大氣課程設(shè)計(jì)完整版

1、2014年6月15日大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)報告課程設(shè)計(jì)題目：發(fā)電廠鍋爐的煙氣治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名題目序號65專業(yè)班級學(xué)號指導(dǎo)教師目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 第一章設(shè)計(jì)要求：1 HYPERLINK l bookmark4 1.設(shè)計(jì)題目：1 HYPERLINK l bookmark6 2.設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：1 HYPERLINK l bookmark8 3.設(shè)計(jì)要求：1 HYPERLINK l bookmark10 第二章煙氣性質(zhì)分析：1 HYPERLINK l bookmark12 第三章工藝流程的選擇及設(shè)備計(jì)算：11.除塵器應(yīng)該達(dá)到的除塵效率：1

2、HYPERLINK l bookmark14 1.2除塵器的選擇：2 HYPERLINK l bookmark16 電除塵器：2運(yùn)行參數(shù)的選擇及設(shè)計(jì)：2 HYPERLINK l bookmark18 2.設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算：3 HYPERLINK l bookmark20 通過除塵器的含塵氣體量：3 HYPERLINK l bookmark22 集塵極的比集塵面積和集塵極面積：4 HYPERLINK l bookmark30 2.3驗(yàn)算除塵效率：5 HYPERLINK l bookmark32 2.4有效截面積：5 HYPERLINK l bookmark34 2.5電除塵器內(nèi)的通道數(shù)：5 HY

3、PERLINK l bookmark36 2.6集塵極總長度，寬度，高度：6 HYPERLINK l bookmark38 2.7灰斗的計(jì)算：6 HYPERLINK l bookmark40 2.8校核：6 HYPERLINK l bookmark50 3.脫硫設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算：6 HYPERLINK l bookmark52 石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫技術(shù)的原理：6 HYPERLINK l bookmark54 石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫技術(shù)的工藝流程：7 HYPERLINK l bookmark56 3.3吸收塔內(nèi)流量計(jì)算：7 HYPERLINK l bookmark58 3.4吸收塔徑計(jì)

4、算：8 HYPERLINK l bookmark60 3.5.吸收塔高度計(jì)算：84.煙囪的設(shè)計(jì)：9 HYPERLINK l bookmark80 4.1煙氣釋放熱計(jì)算：10 HYPERLINK l bookmark90 4.2煙氣抬升高度計(jì)算：10 HYPERLINK l bookmark98 4.3煙氣有效高度計(jì)算：11 HYPERLINK l bookmark100 4.4煙囪高度校核：11 HYPERLINK l bookmark102 4.5煙囪的抽力：11 HYPERLINK l bookmark104 5.系統(tǒng)阻力計(jì)算：12 HYPERLINK l bookmark106 管徑的確

5、定：12 HYPERLINK l bookmark108 摩擦壓力損失：12 HYPERLINK l bookmark114 局部壓力損失：13 HYPERLINK l bookmark118 6.風(fēng)機(jī)和電動機(jī)選擇及計(jì)算：14 HYPERLINK l bookmark120 風(fēng)機(jī)風(fēng)量:14 HYPERLINK l bookmark122 6.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算：15 HYPERLINK l bookmark132 風(fēng)管直徑：15第四章參考文獻(xiàn)：15 第一章設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)題目：發(fā)電廠鍋爐的煙氣治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：一燃煤鍋爐排放的煙氣，煙氣量為Q=17.5X104m3/h,含塵濃度為18.32

6、g/Nm3,SO2濃度為6.35g/Nm3。煙塵濃度和SO2排放達(dá)到空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)。廢氣最終排放溫度為360C，當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁貫?0.5C。設(shè)計(jì)要求：選擇合適的除塵裝置類型并計(jì)算主要的設(shè)備尺寸。計(jì)算脫硫裝置的主要設(shè)備尺寸。計(jì)算和選擇風(fēng)機(jī)型號及風(fēng)管管徑。3.4煙囪的排放口直徑2.0m，試確定煙囪高度。第二章煙氣性質(zhì)分析：燃煤鍋爐排放的煙氣中，含塵濃度為18.32g/Nm3,SO2濃度為6.35g/Nm3,我們可以采取除塵裝置除去煙氣中的粉塵，SO2是酸性氣體，可以采用石灰石/石灰法吸收除去。第三章工藝流程的選擇及設(shè)備計(jì)算：除塵器應(yīng)該達(dá)到的除塵效率：C標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度，mg/m3；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

