大氣課程設(shè)計

PAGEPAGE71燃煤煙氣與污染物產(chǎn)量的計算1.1原始數(shù)據(jù)資料鍋爐型號：SHF35-39即，雙鍋筒橫置式沸騰爐，蒸發(fā)量35t/h，出口蒸汽壓力39MPa；設(shè)計耗煤量：4.2t/h；設(shè)計煤成分：CY=65.2%HY=6%OY=4%NY=1%SY=0.8%AY=16%WY=7%；VY＝18％；屬于低硫煙煤；排煙溫度：160℃；空氣過剩系數(shù)＝1.2；飛灰率＝35％；煙氣在鍋爐出口前阻力820Pa；連接鍋爐、凈化設(shè)備及煙囪等凈化系統(tǒng)的管道假設(shè)長度200m，90°彎頭40個。1.2燃料計算成分質(zhì)量摩爾數(shù)燃燒耗氧量生成氣體量生成氣體體積C65254.354.354.31216.32H60301530672O401.25————28N100.36——0.368S80.250.250.255.6W703.89————87.136A160————————表1-11Kg應(yīng)用煤的相關(guān)計算1.2.1鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量（1）1Kg該煤完全燃燒時所需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣的體積為：=L（2）1Kg煤完全燃燒時所需要的理論空氣量體積為：=L（3）實際消耗空氣量體積為：=L（4）1Kg該煤完全燃燒后生成的煙氣量為：（5）在160℃時的實際煙氣體積為為：m3（6）該鍋爐一小時產(chǎn)生的煙氣流量為：m3/h1.2.2鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙塵和SO2濃度煙塵濃度：g/m3SO2濃度：g/m3

2凈化系統(tǒng)總體設(shè)計2.1凈化系統(tǒng)流程設(shè)計凈化系統(tǒng)總流程設(shè)計：煙囪SHF35-39型鍋爐煙囪SHF35-39型鍋爐脈沖袋式除塵器石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫2.2除塵設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計2.2.1脈沖袋式除塵器的工作原理脈沖袋式除塵器是一種周期性的向濾袋內(nèi)或濾袋外噴吹壓縮空氣來達(dá)到清除濾袋積塵的除塵裝置。具有除塵效率高、處理能力大等優(yōu)點(diǎn)，是一種新型高效除塵器[1]。脈沖袋式除塵器主要有上體箱、中體箱、下體箱和控制器等組成。含塵氣體由進(jìn)口進(jìn)入裝有若干濾袋的的中部箱體，由外向里經(jīng)過濾袋，使氣體得到凈化，粉塵被阻隔在濾袋表面箱體，由排氣口排出。待經(jīng)過一定的過濾周期，進(jìn)行脈沖噴吹清灰。每排濾袋上都裝有一根噴吹射管，經(jīng)脈沖閥與壓縮空氣氣包相連，噴射管上的噴射孔與每條濾袋相對應(yīng)。有控制器定期發(fā)出脈沖信號，通過控制閥使各脈沖閥順序開啟，。