大气污染控制工程设计.doc

1、 前 言“大气污染控制工程”是高等学校环境工程专业的一门重要专业课，大气是人类赖以生存的最基本的环境要素，构成了环境系统中的大气环境子系统。但随着自然活动，更主要的是人类的生产生活，大气质量下降，污染日益严重。工业废气所排放的大量污染物是最主要的原因。在我国针对工业废气的治理多采用符合我国国情和不同地区特点的先进技术，如：在各项建设中纳入大气污染防治规划与措施，实行“三同时”。酸雨对人类产生着最直接最严重的危害。形成酸雨的根本过程是燃煤过程向大气中排放大量的硫氧化物或者酸性气体。我国是以煤为主要能源的国家，随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物排放量逐步增加。而就我国的经济和技术

2、发展水平及能源结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后的相当长时间内不会改变。我国的大气污染将以煤烟型污染为主。因此控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量的主要问题之一。本设计是针对锅炉烟气的消烟除尘，使其排放到大气的烟尘达到国家规定的标准，不致造成环境污染。根据煤的工业分析、元素分析等信息，设计出的采暖锅炉除尘脱硫设施系统。采暖锅炉所排放出来的烟尘是造成大气污染的主要污染源之一，本设计将所学的知识系统化，对工业锅炉烟气进行除尘，通过对锅炉产生烟气量的原始数据进行分析，并将所学的几种除尘器进行比较，最终选择旋风除尘器来除尘以达到排放标准。在设计过程中，对烟气系统的阻力设计，风机电机的选择，工程该费用

3、的预算都进行了很详细的计算，同时将设计出来的器用CAD绘图并打印出来。通过这次设计，了解了工程设计的内容、方法及步骤，培养了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。由于作者的水平限制以及经验不足，缺点错误在所难免，热切希望老师多多批评指正。摘 要本设计将所学的知识系统化，对工业锅炉烟气进行除尘，通过对DZL-25型锅炉产生烟气量的原始数据进行分析，并将所学的几种除尘器进行比较，最终选择旋风除尘器来除尘以达到排放标准。在设计过程中，对烟气系统的阻力设计，风机电机的选择，工程该费用的预算都进行了很详细的计算，同时将设计出来的器用CAD绘图并打印

4、出来。通过这次设计，了解了工程设计的内容、方法及步骤，培养了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。This design what we learned are systematical about air pollution, for removing industrial boiler flue dust, through Analysis the original data of flue gas volume produced by DZL-25 type boilers , and comparing some differen

5、t kinds of dust collector that we know in the class,finally choosing the cyclone dust separation to remove the dust to meet emission standards .During the design , the resistance of flue gas system design, fan motor selection, project the costs of the budget are carried out very carefully, then draw

6、ing the design drawings by CAD drawings and printing them out. With this design, understanding of engineering design content, methods and procedures, culthuring the capabilities of determining the air pollution control systems design, design calculations, detailed drawing, using the technical inform

7、ation and preparation of design specification. 目 录第一章 除尘概述51.1 除尘概况51.1.1 烟尘概况51.1.2 烟尘危害61.2 烟尘治理81.2.1 机械式除尘器81.2.2 电除尘器101.2.3 过滤式除尘器101.2.4 湿式除尘器11第二章 设计原则、范围与依据132.1 确定设计方案的原则132.1.1 方案的可行性132.1.2 方案的经济性132.1.3 方案的先进性132.2 除尘器的选择依据13第三章 工艺流程153.1 锅炉烟气参数确定153.1.1煤与烟气的性质153.1.2处理要求153.1.3气象资料153.

8、1.4厂区地形153.2 烟气治理方案及原理15第四章 设计计算174.1 消烟除尘系统的计算174.1.1 烟气量的计算174.1.2 烟气含尘浓度184.1.4石灰消耗量的计算194.2 烟气系统净化设备的选取194.2.1除尘器应达到的除尘效率194.2.2除尘器的选取194.3系统中烟气温度的变化214.3.1烟气在管道中的温度降214.3.2烟气在烟囱中的温度降214.4 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置224.4.1各装置及管道布置的原则224.4.2管径的确定224.4.3 烟囱的确定234.5 系统阻力的计算244.5.1 摩擦压力损失244.5.2局部压力损失254.