7、下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m3。結(jié)果為“=1-誥=9&9%1.2除塵器的選擇：工況下煙氣流量:Q二竺(m3/h)T式中Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，(m3/h)T工況下煙氣溫度，360+273=633KT標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，273K結(jié)果為Q=633x175000=405769.23加/h=112.71m3/s2731.3.電除塵器：排煙溫度為360C經(jīng)過冷卻器冷卻后，溫度大致可降為120C。1.3.1運(yùn)行參數(shù)的選擇及設(shè)計(jì)：環(huán)境大氣壓P，取P二0.94x105Pa；除塵器的漏風(fēng)效率K，一般取K=0.1；除塵效率耳98.9%；富裕系數(shù)m=1.52.0；通道寬B=0.3m。參數(shù)符號取值范圍板間距S23

8、28cm驅(qū)進(jìn)速度w0.22m/s比集塵極表面積A/Q3002400m2/(1000m3/min)氣流速度v12m/s長高比L/H0.51.5煙煤鍋爐v1.11.6m/s表2.1運(yùn)仃參數(shù)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算：通過除塵器的含塵氣體量：通過除塵器的含塵氣體量Q=Vx27:”1.01325(1+K)n273xP273xP冷卻后的煙氣量Q/=Vx。77+1)X1.01725(1+K)n式中V該設(shè)計(jì)下所得的總煙氣量4.0576923x105m3fh；nt排煙溫度360C;ct冷卻后的溫度120C；P環(huán)境大氣壓，取P二0.94x105Pa；K除塵器的漏風(fēng)效率，一般取K=0.1；通過除塵器的含塵氣體量Q=4.05

9、76923x105x（273豐獸1325x（1+o）=11.16x105m3：h二309.88m3.s冷卻后的煙氣量(273+120)x1.01325(門八Q=4.0576923x105xx(1+0.1)273x0.94=6.93x105m3.h=192.5m3.s2.2集塵極的比集塵面積和集塵極面積：1(1集塵極的比集塵面積f=-ln11-nJ式中w驅(qū)進(jìn)速度，一般取0.22m/s,在這里取0.2m/s；n除塵效率為98.9%；ln(1、1-0.989f=22.55m2/(m3/s)集塵板總面積A=Qf式中Q通過除塵器的含塵氣體量m3/s；f集塵極的比集塵面積m2/(m3/s)A=309.88

10、x22.55=6987.9m2考慮因處理氣體量，溫度，壓力的波動和供電系統(tǒng)的可靠性等因素影響，參照實(shí)際生產(chǎn)情況，取富裕系數(shù)m=1.52.0，所以其需要的集塵板面積為A=(1.5-2.0)x6987.9二(10481.813975.8人2取實(shí)際集塵極面積為A=12000m2A實(shí)際集塵極的比集塵面積為f=式中A實(shí)際集塵極面積m2；309.88Q通過除塵器的含塵氣體量m3/s；f=12000=38.7m3/(m3：J驗(yàn)算除塵效率：除塵效率：耳二1-exp(-fto)式中:f實(shí)際集塵極的比集塵面積m2/(m3/s)；w驅(qū)進(jìn)速度，一般取0.22m/s，在這里取0.21m/s；耳=l-e(-38.7x0.

11、21)=99.97%有效截面積：取氣體速度v二1.0m/s則電除塵器的有效截面積F二Qv式中Q通過除塵器的含塵氣體量m3/s；F-309.88-309.88m21因?yàn)镕-309.8880m2集塵極極板高度h=-即：h-2-12.45m取h-13m，同理可得集塵極極板寬度B-13m電除塵器內(nèi)的通道數(shù)：取通道寬B=0.3m氣體在電除塵器內(nèi)的通道數(shù)n=匚=型88=79.5Bh0.3x13取80集塵極總長度，寬度，高度：集塵極長高度L2nh2x80 x13力除塵器長高比至少要0.51.5，在這里取1.5，則有除塵器總高為H=1.5=1.5=3.9m冋理有總寬為3.9m灰斗的計(jì)算：灰斗的傾角為300，電