此時與該脈沖閥相連的噴射管與氣包相連，高壓空氣以極高速度從噴射孔噴出，在高速氣流周圍形成一個比噴沖氣流打5~7倍的誘導(dǎo)氣流，一起經(jīng)過文氏管進(jìn)入濾袋，使濾袋急劇膨脹，引起沖擊振動，同時產(chǎn)生瞬間反向氣流，將附著在濾袋外邊面上的粉塵吹掃下來，落入灰斗，并經(jīng)排灰閥排出。各濾袋依次輪流得到清灰[2]。2.2.2除塵器結(jié)構(gòu)及濾料的選擇除塵器按其結(jié)構(gòu)形式可分為簡易清灰袋式除塵器、機(jī)械振動清灰袋式除塵器、逆氣流清灰袋式除塵器。脈沖噴吹袋式除塵器、回轉(zhuǎn)反吹扁帶除塵器等，本設(shè)計中采用脈沖噴吹袋式除塵器。該除塵器的除塵效率高，占地面積小，所需的投資較小。濾料是組成袋式除塵器的核心部分，其性能對袋式除塵器操作有很大的影響。選擇濾料時應(yīng)考慮含塵氣體的特征，如顆粒和氣體的性質(zhì)。濾料特性除與纖維本身的性質(zhì)有關(guān)外，還與濾料表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。袋式除塵器的濾料種類較多，按濾料材質(zhì)分，有天然纖維、無機(jī)纖維和合成纖維等；按濾料結(jié)構(gòu)分，有濾布和毛氈兩類。由于該設(shè)計中含塵氣體是鍋爐煙氣，溫度在410K~530K之間，可以選擇玻璃纖維濾袋[1]。濾袋的形式有圓形和扁形，本設(shè)計中才圓形濾袋。過濾方式采用外濾式，清灰方式采用脈沖噴吹清灰。2.2.3脈沖袋式除塵器的特點(diǎn)（1）直通式噴吹裝置自身嘴里小，脈沖閥啟閉迅速，因而噴吹壓力低，時間短。（2）濾袋采用6m長袋，除塵器占地面積小。（3）由于清灰能耗大幅度降低，使除塵器運(yùn)行能耗低。（4）濾袋拆裝方便，換袋時人與污袋接觸短，操作條件好[2]。2.2.4影響過濾效率的主要因素（1）濾布的積塵狀態(tài)清潔濾料濾塵效率最低，積塵后效率最高，振打清灰后效率有所下降（2）濾料結(jié)構(gòu)不同的濾料結(jié)構(gòu)其濾塵效率是不同的，不起絨的素布濾塵效率最低，且清灰后效率急劇下降。（3）過濾風(fēng)速過濾速度是表征袋式除塵器處理氣體能力的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它選取決定著袋式除塵器的一次性投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，也影響袋式除塵器的過濾效率。2.3脫硫設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計2.3.1石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫采用石灰/石灰石漿液吸收煙氣中的SO2，分為吸收和氧化兩個階段。先吸收生成亞硫酸鈣，然后將亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣（即石膏）[1]。吸收階段：氧化階段：在氧化過程中，主要是將吸收過程中所生成的氧化成為：由于在吸收過程中生成了部分，在氧化過程中，亞硫酸氫鈣也被氧化，分解出少量的：2.3.2石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫工藝流程主要設(shè)備有：吸收塔、循環(huán)泵、除霧器和再熱器[1]。再熱器

