大学课程设计-大气污染控制工程.doc

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1、精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除1.袋式除尘器1.1袋式除尘器的简介袋式除尘器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成,利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤,当含尘气体进入袋式除尘器地,颗粒大、比重大的粉尘,由于重力的作用沉降下来,落入灰斗,含有较细小粉尘的气体在通过滤料时,粉尘被阻留,使气体得到净化。一般新滤料的除尘效率是不够高的。滤料使用一段时间后,由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应,滤袋表面积聚了一层粉尘,这层粉尘称为初层,在此以后的运动过程中,初层成了滤料的主要过滤层,依靠初层的作用,网孔较大的滤料也能获得较高

2、的过滤效率。随着粉尘在滤料表面的积聚,除尘器的效率和阻力都相应的增加,当滤料两侧的压力差很大时,会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去,使除尘器效率下降。另外,除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。因此,除尘器的阻力达到一定数值后,要及时清灰。清灰时不能破坏初层,以免效率下降。袋式除尘器的结构图1.2袋式除尘器的清灰方式主要有 (1)气体清灰:气体清灰是借助于高压气体或外部大气反吹滤袋,以清除滤袋上的积灰。气体清灰包括脉冲喷吹清灰、反吹风清灰和反吸风清灰。 (2 )机械振打清灰:分顶部振打清灰和中部振打清灰(均对滤袋而言),是借助于机械振打装置周期性的轮流振打各排滤袋,以清除滤袋上的积

3、灰。 (3 )人工敲打:是用人工拍打每个滤袋,以清除滤袋上的积灰。1.3袋式除尘器的分类(1 )按滤袋的形状分为:扁形袋(梯形及平板形)和圆形袋(圆筒形)。 (2 )按进出风方式分为:下进风上出风及上进风下出风和直流式(只限于板状扁袋)。 (3 )按袋的过滤方式分为:外滤式及内滤式。 滤料用纤维,有棉纤维、毛纤维、合成纤维以及玻璃纤维等,不同纤维织成的滤料具有不同性能。常用的滤料有208或901涤轮绒布,使用温度一般不超过120,经过硅硐树脂处理的玻璃纤维滤袋,使用温度一般不超过250,棉毛织物一般适用于没有腐蚀性;温度在80-90以下含尘气体。1.4袋式除尘器的优点(1 )除尘效率高,可捕集

4、粒径大于0.3微米的细小粉尘,除尘效率可达99%以上。 (2 )使用灵活,处理风量可由每小时数百立方米到每小时数十万立方米,可以作为直接设于室内,机床附近的小型机组,也可作成大型的除尘室,即“袋房”。 (3 )结构比较简单,运行比较稳定,初投资较少(与电除尘器比较而言),维护方便。 所以,袋式除尘器广泛应用于消除粉尘污染,改善环境,回收物料等。2.湿式石灰脱硫技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物,该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点,但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。石灰石石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术,日本、德国、美

5、国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。2.1石灰石石膏法脱硫工艺原理及流程石灰石石膏法脱硫工艺采用廉价易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂,石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液,当采用石灰为吸收剂时石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应从而被脱硫,最终反应产物为石膏。吸收塔内的反应、传递也极为复杂,总的反应为: 脱硫后的烟气经除雾器除去携带的细小液滴,经烟囱排入大气,脱硫石膏浆液经脱水装置脱水后回收利用。剩余浆液与新加入的石灰石浆液一起循环,这样就可以使加入的吸收剂充分被利用,并确

6、保石膏晶体的增长。石膏晶体的正常增长是最终产品处理比较简单的先决条件。新鲜的吸收剂石灰石浆液根据pH值和分离SO2量按一定比例直接加入吸收塔。2.2脱硫效率的主要影响因素湿式烟气脱硫工艺中,吸收塔循环浆液的pH值、液气比、烟气速度、烟气温度等参数对烟气脱硫系统的设计和运行影响较大。2.1.1吸收塔洗涤浆液的PH吸收塔洗涤浆液中pH值的高低直接影响SO2 的吸收率及设备的结垢、腐蚀程度等, 而且脱硫过程的pH值是在一定范围内变化的。长期的研究和工程实践表明,湿法烟气脱硫的工艺系统一般要求洗涤浆液的P H 值控制在4.5 5.5之间。2.1.2液气比石灰石法喷淋塔的液气比一般在(1525)L/m3

