大气污染控制设计.docx

1、目 录一课程设计的目的及要求二净化系统方案的介绍及确定三除尘器的基础数据计算四除尘器的工艺计算五除尘器主体设备设计六脱硫净化塔主体设备设计七烟气脱硫净化辅助设备计算及选型八管网布置及计算九风机和电机计算与选择十.设计总结十一.参考文献 一.课程设计目的与设计要求1.设计目的通过课程设计进一步消化和巩固本能课程所学的内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行进化系统实际的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，陪养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。2.设计要求工艺条件及数据锅炉型号：SZL4-13型，共4台（2

2、.8MW4）设计耗煤量：600kg/h（台）排烟温度：160；烟气其他性质按空气计算烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：=1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：-1空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3.燃料成分及组成煤的工业分析值：CY=68% HY=4% SY=1% OY=5%NY=1% WY=6% AY=15% VY=13%.设计标准及要求按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中一类区II时标准执行。即：烟尘浓度排放标准（标准状态下）：80mg/m3二氧化硫

3、排放标准（标准状态下）：900mg/m3净化系统布置场地如图3-1-1所示的锅炉房北侧15m处，有一块长18米、宽12米的空地，拟将净化系统安置此处。 二净化系统方案的介绍及确定本设计为某公司烧结机烟气脱硫除尘工程设计，设计中要除去烟气中的尘粒，脱去燃烧产生的有害气体SO2。要去除排烟中占煤中16%不可燃飞灰需要通过除尘器去除，而煤燃烧过程产生的SO2气体由吸收塔吸收完成。燃烧出炉的烟气经过冷却器降温，再由引风机把烟气引入到除尘器中除尘。除尘后的气体由塔底进入喷淋塔，喷淋塔内用配制好的石灰石或石灰浆液由离心泵送往喷淋塔右侧的吸收部位洗涤含SO2的烟气，洗涤进化后的烟气经除雾和加热后排放。脱硫部

4、分由塔底进入脱硫循环槽二次使用或固液分离，分离有价值物质。SO2的吸收主要采用石灰石/石灰石法湿法烟气脱硫技术和双碱法烟气脱硫技术，通过化学反应将SO2固定。由于SO2属于酸性气体，与配制好的碱性溶液气液采用逆流流动，增大接触面积。吸收剂由离心泵吸取循环往复使用。烟气脱烟尘硫除尘工程设计工艺流程图如1号图纸上。三除尘器的基础数据计算1.标准状态下理论空气量Q=4.76(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY)(m3/kg)=4.76(1.86768%+5.564%+0.71%_0.75%)=6.968( m3/kg) 2.标准状态下理论烟气量（设空气含湿量12.93g/m3）Q=

5、1.867（CY+0.375SY）+11.2HY+1.24WY+0.016Q+0.79Q+0.8NY（m3/kg）=1.867(68%+0.3751%)+11.24%+1.246%+0.0166.968+0.796.968+0.81%=7.425（m3/kg）3.标准状态下实际烟气量Qs=Q+1.016(a-1)Q(m3/kg)=7.425+1.016(1.4-1) 6.968=10.257（m3/kg）注意：标准状态下烟气流量Q以m3/h计，因此Q=QS设计耗煤量=10.2576004=24616.8(m3/h).4.标准状态下烟气含尘浓度 = 16%15%/10.257=0.00234kg

6、/m35.标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 =21%/10.257106=1950mg/m3四除尘脱硫的工艺计算1.除尘脱硫的物料平衡计算 对于本次除尘脱硫工艺采用湿法脱硫，采取先除尘再脱硫的处理过程。即锅炉烟气除尘系统脱硫系统烟囱。除尘系统 物料衡算： 粉尘入口浓度2340mg/m3出口浓度80mg/m3(标态)除尘效率=1-80/2340=96.58%除尘量=（2340-80）24616.810-6=55.6kg/h脱硫系统SO2入口浓度1950mg/m3出口浓度900mg/m3(标态)脱硫效率=1-900/1950=53.84%脱硫量=（1950-900）24616.810-6=25.