12、除塵器下有兩個灰斗,其中每個灰斗的高度為H1=爲(wèi)=器=5m校核：實(shí)際氣體速度v=QnBh309.8880 x0.3xl3=0.99ms實(shí)際氣體在電除塵器內(nèi)的停留時間Lt=v5.77t=5.83s0.99實(shí)際有效截面積F=B1xh=169m2脫硫設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算：3.1石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫技術(shù)的原理：采用石灰/石灰石漿液吸收煙氣中的SO2，分為吸收和氧化兩個階段。先吸收生成的亞硫酸鈣.然后將亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣（即石膏）。該方法的實(shí)際反應(yīng)機(jī)理是很復(fù)雜的.目前還不能完全了解清楚。這個過程發(fā)生的反應(yīng)如下：吸收:CaO+HO=Ca(OH)2211Ca(OH)+SO二CaSOHO+HOTOC o

13、1-5 h z23222211CaCO+SO+HO二CaSOHO+COT222322211CaSOHO+SO+HO二Ca(HSO)2222232由于煙氣中含有O2，因此吸收過程中會有氧化副反應(yīng)發(fā)生。氧化：在氧化過程中，主要是將吸收過程中所生成的CaSO-HO氧化稱為 HYPERLINK l bookmark94 322CaSO2HO:4212CaSOHO+O+3HO二2CaSO2HO4222242由于在吸收過程中生成了部分Ca(HSO3)2，在氧化過程中，亞硫酸氫鈣也被氧化,分解出少量的SO2:1Ca(HSO)+O+HO二CaSO2HO+SO32222422設(shè)備運(yùn)行過程中的可能出現(xiàn)問題：設(shè)備腐

14、蝕，結(jié)垢和堵塞，除霧器的堵塞。3.2石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫技術(shù)的工藝流程：石灰石/石灰法濕式煙氣脫硫技術(shù)的工藝流程如圖1所示。鍋爐煙氣經(jīng)除塵、冷卻后送入吸收塔，吸收塔內(nèi)用調(diào)配好的石灰石或石灰漿液洗滌含SO2的煙氣，洗滌凈化后的煙氣經(jīng)除霧和再熱后排放。吸收塔內(nèi)排出的吸收液流入循環(huán)槽，加入新鮮的石灰石或石灰漿液進(jìn)行再生。3.3吸收塔內(nèi)流量計(jì)算：假設(shè)吸收塔內(nèi)平均溫度為80C,壓力為120KPa，則吸收塔內(nèi)煙氣流量為:273+zv101.324273Pa式中：2噴淋塔內(nèi)煙氣流量，m3/s；2標(biāo)況下煙氣流量，m3/s；K除塵前漏氣系數(shù)，00.1；代入公式得：Qv=48.6X27護(hù)X特x(1+0.D=

15、Is3.4吸收塔徑計(jì)算:吸收塔的直徑D,可由吸收塔出口實(shí)際煙氣體積流量和煙氣流速確定，煙氣流速通常為3.0-4.5m/s,工程實(shí)踐表明,3.6-4.2m/s是性價比較高的流速區(qū)域,因此，本工程的設(shè)計(jì)煙氣流速為3.6m/s。吸收塔直徑可根據(jù)下列公式計(jì)算：D舉J：壬5巨兀vV3.6x3.14=4.54(m)取6.5m3.5.吸收塔高度計(jì)算:噴淋塔可看作由三部分組成，分成為吸收區(qū)、除霧區(qū)和漿池。依據(jù)石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得，選擇噴淋塔噴氣液反應(yīng)時間t=3s。3.5.1淋塔的吸收區(qū)高度為：H=vxt=3x3.6=10.8m1吸收區(qū)一般設(shè)置36層噴淋塔，每個噴淋層都裝有多個霧化噴嘴，噴淋覆蓋率達(dá)

16、200%300%。由于要求脫硫效率不高，本設(shè)計(jì)設(shè)置3個噴淋層，噴淋層間距一般為1.22m，為了檢修和維護(hù)，層間距設(shè)為1.5m。；3.5.2除霧區(qū)高度：最頂層噴淋層到除霧器的距離一般為1.22m,本設(shè)計(jì)采用1.5m。除霧器高度一般為23m,本設(shè)計(jì)采用2；除霧器到吸收塔出口的距離一般為0.51m,本設(shè)計(jì)采用0.5m，則除霧區(qū)高度H:H=2+0.5+1.5=4m23.5.3漿池高度漿池容量V1按液氣比漿液停留時間t1確定：式中:七G液氣比，一般取1525L/m3；取15L/m3Q標(biāo)況下煙氣量，mhtl漿液停留時間，s；一般tl為4min8min，本設(shè)計(jì)中取值為5min，則漿池容積為:1000V=15

