12）]0.5=0.628（m）</p><p>　　式中： Q－工況下管內(nèi)煙氣流量，m3/s；</p><p>　　v－煙氣流速，m/s，（查有關(guān)手冊(cè)，對(duì)于鍋爐煙塵v＝10-15m/s）</p><p>　　圓整后取d=0.6m則此時(shí)V=13.13m/s</p><p

34、><b>　　4、煙囪的設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）煙囪高度的確定</p><p>　　根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271－2001）規(guī)定（見(jiàn)表2）確定煙囪高度表2 鍋爐煙囪高度表</p><p>　　取煙囪的最低高度為H=35m</p><p>　?。?）煙囪直徑的計(jì)算</p>

35、<p>　　煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算</p><p>　　=0.0188（13356.85/8）0.5=0.768m</p><p>　　式中：Q－通過(guò)煙囪的總煙氣量，m3/h；</p><p>　　u－查有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選取的煙囪出口煙氣流速，8m/s。</p><p><b>　　煙囪底部直徑：</b></

36、p><p>　　=0.768+2x0.025x35=2.518m</p><p>　　式中：d2－煙囪出口直徑，m； </p><p><b>　　H－煙囪高度，m；</b></p><p>　　i－煙囪錐度，通常取i=0.025</p><p><b>　?。?）煙囪的抽力：</b&

37、gt;</p><p>　　=0.0342*35*【1/（273-1）-1/（273+160）】*97.86*103=160.1284</p><p>　　式中： H－煙囪高度，m；</p><p>　　tk－外界空氣溫度，-1℃；</p><p>　　tp－煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，160℃；</p><p>　

38、　P－當(dāng)?shù)卮髿鈮?，Pa。</p><p><b>　　5、系統(tǒng)阻力的計(jì)算</b></p><p>　　（1）摩擦壓力損失，對(duì)于圓管： </p><p>　　=0.02x40.9/0.6x1.34x13.132/2=157.47pa</p><p>　　式中： L－管道長(zhǎng)度，40.9m；</p>

39、<p>　　d－管道直徑，0.6m；</p><p>　　ρ－煙氣密度，1.34kg/m3；</p><p>　　u－管中氣流平均速率，m/s；</p><p>　　λ－摩擦阻力系數(shù)，取0.02</p><p><b>　?。?）局部壓力損失</b></p><p>　　=0.3x1.3

40、4x13.132/2=34.652pa</p><p>　　式中：ξ－異形管件的局部阻力系數(shù)，</p><p>　　u－與ξ相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速率，m/s；</p><p>　　ρ－煙氣密度，kg/m3。</p><p><b>　　總的阻力：</b></p><p>　　=+*3=261.42

41、9pa</p><p>　?。?）風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算</p><p>　　=（1+0.15）x13356.85x（273+160）/273x101.325/97.86</p><p>　　=25225.4278m3/h</p><p>　　式中：K2－考慮管道計(jì)算誤差及系統(tǒng)漏風(fēng)等因素所采用的安全系數(shù)。取0.15； </p><

42、p>　　∑△h－系統(tǒng)總阻力，Pa； Sy－煙囪抽力，Pa；</p><p>　　ρ0、p0、T0－風(fēng)機(jī)性能表中給出的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度。一般說(shuō)，p0=101.3kPa，對(duì)于引風(fēng)機(jī)T0=200℃，ρ0=0.745kg/m3。</p><p>　　ρ、p、T－運(yùn)行工況下進(jìn)入風(fēng)機(jī)時(shí)的空氣密度、壓力、溫度。</p><p>　　選用Y5-48型風(fēng)機(jī)

43、其性能參數(shù)如下表：</p><p>　?。?）電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算</p><p>　　=（25225.4278x64.768x1.3）/（3600x1000x0.6x0.95）=1.035KW</p><p>　　式中： Qy－風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/h；</p><p>　　△py－風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa；</p><p>　

44、　η1－風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率取0.6</p><p>　　η2－機(jī)械傳動(dòng)效率，當(dāng)風(fēng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)η2＝1，用連軸器時(shí)η2＝0.95～0.98，用V形帶傳動(dòng)時(shí)η2＝0.95；</p><p>　　β－電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)。對(duì)引風(fēng)機(jī)，β＝1.3。</p><p>　　選用Y90L-4型電機(jī)其性能如下表示；</p><p><b>

45、　　六、小結(jié)：</b></p><p>　　這次大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)我們主要設(shè)計(jì)一燃煤電廠的燃煤鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我們進(jìn)一步消化和鞏固課本中所學(xué)的內(nèi)容, 這次課題讓我們可以綜合利用所學(xué)到的大氣污染控制工程的知識(shí).通過(guò)親自動(dòng)手查閱大量的參考書(shū)目和數(shù)據(jù)資料,分析各種除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)確定除塵器的選擇，確定煙塵濃度計(jì)算，除塵器設(shè)計(jì)和管網(wǎng)的布置。了解了許多燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵設(shè)計(jì)的類(lèi)型及其

46、各自采用的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，使自己具備編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的初步能力。這次課程設(shè)計(jì)也使我了解到了我在學(xué)習(xí)上的不足，比如對(duì)于工具書(shū)的使用不熟練，有些參數(shù)甚至不會(huì)查……這也為我下階段的學(xué)習(xí)指明了方向。這次課程設(shè)計(jì)也讓我受益匪淺，培養(yǎng)了我們獨(dú)立解決課程設(shè)計(jì)中遇到各種問(wèn)題的能力。</p><p>　　七、課程設(shè)計(jì)教材及主要參考資料</p><p>　　1、課程設(shè)計(jì)教材：郝吉明，馬廣大等編著. 大氣污染控制工程.

47、 第1版.北京： 高等教育出版社，1989</p><p><b>　　2、主要參考資料：</b></p><p>　?。?）張殿印、王純主編，除塵器手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，2005</p><p>　?。?）魏先勛主編，環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2002</p><p>　?。?）蒲恩奇，任愛(ài)玲等編.大氣污

48、染治理工程. 北京：高等教育出版社，2002</p><p>　?。?）張殿印，王純主編.除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，20003.9</p><p>　?。?）黃學(xué)敏等主編。《大氣污染控制工程實(shí)踐教程》，化學(xué)工業(yè)出版社，2003</p><p>　?。?）除塵設(shè)備設(shè)計(jì)安裝.運(yùn)行維護(hù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作指南(上)(中)(下).吉林音像出 版社,2003.9<

49、;/p><p>　?。?）羅輝主編. 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 北京：高等教育出版社，1997</p><p>　?。?）鋼鐵企業(yè)采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：冶金工業(yè)出版社，2000</p><p>　?。?）陸耀慶主編.供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987</p><p>　?。?0）同濟(jì)大學(xué)等編. 鍋爐及鍋爐房設(shè)備. 北京：中國(guó)建筑工