7、。取L/G18L/m3,则:液体用量2.1.3烟气流速和烟气温度目前, 将吸收塔内烟气流速控制在(2.63.5)m/s 较合理,典型值为3m/s。则吸收塔的截面积为:低洗涤温度有利于SO2 的吸收。所以要求整个浆液洗涤过程中的烟气温度都在100以下。100左右的原烟气进入吸收塔后, 经过多级喷淋层的洗涤降温, 到吸收塔出口时温度一般为(4570)。3.设计条件: 锅炉型号:SHS35-39 即双锅筒横置式燃烧炉,蒸发量35t/h,出口蒸汽压力39MP设计耗煤量:4.2t/h排烟温度:空气过剩系数:飞灰率=29%烟气在锅炉出口前阻力:850Pa设计煤成分: 污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中

8、2类区新建排污项目执行连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度200m,弯头40个。4.设计计算4.1计算锅炉燃烧产生的烟气量、烟尘和二氧化硫的浓度4.1.1烟气量的计算质量/g摩尔数(原子)/mol需氧量(分子)/mol生成物(分子)/molC632632/12=52.6752.6752.7H3030/1=3015/2=7.515O6060/16=3.75S88/32=0.250.250.25A140理论需要量:理论空气量:实际烟气量: 标态下烟气流量:4.1.2烟气含尘浓度4.1.3 SO2的浓度4.2除尘器的选择4.2.1除尘效率4.2.2除尘器的选择工况下烟气流量:所以采用脉冲

9、袋式清灰除尘器。4.3除尘器的设计4.3.1过滤面积4.3.2滤袋的尺寸单个滤袋直径:,取单个滤袋长度:,取滤布长径比一般为,4.3.3每条滤袋面积4.3.4滤袋条数4.3.5滤袋布置 按矩形布置:(A)a.滤袋分4组;b.每组36条;c.组与组之间的距离:250mm(B)组内相邻滤袋的间距:70mm(C)滤袋与外壳的间距:210mm4.4喷淋塔4.4.1喷淋塔内流量计算假设喷淋塔内平均温度为,压力为120KPa,则喷淋塔内烟气流量为:式中:喷淋塔内烟气流量,; 标况下烟气流量,; K除尘前漏气系数,00.1;代入公式得:4.4.2 喷淋塔径计算依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数,可选择喷淋塔内

10、烟气流速,则喷淋塔截面A为:则塔径d为:取塔径4.4.3喷淋塔高度计算 喷淋塔可看做由三部分组成,分成为吸收区、除雾区和浆池。(1) 吸收区高度依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得,选择喷淋塔喷气液反应时间t=4s,则喷淋塔的吸收区高度为:(2) 除雾区高度除雾器设计成两段。每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。最下层冲洗喷嘴距最上层(3.43.5)m。则取除雾区高度为:(3) 浆池高度浆池容量V1按液气比浆液停留时间t1确定:式中: 液气比,取; Q标况下烟气量,; t1浆液停留时间,s;一般t1为,本设计中取值为,则浆池容积为:选取浆池直径等于或略大于喷淋塔D0,本设计中选取的浆料直径为D05m,

11、然后再根据V1计算浆池高度:式中:h0浆池高度,m; V1浆池容积,; D0浆池直径,m。从浆池液面到烟气进口底边的高度为0.82m。本设计中取为2m。(4) 喷淋塔高度 喷淋塔高度为:4.4.4 新鲜浆料的确定1mol 1mol因为根据经验一般钙/硫为:1.05:1.1,此处设计取为1.05则由平衡计算可得1h需消耗CaO的量为:5.烟囱设计计算具有一定速度的热烟气从烟囱出口排除后由于具有一定的初始动量,且温度高于周围气温而产生一定浮力,所以可以上升至很高的高度。这相对增加了烟囱的几何高度,因此烟囱的有效高度为:式中:H烟囱的有效高度,m; Hs烟囱的几何高度,m; 烟囱抬升高度,m。5.1

