环工0801 张欣 大气污染控制工程课程设计1

环境工程专题课程设计大气污染控制工程设计说明书题目：某厂燃煤锅炉烟气除尘处理工程方案设计姓名：张欣班级：环境工程0801学号：0813100123指导教师：李济吾成绩：浙江工商大学环境科学与工程学院2011年11月浙江工商大学大气污染控制工程课程设计-1-目录前言………………………………………………………………………………………3第一章工程概况…………………………………………………………………………31.1设计条件1.2设计要求第二章设计说明…………………………………………………………………………42.1设计依据2.2设计原则2.3设计范围2.4设计规模2.5设计参数与指标第三章工艺选择…………………………………………………………………………63.1除尘技术简介3.1.1机械除尘器3.1.2袋式除尘器3.1.3电除尘器3.1.4湿式除尘器3.2可供选择的除尘技术3.3方案的技术比较3.4方案确定第四章处理流程…………………………………………………………………………94.1除尘系统4.2除尘器系统4.3输灰系统4.4控制系统4.5供电装置第五章与其处理效果……………………………………………………………………10第六章主要设施与设备设计选型………………………………………………………106.1主要设施设计计算浙江工商大学大气污染控制工程课程设计-2-6.1.1烟气流量与净化效率计算6.1.2除尘器的选择与设计计算6.1.3管道的设计计算6.1.4风机的选择计算6.2主要设备型号及技术参数确定第七章总图设计…………………………………………………………………………217.1除尘器平面与立面布置图7.2除尘器的总图7.3电场布置图第八章技术经济分析……………………………………………………………………218.1综合技术经济指标8.2人员编制8.3工程概算8.4运行费用分析第九章参考文献………………………………………………………………………22附图一除尘器平面与立面布置图附图二除尘器总图附图三电场布置图浙江工商大学大气污染控制工程课程设计-3-前言大气是人类赖以生存的最基本的环境因素，构成了环境系统的大气环境子系统。一切生命过程，一切动物、植物和微生物都离不开大气。大气为地球生命的繁衍，人类的发展，提供了理想的环境。它的状态和变化，时时处处影响到人类的活动与生存。造成大气污染的原因，既有自然因素又有人为因素，尤其是人为因素，如工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。随着人类经济活动和生产的迅速发展，在大量消耗能源的同时，也将大量的废气、烟尘物质排入大气，严重影响了大气的质量，特别是在人口稠密的城市和工业区域。造成大气污染的物质主要有：一氧化碳CO、二氧化硫SO2、一氧化氮NO、臭氧O3以及烟尘、盐粒、花粉、细菌、苞子等。如何在经济快速发展、能源需求增加的同时遏制大气污染已成为一项巨大的科技挑战。我国政府采用综合措施，控制大气污染水平，包括：提高能源效率优化能源结构；改造和迁移污染工业；城市规划和绿化；机动车排污量控制；道路建设和管理等。源头治理已成为大气污染控制中一项积极有效的措施，因而每个工厂中的除尘净化设施就显得尤为重要。经济合理的除尘设备可将污染扼杀在“摇篮”中，还我们赖以生存的大气一片洁净。第一章工程概况1.1设计条件已知某厂新建2台40t燃煤工业锅炉，其除尘系统管道布置如图1。每台锅炉产生的烟气量估计为72300Nm3/h，烟尘浓度为30.0g/Nm3，其粒径5μm占60%，烟气经降温至120℃进入除尘器，烟窗的直径3m，高度40m，局部阻力损失60Pa。试设计该除尘净化系统。1.2设计要求⑴排放烟气浓度要求达到《锅炉大气污染物排放标准》（GWPB3-1999）规定的二类区标准；浙江工商大学大气污染控制工程课程设计-4-⑵设计计算选择除尘器（电除尘器\布袋除尘器\湿式）主要参数与画出主要部件示意图；⑶确定该系统的管道断面尺寸和压力损失；⑷计算选择风机；⑸绘制所设计除尘器的总装配三视图与除尘工艺流程总图（可选择）；⑹要求参数选择有根据、合理，设计步骤与计算正确。