大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)

鍋爐房煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要大氣污染已經(jīng)變成了一個(gè)全球性的問題。主要的大氣污染現(xiàn)象有健康生活。本次課程設(shè)計(jì)內(nèi)容是為一套鍋爐設(shè)備設(shè)計(jì)除塵及脫硫工藝并選擇型計(jì)算，確定凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行除塵器的比較和選擇。然后，進(jìn)行管網(wǎng)布置和計(jì)算，以及風(fēng)機(jī)及電機(jī)的選擇設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞：大氣污染；除塵；課程設(shè)計(jì)；濕式除塵脫硫器SystemdesignofboilerfluegaspurificationAbstractCurrently,airpollutionhasbecomeaglobalproblem,themainmanifestationsofthegreenhouseeffect,ozonedepletionandacidrain.Theairpollutioncanbemainlyduetohumanactivities,atmosphericpollutiononhumanhealthhazards,includingthenormallifeofpeopleandphysiologicalimplications.Now,airpollutionhasadirectimpactonpeople'shealth.Coal-firedheatingboilerroomofmajorairpollutantsareparticulatepollutantsandemissionsthanthelarger,sotheadoptionofeffectivemeasuresmustbetogovern,andwillnotaffectpeople'shealthandlives.Thiscourseisdesignedforasetofcontentboilerequipmentdesignanddustremovalandchoosedesulfurizationprocessmodel,drawacompletedesign.Throughthecoalboilerexhaustquantityandsmokeandthecalculationoftheconcentrationofcarbondioxide,todeterminethepurificationsystemdesignscheme,andthecomparisonofthedustandchoice.Then,onpipelinenetworklayoutandcalculation,andthechoiceoffanandmotordesignKeywords：Airpollution；Dust；curriculumdesign；Dustremover 1 1 2 5 9 14 142.3工藝流程 15 16 16 173.3WDL-℃型濕式煙氣脫硫除塵凈化器 18 22 25 27 30 32 32 32 32 34 35人類不僅能適應(yīng)自然環(huán)境，而且還能開發(fā)利用自然資源，改造自然環(huán)境，使環(huán)境更加適合于人類生存。在人為活動影響下形成的環(huán)境，稱土壤等自然環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，使人類生活環(huán)境的質(zhì)量急劇惡化，人種類極多，而且隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境中污染物的種類和數(shù)的發(fā)展，城市人口的密集，煤炭和石油燃料的迅猛增長而產(chǎn)生的。近百放的二氧化硫、顆粒物等有毒有害的污染物質(zhì)急劇增多?？諝馕廴疽悦汉牧?0.52億噸，到1995年煤炭消耗量增成嚴(yán)重的環(huán)境污染。國家發(fā)改委能源研究所副所長李俊峰在演講中指出發(fā)生結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變所以我國的煤炭消耗就一然后持續(xù)增加，因而已經(jīng)到了我們不得不面對的時(shí)候，我們這里我們將用科學(xué)的態(tài)度去面對去防治。除塵裝置的分類除塵器種類繁多，按除塵過程中是否采用潤濕劑，除塵器可以分為和聲波除塵器。以下將從后一種分類角度對各種除塵器的工作機(jī)理，特點(diǎn)、適用場合、除塵效率作一個(gè)簡單的介紹。（一）機(jī)械除塵器機(jī)械除塵器是通過質(zhì)量力的作用達(dá)到除塵目的的除塵裝置。質(zhì)量力包括重力、慣性力和離心力，主要的機(jī)械除塵器有重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等。