12、 烟囱的几何高度的计算查相关资料可得燃烧锅炉房烟囱最低允许高度设为Hs为60m5.1.1 烟气释放热计算式中:烟气热释放率,kw; 大气压力,取邻近气象站年平均值; 实际排烟量, 烟囱出口处的烟气温度,433K; 环境大气温度,K;取环境大气温度=293K,大气压力=978.4kPa5.1.2烟气抬升高度计算由,可得式中:系数,取0.6,取0.4,取0.292,则:则烟囱有效高度5.1.3 烟囱直径的计算设烟气在烟囱内的流速为,则烟囱平均截面积为:则烟囱的平均直径d为:取烟囱直径为DN1200mm,校核流速v得:5.2 烟囱阻力损失计算烟囱亦采用钢管,其阻力可按下式计算: (4-5)式中:摩擦

13、阻力系数,无量纲;管内烟气平均流速,;烟气密度,;管道长度,m;管道直径,m;已知钢管的摩擦系数为0.02,所以烟囱的阻力损失为:5.3 烟囱高度校核假设吸收塔的吸收效率为:96%,可得排放烟气中二氧化硫的浓度为:二氧化硫排放的排放速率:式中: 为一个常数,一般取,此处取0.7; H烟囱有效源高;国家环境空气质量二级标准日平均的浓度为,则设计符合要求。6. 管道系统设计计算管道采用薄皮钢管,管内烟气流速为,则管道直径d为: 式中:Q烟气流量,;烟气流速,;1.2修正系数代入相关值得:结合实际情况,取为1260mm,则实际烟气流速为:7.系统阻力的计算7.1摩擦压力损失取,对于圆管工作状态下的烟

14、气密度:7.2局部压力损失弯头,40个弯头出口前阻力为850Pa,除尘器阻力选1400Pa,脱硫设备阻力选100Pa8.风机的选择8.1风量的计算8.2风压的计算结合风机全压及送风量,选用型离心引风机,其性能参数见表3。表3 型离心引风机性能参数机号功率转速流量全压6C18.5285080201512933642452电机的效率式中;Ne电机功率,kW;Q风机的总风量,m3/h;-通风机全压效率,一般取0.50.7;-机械传动效率,对于直联传动为0.95;电动机备用系数,对引风机,=1.3;代入数据得:9.达标分析9.1从从排放浓度核算在排烟温度160下,SO2的排放浓度,转换为烟囱出口温度2

15、5:则 设脱硫效率为95.88,脱硫后:依据大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行,烟尘最高排放标标准700mg/m3,所以本设计符合排放要求。9.2 从排放速率核算(1) 二氧化硫的排放速率设硫转化为二氧化硫的效率为95.88%,则二氧化硫的排放速率为:0.958864420000.250.8%=5.15200其为GB16297-1996现有污染源大气污染物排放限值中二级排放区中二氧化硫最高允许排放速率,所以符合要求,设计合理。 (2)烟气的排放速率可得出口浓度为:7.22(1-99.9%)= 7.22mg/m3150 mg/m3检验烟气排放速率=总烟气量烟气出口浓度(国标中二级排放区最

16、高允许排放速率),所以可得烟气排放速率也达标,所以设计合理。9.3从落地浓度核算地面最大浓度为:本设计任务书中规定,污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。由锅炉大气污染物排放标准(摘自GB 132712001)可查出烟尘最高允许排放浓度为200mg/m3,二氧化硫的最高允许排放浓度为。GB16297-1996现有污染源大气污染物排放限值中二级排放区中二氧化硫最高允许排放速率,比较得出排放浓度都不超标,因而设计合理,符合标准,所以该气体经处理后可以在国家2级标准下排放。9.4总排放浓度核算烟尘的总排放浓度(按每年300天计算):国家规定的烟尘总排放浓度为,因为,所以符合排

17、放标准。的总排放浓度(按每年300天计算):国家规定二氧化硫的总排放浓度为,因为,所以符合排放标准。参考文献1黄学敏,张承中.大气污染控制工程实践教程M.北京:化学工业出版社,20032张殿印.除尘工程设计手册M.北京:化学工业出版社,20033罗辉.环保设备设计与应用M.北京:高等教育出版社,20034周兴求,叶代启.环保设备设计手册-大气污染控制设备M,北京:化学工业出版社,2003结束语:这次大气污染控制工程课程设计主要设计燃煤锅炉房烟气除尘脱硫系统,虽然时间很短,但我从中学到了不少东西。课程设计是大学学习的一次综合性考核,是对我们所学知识的一次综合性考核,是我们走向社会前的一次实践。通