9、6 风机、电机的选择284.6.1风机风量的计算284.6.2 风机风压的计算294.6.3 电动机功率的计算29第六章 思考题33致谢及参考文献36第一章 除尘概述1.1 除尘概况环境工程通常把气体与粉尘的多相混合物的分离操作称为除尘。微粒不一定局限于固体，也可以是液体微粒。多相混合物中处于分散状态的物质称为分散相或分散物质，通常称为粉尘或粉尘微粒。作为除尘对象的尘粒直径，一般在1000.01微米之间。100微米以上的尘粒，由于重力作用很快将降落，不作为除尘对象。10微米以上尘粒易于分离，问题不大。成为问题的是100.01微米之间的尘粒，特别是1微米以下微尘粒分离较为困难，也有害于人体，是目

10、前主要的研究范围。除尘在化工生产中的应用主要如： 净化分散介质 如催化反应的原料气中如有固体微粒，会严重影响催化剂的效能，必须在原料气进入反应器之前把它除掉。 回收分散物质 如流化床反应器送出的气体中一般夹带着许多催化剂微粒，为降低成本，也为保护环境，这些催化剂必须加以回收。又如从干燥等工艺过程的气流中回收固体产品。 净化排放气 在生产中排放废气之前，要尽量分离出其中的固体微粒，以展开综合利用和保护环境。 消除爆炸危险 某些含炭物质及金属细粉与空气混合能形成爆炸混合物，因此在混合之前应将能爆炸的物质去掉。除尘设备在化工生产中应用极为广泛，而在某些基本化学工业如硫酸、合成氨等，除尘器历来被作为关

11、键设备。随着化工业的迅速发展，特别是装置日益大型化，在能量回收、气体净化、催化回收及防止大气污染等工程中，高效除尘器则成为关键设备之一。1.1.1 烟尘概况烟气的排放中，粉尘是一个危害性很大的因素。粉尘的定义为：由自然力或机械力产生的，能够悬浮于空气中的固体微小颗粒。国际上将粒径小于75m的固体悬浮物定义为粉尘。在通风除尘技术中，一般将1-200m乃至更大粒径的固体悬浮物视为粉尘。向空气中放散粉尘的地点或设备称作尘源。在自然力或机械力的作用下，使粉尘或雾滴从静止状态变为悬浮与空气中的现象称作尘化作用。按粉尘粒径的大小可以把粉尘分为： 可见粉尘：可见粉尘是指用肉眼可见、粒径大于10m以上的粉尘；

12、 显微粉尘：显微粉尘是指粒径为0.25-10m可用一般光学显微镜观察的粉尘； 超显微粉尘：超显微粉尘是指粒径小于0.25m，只有在超显微镜或电子显微镜下可以观察到的粉尘；粉尘来源可分为两大类：一是人类活动引起的，二是自然过程引起的。后者包括火山爆发、山林火灾、雷电等造成各种尘埃。自然过程对大气的污染，目前人类还不能完全控制，但这些自然过程多具有偶然性、地区性，而两次同样过程发生的时间往往较长。由于自然环境有一定的容量和自净能力，自然过程所造成的粉尘污染，经过一段时间后会自动消失，对整个人类的发展尚无根本性的危害。人类活动引起的粉尘主要来源于3个方面，即工业生产污染、生活活动污染源及交通运输污染

13、源。 工业生产污染源。如火力发电厂、钢铁厂、化工厂、矿山作区等工业部门的生产以及燃料燃烧过程，皆向大气中排放大量的粉尘及其他有害成分。工业生产污染源是造成粉尘污染的最主要的来源。 生活污染源。城市和工矿企业住宅区、商业区千家万户的生活炉灶，经营性炉灶以及采暖锅炉的烟囱，同样会向大气中排入烟尘。 交通运输污染源。汽车、火车、轮船、飞机等交通工具排放的尾气及行走二次扬尘都含有粉尘污染物。在交通运输业十分发达的今天，尤其在城市，它已成为粉尘污染的重要来源之一。空气污染物总量中约有10%-15%是以粉尘颗粒形式存在的。在颗粒物总量中，来自机动车辆的占3%，来自工业方面的占53%，由发电站产生的占13%