換熱器再熱器

換熱器除霧器固液分離器循環(huán)泵儲液槽煙

囪吸收塔含硫煙氣引風(fēng)機(jī)新鮮石灰漿液含硫煙氣圖2-3石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫工藝流程2.3.3優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟；脫硫效率高，可達(dá)95%以上；煙氣處理量大；煤種適應(yīng)性強(qiáng)，對高硫煤優(yōu)勢突出；吸收劑利用率高；缺點(diǎn)：設(shè)備腐蝕；易于結(jié)垢、堵塞；投資費(fèi)用高；占地面積大，耗水量相對較大，有少量污水排放。2.3.4（1）料漿的Ph值料漿的Ph值對的吸收影響很大，一般新配制的漿液Ph值約在之間。隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行，Ph值迅速下降，當(dāng)Ph值低于6時，這種下降變得很緩慢，而當(dāng)Ph值小于4時，則幾乎不能吸收。Ph值的變化除對的吸收有影響外，還可影響到結(jié)垢、腐蝕和石灰石粒子的表面鈍化[3]。 （2）石灰石的粒度石灰石粒度的大小，直接影響到有效面積的大小。一般來說，粒度越小，脫硫率及石灰利用率越高。石灰石粒度一般控制在200~300目。（3）吸收溫度吸收溫度低，有利于吸收，但溫度過低會使與或間的反應(yīng)速率降低，因此吸收溫度不是一個獨(dú)立可變的因素。（4）洗滌器的持液量洗滌器的持液量對與的反應(yīng)時重要的，因為它影響到所接觸的石灰石表面積的數(shù)量。只是在洗滌器中與和接觸，才能大量溶解，因此洗滌器的持液量大對吸收反應(yīng)有利。（5）氣液比氣液比除對吸收推動力存在影響外，對吸收設(shè)備的持液量也有影響。增大液氣比對吸收有利，當(dāng)Ph值為7時，氣液比(L/V)值為15時，脫硫率接近100%[3]。（6）防止結(jié)垢石灰—石灰石濕式洗滌法的主要缺點(diǎn)是裝置容易結(jié)垢堵塞。造成固體沉淀主要以三種方式出現(xiàn)：濕干結(jié)垢，即因溶液水分蒸發(fā)而使固體沉淀；或沉淀或結(jié)垢析出：或從溶液中結(jié)晶析出。為防止固體結(jié)垢，特別是防止的結(jié)垢，除使吸收器應(yīng)滿足持液量大，氣液相間相對速度高，有較大的氣液接觸表面積，內(nèi)部構(gòu)件少，壓力降低等條件，還可采用控制吸收液飽和和添加劑等方法[3]。2.3.5本次設(shè)計中SHF35-39雙鍋筒橫置式沸騰爐應(yīng)根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中2類區(qū)新建排污項目執(zhí)行，其煙塵最高允許排放濃度為200mg/m3,SO2最高允許排放濃度為900mg/m3。2.4凈化效率要求2.4.1除塵效率根據(jù)相關(guān)資料及實際運(yùn)行情況，本設(shè)計中煙氣的入口速度取為。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)確灰分風(fēng)的最高允許排放濃度為。則本設(shè)中要求達(dá)到的除塵效率為：2.4.2脫硫效率燃用中低硫煤（含硫<2%）的中小電站鍋爐建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施時，可采用簡易濕式工藝和半干法技術(shù)；如簡易濕式石灰右一石膏法和旋轉(zhuǎn)噴霧干燥煙氣脫硫技術(shù)，脫硫率應(yīng)保證在80%以上，運(yùn)行可靠性應(yīng)保證在99%以上。2.5總排污量計算一年按十個月計算，一月按30天計算，一天按8小時計算煙塵濃度tSO2濃度t

3除塵設(shè)備計算3.1參數(shù)設(shè)計（1）濾袋規(guī)格：mmmm（2）濾料過濾速度=1.9m/min3.2設(shè)計計算（1）過濾面積：m2--處理流量，m3/h--濾料過濾速度，m/min（2）濾袋條數(shù)：為了分布方便，取240條濾袋3.3濾袋的分布狀況240濾袋分為4組，每組分別有20個濾袋，采用4長方形排列3.4灰斗的設(shè)計灰斗高：2.54m出塵口：400mmmm3.5袋式除塵器的尺寸：長：3.5m；高（加梯子）：a=13.35m；寬：3.2m3.6袋式除塵器的壓力損失袋式除塵器壓力損失ΔP由結(jié)構(gòu)阻力ΔPc、清潔濾料阻力ΔPo、粉塵阻力ΔPd構(gòu)成,即：根據(jù)相關(guān)資料，分別取結(jié)構(gòu)阻力300Pa，清潔濾料阻力150Pa，粉塵阻力700Pa，則ΔP=1150Pa，符合袋式除塵器壓力損失800~1200P[2]a。

