大气污染控制工程说明书

大气污染控制工程课程设计学院：工学院系别：环境工程姓名：张倩学号：13403025指导教师：肖惠萍、侯静涛成绩：2016年3月28日大气污染控制工程课程设计任务书一、设计题目某褐煤燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计二、原始数据及条件（1）设计耗煤量：500kg/h；（2）排烟温度：500℃；（3）空气过剩系数：α=1.1；（4）烟气密度（标态）：1.34kg/m3（5）室外空气平均温度；5℃；（6）锅炉出口前烟气阻力：1000Pa；（7）烟气其他性质按空气计算；（8）燃煤组成：C53.9%，H4.08%，S0.51%，N0.77%，O16.26%（9）水分19.02%灰分5.46%，排灰系数28%；（10）按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标准执行：标准状态下烟尘浓度排放标准：200mg/m3；二氧化硫排放标准900mg/m3。（11）净化系统布置在如图所示的锅炉房北侧15m以内。三、设计要求3.1编制设计说明书，主要内容包括：（1）烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算（2）除尘、脱硫效率和除尘脱硫工艺选择（附工艺流程图）（3）换热器设计计算（4）除尘器、脱硫设备设计计算（5）管道设计计算（6）烟囱设计计算（7）系统阻力计算（8）风机和电机设计计算（9）设计结果列表3.2绘制图纸，包括净化系统平面布置图、净化系统管线图、除尘主体设备三视图目录摘要......................................................................................................................1关键字......................................................................................................................11概述.......................................................................................................................21.1设计目的....................................................................................................21.2设计背景....................................................................................................22锅炉设计计算书...................................................................................................32.1烟量气、烟尘和二氧化硫浓度的计算....................................................32.2除尘器的选择............................................................................................42.3换热器设计................................................................................................62.4确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置....................................62.5烟囱的设计................................................................................................82.6管道计算....................................................................................................92.7风机和电动机的选择及计算..................................................................12总结........................................................................................................................14参考文献................................................................................................................151摘要由于人口的不断增长及工业的迅速发展，我国对煤的需求量越来越大，烟尘由此大量增加并排放，对环境造成的危害日益加剧。本设计任务为锅炉烟气除尘系统设计。设计过程中对目前几种主要的燃煤的优缺点进行了比较，选择褐煤作为研究对象。通过对比分析脱硫除尘—湿法，干法，半干法，选择旋风水膜除尘器，该除尘器占地面积小，除尘脱硫效率高。并结合设计说明书和设计计算书画出了高程布置图、平面布置图等。关键字：工程设计；锅炉设计；烟气除尘21概述1.1设计目的除尘系统课程设计的目的在于加深理解所学专业知识，培养运用所学专业知识的能力，在设计、计算、绘图方面等得到锻炼。