除尘器烟窗图1除尘系统管道布置图第二章设计说明2.1设计依据（1）《锅炉大气污染物排放标准》（GWPB3-1999）（2）《全国通用通风管道计算手册》（3）《除尘工程设计手册》2.2设计原则本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：（1）基础数据可靠，总体布局合理。浙江工商大学大气污染控制工程课程设计-5-（2）避免二次污染，降低能耗，近期远期结合、满足安全要求。（3）采用成熟、合理、先进的处理工艺，处理能力符合处理要求；（4）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余，并确保处理后的尾气可以达标排放；（5）在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命；（6）废气处理系统的设计考虑事故的排放、设备备用等保护措施；（7）工程设计及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准。2.3设计范围该净化设施的烟气输送系统、除尘器系统、输灰系统、除尘工艺、总图布置、风机的选择、配套装置、供电系统、管道设计以及总图设计（包括平面与立体布置图、除尘器的总图）等。2.4设计规模根据图1可知该除尘净化系统设有两个锅炉。因此标况下总的烟气处理量为：sNmhNmhNm33317.401446002/72300120℃时smhm3382.5744.208160273)120273(1446002.5设计参数与指标9设计指标处理量144600Nm3/h烟尘浓度30000mg/Nm3允许排放浓度200mg/Nm3总压力损失3000～3500Pa除尘效率99.4%运行费用200万元耗电费150万元其中运行费用与耗电费用两项具体见“8.4运行费用分析”浙江工商大学大气污染控制工程课程设计-6-第三章工艺选择3.1除尘技术简介现在工厂中普遍采用的除尘设备包括机械除尘器、袋式除尘器、电除尘器和湿除尘器等。但每种除尘净化系统总有其技术上的优点和缺点，应根据实际情况选择合适的除尘设施与工艺。3.1.1机械除尘器通常是指利用质量力（重力、惯性力和离心力等）的作用使颗粒物与气流分离的装置。它包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。机械除尘设备的优缺点：优点：⑴机械除尘利用的力比较单一，且除尘装置构造简单且没有运动部件。所以除尘装置故障少，容易操作和管理，运行费用相对较低，投资费用也较少。⑵机械除尘可以用作多级除尘的第一级分离，也可以单独使用。当单独使用时一般用于对除尘效率要求不高，或者仅仅需要简单除尘的场合。缺点：⑴机械除尘分离细小粉尘的能力比较弱，它对粒径较大（大于50μm）的粉尘有较高的除尘效果，但对粒径较小（小于5μm）分离效果较差。⑵机械除尘作用力单一，但设计计算复杂，而且设计计算数据容易受到多种因素影响，特别是外来气流（如漏风）对除尘效果影响特别大。3.1.2袋式除尘器是含尘气体从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁空气由排出口排出，沉积在滤料表面的粉尘，可以在机械振动的作用下从滤料表面脱落，最终落入灰斗中的一种除尘净化设施。袋式除尘设备的优缺点：优点：⑴袋式除尘器可以捕集多种干性粉尘，特别是高比电阻粉尘；⑵袋式除尘器可设计制造出适应不同气量的含尘气体的要求，除尘器的处理烟气量可从几m3/h到几百万m3/h；⑶袋式除尘器对净化含微米或亚微米数量级的粉尘粒子的气体效率较高，一般可达99%，甚至可达99.99%以上；浙江工商大学大气污染控制工程课程设计-7-⑷袋式除尘运行稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀等问题，操作、维护简单。缺点：⑴袋式除尘器不适于净化含粘结和吸湿性强的含尘气体，用布袋防尘器净化烟尘时的温度不能低于露点温度，否则将会产生结露，堵塞布袋滤料的孔隙；⑵袋式除尘器的应用主要受滤料的耐温和耐腐蚀等性能所影响，且会出现烧袋糊袋现象；⑶据统计，用袋式除尘器净化大于17000m3/h含尘烟气量所需的投资要比电除尘器高，而用其净化小于17000m3/h含尘烟气量时，投资费用比电除尘器省。