這種除塵器構(gòu)造簡單、投資省、動力消耗低，除重力沉降室是利用粉塵與氣體的密度不同，使含塵氣體中的塵粒依靠自身的重力從氣流中沉降下來，從而達(dá)到凈化目的的一種裝置。當(dāng)含塵氣流從管道進(jìn)入沉降室后，由于截面擴(kuò)大，氣體的流速減慢。沉降速度大于氣流速度的沉粒就沉降下來。重力沉降室分為水平氣流沉降室和垂直氣流沉降室兩種。重力沉降室的性能特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，投資小，維修管理方便，體積大。其氣流速除塵的預(yù)處理裝置?！鯌T性除塵器慣性除塵器是使含塵氣流沖擊在擋板上，氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，借助塵粒本身的慣性力作用使其與氣流分離的裝置。慣性除塵器的性能特點(diǎn)是壓力損失大、除塵效率較低。其煙流速度金屬或礦物性粉塵，多用于多級除塵中的第一級除塵?！跣L(fēng)除塵器將塵粒從氣流中分離出來的裝置，也稱為離心式除塵器。去除效率低。（二）濕式除塵器濕式除塵也稱為洗滌除塵，是利用煙氣流與液體互相密切接觸，使中分離出來的裝置。濕式除塵器既能凈化煙氣中的塵粒，也能脫除氣態(tài)污染物，適宜于凈化氣態(tài)污染物及非纖維性、不與水發(fā)生化學(xué)作用的粉塵，尤其適用于高溫、易燃、易爆煙氣凈化，還能用于煙氣的降溫、加上，常用于煉鐵、煉鋼、造紙及化鐵爐煙氣除塵。濕式除塵器種類很多，按造作特性，大致可分為以下幾類：□噴灑式以是連續(xù)相，相接觸面有限，分離效率不高。這一類型包括淋灑式洗滌塔、旋風(fēng)水膜式洗滌器、填料塔洗滌器等。氣體呈分散相，液體是連續(xù)相和分散相共存，泡沫的形成是由于氣體的鼓泡作用，湍動程度和相際接觸面積大，除塵效率高。是這一類型。（三）過濾式除塵器過濾式除塵器是利用棉、毛、人造纖維等紡織物品或固體顆粒物的過濾作用來分離、捕集氣體中固體或液體粒子的處理方法。過濾式除塵的過程比較復(fù)雜，按照不同粒徑的粉塵在流體中運(yùn)動的不同力學(xué)特征，發(fā)生慣性碰撞效應(yīng)、截面效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)、靜電效應(yīng)、篩濾效應(yīng)等。過濾式除塵器可分為內(nèi)部過濾式和外部過濾式兩種?！鮾?nèi)部過濾式顆粒層除塵器屬于內(nèi)部過濾式，它以一定厚度的顆粒物作為過濾層，耐高溫、耐腐蝕、濾料可長期使用，除塵效率較高，適用于一般工業(yè)窯□外部過濾式器是使含塵氣體通過過濾袋來濾去粉塵的分離裝置。其不受粉塵濃度、粒度和空氣量變化的影響，具有除塵效率高，適用范圍廣，可處理不同類型顆粒污染物，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，對于粒徑為0.5μm的塵粒捕集效率達(dá)98～99集效率也很高。但袋式除塵器的應(yīng)用受到濾布的耐高溫、耐腐蝕性能的限制，對于黏結(jié)性強(qiáng)和吸濕性強(qiáng)的塵粒，有可能在濾袋上黏結(jié)，堵塞濾袋的孔隙，所以對這類含塵氣體的處理也不適宜。放尾氣或煙氣中粉塵粒子的清除等。（四）電除塵器與氣流分離的方法。電除塵器通常也被稱作靜電除塵器。電除塵器具有獨(dú)特的性能與特點(diǎn)：少；又由于所消耗的電能是通過經(jīng)典力直接作用于塵粒上，通過的電流很小，能耗很低。門。電除塵器分為管式和板式兩大類型，管式用于流量小、含油霧氣體高，安裝、維護(hù)、管理要求嚴(yán)格，需要高壓變電及整流控制設(shè)備，占地小型煙氣脫硫技術(shù)和設(shè)備1.3.1石灰石—石膏法煙氣在吸收塔內(nèi)反應(yīng)生成CaSO3和CaSO4,反應(yīng)吸收SO2+H2O→H2SO3中和CaCO3+H2SO3→CaSO3+CO2+H2O氧化CaSO3+O2→CaSO4結(jié)晶CaSO4+H2O→CaSO42H2O↓1.3.2旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法(SDA)工藝原理:將30%的石灰漿(<100目)在高速旋轉(zhuǎn)(12000r/min)的離Ca(OH)2+SO2→CaSO31/2H2OCaSO31/2H2O+O2→CaSO41/2H2O1.3.3爐內(nèi)噴鈣增濕活化法(LIFAC)1200□的溫度區(qū),CaCO3迅速分解成CaO和CO2,部分CaO和SO2反應(yīng),生成CaCO4和CaCO3并在尾部煙道處將水霧化的改造。1.3.4荷電干式噴射法(CDSI)1.3.5電子束法SO2+O2+H2O→H2SO4NOx+O2+H2O→HNO3NH3+HNO3→NH→4NO3NH3+HNO3→NH4NO2方向。1.3.6磷銨復(fù)肥法(PAFP)該法是國內(nèi)自主開發(fā)的一種煙氣脫硫技術(shù)。