大氣污染控制工程課程方案(華工)

1、河南城建學(xué)院 大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì) 班級(jí): 環(huán)境工程 姓名：吳超群 學(xué)號(hào)：021410240 扌旨導(dǎo)老0帀:張霞 姜立民 焦桂枝 某化工有限公司三廢混燃鍋爐煙氣脫硫 除塵工程設(shè)計(jì) 【前言】隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的大幅增長，大氣 污染問題日漸突出。人類活動(dòng)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(jì)發(fā)展。本課程設(shè)計(jì)對象一一燃煤電廠，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。 【關(guān)鍵字】袋式除塵器大氣污染 一. 原始設(shè)計(jì)資料 1單位生產(chǎn)情況 設(shè)計(jì)工程為1 60t/h+1 75t/h

2、三廢鍋爐，燃料為某工業(yè)區(qū)洗中煤，摻燒化 肥廠造氣爐排出的廢渣和廢氣。其中60t/h三廢余熱鍋爐：燃用洗中煤及爐渣： 33 1216t/h,造氣爐吹風(fēng)氣氣流量 5000080000m /h, H2S 含量 8001000mg/m ; 其中75t/h三廢余熱鍋爐：燃用洗中煤及爐渣：1520t/h,造氣爐吹風(fēng)氣氣流量 5000080000mF/h, H2S 含量 8001000mg/m3。治理工程在廠區(qū)內(nèi) 60 m50 m 范 圍內(nèi)，煙管出鍋爐房的相對標(biāo)高為 3.5 m。 2. 煤質(zhì)資料參數(shù) 序號(hào) 工程 符號(hào) 單位 1 工作基碳份 Car% 2226 2 工作基氫份 Har% 1.92.4 3 工作

3、基氧份 Oar% 810 4 工作基氮份 Nar% - 5 工作基硫份 Sar% 0.61.0 6 工作基水份 Mar% 1.221.93 7 工作基灰份 Aar% 4959 8 可燃揮發(fā)份 Vdaf% 14.515.6 9 工作基低位發(fā)熱量 Qnet, ar MJ/kg 10.58 3. 灰成分分析 序號(hào) 名稱 符號(hào) 單位 設(shè)計(jì)煤種 校核煤種 1 二氧化硅 SiO2 % 52.7 50.98 2 三氧化二鋁 Al 2O3 % 28.36 32.08 3 三氧化二鐵 Fe2O3 % 5 3.85 4 氧化鈣 CaO % 4.64 4.12 5 氧化鎂 MgO % 1.38 1.44 6 氧化鉀

4、 K2O % 1.79 1.04 7 氧化鈉 Na2O % 0.21 0.14 8 三氧化硫 SO3 % 1.51 2.26 9 五氧化二磷 P2O5 % 0.22 0.60 10 二氧化鈦 TiO2 % 0.86 0.96 4.氣象和地理?xiàng)l件 序號(hào) 氣象和地理?xiàng)l件 參數(shù) 1 多年平均大氣溫度 156C 2 多年極端最高氣溫 42.3 C 3 多年極端最低氣溫 -15.3C 4 多年平均相對濕度 67% 5 多年平均風(fēng)速 2.4m/s 6 累年瞬時(shí)最大風(fēng)速 20m/s 7 最大凍土深度 22cm 8 最大積雪深度 22cm 9 地基承載力 230kPa 10 抗震設(shè)防烈度 6度 11 設(shè)計(jì)基本

5、地震加速度值 0.05g 鍋爐型號(hào)：SZL413型，共4臺(tái)(2.8MW X 4)設(shè)計(jì)耗煤量：600kg/h(臺(tái)) 排煙溫度：160C煙氣密度(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下):1.34kg/m3 空氣過剩系數(shù)：a= 1.4 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：16% 煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86kPa冬季室外空氣溫度：-C 空氣含水(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)按0.01293kg/m3煙氣其他性質(zhì)按空氣計(jì)算 煤的工業(yè)分析值： CY = 68% HY = 4% SY= 1% OY= 5% NY = 1% WY = 6% AY = 15% VY = 13% 4. 排放濃度 按鍋爐大氣污染物誹放標(biāo)準(zhǔn)(GB

