大气污染控制工程课程设计(华工).doc

河南城建学院

大气污染控制工程课程设计

班级: 环境工程
姓名 : 吴超群
学号 : 021410240
指导老师: 张霞 姜立民 焦桂枝

某化工有限公司三废混燃锅炉烟气脱硫除尘工程设计

【前言】随着我国工业的快速发展和国民经济的大幅增长，大气污染问题日渐突出。人类活动中未经处理排放的各种有毒有害气体可能造成的危害，如酸雨、光化学烟雾等等，严重威胁国民健康和限制经济发展。本课程设计对象——燃煤电厂，在其生产过程中产生大量主要污染物为颗粒污染物的烟气，需要采取一定的除尘设备加以处理。
【关键字】袋式除尘器 大气污染

一． 原始设计资料
1. 单位生产情况
设计项目为1´60t/h+1´75t/h三废锅炉，燃料为某工业区洗中煤，掺烧化肥厂造气炉排出的废渣和废气。其中60t/h三废余热锅炉：燃用洗中煤及炉渣：12~16t/h，造气炉吹风气气流量50000~80000m3/h，H2S含量800~1000mg/m3；其中75t/h三废余热锅炉：燃用洗中煤及炉渣：15~20t/h，造气炉吹风气气流量50000~80000m3/h，H2S含量800~1000mg/m3。治理工程在厂区内60 m ´50 m范围内，烟管出锅炉房的相对标高为3.5 m。
2. 煤质资料参数
序号
项目
符号
单位
1
工作基碳份
Car%
22~26
2
工作基氢份
Har%
1.9~2.4
3
工作基氧份
Oar%
8~10
4
工作基氮份
Nar%
---
5
工作基硫份
Sar%
0.6~1.0
6
工作基水份
Mar%
1.22~1.93
7
工作基灰份
Aar%
49~59
8
可燃挥发份
Vdaf%
14.5~15.6
9
工作基低位发热量
Qnet，ar MJ/kg
10.58

3.灰成分分析

序号
名称
符号
单位
设计煤种
校核煤种
1
二氧化硅
SiO2
%
52.7
50.98
2
三氧化二铝
Al2O3
%
28.36
32.08
3
三氧化二铁
Fe2O3
%
5
3.85
4
氧化钙
CaO
%
4.64
4.12
5
氧化镁
MgO
%
1.38
1.44
6
氧化钾
K2O
%
1.79
1.04
7
氧化钠
Na2O
%
0.21
0.14
8
三氧化硫
SO3
%
1.51
2.26
9
五氧化二磷
P2O5
%
0.22
0.60
10
二氧化钛
TiO2
%
0.86
0.96
4.气象和地理条件

序号
气象和地理条件
参数
1
多年平均大气温度
15.6℃
2
多年极端最高气温
42.3℃
3
多年极端最低气温
-15.3℃
4
多年平均相对湿度
67%
5
多年平均风速
2.4m/s
6
累年瞬时最大风速
20m/s
7
最大冻土深度
22cm
8
最大积雪深度
22cm
9
地基承载力
230kPa
10
抗震设防烈度
6度
11
设计基本地震加速度值
0.05g

锅炉型号：SZL4—13型，共4台(2.8MW×4) 设计耗煤量：600kg/h(台) 排烟温度：160℃ 烟气密度(标准状态下)：1.34kg/m3 空气过剩系数：α＝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℃
空气含水(标准状态下)按0.0l293kg／m3 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％

4. 排放浓度
按锅炉大气污染物诽放标准(GBl3271一2001)中二类区标准执行
烟尘浓度排故标淮(标准状态下)：200mg／m3。
二氧化硫排放标准(标准状态下)：900mg／m3。
二． 设计计算
1． 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算
（1）标准状态下理论空气量

式中 ， ， ，——分别为煤各元素所含的质量分数。
代入＝22%，＝2%，＝0.7%，＝9%，
得=4.76 (1.8670.22+5.560.02+0.70.007-0.70.09)=2.21

（2）标准状态下理论烟气量（设空气含湿量为12.93）

式中　——标准状态下理论空气量，；
　　　——煤中水分所占质量分数，％；
　　　——N元素在所占质量分数，％；
代入　=2.21 ,=1.3%,=0%,　
得＝1.867(0.22+0.3750.007)+11.20.02+1.240.013+(0.016+0.79) 2.21+0.80=2.43

（３）标准状态下实际烟气量

式中　——空气过剩系数,取1.6
注意：标准状态下烟气流量Q以计，因此，设计耗煤量
代入　＝2.43 ，＝2.21 ，
得=2.43+1.0160.62.21＝3.78
设计耗煤量= =24600
——标准状态下实际烟气量

（４）标准状态下烟气含尘浓度

式中　——排烟中飞灰占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，。
代入＝16%,=15%,＝10.25,
得C=0.150.16/10.25=0.00234

（５）标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

式中　——煤中可燃硫的质量分数
代入＝1%,＝10.25,
得=20000/10.25＝1.95

2． 除尘器的选择
（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，。
代入C=2349,=200,得＝1-200/2340=0.91453=91.45%

