大气污染控制课程设计.docx
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大气污染控制课程设计.docx
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大气污染控制课程设计
前言
本次的课程设计主要是设计对燃煤锅炉烟气排放进行处理以达到排放的标准,主要处理的是烟气的粉尘和二氧化硫。
除尘器、风机、脱硫装置及管道的选择必须从技术、经济及排放标准三个方面来考虑。
本次课程设计强调设计、绘图和计算的技能。
考虑实际的情况来进行设计,要求相互合作来共同完成本设计。
本课程设计在设计的过程中参考了多种的资料。
限于设计人员的能力和经验不足,望加以指导。
2011年1月5日
目录一
目录二
表5常见除尘设备的投资费用和运行费用12
表6各种常用的袋式除尘器的技术性能的比较12
表7燃煤、燃油锅炉房烟囱最低允许高度17
表9突然扩大时的阻力系数20
表10管道突然缩小时的阻力系数20
一、课程设计题目
燃煤锅炉烟气除尘设计
二、课程设计的目的
通过对大气污染控制工程课程的学习,掌握一定大气污染控制技术原理。
并结合对烟气除尘脱硫实际问题的处理,使我们在学习专业技术基础和主要专业课程的基础上,了解和掌握环境工程领域内主要设备设计的基本知识和方法,体验设备的具体设计过程。
培养我们综合运用所学的环境工程领域的基础理论、基本技能和专业知识分析问题和解决工程设计问题的能力和在处理问题过程中的团队协作能力,同时培养调查研究,查阅技术文献、资料、手册,进行工程设计计算、图纸绘制及编写技术文件的基本能力,提高我们分析解决实际问题的能力。
三、设计任务及要求
1、根据教学要求、设计工作量以及实际条件,进行恰当选题。
2、按照设计任务书,顺利完成设计任务,培养运用本学科的基础理论和专业知识解决本专业实际问题的能力,提高设计计算、工程制图和使用资料的能力。
3、设计任务完成后,根据设计的全过程完成专业课程设计说明书,按照一
定格式写出设计计算书。
四、设计原始资料
锅炉型号:
SZL4-13型,共4台(2.8MW*4)
设计好煤量:
600kg/h(台)
排烟温度:
160˚C
烟气密度(标准状态下):
1.34
空气过剩系数:
a=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˚C
空气含水(标准状态下)按0.01293
烟气其他性质按空气计算
煤的工业分析值:
Cy=68%Hy=4%Sy=1%Oy=5%Ny=1%Wy=6%Ay=15%Vy=13%
按锅炉大气污染物排放标准(GB13271-3001)中二类区标准执行。
烟尘浓度排放标准(标准状态下):
200
二氧化硫排放标准(标准状态下):
900
五、设计计算(燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫的计算、除尘器的计算、烟囱的设计计算、系统阻力计算、风机和电动机选择计算)
1、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算
1、1标准状态下理论空气量
Qa'=4.76(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY)(m3/kg)
=4.76*(1.867*68%+5.56*4%+0.7*1%-0.7*5%)
=6.968(m3/kg)
式中CYHYSYOY—分别为煤中各元素所含的质量分数。
1、2标准状态下理论烟气量(设空气含湿量12.93g/m3)
Qs'=1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016Qa'+0.79Qa'+0.8NY(m3/kg)
=1.867*(68%+0.375*1%)+11.2*4%+1.24*6%+0.016*6.968+0.79*6.968+0.8*1%
=7.423(m3/kg)
式中Qs'----标准状态下理论空气量,m3/kg;
WY------煤中水分所占质量分数,%;
NY-----N元素在煤中所质量分数,%。
1、3标准状态下实际烟气量
Qs=Qs'+1.016(a-1)Qa'(m3/kg)
=10.255(m3/kg)
式中a---空气过量系数;
Qs'---标准状态下理论烟气量,m3/kg;
Qa'--标准状态下理论空气量,m3/kg。
注意:
标准状态下烟气流量Q以m3/h计算,因此设计耗煤量
一台锅炉标况下的烟气量
工况下每台锅炉的烟气量
1、4标准状态下烟气含尘浓度
C=(kg/m3)
=(kg/m3)
式中----排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数;
-----煤中不可燃成分的含量;
------标准状态下实际烟气量,m3/kg
1、5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算
==1950.268()
式中-煤中含可燃硫的质量分数;
-标准状态下燃煤产生的实际烟气量,m3/kg。
2、系统中烟气温度的变化
当烟气管道较长时,必须考虑烟气温度的降低。
除尘器、风机、烟囱的烟气流量应按各点的温度计算。
2、1烟气在管道中的温度的变化
式中Q--标准状态下烟气流量,;
F-,-管道散热面积,;
--标准状态下烟气平均比热容(一般为1.352~1.357);
--管道单位面积散热损失。
室外
室内
(1)室内管道中的温度变化
(2)室外管道中的温度变化
其中左边接总管的弯管长半径为866mm,则弯管长度为
右边三根支管接总管的弯管长度为