由煙氣脫硫和脫硫副產(chǎn)SO2+1/2O2+H2O→H2SO4CaF(PO4)+5H2SO4→5CaSO4+3HP3PO4+HFH3PO4+NH3→(NH4)H2PO4+NH4HSO4Fe+H2SO4+7H2O→FeSO47H2O+H21.3.7海水煙氣脫硫1.3.8其它方法電除塵脫硫、多管噴霧除塵脫硫、噴射鼓泡技術(shù)等在同一設(shè)備內(nèi)進(jìn)行共便、除塵脫硫同時(shí)進(jìn)行。國內(nèi)外所研究開發(fā)的脫硫除塵一體化裝置分為于法和濕法裝置干法鍋爐煙氣除塵脫硫一體化裝置大體可分成如下幾類1.4.1.1吸附過濾法<150mg/Nm3時(shí),否則易堵塞和引起吸附劑中毒。阻力降約2000～30001.4.1.2等離子體煙氣除塵脫硫一體化裝置等離子體煙氣除塵脫硫一體化裝置也是近幾年發(fā)展的新技術(shù)裝置。組成的活性離子所引起的反應(yīng)是將SO2、NOX轉(zhuǎn)變成H2SO4和HNO3。了裝置的運(yùn)行費(fèi)用。1.4.2.1文丘里、水膜除塵脫硫裝置是40～80m/s,水膜除塵器4～5m/s,氣體進(jìn)口速度15～22m/s。該裝更新?lián)Q代的產(chǎn)品。1.4.2.2簡易噴淋塔除塵脫硫設(shè)備15L/Nm3,阻力200～400Pa,能耗0.004Kwh/Nm3。這類裝置對10μm1.4.2.3濕式旋風(fēng)除塵脫硫裝置力小于1200Pa。1.4.2.4塔板濕式除塵脫硫裝置標(biāo):脫硫>70%,除塵9%,阻力小于150Pa,液氣比2~5L/Nm3,國內(nèi)已有數(shù)套該工業(yè)裝置推廣。1.4.2.5氣動乳化脫硫除塵裝置氣液分離室。該裝備除塵效率達(dá)95%~99%,脫硫效率75阻力小于1200Pa,水氣比0.2~1L/Nm3,凈化氣含水<10%.能耗0.4Kwh/KgSO21.4.2.6順流格柵填料塔除塵脫硫裝置3%,耗電量0.005kWh/Nm31.4.2.7沖擊鼓泡式煙氣除塵脫硫裝置率90%~95%,脫硫率50%~70%,耗水量僅0.02~0.05L/Nm31.4.2.8湍球塔除塵脫硫裝置參數(shù):空速3~4m/s,液氣比1~2L/Nm3,阻力大于100總結(jié)表1-1。我國所面臨的重要課題。第二章概述利用課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步鞏固《大氣污染控制工程》教材所學(xué)理論內(nèi)容，通過大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案確定、設(shè)計(jì)計(jì)算、工程圖繪制、查閱和使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計(jì)說明書等，使學(xué)生全面了解和掌握工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟。培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生利用已學(xué)理論知識進(jìn)行綜合分析問題和解決實(shí)際問題的能力、繪圖能力，以及正確使使用設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)資料的能力。鍋爐型號：SZL4—13型，共2臺(2.8MW×4）設(shè)計(jì)耗煤量：590kg/h(臺)排煙溫度：155□煙氣密度(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：1.35kg/m3當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86kPa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%煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下80mg／m3二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：900mg／m32.3工藝流程凈化煙氣排放NaOH溶液鍋爐煙氣NaOH溶液鍋爐煙氣石灰NaOH脫硫除塵器水泵反應(yīng)清水水泵反應(yīng)清水沉淀池?zé)煹阑揖C合利用碳酸鈣綜合利用煙道灰綜合利用碳酸鈣綜合利用3.1.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量：.76(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY（m3/Kg）式中：，HYSYOY3.1.2'a=4.76(1.867*0.68+5.56*0.04+0.7*0.01-0.7*0.05)=6.97(m3/Kg)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量（設(shè)空氣含濕量12.93g/m3）Y(m3/Kg)式中QS'=1.867(0.68+0.375*0.01)+11.2*0.04+1.24*0.06+0.016*6.97+0.79*6.97+0