14、，由工业锅炉排出的占20%，由垃圾处理造成的占9%。来自其他源的颗粒物有海洋盐类、火山灰、风蚀的粉尘、道路尘土、森林火灾的生成物以及植物花粉和种子。1.1.2 烟尘危害粉尘的危害主要包括以下几个方面：（一） 粉尘对人体健康的危害 呼吸系统疾病。尘肺是指由于吸入较高浓度或长时间吸入的生产性粉尘而引起的以肺组织弥漫性纤维化病变； 其他系统的疾病。接触生产性粉尘除可引起上述呼吸系统的疾病外，还可引起眼睛及皮肤的病变。如在阳光下接触煤焦油沥青粉尘时可引起眼睑水肿和结膜炎。粉尘落在皮肤上可堵塞皮脂而引起皮肤干燥，继发成毛囊炎。脓皮病等。有些矿物性粉尘，如玻璃纤维和矿渣棉粉尘，长期作用于皮肤可引起皮炎。也

15、有一些腐蚀性和刺激性的粉尘，如石灰等粉尘，作用于皮肤可引起某些皮肤病变和溃疡性皮炎；（二） 粉尘爆炸 粉尘爆炸影响因素 分散在空气（或可燃气）中的某些粉尘，需同时具备氧气，高温源，可燃粉尘，容器四个条件，才会燃烧、爆炸。粉尘的爆炸在瞬时间产生，伴随着高温、高压。热空气膨胀形成的冲击波具有很大的摧毁力和破坏性。这方面的伤亡事故，及随时带来的巨大经济损失，引起人们对粉尘爆炸问题的高度重视。 粉尘爆炸危险 在矿山开采、粉尘冶金、粮食加工、食品生产、塑料工业、染料和涂料、洗涤剂、漂白剂、农药和医药制造业以及植物纤维纺织工艺等普遍存在着粉尘爆炸危险。由此可见，除尘系统的粉尘爆炸危险不容忽视。锅炉除尘器由

16、于炉内煤粉飞扬，易引发明火引爆事故。在粮食系统、木材加工工业、纺织工业等部门都出现过除尘系统中的可燃性粉尘着火、爆炸事件。（三）粉尘的其他影响 粉尘对能见度的影响 当光线通过含尘介质时，由于尘粒对光的吸收、散射等作用，光强会减弱，出现能见度降低的情况。在一些污染严重的城市、工业区以及一些粉尘作业场所能明显地察觉到能见度的降低； 对建筑物、植物和动物的影响 空气中的尘粒本身可能是化学惰性的或活性的。它们如果上是惰性的，也可以从大气中吸收化学活性物质，或者它们会化合成多种化学活性物质。据化学成分和物理性能，尘粒物质能对建筑物起到广 泛的破坏作用。尘粒落在涂料的建筑物表面、玻璃幕墙上，就会把它弄脏。

17、每年，对建筑物和构筑物内外的重新涂装和清洗费用相当可观。 粉尘对设备、产品的影响 含尘气流在运动时与壁面冲撞，产生切削和摩擦，引起机器设备的磨损。含尘中的粉尘磨损性与气流速度的23次方成正比，气流速度越高，粉尘对壁面的磨损越严重。但粉尘浓度达到某一程度时，由于粉尘粒子之间的相互碰撞，反而减轻了与壁面的碰撞摩擦。含尘空气中的尘粒沉降到机器的转动部件上，将加速机件的磨损，影响机器工作精度，甚至使小型精密仪表的部件卡住不能工作。粉尘污染不仅影响产品的外观，还能造成产品质量的下降。1.2 烟尘治理工业锅炉所排放出来的烟尘是造成大气污染的主要污染源之一。所排放出来的“烟尘”是由烟炱（黑烟）和灰尘所组成。