7、85kg/h计算结果示于下图：除尘系统除尘系统 烟囱锅炉CSO2=1950mg/m3 C=80mg/m 排气 烟气CTSP=2340mg/m3 CSO=900mg/m3 粉尘55.6kg/h 回收SO225.85kg/h2.除尘器的选择根据对除尘效率要求高,厂房面积收限制,气体含尘浓度及气体处理量，对比综合考虑，所以采用脉冲袋式清灰除尘器。3.袋式除尘器的设计选定除尘器的形式，滤料，及清灰方式：对除尘效率要求高, 气体含尘浓度及气体量有要求的情况下，采用脉冲清灰。气体的温度为433K，超过410K，但低于530K时，选用玻璃纤维滤袋。计算过滤面积：根据含尘浓度，滤料种类，及清灰方式等，即可确定

8、过滤气速v，并得出总过滤面积。 A=qv/60vf=24616.8/（603）=136.76m2式中：qv与处理的烟气量，m3/h脉冲喷吹清灰：vf =2.04.0m/min五除尘器主体设备设计1.滤袋的尺寸：单个滤袋直径：D=200300mm,取D=200mm单个滤袋长度：，取L=4m滤布长径比一般为540,L/D=20 2.滤袋面积a=DL=3.140.24=2.5m23.滤袋条数:n=A/a=136.76/2.5=54.7554.滤袋的布置按矩形布置：（A）a.滤袋分5组;b.每组11条；c.组与组之间的距离：250mm（B）组内相邻滤袋的间距：70mm（C）滤袋与外壳的间距：210mm

9、袋式除尘器的尺寸计算得：宽d=3320mm高h=4000mm长=1520mm。六脱硫净化塔主体设备设计1.喷淋塔内流量计算1.假设喷淋塔内平均温度为，压力为120KPa，则喷淋塔内烟气流量为： 式中：喷淋塔内烟气流量，； 标况下烟气流量，； K除尘前漏气系数，00.1；代入公式得：Qv=24616.8/3600(273+80)/273101.324/120(1+0.06)=8m3/s2.喷淋塔径计算依据NaOH烟气脱硫的操作条件参数，可选择喷淋塔内烟气流速，则喷淋塔截面A为：A=Qv/V=8/4=2m2则塔径d为：D=(4A/)=(42/3.14)=1.6m取塔径D=2000mm3.喷淋塔高度

10、计算 喷淋塔可看做由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池。(1) 吸收区高度依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得，选择喷淋塔喷气液反应时间t=4s，则喷淋塔的吸收区高度为： (2) 除雾区高度除雾器设计成两段。每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。最下层冲洗喷嘴距最上层(3.43.5)m。则取除雾区高度为：(3) 浆池高度浆池容量V1按液气比浆液停留时间t1确定： 式中： 液气比，取； Q标况下烟气量，； t1浆液停留时间，s；一般t1为，本设计中取值为，则浆池容积为：V=1810-324616.85/60=37m3选取浆池直径等于或略大于喷淋塔D0，本设计中选取的浆池直径为D0=4m然后再根据V1

11、计算浆池高度： h0 =4V/D2式中：h0浆池高度，m； V1浆池容积，； D0浆池直径，m。h0=437/(3.1442)=3m从浆池液面到烟气进口底边的高度为0.82m。本设计中取为2m。(4)喷淋塔高度Ht=H1+H2+h0=16+3.5+3=22.5m七烟气脱硫净化辅助设备的计算及选型1.烟囱的设计烟囱高度的确定锅炉总额定出力/(t.h-1) 112266810202635烟囱最低高度/m202530354045此锅炉的总额定出力=24616.81.3410-3=32.99t.h-1故初步确定烟囱最低45m.烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算 =0.0188（24616.8/15