（２）除尘器的选择
工作状况下烟气流量
= 39018
——标准状态下实际烟气量，
——工作状况下烟气温度，K
——标准状况下温度，273K

总的烟气流速 10.8
单个的各为Q’=9755，Q’/3600=2.7
采用MC60-Ⅱ长袋脉冲袋式除尘器，阻力为P=1176-1470
型号规格
过滤面积m2
含尘浓度g/m3
过滤风速m/min
过滤风量m3/n
阻力H2omm
效率％
外型尺寸长×宽×高(mm)
重量(Kg)
MC60-Ⅱ
45
＜15
2-4
5400-10800
120-150
99.5
2290×1678×3667
1730

3． 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置

(1) 各装置及管道布置的原则
根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定了各装置的位置，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，占地面积小，并使安装、操作和维修方便。

(2) 管径的确定
单个锅炉的流量,1,2,3,4管： /3600=2.7

m
式中 ——工况下管内烟气流量，；
——烟气流速，取=10m/s
圆整，取d=560mm, 10.96=11.0m/s
对6，7管： =0.79 m
圆整，取d=800mm, 10.7m/s
对9管： =1.12m
圆整，取d=1120mm, 11.0m/s

4． 烟囱的设计
（1）烟囱高度的确定
　　首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量（t/h）,然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定来确定烟囱的高度。

　　　　　　　　　　　　锅炉烟囱高度表
锅炉总额定出力/(t/h)
<1
1~2
2~6
6~10
10~20
26~35
烟囱最低高度/m
20
25
30
35
40
45

查所选除尘器的相关参数，选定烟囱高度为40m

（2）烟囱直径的计算
烟囱出口内径可按下式计算

式中 ——通过烟囱的总烟气量，；
——按下表选取的烟尘出口烟气流速，m/s。

　　　　　　　　　 烟尘出口烟气流速表
通风方式
运行情况
全负荷
最小负荷
机械通风
10~20
4~5
自然通风
6~10
2.5~3

选定
=1.072m
烟囱底部直径

式中 ——烟囱出口直径，
H——烟囱高度，m
i——烟囱锥度，通常取0.02~0.03。这里取0.02

（3）烟囱的抽力

式中 H——烟囱的高度，m；
——外界空气温度，-1；
——烟囱内烟气平均温度，160；
B——当地大气压，97860。

5． 系统阻力的计算
（1） 摩擦压力损失
对于圆管
式中 L——圆管长度，m；
D——管道直径，m；
——烟气密度，1.34；
——管中气流平均速率，m/s；
——摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度K/d的函数。可以查手册得到（实际中对技术管道值可取0.02，对砖砌或混凝土管道可取0.04），这里采用钢板制圆形通风管,取0.02.

管1，2，3，4：=11m/s, D=560mm,L=2.18m, 6.31 Pa
管5，8：=11m/s, D=560mm,L=6.66m，18.47 Pa
管6，7：=10.7m/s, D=800mm,L=3.33m，4.85 Pa
管9：=11m/s, D=1120mm,L=3m，4.34 Pa

（2） 局部压力损失

式中 ——异型管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得；
——与相对应的段米娜平均气流速率，m/s；
——烟气密度，
弯头15，48：
三通管256，378：
三通管967：
系统总阻力：（其中烟气在出口前阻力8004，12004）

=8221.01 Pa

6． 风机及电动机选择及计算
（1）风机风量的计算

式中 1.1——风量备用系数；
Q——标准状态下风机前表风量；
——风机前烟气温度，若管道不太长，可以进似取锅炉排烟温度；
——当地大气压，kPa。

（2）风机风压的计算

式中 1.2——风量备用系数；
——系统总阻力，Pa；
——烟囱抽力，Pa；
——风机前的烟气温度，℃；
——风机性能表中给出的试验用气体温度，℃；（参考德惠风机选型系统）
——标准状况下烟气密度，1.34 。

9636.84 Pa
选择的风机型号：高压系列风机9-19 1600D

（3）电动机功率的计算

式中 ——风机风量；
——风机风压；
——风机在全压头时的效率,0.81（一般风机为0.6，高效风机约为0.9）；
——机械传动效率，当风机与电动机直连传动时=0.95；
——电动机备用系数，对风机，=1.3。
根据电动机的功率，风机的转速，传动方式选择电动机的型号为Y355m2-4 250Kw ,转速为1450r/min

201 Kw

三． 【小结】
本次大气污染控制工程课程设计主要设计了一燃煤电厂的某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统。通过本次课程设计，我们不但回顾了课本中学习的内容、巩固了知识，另一方面，也对当前环保产业的发展有了直观的认识，特别是除尘设备的发展现状。从风量计算，浓度计算，除尘效率到管线布置，我们初步将学过的知识统合地应用了一遍，为以后的工作大下了一定基础。由于是第一次设计，其中难免有些不足甚至错误，还望老师批评指正。

四． 【参考文献】
(1)郝吉明，马广大主编．《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

五． 【附图】（如下）