从锅炉房出来的接弯管的直管长度都为
总管(内径)的长度计算得我们取
另接循环流化床的管道(内径)长度
循环流化床与除尘器之间的管道长度为(其中循环流化床的出口有一段长1m内径的管道,之后的为内径的管道)
除尘器接烟囱的管道长度(内径)
则温度在管道中总的变化:
所以进入除尘器烟气的温度为
2、2烟气在烟囱中的温度降低
D=2.84=11.2MW=11.20.7t/h=16t/h
我们取砖烟囱(壁厚<0.5m)时的温降系数A=0.4
式中烟囱高度,;
合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和,;
温降系数,可由下表查得。
表1烟囱温降系数表
烟囱降温系数烟囱种类
钢烟囱(无衬筒)
钢烟囱(有衬筒)
砖烟囱(壁厚<0.5m)
砖烟囱(壁厚>0.5m)
A
2
0.8
0.4
0.2
3除尘器的选择
3、1除尘器应达到的除尘效率
式中C--标准状态下烟气含尘浓度,;
--标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值,。
3、2除尘器的选择
在选择除尘器的过程中,应全面考虑以下因素:
①除尘器的除尘器效率;
②选用除尘器是否满足排放标准规定的排放浓度;
③注意粉尘的物理特性对除尘器性能有较大的影响,另外,不同粒径粉尘的除尘器除尘效率有很大的不同;
④气体的温度和其他性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素;
⑤所捕集粉尘的处理问题;
⑥设备位置,可利用的空间、环境条件等因素;
⑦设备的一次性投资以及操作的维修费用等经济因素。
表2除尘设备的分类及基本性能(环保设备及课程设计)
类别
除尘设备型式
阻力/Pa
除尘效率/%
投资费用
运行费用
机械除尘器
重力沉降室
50~150
40~60
少
少
惯性除尘器
100~500
50~70
少
少
旋风除尘器
400~1300
70~92
少
中
多管旋风除尘器
80~15000
80~95
中
中
湿式除尘器
喷淋洗涤器
100~300
75~95
中
中
文丘里除尘器
5000~20000
90~98
少
高
自激式除尘器
800~2000
85~98
中
较高
水膜式除尘器
500~1500
85~98
中
较高
过滤式除尘器
颗粒除尘器
800~2000
85~99
较高
较高
袋式除尘器
800~2000
85~99.9
较高
较高
电除尘器
干式除尘器
100~200
85~99
高
少
湿式静电除尘器
125~500
90~99
高
少
表3各种除尘器对各种粒径粉尘的除尘效率(环保设备及课程设计)
除尘器名称
除尘效率/%
除尘器名称
除尘效率/%
50μm
5μm
1μm
50μm
5μm
1μm
惯性除尘器
95
26
3
干式静电除尘器
>99
99
86
中效旋风除尘器
94
27
8
湿式静电除尘器
>99
98
92
高效湿式除尘器
96
73
27
中能文丘里除尘器
约100
>99
97
冲击式湿式除尘器
98
85
38
高能文丘里除尘器
约100
>99
98
自激式湿式除尘器
约100
93
40
振打袋式除尘器
>99
>99
99
喷淋洗涤器(空塔)
99
94
55
逆喷袋式除尘器
约100
>99
99
表4除尘器的分级效率(大气污染控制工程)
除尘器名称
总效率/%
不同粒径()所对应的分级效率
带挡板的沉降室
58.6
7.5
22
43
80
90
普通的旋风除尘器
65.3
12
33
57
82
91
长椎体旋风除尘器
84.2
40
79
92
99.5
100
喷雾塔洗涤器
94.5
72
96
98
100
100
电除尘器
97
90
94.5
97
99.5
100
文丘里洗涤器
99.5
99
99.5
100
100
100
袋式除尘器
99.7
99.5
100
100
100
100
表5常见除尘设备的投资费用和运行费用(大气污染控制工程)
设备
投资费用
运行费用
高效旋风除尘器
袋式除尘器
电除尘器
塔式除尘器
文丘里洗涤器
100
250
450
270
220
100
250
150
260
500
查《三废处理工程技术手册(废气卷)》可得燃煤锅炉排出烟气中的颗粒物的粒径分布是:
(81%<40,65%<20,42%<10,25%<5),根据以上表2、表3、表4、表5数据及所要达到的除尘效率分析后再根据排放烟气的物理化学特(工矿下的烟气量=;烟气的温度;要求达到的除尘效率;烟气的含尘浓度)及《环境工程设计手册》表1.6.34确定袋式除尘器。
3、3袋式除尘器选型
表6各种常用的袋式除尘器的技术性能的比较(环境工程设计手册)
参数项目
型号
技术性能
备注
过滤面积()
处理风量()
MD-I-405
405
1822536450
适用于温度小于130
FSF-180
180
1080032400
入口浓度为
SDC-B-200
200
1209036270
入口浓度为
GCG4-5
1320
<31700
能耐250的高温
DMC-SH-2
79.2
28000
适用于温度小于130
由此我们选择使用的袋式除尘器型号为GCG4-5玻纤扁带除尘器。
此除尘器为矩形箱体,玻纤扁形滤袋,能耐250的高温。
箱体前为净气室,后为尘气室。
除尘器以滤袋单体为基本单元,积木式组合,横向拆分。
采用停风机械振打清灰方式。
4、脱硫工艺选择
4.1所选脱硫设备应达到的脱硫效率
式中,——标准状态下烟气中浓度,;
——标准状态下锅炉排放标准规定值,
4.2、脱硫设备选择
烟气循环流化床脱硫工艺
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