18、由于它们的发生过程、性质不同，因此解决的方法也不相同。烟炱的主要成分为碳、氢、氧及其化合物，解决的方法，可以通过改造锅炉，进行合理的燃烧调节，使其在炉膛内燃烧掉，同时也降低了排尘的原始浓度；灰尘主要是碳粒和灰分等颗粒物，可以通过加装除尘器的办法解决。工业锅炉烟气除尘中，为了将尘粒从烟气中分离出来，所采用的各种各样除尘装置，就是利用不同的作用力（包括重力、惯性力、离心力、扩散附着力、电力等）以达到从烟气中分离和捕集的目的。工业锅炉可以采用的各种除尘装置按烟尘从烟气中分离出来的原理，可以分为下列四大类： 机械式除尘器 电除尘器 过滤式除尘器 湿式除尘器1.2.1 机械式除尘器机械式除尘装置是目前国

19、内使用较普遍的除尘装置，它包括重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器等类型。这类除尘装置具有结构简单、制造方便、投资少、运行费用低、管理方便、且耐高温等优点。重力沉降室和惯性除尘器的除尘效率一般不高，在40%60%之间，可以作为初级除尘使用。旋风除尘器的除尘效率在90%左右，多管式旋风除尘器的除尘效率较高。 重力沉降室重力沉降室是最简易的一种除尘装置，其作用原理是：当含尘烟气进入沉降室后，由于截面积突然扩大，烟气流迅速降低，烟气利用自身的重力作用，使其自然沉降到底部，从而把烟粒从烟气中分离出来。这种除尘装置一般只能除去大于40m以上的大颗粒尘，因此效率较低。重力沉降室的除尘效率与沉降室的结构，烟气

20、中尘粒的大小，尘粒的密度，烟气流速等因素有关。如在沉降室内合理布置挡板、隔墙、喷雾等措施，对提高除尘效率有一定的作用。 惯性除尘器 惯性除尘器是利用烟气流动方向发生急剧改变时，由于尘粒受惯性力的作用而将尘粒从气体中分离并捕集下来的一种装置。一般惯性除尘器的气流速度愈高，气流方向转变角度愈大，转变次数愈多，净化效率愈高，压力损失也愈大。惯性除尘器用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘具有较高除尘效率。对粘结性和纤维性粉尘，则因易堵塞而不宜采用。由于惯性除尘器的净化效率不高，故一般只用于多级除尘中的第一级除尘，捕集10-20m以上的粗尘粒。压力损失依型号而定，一般为100-1000Pa。其结构型

21、号多种多样，可分为以气流中粒子冲击挡板捕集较粗粒子的冲击式和通过改变气流流动方向而捕集较细粒子的反向式。 旋风除尘器旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。广泛应用于工业锅炉的烟气除尘中，其它行业也常用以回收有用的颗粒物，如催化剂、茶叶、面粉、奶粉等。旋风除尘器具有结构简单、投资省、除尘效率高、适应性强、运行操作管理方便等优点，是消除烟尘危害，保护环境的重要设备之一。通常情况下，旋风除尘器能够捕集5m以上的尘粒，其除尘效率可达90%以上。旋风除尘器的种类，按进气方式可以分为切向进入式和轴向进入式二类。从气流组织上来分，有回流式、直流式、平旋式和旋流式等多种。国内主要运用的

22、有XZZ型旋风除尘器、XZD/G型旋风除尘器、XND/G型旋风除尘器、SG型旋风除尘器等。1.2.2 电除尘器电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘器上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。电除尘过程与其它除尘过程的根本区别在于：分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，这就决定了它具有分离粒子耗能小，气流阻力也小的特点。由于作用在粒子上的静电力相对较大，所以即使对亚微米级粒子也能够有效地捕集。电除尘器的应用较为广泛，其优点主要有：压力损失小，处理烟气量大，能耗低，对细粉尘有很高的捕集效率，可在高温或强腐蚀性