6、I3271 2001)中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 煙塵濃度排故標(biāo)淮(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：200mg/m3。 二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：900mg/m3。 二.設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算 (1 )標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量 YYYY3 Qa =4.76(1.867C5.56H0.7S -0.7O ) (m3/kg) YyYY 式中C , H , S , O 分別為煤各元素所含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 YyYY 代入 C = 22%, H = 2%, S = 0.7%, O = 9%, 得Qa =4.76(1.867 0.22+5.56 0.02+0.7 0.007-0.7 0.09)=2.21(m /

7、kg) (2 )標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量(設(shè)空氣含濕量為 12.93m3/kg) YYYYY q Qs =1.867(C0.375S ) 11.2H1.24W 0.016Qa 0.79Qa 0.8N (m3/kg) 式中 Qa標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，m /kg ； Y W 煤中水分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，; NY N元素在所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，; 代入 Qa =2.21 m/kg,WY=1.3%,NY=0%, 1.867 (0.22+0.375 0.007)+11.2 0.02+1.24 0.013+(0.016+0.79) 2.21+0.8 0=2.4 3(m3/kg) (3) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量 Qs =Q s

8、 1.016( .-1)Qa (m3 / kg) 式中:空氣過剩系數(shù)，取1.6 注意：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量 Q以m3/h計(jì)，因此，Q = Qs設(shè)計(jì)耗煤量 II 代入Qs 二2.43(m3/kg), Qa 二2.21(m3/kg), 得 Qs =2.43+1.0160.6 2.21 = 3.78 (m / kg) 3 Q =Qs設(shè)計(jì)耗煤量=24600 m /h Q 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量 (4) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度 dsh .Qs (kg/ m3) 式中dsh排煙中飛灰占不可燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù); ay 煤中不可燃成分的含量; Qs 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，m3/kg。 3 代入 dsh = 16%,

9、 AY=15%,Qs = 10.25(m /kg), 得 C=0.15 0.16/10.25=0.00234(kg/m) (5) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算 CS02 空106 Qs(mg/m3) 式中SY 煤中可燃硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 3 代入 SY = 1%,QS = 10.25(m /kg), 得 C S0 2 =20000/10.25 = 1.95 103 (mg/m) 2. 除塵器的選擇 (mg/m3)； (mg/m3) (1) 除塵器應(yīng)達(dá)到的除塵效率 式中 c標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度, Cs 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值, 代入 C=2349,CS=200,得 =1-200/2

10、340= 0.91453=91.45% (2) 除塵器的選擇 工作狀況下煙氣流量 Q=Q - m3/h T m3/h 24600273 160 = 39018 273 3 Q 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，m /h T工作狀況下煙氣溫度，K T 標(biāo)準(zhǔn)狀況下溫度，273K 總的煙氣流速 Q39018 =10.8 m3 / s 36003600 單個(gè)的各為 Q 9755 m3/h , Q 73600=2.7 m3/s 型號(hào)規(guī)格 過濾面 積m2 含塵濃 度 g/m3 過濾風(fēng) 速 m/min 過濾風(fēng)量 m3/n 阻力 H2omm 效 率 外型尺寸長 寬稿 (mm) 重量 (Kg) MC60- n 45 v 1

11、5 2-4 5400-10800 120-150 99.5 2290 XI678 3667 1730 3. 確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置 (i) 各裝置及管道布置的原則 根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和鍋爐房現(xiàn)場的實(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。對各裝置及管道 的布置應(yīng)力求簡單，緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝、操作和維修 方便。 (2)管徑的確定 3 Q /3600=2.7 m /S 單個(gè)鍋爐的流量，1,2,3,4管: d=086 m .二 10 式中Q 工況下管內(nèi)煙氣流量, m3/s ； v 煙氣流速，取 v=10m/s 4Q4 漢 2 7

12、 圓整，取 d=560mm,v 22 = I0.96=11.0m/s 兀d3.14 x 0.56 對 6，7 管: d = 4疋5.4 =0.79 m V n XU 圓整, 取 d=800mm,v =程 4 5.4 2 二 10.7m/s nd23.14江0.82 對9 管: d4 略“ 二 11 4Q 4 況 10 8 圓整，取d=1120mm，八歹二寸云7.m/s 4. 煙囪的設(shè)計(jì) (1 )煙囪高度的確定 首先確定共用一個(gè)煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量(t/h),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。 鍋爐煙囪高度表 鍋爐總額定出 力 /(t/h) 1 12 26 610