12、）=0.76(m)式中 Q通过烟囱的总烟气量，m3/h； v按下表选取的烟囱出口烟气流速，m/s.通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风12045自然通风6102.53烟囱底部直径d1=d2+2iH(m)=0.76+20.02545=3.01(m)式中 d2烟囱出口直径，m； H烟囱高度，m； i烟囱锥度，通常取i=0.020.03。烟囱的抽力 =0.034245(1/(273+20)-1/(273+160)97.86103 =166.2Pa式中 H烟囱高度，m； tK外界空气温度，； tp烟囱内烟气平均温度，； B当地大气压，Pa。烟囱的阻力烟囱采用钢管，其阻力可按下式计算： （4-5）式

13、中：摩擦阻力系数，无量纲；管内烟气平均流速，；烟气密度，；烟囱的高度m；管道直径m；已知钢管的摩擦系数为0.02，所以烟囱的阻力损失为：Pm=0.024515151.34/(21.89)=52.7Pa八管网布置及阻力计算1.管径的确定 =（4 24616/3.14133600）=0.86(m) 实际情况取D=860mm式中： Q工况下管内烟气流量，m3/s； v烟气流速，m/s,（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘v=1015m/s）。2.系统阻力的计算直管沿程损失取L=15m，对于圆管PL=0.0215/0.861.34132/2=40PA局部压力损失弯头，P=0.231.34132/2=26P

14、A11个弯头P=11P=1126=286PA系统总阻力：P总=52.7+40+286=378.7 Pa九、风机和电机选择及计算1. 风机风量的计算 =1.124616.8(273+160)/273101.325/97.86 =4.4104m3/h式中 1.1风量备用系数；Q标准状态下风机前标态下风量，m3/h；tP风机前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度；B当地大气压力，kPa。2. 风机风压的计算 =1.2(378.7-166.2)(273+160)/(273+20)101.325/97.861.293/1.34= 376.5Pa式中 1.2风压备用系数； 系统总阻力，Pa；烟气

15、抽力，Pa； tP风机前烟气温度；风机性能表中给出的试验用气体温度，；标准状态下烟气密度，1.34kg/m3.4-72-11型离心引风机性能参数机号功率转速风量全压61329001278026803.电动机功率的计算=4.4104376.51.3/(360010000.60.9)=10.8kw式中 QY风机风量，m3/h； HY风机风压，Pa； 1风机在全压头时的效率（一般风机为0.6，高效风机约为0.9）； 2机械传动效率，当风机与电机直接传动时2=1，用联轴器连接时2=0.950.98，用V形带传动时2=0.95； 电动机备用系数，对引风机，=1.3。电动机选择为：型号JO2-52-2，功

16、率13kw九.设计总结通过本次课程设计，熟悉了除尘脱硫工艺的一般基本步骤。认识了除尘机械的选择计算方法，对各种类型除尘器有了大致了解和掌握。在脱硫方面，脱硫塔的选择也是甚多，具体选择要看具体环境条件的取舍。包括脱硫的方法，从简单到复杂，更重要的选择是依据高效的节能降耗减污增效来脱硫处理。选择其辅助设备也是能够达到节能降耗减污增效的目的。整个选择一起的过程中主要通过计算数据作为依据。通过本次设计，使所学的知识系统化，培养了运用所学理论知识进行进化系统实际的初步能力和处理方法。通过设计，了解了工程设计的内容、方法及步骤，掌握了大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。十一.参考文献1 郝吉明，马广大主编. 大气污染控制工程.北京：高等教育出版社，20022 周兴求主编.环保设备设计手册-大气污染控制设备. 北京：化学工业出版社，2004.3 ? 主编.大气污染控制工程（电子图书）4 ?主编.环保设备原理与设计应用（电子图书）5 刘天齐主编.三废处理工程技术手册（废气卷）北京：化学工业出版社，2002.6化工设备的选择与工艺设计（电子图书）