溫欣男大氣課程設計任務書講解

1、大氣污染控制工程課程設計任務書題目某企業(yè)燃煤鍋爐房煙氣凈化系統(tǒng)設計目的通過課程設計進一步消化和鞏固本課程所學的內(nèi)容， 并使所學的知識系統(tǒng)化， 培 養(yǎng)運用所學理論知識進行凈化系統(tǒng)設計的初步能力。 通過設計，了解工程設計的內(nèi)容、 方法及步驟，培養(yǎng)學生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設計方案、 進行設計計算、 繪制工程 圖、使用技術(shù)資料、查閱有關(guān)設計手冊、編寫設計說明書的能力。三、 原始資料所在地區(qū)：二類區(qū)。 煙氣排放量： 15000 m3/h 。 煙氣濃度： 5.00 g/m 3 SO2濃度： 2500 mg/m3 鍋爐出口煙氣溫度： 160煙氣壓力： 101.3 kPa煙氣的其它性質(zhì)按空氣計算 煤的工業(yè)分

2、析：設計耗煤量： 500kg/h （臺）O：4%C： 65%H： 4%S： 1%N： 1%W：7%A：18%凈化系統(tǒng)布置場地如圖1 所示的鍋爐房北側(cè) 20m 以內(nèi)。圖 2 為鍋爐立面圖圖1 鍋爐房平面布置圖圖 2 鍋爐房立面圖前言目前，越來越多的環(huán)境問題出現(xiàn)在了人們的生活中， 其中包括水污染、 環(huán)境污染、 大氣污染、 噪聲污染、固體廢棄物污染等等， 這些污染在有形和無形中對人們的生活 和健康產(chǎn)生了影響。其中危害性最大、范圍最廣就是大氣污染，他是潛移默化的，在 人們不知不覺中使人們的健康受到影響， 大氣污染對人體的的危害是多方面的， 主要 表現(xiàn)在呼吸道疾病與生理機能障礙， 以及眼鼻等粘膜組織受到

3、刺激而患病。 對于植物 而言，大氣污染物尤其是二氧化硫等對植物的危害是十分嚴重的。 當污染物濃度高時， 會對植物產(chǎn)生急性危害， 使植物葉表面產(chǎn)生傷斑， 或則直接使葉脫落枯萎； 當污染物 濃度不高時， 會對植物產(chǎn)生慢性危害， 使植物葉片退綠， 或則表面上看不見什么危害 癥狀，但植物的生理機能受到影響，造成植物產(chǎn)量下降，品質(zhì)變壞。因此，社會對大氣污染的關(guān)注程度越來越高， 對大氣污染治理的意愿也越來越強 烈，在工業(yè)生產(chǎn)中，對高效率、低成本、低能耗的除塵脫硫設備的需要與日俱增。本 設計通過綜合考慮各種設備與技術(shù)的特征與性能， 以及對設備的使用效率和綜合費用 的衡量，選用了 CCJ/A沖激式脫硫除塵設備

4、，其處理原理如下：含塵氣體通過進風管 道進入除塵器， 首先氣流向下沖擊水面， 部分較大的塵粒落入水中。 氣流再以一定的 速度通過“ S”型通道時，激起大量的泡沫和水霧，使含塵、含硫氣體與液體充分接 觸，粉塵被液滴捕獲， 通過沖激吸收和二次逆向噴淋吸收， 取得較高的脫硫除塵效率， 捕集的粉塵與液滴一起落回儲液沉淀斗， 沉淀至斗底， 由排灰閥自動排出， 以達到除 塵脫硫的目的。 處理原理如下： 含塵氣體通過進風管道進入除塵器， 首先氣流向下沖 擊水面，部分較大的塵粒落入水中。氣流再以一定的速度通過“S”型通道時，激起 大量的泡沫和水霧，使含塵、含硫氣體與液體充分接觸，粉塵被液滴捕獲，通過沖激 吸收