23、气体下操作。但是它的一次性投资较高、占地面积大、制造安装要求高维护管理技术性强，高浓度时，要用前置除尘。1.2.3 过滤式除尘器过滤式除尘器，又称空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置。采用滤纸或玻璃纤维等填充层做滤料的空气过滤器，主要可用于通风及空气调节方面的气体净化。其主要包括袋式除尘器和颗粒层除尘器。 袋式除尘器 袋式除尘器的除尘过程是和滤料及粉尘的扩散、惯性碰撞、遮挡（筛分）、重力和静电等因素有关。采用纤维织物作滤料的袋式除尘器，主要用在工业尾气的除尘方面。对捕集小颗粒粉尘的性能较好，除尘效率高，一般可达99%。广泛应用于水泥、冶金、陶瓷、化工、食品、机械制造等工业和

24、燃煤锅炉的烟尘净化中。但是，对温度较高、湿度较大、带粘性粉尘和有腐蚀性的烟尘不宜使用。 颗粒层除尘器 颗粒层除尘器是利用颗粒状物料（如硅石、砾石、焦炭等）作填料层的一种内部过滤式除尘装置。其除尘机理与袋式除尘器类似，主要靠惯性，截留及扩散作用等。过滤效率随颗粒层厚度，及其上沉积的粉尘层厚度的增加而提高，压力损失也随之增大。颗粒层除尘器是七年代出现的一种除尘装置，能耐高温、耐腐蚀、耐磨损、除尘效率高、维修费用低。但也有其缺点：体积比较大、清灰装置比较复杂、阻力也比较高。目前，颗粒层除尘器主要用于处理高温含尘气体。1.2.4 湿式除尘器湿式除尘器是使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘

25、粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置。湿式除尘器可以有效地将直径为0.1-20m的液态或固态粒子从气流中除去，同时，也能脱除气态污染物。它具有结构简单造价低、占地面积小、操作及维修方便和净化效率高等优点，能够处理高温、高湿的气流，将着火、爆炸的可能减至最低，但采用湿式除尘器时要特别注意设备和管道腐蚀以及污水和污泥的处理的问题。湿式除尘器也不利于副产品的回收。目前，根据湿式除尘器的净化机理，可将其分为七类：重力喷雾洗涤器、旋风洗涤器、自激喷雾洗涤器、板式洗涤、填料洗涤器、文丘里洗涤器、机械诱导喷雾洗涤器。 重力喷雾洗涤器重力喷雾洗涤器是一种最简单的湿式除尘装置，除尘效率低，所以它与其

26、它除尘器串连，作为第一级除尘。根据塔内烟气与液体的流动方向，可以分为顺流逆流和错流三种型式。最常用的是逆流喷雾塔。 旋风洗涤器最简单的旋风洗涤器是在干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴。进水喷嘴也可以安装在旋风洗涤器的入口处，而在出口处通常还需要安装除雾器。旋风洗涤器的另外一种形式是中心喷雾。而在我国应用最广的是旋风水膜除尘器。旋风洗涤器气体入口速度范围一般为15-45m/s，离心洗涤器净化5m以下的粉尘是有效的。中心喷雾的旋风洗涤器对于0.5m以下的粉尘的捕集效率可达95%以上。旋风洗涤器适用于处理烟气量大和含尘浓度高的场合。它可以单独采用，也可以安装在文丘里洗涤器之后作为脱水器。 文丘

27、里洗涤器文丘里洗涤器是一种高效湿式洗涤器，但动力消耗和水量消耗都比较大，常用在高温烟气降温和除尘上。其结构由收缩管、喉管和扩散管组成。主要工作原理是惯性碰撞。 自激喷雾洗涤器自激喷雾洗涤器是一种效率较高的洗涤器，这种洗涤器没有喷嘴，也没有很窄的缝隙，因此不易堵塞，是一种常用的湿式除尘器。自激喷雾洗涤器是靠含尘气流自身直接冲击水面而激起的浪花与水雾来达到除尘目的的。该洗涤器随水位的增高，气流速度的增大，效率也将提高，但此时的阻力损失也增加。不过该洗涤器的耗水量少，其水气比为134kg/1000m3。 板式洗涤器板式洗涤器的结构主要有布满小孔的筛板，淋水管，档水板，水封排污阀及进出口所组成。该除尘

