大气污染控制工程课程设计设计说明书+设计计算书

大气污染控制工程课程设计设计说明书《大气污染控制工程》课程设计说明书前言:在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。而大气污染可以说主要是人类活动造成的，大气污染对人体的舒适、健康的危害包括对人体的正常生活和生理的影响。目前，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。该燃煤电厂的大气污染物主要是颗粒污染物，而且排放量比较大所以必须通过有效的措施来进行处理，以免污染空气，影响人们的健康生活。所以,做为一名环境工程专业的学生，应该有处理烟尘的能力，此课程设计就是针对燃煤锅炉的尾气处理所制定的一份方案。设计原始资料如下：直吹式煤粉炉，3台设计耗煤量：36.4t/h（台）锅炉额定蒸发量10t/h（台）主蒸汽压力9.8Mpa锅炉排烟量44000m3/h排烟温度：140～150℃，本设计取150℃排烟中飞灰占煤中不可燃成分比例：15%空气过剩系数a=1.8烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：100kPa冬季室外空气温度：－1℃空气含水（标准状态下）按0.01293kg烟气其他性质按空气计算飞灰化学成分质量分数（％）飞灰化学成分质量分数（％）SiO255.56～62.8Al2O315.79～19.38Fe2O37.0～12.2CaO2.0～4.0MgO1.2～4.4K2O2.3～3.3Na2O0.8～2.2SO21.0～2.7按锅炉大气污染物排放标准（GB13271－2001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200mg/m3净化系统布置场地如图1、图2所示,在锅炉房南侧20m以内一、设计原则除尘净化系统通过降低烟尘排放量，极大地改善了大气环境质量。好的除尘净化系统不仅除尘效果好，投资省，而且达到排放标准。设计除尘净化系统时，通常遵循以下原则：1.对各装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。2.管道应尽量集中成列，平行敷设，与柱、墙、设备及管道之间应留有足够距离，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩要求。3.除尘管道力求顺直，当必须水平敷设时，要有一定的坡度和足够的流速以防止积尘。4.为减轻风机磨损，特别当含尘浓度较高时（大于3g/m3时），应将净化装置设在风机的吸入段。5.分支管与水平管或倾斜主干管连接时，应从上部或侧面接入；几个分支管汇合于同一主干管时，汇合点最好不设在同一断面上。6.三通管的夹角一般不大于300。二、设计步骤1.净化方案的确定；由于本处理工艺要求处理烟尘量较大，且除尘效率较高，因此需要一种除尘效率在很高的除尘器才可以达到效果，基本流程如下图所示：2.除尘器的选择：静电除尘器和布袋除尘器目前应用比较广泛，根据两种除尘器在性能上的差异以及实际应用情况，结合环保要求、污染物排放费用的征收情况，针对静电除尘器和布袋式除尘器两种除尘器在实际应用中的基本性能做以下对比。2.1除尘效率布袋除尘器对人体有严重影响的重金属粒子及亚微米级尘粒的捕集更为有效，除尘效率比静电除尘器更高。通常除尘效率可达99.99以上，排放烟尘浓度能稳定低于50mg/Nm3，甚至可达10mg/Nm3以下，几乎实现零排放。从目前电力行业燃煤锅炉应用的情况来看，布袋除尘器的排放能保证在30mg/Nm3以下。呼和浩特电厂两台200MW机组的锅炉烟气净化采用了袋式除尘器，从CEMS系统长期自动监测的结果和权威检测单位的测试人员人工采样测试的结果来看，排放浓度均低于27mg/Nm3。随着国家环保标准的进一步提高和越来越多的电厂燃用低硫煤（或者经过了高效脱硫），就电除尘器而言，即使达标也变得越来越困难。而布袋除尘器其高效的过滤机理决定了它不受燃烧煤种物化性能变化的影响，具有稳定的除尘效率。针对目前国家环保的排放标准和排放费用的征收办法，布袋除尘器所带来的经济效益是显而易见的。