.8*0.01=7.42(m3/Kg)3.1.3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量(α-1）Q'a(m3/kg)式中α——空氣過量系數(shù)；Qs——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量，(m3/Kg)；Qs——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，(m3/K=9.54(m3/Kg)Q=Qs*燃煤煙氣量=9.56*2400=5736m3/h3.1.4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度式中：C=0.13*0.15/9.56=0.00204（m3/Kg）式中(mg/m3)C——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度，mg/m3。η=1-80/2040=96.08%CS——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐SO2排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m3；3.2.3除塵脫硫設(shè)備的選擇根據(jù)煙塵的粒徑分布或種類、工況下的煙氣量、煙氣溫度要求達(dá)到的除塵效率確定除塵器的種類、型號及規(guī)格。確定除塵脫硫設(shè)備的運(yùn)行工況下煙氣流量Q'=QT'/T=11257.2×(273.15+155)/273.15=17645.14m3/hT——工況下煙氣溫度T——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度則煙氣流速為：Q/3600=17654.14/3600=4.90m3/s根據(jù)工況下煙氣流量、煙氣流速及要求達(dá)到的除塵效率確定除塵器脫硫除塵器為WDL-□型濕式煙氣脫硫除塵凈化器。3.3WDL-Ⅱ型濕式煙氣脫硫除塵凈化器3.3.1概述等多項(xiàng)凈化氣體的設(shè)備。3.3.2用途和特點(diǎn)燃煤鍋爐，工業(yè)窯爐、電廠鍋爐及各種粉塵的消煙、除塵、脫硫等氣體的凈化，是環(huán)境保護(hù)最佳設(shè)備。該凈化器結(jié)構(gòu)緊湊、新穎、工藝先進(jìn)、占地面積小用料考究、造價(jià)3.3.3結(jié)構(gòu)與工作原理3.3.3.1結(jié)構(gòu)圖3-1WDL-□型濕式煙氣脫硫除塵凈化器裝置示意圖1-排污閘;2-溢流管；3-補(bǔ)水水箱；4-下椎體；5-凈化器主體；6-進(jìn)煙口；7-入孔；8-匯風(fēng)室；9-出煙室；10-管路；11-引風(fēng)機(jī)；12-煙囪3.3.3.2工作原理硫煙氣進(jìn)入擴(kuò)散室后沖擊在洗滌液上，形成了大量的水花和泡沫，較大續(xù)與水氣充分接觸混合，擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，至此實(shí)現(xiàn)了煙氣中塵粒的捕集。在引風(fēng)機(jī)負(fù)壓的作用下，煙氣攜帶部分水蒸氣液滴，經(jīng)擋水板，將水氣分物，從而達(dá)到了除塵、脫硫煙氣被凈化的目的。3.3.3.3技術(shù)參數(shù)表4-1WDL-□型濕式煙氣脫硫除塵凈化器技術(shù)參數(shù)噸位/t·h-1處理風(fēng)量/m3·h-1除塵效率/%脫硫效率/%氮氧化物去除率/%阻力損失/pa林格曼黑度/級煙塵批放濃度/mg·m-3耗水t·h-11300095~9960~8060～80≤1200＜2000.003噸位處理風(fēng)量/m3·h-1除塵脫硫氮氧化物去除阻力損失/pa林格曼煙塵批放濃度耗水-12600095~9960~8060～80＜200541200095~9960~8060～80＜2000.01261800095~9960~8060～80＜2000.03982400095~9960~8060～80＜2000.048103000095~9960~8060～80＜2000.060154500095~9960~8060～80＜200206000095~9960~8060～80＜2003510500095~9960~8060～80＜2004012000095~9960~8060～80＜2000.3607522500095~9960~8060～80＜2000.900根據(jù)表4-1選擇6噸位的WDL-□型濕式煙氣脫硫除塵凈化器3.3.3.4WDL-Ⅱ型濕式煙氣脫硫除塵凈化器外型結(jié)構(gòu)尺寸噸位/(t/h)外型尺寸L*F*H進(jìn)煙口內(nèi)徑尺寸a*b出煙口內(nèi)徑尺寸a*b進(jìn)煙口高通風(fēng)機(jī)(47NO)電機(jī)功率(KW)(t)61700*1600*372030*630700*70032108C304.5噸位/(t/h)EE1FF161700210016002000口3.4.1各裝置及管道的布置原則根據(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、操作和檢修方便。