18、过这次课程设计,我不仅进一步掌握了我所学的砖业知识,而更能从设计中认识到实际工程设计与自己所想要达到的效果差异,对我们以后的工作遇到的问题,对我们有很大的帮助。同时也感谢老师给我们这次设计机会。附图目录1.袋式除尘器11.1袋式除尘器的简介11.2袋式除尘器的清灰方式主要有21.3袋式除尘器的分类21.4袋式除尘器的优点22.湿式石灰脱硫22.1石灰石石膏法脱硫工艺原理及流程32.2脱硫效率的主要影响因素32.1.1吸收塔洗涤浆液的PH32.1.2液气比32.1.3烟气流速和烟气温度33.设计条件:44.设计计算44.1计算锅炉燃烧产生的烟气量、烟尘和二氧化硫的浓度44.1.1烟气量的计算44

19、.1.2烟气含尘浓度54.1.3 SO2的浓度54.2除尘器的选择54.2.1除尘效率54.2.2除尘器的选择54.3除尘器的设计54.3.1过滤面积54.3.2滤袋的尺寸64.3.3每条滤袋面积64.3.4滤袋条数64.3.5滤袋布置64.4喷淋塔64.4.1喷淋塔内流量计算64.4.2 喷淋塔径计算64.4.3喷淋塔高度计算74.4.4 新鲜浆料的确定85.烟囱设计计算85.1 烟囱的几何高度的计算95.1.1 烟气释放热计算95.1.2烟气抬升高度计算95.1.3 烟囱直径的计算105.2 烟囱阻力损失计算105.3 烟囱高度校核116. 管道系统设计计算117.系统阻力的计算127.1

20、摩擦压力损失127.2局部压力损失128.风机的选择128.1风量的计算128.2风压的计算129.达标分析139.1从从排放浓度核算139.2 从排放速率核算149.3从落地浓度核算149.4总排放浓度核算15参考文献16结束语:17附图18美文欣赏1、 走过春的田野,趟过夏的激流,来到秋天就是安静祥和的世界。秋天,虽没有玫瑰的芳香,却有秋菊的淡雅,没有繁花似锦,却有硕果累累。秋天,没有夏日的激情,却有浪漫的温情,没有春的奔放,却有收获的喜悦。清风落叶舞秋韵,枝头硕果醉秋容。秋天是甘美的酒,秋天是壮丽的诗,秋天是动人的歌。2、 人的一生就是一个储蓄的过程,在奋斗的时候储存了希望;在耕耘的时候

21、储存了一粒种子;在旅行的时候储存了风景;在微笑的时候储存了快乐。聪明的人善于储蓄,在漫长而短暂的人生旅途中,学会储蓄每一个闪光的瞬间,然后用它们酿成一杯美好的回忆,在四季的变幻与交替之间,散发浓香,珍藏一生!3、 春天来了,我要把心灵放回萦绕柔肠的远方。让心灵长出北归大雁的翅膀,乘着吹动彩云的熏风,捧着湿润江南的霡霂,唱着荡漾晨舟的渔歌,沾着充盈夜窗的芬芳,回到久别的家乡。我翻开解冻的泥土,挖出埋藏在这里的梦,让她沐浴灿烂的阳光,期待她慢慢长出枝蔓,结下向往已久的真爱的果实。4、 好好享受生活吧,每个人都是幸福的。人生山一程,水一程,轻握一份懂得,将牵挂折叠,将幸福尽收,带着明媚,温暖前行,只

22、要心是温润的,再遥远的路也会走的安然,回眸处,愿阳光时时明媚,愿生活处处晴好。5、 漂然月色,时光随风远逝,悄然又到雨季,花,依旧美;心,依旧静。月的柔情,夜懂;心的清澈,雨懂;你的深情,我懂。人生没有绝美,曾经习惯漂浮的你我,曾几何时,向往一种平实的安定,风雨共度,淡然在心,凡尘远路,彼此守护着心的旅程。沧桑不是自然,而是经历;幸福不是状态,而是感受。6、 疏疏篱落,酒意消,惆怅多。阑珊灯火,映照旧阁。红粉朱唇,腔板欲与谁歌?画脸粉色,凝眸着世间因果;未央歌舞,轮回着缘起缘落。舞袖舒广青衣薄,何似院落寂寞。风起,谁人轻叩我柴扉小门,执我之手,听我戏说?7、 经年,未染流殇漠漠清殇。流年为祭。