3.1.3电除尘器是在通过高压电场进行分离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下，使尘粒聚集在集尘板上将粉尘从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。电除尘设备的优缺点：优点：⑴电除尘器可以净化气量较大且温度较高的含尘烟气。在工业上净化105～106m3/h的烟气，且用于净化350℃以下的烟气，可长期连续运行⑵除尘效率高。如果设计合理，安装施工质量高，电除尘器可以达到任何除尘效率的要求。目前，工业上应用的电除尘器，多数的除尘效率已达到99%以上。⑶电除尘器结构简单，气流速度低，压力损失小，干式电除尘器的压力损失大约为100～200Pa，湿式电除尘器的压力损失稍高些，通常只有200～300Pa。⑷电除尘器能够除下的粒子粒径范围较宽，对于0.1μm的粉尘粒子仍有较高的除尘效率。⑸电除尘器的能量消耗比其他类型除尘器低。如以每小时净化1000m3烟气计算，电除尘器的电能消耗约为0.2～0.8kw·h。缺点：⑴电除尘器的除尘效率受粉尘物理性质影响很大，特别是粉尘比电阻的影响更为突出。电除尘器最适宜捕集比电阻为104～5×1011⑵袋式除尘器的应用主要受滤料的耐温和耐腐蚀等性能所影响，且会出浙江工商大学大气污染控制工程课程设计-8-现烧袋糊袋现象；⑶电除尘器不适宜直接净化高浓度含尘气体。⑷电除尘器对制造和安装质量要求很高，需要高压变电及整流控制设备，且占地面积大。3.1.4湿式除尘器是使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞或者化学作用捕集颗粒，使粉尘从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。湿式除尘设备的优缺点：优点：⑴湿式除尘器的除尘效率不仅能与布袋和电除尘器相当，而且还可适用这些除尘器所不能胜任的除尘条件。表现在湿式除尘器对净化高温、高湿、高比阻、易燃、易爆的含尘气体具有较高的除尘效率。⑵湿式除尘器在去除含尘气体中粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些有毒有害的气态污染物。因此，湿式除尘器既可以用于除尘，又可以对气体起到冷却、净化的作用。⑶设备投资少，构造比较简单：在耗用相同能耗的情况下，湿式除尘器的除尘效率比干式除尘器的除尘效率高。缺点：⑴湿式除尘器的粉尘回收困难，且排出的沉渣需要处理。⑵湿式除尘器不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体。⑶净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水（或液体）将具有一定程度的腐蚀性。因此，除尘系统的设备均应采取防腐措施。⑷湿式除尘器因含水运行，在寒冷地区设备容易结冻，因此，要采用防冻措施。3.2可供选择的除尘技术通过以上的除尘设备简介，我们可以看到四种除尘设备的优缺点及适用条件。鉴于设计的要求，可对可供选择的除尘设备加以分析，以确定经济高校的方法。设计要求净化的是燃煤工业粉尘。可能会含有腐蚀性的气态污染物，所以对设备的防腐性能要求较高，不适合采用湿式除尘器。而且如果该工厂设在北方，天气寒冷，湿式除尘器设备内的洗涤水容易冻结。如果加强它的防腐与防冻措施，则会加大投资，所以原则上不予考虑。浙江工商大学大气污染控制工程课程设计-9-而机械除尘分离细小粉尘的能力比较弱，它对粒径较大（大于50μm）的粉尘有较高的除尘效果，但对粒径较小（小于5μm）分离效果较差。在设计要求中燃煤锅炉烟气粒径5μm的占了60%，如果采用机械除尘器则效率低下，烟气不能达标排放。所以设计要求的除尘净化系统可供选择的除尘技术有袋式除尘技术和电除尘技术两种。3.3方案的技术比较目前，国内外用于水泥窑尾除尘都是电、袋两大类收尘器。国内生产的袋除尘器、电除尘器每小时能处理几十到一百多万立方米风量的含尘废气，进口浓度允许超过100g／Nm3。排放浓度热力设备可控制在50mg／Nm3以下，通风设备可控制在30mg／Nm3以下。但随着《锅炉大气污染物排放标准》的出台，袋除尘器应用愈来愈多，国内外均出现“电改袋”的现象。但袋、电除尘器由于除尘机理不同，应用情况，除尘效果也不尽相同[7]。3.3.1原理