17、X偲6X6X5=218.7m31選取漿池直徑等于或略大于噴淋塔DO,本設(shè)計(jì)中選取漿池直徑D為8m,然后再根據(jù)V1計(jì)算漿池高度：4V兀D21式中：h3一漿池高度，m；V1漿池容積，m3；D0漿池直徑，m；4x218.7nx82=4.4m從漿池液面到煙氣進(jìn)口底邊的高度為08-2m。本設(shè)計(jì)中取H4=噴淋塔煙氣進(jìn)口高度H5=得=5m，煙氣出口高度與進(jìn)口高度相同3.5.4吸收塔總高度:TOC o 1-5 h zH=H+H+H+H+H=10.8+4+4.4+1.5+0.5=21.2m總12345表2吸收塔吸收區(qū)高度參考表口項(xiàng)曰范圉吸收塔入口寬度與宜徑之比/%60-90 HYPERLINK l bookma

18、rk72 入口煙道到第一層噴淋層的趾離心1亠3.5噴淋層何距丿m12-2 HYPERLINK l bookmark74 最頂端噴淋層到除霧器的1.2-2除霧器高度/山23除霧器到吸收塔由的年離O.5-1吸收塔”1口寬度與宜彳它之比/%601004煙囪的設(shè)計(jì):具有一定速度的熱煙氣從煙囪出口排除后由于具有一定的初始動量,且溫度高于周圍氣溫而產(chǎn)生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。這相對增加了煙囪的幾何高度，因此煙囪的有效高度為：H=Hs+AH式中：H煙囪的有效高度，m。Hs煙囪的幾何高度,m.AH煙囪抬升高度,m。4.1煙氣釋放熱計(jì)算：AT式中：Qh煙氣熱釋放率，kw；Pa大氣壓力，取鄰近氣象站年

19、平均值；Qv實(shí)際排煙量，m3STs煙囪出口處的煙氣溫度，633K；Ta環(huán)境大氣溫度，283.5K；AT=349.5K3495Q=0.35x940 x309.88x=56290.2kwTOC o 1-5 h zh6334.2煙氣抬升高度計(jì)算：因?yàn)镼=56290.2kW2100kW，且AT=349.5K35KH32所以選農(nóng)村或城市遠(yuǎn)郊區(qū)，則有n=0.332，n二-，n二-。01525 HYPERLINK l bookmark96 AH=0.332Q0.6H0.4u-1(87)hs1式中H煙囪幾何高度msu煙囪出口處的平均風(fēng)速取20m/sAH=0.332x56290.20.6x800.4x20-1=

20、67.86m4.3煙氣有效高度計(jì)算:煙囪有效高度H=H+AHsH二80+67.86二147.86m4.4煙囪高度校核:假設(shè)吸收塔的吸收效率為80%,可得排放煙氣中二氧化硫的濃度為:C=(1-80%)x6350=1270mg/m3SO2二氧化硫排放的排放速率：VSO二CSOxQ=1270 x30988mg/s=393.5g/sV用下式校核:式中：Pz為一個常數(shù)，一般取0.51，此處取1；2x393.510021/3P=x1=0.021mg/m3maxnx20 x147.862xe國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)日平均的濃度為0.15mg/m3,因?yàn)?.15mg/m30.021mg/m3，所以符合標(biāo)準(zhǔn)。4.5煙囪的抽力:1亠S=0.0342H()Py273+1273+1kp(Pa)式中：H煙囪高度，m；tk外界空氣溫度，。C；tp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度,C；P當(dāng)?shù)卮髿鈮?，Pa。273+10.5273+360)X94092.6(Pa)S=0.0342x147.86x(1y5.系統(tǒng)阻力計(jì)算：5.1管徑的確定：D=；4Q(m)兀v式中：Q工況下管內(nèi)煙氣流量，m3/s；v煙氣流速，m/s,(可查有關(guān)手冊確定，對于鍋爐煙塵v=1015m/s)。管徑計(jì)算出以后，要進(jìn)行圓整(查手冊)，再用圓整后的管徑計(jì)