23、琴瑟曲中倦红妆,霓裳舞中残娇靥。冗长红尘中,一曲浅吟轻诵描绘半世薄凉寂寞,清殇如水。寂寞琉璃,荒城繁心。流逝的痕迹深深印骨。如烟流年中,一抹曼妙娇羞舞尽半世清冷傲然,花祭唯美。邂逅的情劫,淡淡刻心。那些碎时光,用来祭奠流年,可好?8、 缘分不是擦肩而过,而是彼此拥抱。你踮起脚尖,彼此的心就会贴得更近。生活总不完美,总有辛酸的泪,总有失足的悔,总有幽深的怨,总有抱憾的恨。生活亦很完美,总让我们泪中带笑,悔中顿悟,怨中藏喜,恨中生爱。9、 海浪在沙滩上一层一层地漫涌上来,又一层一层地徐徐退去。我与你一起在海水中尽情的戏嬉,海浪翻滚,碧海蓝天,一同感受海的胸怀,一同去领略海的温情。这无边的海,就如同

24、我们俩无尽的爱,重重的将我们包裹。10、 寂寞的严冬里,到处是单调的枯黄色。四处一片萧瑟,连往日明净的小河也失去了光彩,黯然无神地躲在冰面下恹恹欲睡。有母女俩,在散发着丝丝暖意的阳光下,母亲在为女儿梳头。她温和的把头发理顺。又轻柔的一缕缕编织着麻花辫。她脸上写满笑意,似乎满心的慈爱永远装不下,溢到嘴边。流到眼角,纺织进长长的。麻花辫。阳光亲吻着长发,像散上了金粉,闪着飘忽的光辉。女儿乖巧地依偎在母亲怀里,不停地说着什么,不时把母亲逗出会心的微笑,甜美的亲情融化了冬的寒冷,使萧索的冬景旋转出春天的美丽。11、 太阳终于伸出纤纤玉指,将青山的柔纱轻轻褪去。青山那坚实的肌胸,挺拔的脊梁坦露在人们的面

25、前,沉静而坚毅。不时有云雾从它的怀中涌起,散开,成为最美丽的语言。那阳光下显得凝重的松柏,那苍茫中显现出的点点殷红,那散落在群山峰顶神秘的吻痕,却又增添了青山另外的神秘。12、 原野里那郁郁葱葱的植物,叫我们丝毫感受不到秋天的萧索,勃勃生机与活力仍在田间高山涌动。谷子的叶是墨绿的,长而大的谷穗沉甸甸地压弯了昨日挺拔的脊梁;高粱仍旧那么苗条,满头漂亮的红缨挥洒出秋的风韵;那纵横原野的林带,编织着深绿浅黄的锦绣,抒写出比之春夏更加丰富的生命色彩。13、 终于,心痛,心碎,心成灰。终于选择,在月光下,被遗忘。百转千回,早已物是人非;欲说还休,终于咫尺天涯;此去经年,你我终成陌路。爱你,终是一朵花开至

26、荼糜的悲伤,一只娥飞奔扑火的悲哀。14、 世界这么大,能遇见,不容易。心若向阳,何惧忧伤。人只要生活在这个世界上,就有很多烦恼,痛苦或是快乐,取决于你的内心。人不是战胜痛苦的强者,便是屈服于痛苦的弱者。再重的担子,笑着也是挑,哭着也是挑。再不顺的生活,微笑着撑过去了,就是胜利。15、 孤独与喧嚣无关,摩肩接踵的人群,演绎着身外的花开花谢,没谁陪你挥别走远的流年。孤独与忙碌迥异,滚滚红尘湮没了心境,可少了终点的奔波,人生终究一样的苍白。当一个人成长以后,在他已经了解了世界不是由鲜花和掌声构成之后,还能坚持自己的梦想,多么可贵。16、 生活除却一份过往和爱情外,还是需要几多的遐思。人生并不是单单的由过往和爱情符号所组成的,过往是人生对所有走过岁月的见证;因为简单,才深悟生命之轻,轻若飞花,轻似落霞,轻如雨丝;因为简单,才洞悉心灵之静,静若夜空,静似幽谷,静如小溪。【精品文档】第 16 页

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