5、和二次逆向噴淋吸收， 取得較高的脫硫除塵效率， 捕集的粉塵與液滴一起落回儲 液沉淀斗，沉淀至斗底，由排灰閥自動排出，以達到除塵脫硫的目的。SO2的去除是采用堿性液體吸收法。將 CaO或 Ca(OH2) 配制成堿液，當氣體進入除 塵器時采用噴淋脫硫，煙氣和堿液充分混合接觸， SO2 與液體中的堿性成分及水分發(fā) 生化學反應，從而 SO2 被去除，以 Ca(OH2)為例反應式如下：2Ca(OH2)+SO2=CaSO31/2H2O+1/2H2O由于煙氣中含有氧氣，因此會發(fā)生如下氧化反應：2CaSO31/2H2O+O2= 2CaSO41/2H2O以上反應的生成物， 隨粉塵一起沉降至灰斗， 同灰渣一起用除

6、灰機排出， 達到凈化 的目的。凈化后的氣體由氣水分離器脫水后從除塵器出口經(jīng)引風機排至大氣。目錄第 1 章 緒言 錯. 誤！未定義書簽。第 2 章 工藝流程的參數(shù)設計 62.1設計原始資料： 62.2設計計算 62.2.1燃煤鍋爐排煙量及煙塵量和二氧化硫濃度的計算 62.2.2除塵器的選擇 82.2.3確定除塵器、風機、煙囪的位置及管道布置。并計算各管段的管徑、長 度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。 82.2.4系統(tǒng)阻力的計算 92.2.5風機和電動機的參數(shù)計算 112.2.6系統(tǒng)中的煙氣溫度的變化 122.2.7煙囪的設計 12第 3章 結(jié) 論 14第 2 章 工藝流程的參數(shù)設計2.1 設

7、計原始資料：鍋爐型號： SZL4-13型，共四臺（ 2.8MWx4） 設計耗煤量： 560kg/h（臺 ）排煙溫度： tp= 158 煙氣密度（標準狀態(tài)下） ：1.35kg/m3 空氣過剩系數(shù)： =1.3 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例： 15% 煙氣在鍋爐出口前阻力： 800Pa當?shù)卮髿鈮?:97.86kPa 冬季室外空氣溫度： tk = -1 空氣含水（標準狀態(tài)下）按 0.01293kg/m3 煙氣其他性質(zhì)按空氣計算煤的工業(yè)分析值：CY =68% HY =4% Sy=1% Oy=5% Ny=1% Wy=6% Ay=15% 煙塵濃度排放標準（標準狀態(tài)下） ：100 kg/m3 二氧化硫排放

8、濃度（標準狀態(tài)下） ：600 kg/m3凈化裝置場地如圖所示的鍋爐房北側(cè) 20m 以內(nèi)2.2 設計計算2.2.1 燃煤鍋爐排煙量及煙塵量和二氧化硫濃度的計算(1) 標準狀態(tài)下理論空氣量Qa =4.76(1.867 CY +5.56 HY +0.7 Sy -0.7 Oy)(m3/kg)式中，CY ， HY ，Sy， Oy 分別是煤中各元素所含的質(zhì)量分數(shù)。 Qa =4.76x(1.867 x 0.68 +5.56 x 0.04 +0.7 x 0.01 -0.7 x 0.05)=6.966(m3/kg)(2) 標準狀況下理論煙氣量(設空氣含濕量 12.93g/m3)Qs=1.867(CY +0.37

9、5 Sy)+11.2HY +1.24Wy +0.016Qa +0.79 Qa +0.8 Ny= 1.867(0.68 +0.375 x 0.01)+11.2 x 0.04 +1.24 x 0.06 + 0.016 x 6.969 + 0.79 x 6.969 +0.8 x 0.013= 7.42(m3/kg) 式中， Qa 標準狀況下理論煙氣量， m3/kg； Wy煤中水分的質(zhì)量分數(shù)； NyN 元素在煤中的質(zhì)量分數(shù)。(3) 標準狀況下實際煙氣量QS = Qs +1.106( -1)Qa =7.42 + 1.106 x (1.3 - 1 ) x 6.966 =9.54m3/kg 標準狀態(tài)下煙氣流

10、量 Q應以 m3/h 計，因此， Q總= QS x 設計耗煤量 Q 總 =9.54x 560 x 4 =21369.4m3/h 一臺鍋爐的標況下的煙氣量 QN=5342.4m3/h 工況下總的煙氣量 Q=QT/T=21369.4 x 431 2/73=33737m3/h =9.37m3/s每個鍋爐的煙氣流量是 9.37/4=2.34m3/s(4) 標況下煙氣含塵濃度C= dsh . Ay /QS=0.15 x 0.15/9.54 = 0.002356kg/m3(5) 標況下二氧化硫濃度CSO2=2 Sy/ QS x 106 = 2 x 0.01 /9.54x 106 =2096 mg/m32.