28、器结构简单、投资少、效率高，可以用水泥制造外壳，节约钢材，能够耐腐蚀。缺点是耗水量大，筛板易于堵塞。第二章 设计原则、范围与依据2.1 确定设计方案的原则确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上的最新成就，使生产达到技术上最先进、经济上最合理、生产可行的要求，符合优质、高效、安全、低消耗的原则。为此，必须具体考虑如下几点：2.1.1 方案的可行性（1）设计方案应充分考虑符合国情和因地制宜原则，流程布置和设备结构不应超出一般土建要求和机械加工能力。（2）满足工艺和操作的要求。即所设计出来的流程和设备，首先必须保证排出的尾气达到任务规定的要求，这就要求除尘器、风机的选择要合理以及管

29、道的设计要合理等。2.1.2 方案的经济性应对市场情况作适当的综合分析，估计产品目前和将来的市场需求；设计应符合能量充分有效合理利用和节能原则。具体来说，就是设备费用与操作费用应尽量低。设备费用主要是塔体、塔板、附属设备、管材费用与加工、基建费用构成，也是初投资的一次性费用。操作费用主要是能量的消耗，以及各种物料、材料的消耗。降低生产成本是各部门的经常性任务，因此在设计时，每种设备型号的选定、零部件的设计，每一个工艺参数的确定等，都要考虑。而对这两种费用的影响又往往是矛盾的，所以确定设计方案要全面考虑，力求总费用尽可能低一些。而且，应结合具体条件，选择最佳方案。2.1.3 方案的先进性应对目前

30、除尘器上存在的问题提出改进方案和改进措施，并尽可能采用国内外最新技术成果。 2.2 除尘器的选择依据选择除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力损失、一次投资、维修管理等，其中最主要的是除尘效率。以下问题要特别引起注意：1. 选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放要求。2. 粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能具有较大影响粘性大的粉尘容易粘结在除尘器表面，不宜采用干法除尘；比电阻过大或过小的粉尘，不宜采用电除尘；纤维性或憎水性粉末不宜采用湿法除尘。不同的除尘器对不同粒径颗粒的除尘效率是完全不同的，选择除尘器时必须首先了解欲捕及粉尘的粒径分布，再根据除尘器除尘分级效率和除尘要求选择适当的除尘器。

31、3. 气体的含尘浓度含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的预净化设备，去除较大尘粒，以使设备更好地发挥作用。4. 烟气温度和其他性质是选择除尘设备时必须考虑的因素。5. 选择除尘器时，需考虑收集粉尘的处理问题。6. 选择除尘器需要考虑的其他因素选择除尘器还必须考虑设备位置、可利用的空间、环境条件等因素，设备的一次投资（设备、安装和工程等）以及操作和维修费用等经济因素。第三章 工艺流程3.1 锅炉烟气参数确定本节所包含的内容主要是煤与烟气的性质，处理要求，气象资料和厂区地形等相关数据资料。3.1.1煤与烟气的性质3.1.1.1煤的工业分析值煤中各元素所含的质量分数Cy=56%，

32、Hy=5%，Sy=1% ,Oy=8% ，Ny=2%，Wy=7%，Ay=16%，dy=16%3.1.1.2锅炉及烟气的资料锅炉型号：DZL-25型，热效率：75%；排烟温度：160.风机实验气体温度：235；环境温度：4；当地大气压：9.75104Pa；空气过剩系数：=1.4；烟气在锅炉出口前阻力：1100Pa；烟气密度：1.38/m3。排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：18%；烟气其它性质按空气计算。3.1.2处理要求环境空气质量标准GB30951996；大气污染物综合排放标准GB162971996；锅炉大气污染物排放标准GBl3271-2001中二类区(II时段)标准（烟尘浓度排放标准：20

33、0mg/m3；二氧化硫排放标准：900mg/m3)。3.1.3气象资料风向：常年主导风向为西南风；气温：全年平均气温为16. 50C，全年平均气温80C有21天；极端气温：最高为38.00C，最低为90C；水文：全年平均最大日降雨量为：116.3mm。3.1.4厂区地形净化处理设备处理站位于锅炉房的北侧10m，地势平坦，地面标高5.5m，平均地面坡度为0.030.05%，地势为东南高，西南低，征地面积为250m2。净化系统布置场地如图1-1所示的锅炉房北侧10m以内。3.2 烟气治理方案及原理工业锅炉所排放出来的烟尘是造成大气污染的主要污染源之一。烟气的治理可以通过加装除尘器的办法解决。工业锅