3.4.2管徑的確定式中：取V=12m/s則圓整d=720mm圓整d=1m查手冊得知壁厚為1.0mm則內(nèi)徑d1=560-2*1=718mmV=4*36164.1/3600/(3.14*0.718*0.718)=12.11m/s3.4.3.1摩擦壓力損失d——管道直徑，m；ρ——煙氣密度，kg/m3；v——管中氣流平均速率，m/s；λ——摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對土管道λ值可取0.04)；對于圓管，L=12.850mρ=273/（273+155）=0.85□PL=0.02×12.850×0.85×12.04^2/0.72/2=24.95Pa3.4.3.2局部壓力損失一處漸擴(kuò)管：二處漸縮管：則ζ=0.0274兩個(gè)90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭：ζ=0.75三處漸縮管：三個(gè)90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭：ζ=0.75T形三通管ζ=0.78T形合流三通管ζ=0.55ΣΔh=24.95+92.46+81.94+800+1200=2296.55Pa通過實(shí)驗(yàn)獲得；v——與ξ相對應(yīng)的斷面平均氣流速率，m/s；ρ——煙氣密度，kg/m3。3.5.1煙囪高度的確定鍋爐總額定出力（t/h）<11-22-66-1010-2026-35202530354045確定煙囪高度:4t/h×2=8t/h3.5.2煙囪直徑的確定式中：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)10-204-5自然通風(fēng)6-102.5-3選定w=12m/s煙囪底部直徑：d1=d2+2×i×H(m)d1=0.721+2×0.02×35=2.121(m)i——煙囪錐度，通常取i=0.02~0.03;3.5.3煙囪的抽力tK——外界空氣溫度，□;B——當(dāng)?shù)卮髿鈮海?7860Pa；Sy=0.0342×35×(1/272-1/（273+155）)×97860=156.97(Pa)3.6.1風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)量的計(jì)算1.1——風(fēng)量備用系數(shù)；20tp——風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，□,若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫B——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ琸Pa；3.6.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算=1.2×（2196.55-156.97）×（273+155）×(273+200)（101.325/97.86）×1.293/1.35=2197.59Pa式中：Σh——系統(tǒng)總阻力，PaSy——煙囪抽力，Pa；tP——風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，□;ty——風(fēng)機(jī)性能表中給出ρy——標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣密度，1.34kg/m3產(chǎn)品型號轉(zhuǎn)速r/min序號全壓Pa號功率kWY9-38№8D145012323～246013189～17585Y180M－418.522450～228319783～26378Y200L－430經(jīng)計(jì)算，風(fēng)機(jī)全壓為2197.59Pa，風(fēng)量為20100.9m3/h，所以選擇Y9-38N0.8D型2號引風(fēng)機(jī)機(jī)號n-dn-dEFGKMHLNO86abcdefgROdNc=20100*2197.59*1.3/（3600*1000*0.6*0.95）=27.99Kw足要求式中Hy——風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa；接時(shí)η2=0.95～0.98，用V形帶傳動時(shí)2η=0.95；要求。3.7.1煙氣在管道中的溫度降F—管道散熱面積，m2；CV—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為1.325~1.357kJ/m3.□);kJ/(m3.h)。室內(nèi)q1=4187kJ/(m3.h)。室外q2=5433kJ/(m3.h)。室內(nèi)管道長：L1=1.125(m)F=πl(wèi).D=3.14×1.125×0.72=2.5室外管道長：L=14.580-1.125=13.455