2.2煤种、风量、温度、气流等因素对除尘器的影响燃煤电厂的煤种相对稳定，但也不能避免遇到煤种或煤质发生变化的时候；锅炉系统是一个经常变动和调节的系统，因此从锅炉中出来的烟气物化性能、烟尘浓度、温度等参数也不能保证不发生变化。这一系列的变化，针对不同的除尘器会引起明显不同的变化。下面从主要的几个方面进行对比：2.2.1送、引风机风量不变，锅炉出口烟尘浓度变化对布袋除尘器：烟尘浓度的变化只引起布袋除尘器滤袋负荷的变化，从而导致清灰频率改变（自动调节）。烟尘浓度高滤袋上的积灰速度快，相应的清灰频率高，反之清灰频率低，而对排放浓度不会引起变化。对静电除尘器：烟尘浓度的变化直接影响粉尘的荷电量，因此也直接影响了静电除尘器的除尘效率，最终反映在排放浓度的变化上。通常烟尘浓度增加除尘效率提高，排放浓度会相应增加；烟尘浓度减小除尘效率降低，排放浓度会相应降低。2.2.2锅炉烟尘量不变，送、引风机风量变化对布袋除尘器：由于风量的变化直接引起过滤风速的变化，从而引起设备阻力的变化，而对除尘效率基本没有影响。风量加大设备阻力加大，引风机出力增加；反之引风机出力减小。对静电除尘器：风量的变化对设备没有什么太大影响，但是静电除尘器的除尘效率随风量的变化非常明显。若风量增大，静电除尘器电场风速提高，粉尘在电场中的停留时间缩短，虽然电场中风扰动增强了荷电粉尘的有效驱进速度，但是这不足以抵偿高风速引起的粉尘在电场中驻留时间缩短和二次扬尘加剧所带来的负面影响，因此除尘效率降低非常明显；反之，除尘效率有所增加，但增加幅度不大。2.2.3温度的变化对布袋除尘器：烟气温度太低，结露可能会引起“糊袋”和壳体腐蚀，烟气温度太高超过滤料允许温度易“烧袋”而损坏滤袋。但是如果温度的变化是在滤料的承受温度范围内，就不会影响除尘效率。引起不良后果的温度是在极端温度（事故/不正常状态）下，因此对于布袋除尘器就必须设有对极限温度控制的有效保护措施。对静电除尘器：烟气温度太低，结露就会引起壳体腐蚀或高压爬电，但是对除尘效率是有好处的；烟气温度升高，粉尘比电阻升高不利于除尘。因此烟气温度直接影响除尘效率，且影响较为明显。2.2.4烟气物化成分（或燃烧煤种）变化对布袋除尘器：烟气的物化成份对布袋除尘器的除尘效率没有影响。但是如果烟气中含有对所有滤料都有腐蚀破坏的成分时就会直接影响滤料的使用寿命。对静电除尘器：烟气物化成份直接引起粉尘比电阻的变化，从而影响除尘效率，而且影响很大。烟气中硫氧化物的含量对脱硫除尘器的影响最为直接，通常硫氧气化物的含量越高，粉尘比电阻越低，粉尘越容易捕集，除尘效率就高；反之，除尘效率就低。另外烟尘中的化学成分（如硅、铝、钾、钠等含量）的变化也将引起除尘效率的明显变化。2.2.5气流分布对布袋除尘器：除尘效率与气流分布没有直接关系，即气流分布不影响除尘效率。但除尘器内部局部气流分布应尽量均匀，不能偏差太大，否则会由于局部负荷不均或射流磨损造成局部破袋，影响除尘器滤袋的正常使用寿命。对静电除尘器：静电除尘器非常敏感电场中的气流分布，气流分布的好坏直接影响除尘效率的高低。在静电除尘器性能评价中，气流分布的均方根指数通常是评价一台静电除尘器的好坏的重要指标之一。2.2.6空气预热器及系统管道漏风对布袋除尘器：对于耐氧性能差的除尘布袋会影响布袋寿命，比如：RYTON滤料，但是除尘效率不受影响。由于混入冷风系统风量增加导致系统阻力增加。对静电除尘器：设备阻力无明显变化，但是系统风量增加提高了电场风速对除尘效率有影响。对于本工艺，根据工况下的烟气量44000m3/h烟气温度及要求达到的除尘效率99.35%确定除尘器：选择LCPM型脉冲除尘器，属于袋式除尘器的一种3.烟囱高度和出口内径的确定；烟囱出口直径：①d=0.0188(Q/v)1/2d=3.1mmv=5m/s烟囱底部直径d1=d2+2iH=6.5mi—取0.02～0.03②烟囱高度确定按GB13271－2001锅炉烟囱高度表查找。H=45m4.管径和烟气流速的确定；管径确定πd2v/4=Q锅炉烟尘v＝10～15m/s先估算流速，v=14m/s再计算管径d=898mm再比照标准管径计算实际流速:v=12.48m/s5.