34、炉烟气除尘中，为了将尘粒从烟气中分离出来，所采用的各种各样除尘装置，就是利用不同的作用力（包括重力、惯性力、离心力、扩散附着力、电力等）以达到从烟气中分离和捕集的目的。工业锅炉可以采用的各种除尘装置按烟尘从烟气中分离出来的原理，可以分为下列四大类： 机械式除尘器； 电除尘器； 过滤式除尘器； 湿式除尘器。第四章 设计计算本章节的计算过程中，主要包括消烟除尘系统的设计计算、除尘的压力损失、石灰消耗量的计算、通风机等设备的选取计算,根据计算结果再确定净化系统的设计方案。4.1 消烟除尘系统的计算本节所包含的内容主要是锅炉出口理论烟气量的计算和实际烟气量的计算，从而确定锅炉出口处烟气的流速；同时根据

35、国家二类区的排放要求，确定本设计所要达到的除尘效率要求。4.1.1 烟气量的计算4.1.1.1 理论空气量的计算燃料中可燃成分是碳、氢、硫三种元素，它们完全燃烧所需理论量计算如下： 碳的燃烧：C + O2 = CO2每千克碳完全燃烧需1.867mN3氧气，并产生1.867 m3二氧化碳；氢的燃烧：H2 + O2 = H2O每千克氢完全燃烧需5.56m3氧气，并产生11.1 m3水蒸气；硫的燃烧：S + O2 = SO2每千克硫完全燃烧需0.7 m3氧气，并产生0.7 m3二氧化硫；每千克应用基燃料中元素重量分别为：CY=56%，HY=5%，SY=1% ,OY=8% 。所以燃料完全燃烧时，外部供

36、氧理论量为：Q，a=4.78(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY)(m3/kg) =4.78(1.86756%+5.565%+0.71%-0.71%) =6.07m3/kg 式中：CY、HY、SY、OY分别为煤中各元素所含的质量分数。 4.1.1.2 标准状态下理论烟气量的计算 CY=56%，HY=5%，SY=1% ,OY=8% ，NY=2%，WY=7%，AY=16%，dY=16%QS=1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.16Qa+0.79 Qa+0.8NY（m3/kg） =1.867(56%+0.3751%)+11.25%+1.247%+0.

37、166.07+0.79 6.07+0.82% =7.48m3/kg 式中：Qa标准状态下理论空气量，m3/kg； WY煤中水分所占质量分数； NYN元素在煤中所占质量分数。4.1.1.3 标准状态下实际烟气量的计算空气含湿量 12.93g/m30.016m3/m3(干空气）空气过剩系数a=1.4QS=QS+1.016(a-1)Qa（m3/kg） =7.48+1.016(1.4-1)6.07 =9.67m3/kg4.1.1.4实际烟气量的计算 锅炉的效率为75% 煤的热值：20939kJ/kg 蒸汽热焓值：2570.8kJ/kg所需热量为3510002570.8kJ/h=89978000kJ/h

38、 35t蒸汽的耗煤量：t/h=5.729 t/h 标准状态下烟气流量 Q=QS设计耗煤量 =9.675.7291000 =55399m3/h (按55500m3/h计算）4.1.2 烟气含尘浓度排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：dsh=18%。烟气含尘浓度C = dshAY/QS（kg/m3） = =2978mg/m3 式中：dsh排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数； AY煤中不可燃成分的含量； QS标准状态下实际烟气量，m3/kg 4.1.3标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 （mg/m3） = =2068mg/m3 式中：SY煤中含可燃硫的质量分数； QS标准状态下燃煤产生的实际烟气量，