4脫硫設(shè)備的計算4.1運(yùn)行參數(shù)的選擇和設(shè)計運(yùn)行PH值>9;煙氣流速：1～5m/s,本設(shè)計取3m/s；石灰/石灰石漿質(zhì)量濃度：10%~15%。除霧器殘余水分<100mg/m3;液氣比：8～25L/m3,本設(shè)計取16.6L/m3；氣液反應(yīng)時間：3～5s；噴嘴出口流速10m/s,；一般噴淋層3～6層，噴淋交叉覆蓋率200％～300％；再熱煙氣溫度>75℃脫硫石膏含水率40％～60％。脫硫系統(tǒng)阻力：2500～3000pa。4.2噴淋塔內(nèi)的煙氣流量假設(shè)噴淋塔內(nèi)平均溫度為80℃，壓力為120KPa，則噴淋塔內(nèi)煙氣流量為：m3/h=20.5m3式中：—噴淋塔內(nèi)煙氣流量，m3/h；—標(biāo)況下煙氣流量，m3/h；K—除塵前漏氣系數(shù)，0～0.1，本設(shè)計中取0.1；4.3噴淋塔徑的計算本設(shè)計中選擇噴淋塔內(nèi)煙氣流速v=3m/s，則噴淋塔截面積A為：m2則噴淋塔直徑d為：m取塔徑D0為3m4.4噴淋塔高度計算噴淋塔可看做由吸收區(qū)、除霧區(qū)、漿池和煙氣進(jìn)出口高度四部分組成。4.4.1吸收區(qū)高度選擇噴淋塔噴氣液反應(yīng)時間t=4s，則噴淋塔的吸收區(qū)高度為：m4.4.2除霧區(qū)高度除霧器設(shè)計成兩段。每層除霧器上下各設(shè)有沖洗噴嘴。最下層沖洗噴嘴距最上層(3.4～3.5)m。則取除霧區(qū)高度為：H2=3.5m4.4.3漿池高度漿池容量按液氣比漿液停留時間t1確定：16.6m3式中：L/G—液氣比，取16.6L/m3；Qv—標(biāo)況下煙氣量，m3/h；t1—漿液停留時間，s；一般t1為4min~8min，本設(shè)計中選擇6min選取的漿池直徑D1為3.5m，然后再根據(jù)V1計算漿池高度：=10.63式中：—漿池高度，m；—漿池容積，m3；—漿池直徑，m；從漿池液面到煙氣進(jìn)口底邊的高度為0.8~2m。本設(shè)計中取為1.5m4.4.4煙氣進(jìn)出口的高度根據(jù)本工藝要求，進(jìn)出口流速（一般為12m/s~30m/s）確定進(jìn)出口的面積，一般希望進(jìn)氣在塔內(nèi)能夠分布均勻，且煙道呈正方形，故高度尺寸取得較小，但寬度不宜過大，否則影響穩(wěn)定性。因此取得進(jìn)口煙氣流速為20m/s,而煙氣流量為20.5m3/s可得：m(包括進(jìn)口煙氣和凈化煙氣進(jìn)出口煙道高度)4.4.5噴淋塔高度噴淋塔高度為：m設(shè)計中?。?0m。4.5脫硫系統(tǒng)壓力損失根據(jù)相關(guān)資料查閱，脫硫設(shè)備的阻力損失為2500~3000Pa,因此本設(shè)計中取2500Pa。

5煙囪的計算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：式中：H—煙囪的有效高度，m；HS—煙囪的幾何高度，m；ΔH—煙囪抬升高度，m；參照國家標(biāo)準(zhǔn)，確定煙囪高度為30m。5.1煙氣釋放熱計算取環(huán)境大氣溫度18℃，大氣壓力=1005kPa取煙囪出口速度為12m/s，煙囪口徑為1.2m，出口處的風(fēng)速為4m/sm3/skw式中：—煙氣熱釋放率，kw；—大氣壓力，取鄰近氣象站年平均值；—實際排煙量，m3/s—煙囪出口處的煙氣溫度，433K；—環(huán)境大氣溫度，K；5.2煙囪抬升高度的計算由于<1700kw，所以Δmm5.3煙塵直徑的計算設(shè)煙氣在煙囪內(nèi)的流速為m/s，則煙囪平均截面積為：m2則煙囪的平均直徑d為：m取煙囪直徑為1.1m，校核流速：m/s煙囪底部直徑d1為：m式中：H--煙囪有效高度i--煙囪椎角,通常取0.02～0.03,本設(shè)計中取0.025.4煙囪阻力計算煙囪采用鋼管，其阻力可按下式計算：式中：——摩擦阻力系數(shù)，無量綱，取0.02；——管內(nèi)煙氣平均流速，m/s；——煙氣密度，kg/m3；——管道長度，m；——管道直徑,m；5.5煙氣高度校核假設(shè)吸收塔的吸收效率為：96%，可得排放煙氣中二氧化硫的濃度為：g/m3=43.6mg/m3SO2的排放速率：g/s均符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