11、2.2 除塵器的選擇1）除塵效率= 1- CS/C式中， C標準狀況下煙氣含塵濃度， mg/m 3；Cs 標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值， mg/m 3=（1-100/2356） x 100% =95.7%（2）根據(jù)工況下的煙氣量 2.34m3/s、煙氣溫度 158及要求的除塵效率 =95.7%確定除塵器：選用 CCJ/A-10沖擊式除塵器型號風量( m3/h)CCJ/A-10 8000-12000設備阻力（ Pa） 除塵效率1000-1600 99%脫硫率設備凈重（ Kg）蒸發(fā)（ Kg/h）3580%2292耗水量 溢流（ Kg/h）300排灰（ Kg/h）860型號 4-72No5A通

12、風機 全壓（ Pa）3240-2240 電動機 Y160M2-2 風量（ m3/h ）7950-1472022.3 確定除塵器、風機、煙囪的位置及管道布置。并計算各管段的管 徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。（1）各裝置及管道布置的原則 根據(jù)鍋爐運行情況及鍋爐現(xiàn)場實際情況確定各 裝置的位置。一旦確定各裝置的位置，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力求簡單、緊湊、管道短、占地面積小，并使安 裝、操作和檢修方便。2） 管徑的確定d= =0.46m表一 風管規(guī)格外徑 D/mm鋼制板風管外徑允許偏差 /mm壁厚/mm50010.75圓整后取 d =500mm 取鋼制板風管

13、壁厚 =0.75mm 內(nèi)徑 d1=500-0.75 x 2=498.5mm 實際煙氣流速 u=4Q/d2=4 x 2.34/3.14 x 0.49852 =12m/s22.4 系統(tǒng)阻力的計算（1）摩擦阻力損失 對于圓管 PL= 式中： L-管道長度， m； d-管道直徑， m；-煙氣密度， Kg/m3v-管道中氣流平均速率， m/s ； -摩擦阻力系數(shù)。（實際中對金屬管道 值可取 0.02，對磚砌或混 凝土管道 值可取 0.04） a.對于直徑為 500m 的圓管 Pl=0.02 =24.8Pa b對于磚砌拱形煙道圖一磚砌拱形煙道A=2x（/4）D2=B2+/2x（B/2）2D=500mm故

14、B=450mmR=0.122m x=1.413+1.8=3.213 Pl= =0.04x=101.4Pa2）局部阻力損失P0v22式中： -異型管件的局部阻力系數(shù)；v-與 對應的斷面平均氣流速度， m/s圖二 除塵器入口前管道示意圖d 為突然縮小管 A2/A1=(3.14x0.482/4)/(3.14x0.49852/4)=0.93取 =0.09 P =(0.09x0.86x12x12)/2=5.57 Pab、c 均為 90彎管 R=1.5m r=1m 則 r/R=2 取 =0.15則 P=( 0.15x0.86x122) /2=9.3 Pa 兩個彎頭總壓 9.3x2=18.6 Paa 為突然

15、縮小管 A2/A1=(3.14x0.49852/4)/(3.14x0.62/4)=0.70取 =0.2 P =0.2x0.86x122/2=12.384 Pa圖三 除塵器出口至煙道：10圖中 a 為突然擴大管 取 =0.01 P =0.01x0.86x122/2=0.62Pa圖中 b,c 為 90彎管。則同理兩彎頭阻力損失為 18.6Pa。3) 對于 T 形三通對于 T 形合流三通，取 =0.55，則 P =0.55x0.86x122/2=34.056Pa系統(tǒng)總阻力損失： (其中鍋爐出口前阻力損失為 800Pa，除塵器阻力損失 1400Pa)h=24.8+101.4+5.57+12.384+1