39、m3/kg。4.1.4石灰消耗量的计算 因湿式脱硫法Ca:S=1.3所计算是一千克煤燃烧所得SO2质量 二氧化硫质量=0.020689.67mg=0.19mg =1.3=0.022mg4.2 烟气系统净化设备的选取4.2.1除尘器应达到的除尘效率=1- =1-200/2978 =93.28%式中：C标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3； CS标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，取200mg/m3。4.2.2除尘器的选取 工作状况下烟气流量 =91314（按91400计算） 式中Q-标准状态下烟气流量, -工况下烟气温度,K T-标准状态下温度,273K则烟气流量为 = 目前，国内有关化学工程及环

40、境工程的资料对于除尘1 9 10的报道已较为详细，干法除尘方法有重力沉降器、惯性分离器、旋风分离器、多管式旋风分离器及旋流式分离器等。湿法除尘有喷淋塔、文丘管洗涤器、泡沫洗涤器、湍球塔、冲击型洗涤器、强化型洗涤器等。下表10为常用除尘器的性能。表1 除尘器规格及性能参数除尘器名称除尘粒径m效率%阻力Pa气速m/s设备费运行费重力沉降器1005050-1301.5-2低很低惯性除尘器4050-70300-80015-20低很低旋风除尘器5-2070-90800-150010-15低低冲击式除尘器5951000-1600低中 文丘里除尘器0.5-190-984000-10000低高 电除尘器0.0

41、1-0.190-9950-1300.8-1.5低中袋式除尘器0.195-991000-15001.01-0.3低较高本设计拟对一台锅炉进行烟气除尘，锅炉的蒸气量为35t/h，属于小型锅炉,为节省费用，并达到除尘率为93.28%,考虑旋风除尘器最为适用。旋风除尘器5是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。能有效的收集粒径为5微米以上的的尘粒，且结构简单造价低廉，维修工作量小粉尘适应性强，是目前应用较多的一种除尘设备。旋风除尘器有以下几个特点： 结构简单，器身无运动部件，体积小，占地面积小，投资较少，不需特殊的附属设备（洗涤器要求供水及污水处理装置，过滤式和电力除尘器要振打清灰装置，电

42、力除尘器还要高压整流电源等）。 操作，维护简便，压力损失中等，动力消耗不大，运转、维护费用较低；造价低，除尘效率较高，适应粉尘负荷变化性能好，可用于高温含尘烟气净化。 操作弹性较大，性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制。对于粉尘的物理性质无特殊性要求（只是难以捕集5um以下的粉尘粒子,而本次烟尘含少量5um以下的尘粒，故适用)，同时可根据化工生产的不同要求，选用不同材料制作，或内衬各种不同的耐磨、耐热材料，以提高使用寿命。根据含尘气体的粒度分布，所需的除尘效率，以及烟气温度等因素，选择XZZ型旋风除尘最为适合。XZZ型旋风除尘器有以下特点： 结构简单新颖,高效中阻,负荷适应性强,运行稳定可靠

43、,钢耗小,占地面积省,管理维护方便,造价低等特点。 本除尘器可由单筒及数个单筒组合使用，处理的风量较大，锥体底部带有反射屏，防止二次气流将已分离的粉尘重新扬起。 带有料位料封装置，除尘效率高，可达95%。内壁涂抹有20毫米的耐磨、耐高温衬料、基耐磨性能是普通碳素钢的20-30倍，其耐温达450以上，可直接处理高温废气。4.3系统中烟气温度的变化4.3.1烟气在管道中的温度降 t1=(0C） =3.40C 式中：Q标准状态下烟气流量，m3/h；F管道散热面积，m2；CV标准状态下烟气平均比热容（一般为1.3521.357kJ/m2.）；q管道单位面积散热损失，室内：q=4187kJ/(m2.h)；室外：q=5443kJ/(m2.h)4.3.2烟气在烟囱中的温度降t2=（0C）式中：H烟囱高度，m； D合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h； A温降系数,可以由表1取得。表1 温度系数表烟囱种类钢烟囱（无衬桶）钢烟囱（有衬桶）砖烟囱（H50m）壁厚小于0.5m砖烟囱壁厚大于0.5mA20.80.40.2 所以，t2=3.00C总温度降 t=t1+t2=3.4+3=6.40C4.4 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置4.4.1各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和