针对一个燃煤锅炉，要求对除尘系统和主要除尘设备的工艺尺寸进行设计计算，完成设计计算说明书和一个除尘流程设计图。设计深度为初步设计的深度。1.2设计背景随着工业的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。大气质量是环境质量的一个重要内容。人的生存每时每刻都离不开空气，大气质量与人类生存环境息息相关，所以对大气污染的治理与控制非常重要。大气流动性强、涉及面广，而且一旦受污染后，修复比较困难。虽然人们在大气环境整治方面做了大量工作，但目前的空气质量仍然不尽如人意，因此防止污染、改善空气环境成为当今迫切的环境任务。燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主，其中尘和酸雨危害最大，且污染程度还在加剧。因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO2危害的关键问题。除尘脱硫一体化是将高温煤气中的粉尘颗粒和气态so2在一个单独的捕集单元中脱硫。除尘脱硫一体化装置可概括为干法和湿法两中目前国内外已开发了大量脱硫除尘一体化装置，主要有水膜除尘器、文丘里旋风水膜除尘器、卧式旋风水膜除尘器、喷淋塔除尘脱硫装置、冲击式水浴除尘器、自激式除尘器、旋流板塔脱硫除尘一体化装置以及高压静电滤槽复合型卧式除尘器等湿式处理装置。由于除尘脱硫一体化工艺具有投资少、运转费用低、脱硫率适中、操作管理简便、结构紧凑、占地面积小等优点，近年来已被广泛应用32锅炉设计计算书2.1烟量气、烟尘和二氧化硫浓度的计算表2-1计算列表成分质量（kg）物质的量（kmol）需氧量（kmol）烟气量（kmol）C269.522.4622.4622.46S2.550.07970.07970.0797H20.420.45.110.2O81.35.08125-2.5406--N3.850.275--0.1375水分95.15.28--5.28灰分27.3------2.1.1标准状态下理论需氧量，空气量222.46+0.07975.12.5406=25.099ooVkmol＋2a4.764.7625.099119.471oooVVkmol式中2ooV，aoV——分别为煤燃烧理论需氧量，空气量。空气过剩量为10%1kg干空气33d5.41.2706.85810/akgm033a(1+1.24d)1.17578(11.246.85810)8407(/)aaaVVmh2.1.2标准状态下理论烟气量2222f22.460.7975.2810.23.7625.81640.1375135.94kmoloCOSOHONVVVVV式中foV——标准状态下理论烟气量，(kmol)；2.1.3标准状态下实际烟气量1(1)(11.24)2ooffaaVVadV338623(1.10.1)(11.246.85810)7578=9387(/)mh式中a——空气过剩系数；fV——标准状态下实际烟气量，3(/)mh；aoV——标准状态下理论空气量，3(/)mh。标准状态下烟气流量Q应以hm/3计，因此439387437548(/)ffVVmh总设计锅炉量2.1.4标准状态下烟气含尘浓度Y3shdAC(g/m)fV灰分式中shd——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；fV——标准状态下实际烟气量，3(/)mh。328%27.3100093870.814(/)Cgm灰分2.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算232/YsofSCgmV（）式中S——煤中含可燃硫的质量分数；sQ——标准状态下燃煤产生的实际烟气量，3/mh。23640.079710009387543(/)soCgm2.2除尘器的选择2.2.1除尘器应达到的除尘效率标况下烟尘排放2003/mgm，二氧化硫排放9003/mgm1oninCCη式中onC——标准状态下烟气含尘（2so）浓度，3/mmg；inC——标准状态下锅炉烟尘(2so）排放标准中规定值，3/mmg。5330.0797g/m10.814g/m91.3%烟尘2330.318g/m10.543g/m41.4%so2.2.2除尘系统选择方案净化系统的布置要考虑到占地面积小，沿程损失少，一次投资小、维修管理方便以及系统总除尘效率高等。在净化系统处理烟气过程中不能产生二次污染，要做好系统的密封性和处理烟气的高效率。该锅炉排放烟量不大，但其烟气含尘浓度及含硫浓度都比较大，选择除尘器时应该考虑除尘效率、处理烟气流量、脱硫效率等。烟尘浓度排放标准规定的排放量是200mg/m3，二氧化硫排放标准规定的二氧化硫排放量要达到900mg/m3。本工艺方案是按锅炉大气污染排放标准（GB13271-2001）中的二类区标准进行设计。根据烟尘的粒径分布或种类、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的种类、型号及规格。本设计确定除尘器为D888型CLS型立式旋风水膜脱硫除尘器（Y型）。其生产性能规格见表2-2,设备外形架构尺寸见图2-1。图2-1CLS型旋风水膜脱硫除尘器6表2-2CLS型旋风水膜脱硫除尘器性能规格表型号配套锅炉容量(t/h)处理烟气量(m3/h除尘效率(%)排烟黑度设备阻力(Pa)脱硫效率(%)CLS41130090林格曼黑度1680402.3换热器设计定性温度1500T℃，2200T℃，500+200t==3502℃冷却水5℃~80℃，查表得300℃时3=1.2210PC，400℃时3=1.15110PC36033331.151101.22101.2210+(350300)1.13710400300PCJ/kg·℃热负荷：35t1.13710(500200)1.4995.1110/PQCWJS330.47/3.19/1.499/Wpvkgmmskgs对数平均温差12m12ttt293ln(t/t)℃