13、1020 2635 煙囪最低高度 /m 20 25 30 35 40 45 查所選除塵器的相關(guān)參數(shù)，選定煙囪高度為 40m (2 )煙囪直徑的計(jì)算 煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算 d =0.0188、Q(m) X v 式中Q 通過煙囪的總煙氣量，m3/h ； d =0.01 88 39018 =1.072m v 按下表選取的煙塵出口煙氣流速，m/s。 煙塵出口煙氣流速表 通風(fēng)方式 運(yùn)行情況 全負(fù)荷 最小負(fù)荷 機(jī)械通風(fēng) 1020 45 自然通風(fēng) 610 2.53 選定.-12 m / s 煙囪底部直徑 d1 = d2 2 i H (m) d1 =1.072 2 0.02 40 =2.672(m) 式中

14、d2 煙囪出口直徑， H煙囪咼度，m i煙囪錐度，通常取 0.020.03o這里取0.02 (3) 煙囪的抽力 Sy 二 0.0342H ( 1 273 tK 1 273 t 式中H煙囪的高度，m； tK 外界空氣溫度，-1 ：C ； tp 煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，160 :C ； B當(dāng)?shù)卮髿鈮海?7860 Pa。 1 1 Sy =0.0342 40 () 97860 =183(Pa) 273 -1273 T60 5. 系統(tǒng)阻力的計(jì)算 (1) 摩擦壓力損失 對于圓管AFL =丸丄(Pa) d 2 式中L 圓管長度，m； D管道直徑，m ； : 煙氣密度，1.34 kg/m3 ； v 管中氣流平均速

15、率，m/s ； 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?(實(shí)際中對技術(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. 管 1， 2， 3， 4: v=11m/s, D=560mm,L=2.18m, Pl = 0.02 2 2.181.34 11 0.562 = 6.31 Pa v=11m/s, D=560mm,L=6.66m ， Pl 二 0.02 6.66 -0.281.34 112 0.562 = 18.47 Pa 管 6， 7: v =10.7m/s, D=800mm,L=3.33m ， ：PL =0.

16、023.33 一0.81.34 10.7=4.85 0.8 2 Pa 管 9: v=11m/s, D=1120mm,L=3m ， 31 34 沢 11 Pl = 0.02 =4.34 Pa 1.12 2 (2) 局部壓力損失 P =;弓(巳) 2 式中；一一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(shí)驗(yàn)獲得; V 與；相對應(yīng)的段 M娜平均氣流速率，m/s ； ?煙氣密度，kg/m3 1 34 x 112 彎頭 15，48： P =0.2419.46(Pa) 2 1 34 x 112 三通管 256，378:.尸=0.15 =12.16(Pa) 2 1 34 x 10 72 三通管 96

17、7： .：P =176.7(Pa) 系統(tǒng)總阻力： (其中煙氣在出口前阻力 800 4，1200 4) 二:h =4 (800 12006.31)2 (18.47 4.8519.4612.16) 4.8576.7 4.34 8.4 7 + 4.85 +1=8221.012Ra 6)+4.85 +76.7 +4. 6. 風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算 (1) 風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算 Qy =1.1Q 273 tp 273 101.325 B 式中1.1風(fēng)量備用系數(shù)； Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前表風(fēng)量； tp 風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，若管道不太長，可以進(jìn)似取鍋爐排煙溫度; B當(dāng)?shù)卮髿鈮?，kPa。 Qy -1.1 24600 (27

18、3 + 160) 101.325/273/97.86= 44439 m/h (2) 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算 Hy = 1.2C ：h - Sy) 273 tp 101.325 1.293 273 ty 式中1.2風(fēng)量備用系數(shù)； h 系統(tǒng)總阻力，Pa； Sy 煙囪抽力，Pa； tp 風(fēng)機(jī)前的煙氣溫度，C； ty風(fēng)機(jī)性能表中給出的實(shí)驗(yàn)用氣體溫度，c；（參考德惠風(fēng)機(jī)選型系統(tǒng)） ：y標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣密度，1.34kg/m。 = 1.2 (8221.01 -183)273 160 101225 旦=9636.84 Pa 273+16097.861.34 選擇的風(fēng)機(jī)型號(hào)：高壓系列風(fēng)機(jī) 9-19 1600D （3）電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 學(xué)過的知識(shí)統(tǒng)合地應(yīng)用了一遍，為以后的工作大下了一定基礎(chǔ)。由于是第一次 Ne QyHy 一： 3600 1000 1 2 式中Qy 風(fēng)機(jī)風(fēng)量； Hy 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