系统阻力的计算：分别计算摩擦压力损失和局部压力损失，然后求和:h=2289.91pa6.风机和电机的选择及计算：根据计算的风量、风压选择合适的风机；根据电动机的功率、风机转速、传动方式选择相应的电动机；根据yQ和yH选定4-68No.12.5C型工况序号为5的引风机,根据电动机的功率，风机的转速、传动方式选定JO293-4型电动机。三、参考文献［1］郝吉明.马广大等编.大气污染控制工程.北京：高等教育出版社，2002［2］钢铁企业采暖通风设计手册.北京：冶金工业出版社，2000［3］同济大学等编.锅炉及锅炉房设备.北京：中国建筑工业出版社，1986［4］航天部第七研究设计院编.工业锅炉房设计手册.北京：中国建筑工业出版社,1986［5］陆耀庆主编.供暖通风设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1987［6］风机样本.各类风机生产厂家［7］工业锅炉旋风除尘器指南.1984［8］熊振湖等.大气污染防治技术及工程应用.北京：机械工业出版社,2003附录锅炉烟气除尘系统平面布置图和锅炉烟气除尘系统剖面图大气污染控制工程课程设计设计计算书《大气污染控制工程》课程设计计算书一．设计原始资料见说明书二.设计计算2.1燃煤锅炉烟气量3'4400027323897.2/'273150QTQmhT328397.20.78/)36400sSQQQQmkg设计耗煤量（设计耗煤量sQ------工况下理论烟气量,kgm/3Q-----标准状态下烟气流量,)h/m(3T-----工况下烟气温度,KT------标准状态下温度,273K2.1.2烟气含尘浓度3shsdAC(kg/m)Q230.150.15C3.0810(/)0.78kgm433.0810(/)mgm式中shd-------排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数A-------煤中不可燃成分的含量sQ------标准状态下实际烟气量,(kgm/3)2.2除尘器的选择2.2.1除尘效率CCs1η420013.0810η=99.35%式中C------标准状态下烟气含尘浓度,3/mmgsC------标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值,3/mmg2.2.2除尘器的选择则烟气流速为3440007.9(/)36003600Qms根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器。选择LCPM型脉冲除尘器。型号为：LCPM320-20-2700。技术性能见表1。表1LCPM320-20-2700除尘器技术性能型号处理烟气量/(m3·h-1）过滤风速（3/ms）滤袋尺寸（mm）除尘器阻力/（KPa）除尘器效率/(％)LCPM320-20-270019200-576001-327000.6-1.299.5设备安装尺寸见表2。表2LCPM320-20-2700除尘器安装尺寸型号外形尺寸进口尺寸出口尺寸接口标高长宽高ABN1nfeH1H2H3LCPM320-20-270041394042439927003839500109019014027152965105992.3确定除尘器，风机，烟囱的位置及管道布置。并计算各管段的管径，长度烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。2.3.1各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管路短，占地面积，并使安装，操作方便。2.3.2管径的确定vQd447.90.8514d（m）式中Q——工作状态下管道内的烟气流量，s/m3v——烟气流速取14sm/圆整并选取风道外径钢制板风管mmD/外径允许偏差/mm壁厚/mm90011.0内径=d=900-2×1.0=898(mm)由公式vQd4可计算出实际烟气流速：22447.912.483.140.898Qvd（sm/）2.4烟囱的设计2.4.1烟囱高度的确定首先确定共用一个烟