6管道系統(tǒng)設(shè)計6.1管徑的計算管道采用薄皮鋼管，管內(nèi)煙氣流速為V0=15m/s，則管道直徑為：1.204m式中：Qv——煙氣流量，；——煙氣流速，；取管徑1.25m則實際煙氣流速為：m6.2摩擦阻力損失計算根據(jù)流體力學(xué)原理，空氣在任何橫截面形狀不變的管道內(nèi)流動時，摩擦阻力可用下式計算：式中：——摩擦阻力系數(shù)，無量綱；——管內(nèi)煙氣平均流速，；——煙氣密度，；——管道長度，；Rs——管道的水力半徑，m，它是指流體流經(jīng)直管段時流體的斷面積A與濕潤周邊x之比對于氣體充滿直徑為d的圓形管道的水力半徑：所以，6.3局部阻力損失計算煙氣管道局部阻力損失可按下式計算：式中：——彎頭個數(shù)；——局部阻力系數(shù)，無量綱，設(shè)計中取0.75；——煙氣密度，kg/m3；——管內(nèi)煙氣平均流速，m/s；6.4管道總阻力損失管道總阻力損失為：

7風(fēng)機(jī)的選擇7.1系統(tǒng)總阻力的計算系統(tǒng)總阻力：=鍋爐出口前阻力+設(shè)備阻力+管道阻力+煙囪阻力=2830.54+2500+1150+326.27+960=7766.81Pa7.2風(fēng)機(jī)全壓頭、風(fēng)量計算引風(fēng)機(jī)全壓頭可按下式計算：式中：1.2——風(fēng)壓備用系數(shù)；—系統(tǒng)總阻力，Pa；引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量可按下式計算：式中：1.1——風(fēng)量備用系數(shù)；Q——通過風(fēng)機(jī)前的風(fēng)量；結(jié)合風(fēng)機(jī)全壓及送風(fēng)量，選用Y5-47-6c型離心引風(fēng)機(jī)，其性能參數(shù)見表5-1。表3-4Y5-47-12D型離心引風(fēng)機(jī)性能參數(shù)機(jī)號NO功率Kw轉(zhuǎn)速r/min流量m3/h全壓pa12D75145037100～682502471～3609采用四臺風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。8結(jié)束語通過本次的課程設(shè)計，我學(xué)到了鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)的設(shè)計步驟、濕法脫硫系統(tǒng)的設(shè)計步驟和需要注意的地方,包括排煙量及煙塵濃度的計算,凈化系統(tǒng)設(shè)計方案的確定,除塵器的選擇和確定運(yùn)行參數(shù),脫硫塔的相關(guān)設(shè)計運(yùn)算、風(fēng)機(jī)電機(jī)的選擇以及管道系統(tǒng)的布置。我進(jìn)一步了解了袋式除塵器和噴淋塔的構(gòu)造、工作原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。在整個設(shè)計的過程中，我遇到了很多難題，向老師和同學(xué)求助得以解決。我深刻體會到要做好一個完整的事情，需要有系統(tǒng)的思維方式和方法，對待要解決的問題，要耐心、要善于運(yùn)用已有的資源來充實自己。同時我也發(fā)現(xiàn)，寫論文和繪圖工作都是一個學(xué)習(xí)的過程，從模糊的認(rèn)識到自己操作，才慢慢的體會到實踐對于學(xué)習(xí)的重要性。

9參考文獻(xiàn)[1]郝吉明，馬大廣，王書肖.大氣污染控制工程[M].北京：高等教育出版社，2010：211～243[2]祁君田.現(xiàn)代煙氣除塵技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：464～587[3]童志權(quán).大氣污染控制工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：291～30010附圖目錄1燃煤煙氣與污染物產(chǎn)量的計算 11.1原始數(shù)據(jù)資料 11.2燃料計算 11.2.1鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量 21.2.2鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙塵和SO2濃度 22凈化系統(tǒng)總體設(shè)計 32.1凈化系統(tǒng)流程設(shè)計 32.2除塵設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計 32.2.1脈沖袋式除塵器的工作原理 32.2.2除塵器結(jié)構(gòu)及濾料的選擇 32.2.3脈沖袋式除塵器的特點(diǎn) 42.2.4影響過濾效率的主要因素 4