16、8-6+0.62+18.6+34.056 +800+1400=2416.03Pa2.2.5 風機和電動機的參數(shù)計算1)標準狀態(tài)下風機風量的計算Qy=1.1Qx273 Tp273101.325x97.86(m3/h)=1.1x5342.35x273 158273101.32597.86=9427.88(m3/h)式中 : 1.1-風量備用系數(shù)；Q-標準狀態(tài)下風機前風量 m3/h tp-風機前煙氣溫度，若管道不太長，可近視取鍋爐排煙溫度；B-當?shù)卮髿鈮海?KPa。2)風機風壓的計算 273 158 101.325Hy=1.2( h-Sy)xx x(1.293/ )(Pa)273 97.86 y式中

17、： 1.2-風壓備用系數(shù)；11 h-系統(tǒng)總阻力， Pa;Sy-煙囪抽力， Pa;tp -風機前煙氣溫度， ty風機性能表中標出的實驗用氣體溫度， y標準狀態(tài)下煙氣密度( r=1.34Kg/m3)。Hy=2654.5x419.59/523=2129.65(Pa)(3) 電動機功率的確定Ne=12.72KW式中： 1風機在全壓頭時的效率(一般風機為 0.6)； 2機械傳動效率，用 V 形帶傳動(一般為 0.95)； 電動機備用系數(shù)( 1.3)。根據(jù) Qy，Hy， Ne，則可確定所選除塵器完全符合標準。2.2.6 系統(tǒng)中的煙氣溫度的變化( 1) 煙氣在管道中的溫度降查相關(guān)數(shù)據(jù)可知q1=4178KJ(

18、m2.h) (室內(nèi)單位面積散熱損失 )q 2=5443 KJ(m2.h) (室外單位面積散熱損失)室內(nèi) l1=2.18-0.6-0.12=1.46m F 1 =d1l1=3.14 x 0.5x1.46=2.29m2室外 l2=10-1.46=8.54m2F 2 = d2 l2 =3.14 x 0.5x8.54=13.41m2t1=( q1 F 1 +q 2 F 2)/ QN CV=(4178 x 2.29 + 5342.35 x 13.41)/(5342.35 x 1.355) = 20.6(2) 煙氣在煙道中溫降HAt2 =(40 x 0.4)/ =4D(其中 A為煙囪溫降系數(shù)： H50m

19、,取 A=0.4) t = t1 + t2 =20.6 + 4=24.62.2.7 煙囪的設計12煙囪的高度的確定鍋爐煙囪的高度鍋爐房裝機總?cè)萘縒M 0.70.71.41.42.82.877141428t/h1122441010202040煙囪最低允許高度m202530354045鍋爐總額定出力 2.8x4=11.2確定的煙囪高度為 H=40m1） 煙囪直徑的計算表 三 煙囪出口煙氣流速運行情況通風方式全負荷的最小負荷的機械通風10-204-5自然通風6-102.5-3煙囪出口內(nèi)徑d=0.018 QWw 0.018 334737 1.72 =0.0188 =1.72mW4（煙囪出口流速 w=4

20、m/s，自然通風，全負荷時 ）d 圓整后 取 d=1.8m煙囪底部直徑 d1=d + 2.i.H=1.72+2 x 0.04 x 40 =3.32m(i 為煙囪錐度， i=0.020.03,取為 0.02)2) 煙囪的抽力Sy=0.0342H(1273 tk1273 tp=0.0342 x 40 x (273 11273 158) x 97.86 x 103=182.07Pa13第 3 章結(jié) 論本次課程設計采用的是 CCJ/A-10沖激式除塵器，由除塵器本體、通風機、溢流箱、 排灰閥等部件組成。 將脫硫除塵與通風一體化處理， 雖然減少了設備的投資與管理費 用，但是一旦設備出現(xiàn)問題， 其維修將會十分復雜， 對整個處理工藝的影響也會很大。 且由于小組成員知識能力與工程實踐經(jīng)驗有限， 時間緊迫，涉及的內(nèi)容與要求也較多， 所以，設計的成果存在很多不足之處，譬如說：煙囪的設計、污泥，廢水的處理與污 水回流管道的敷設以及設計計算都存在考慮不周全的問題。本次設計中， 小組六人發(fā)揮了團隊合作精神