大气污染控制课程设计.doc
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1、 前 言 如今随着经济的快速发展,大气污染问题越来越受到人们的重视。大气污染问题如果处理不好,将成为国家谋求发展、提升综合国力的瓶颈。我国的环境更是尤为严重。大气中已经产生危害或被人们注意到的污染物约有100种左右,其中影响范围广,对人类环境威胁较大的主要有碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物、硫氧化物、硫化氢、氟化物、光化学氧化剂和微粒物质。特别是SO2排放量逐年增长。大气污染不得到治理,人类的可持续发展将无法实现,控制大气污染将长期作为我国污染控制领域的主要任务之一。因此,学习大气处理知识的课程尤为重要。相关的课程设计实训更是不能少。 大气课程设计是大气污染控制工程教学中综合性和实践性较强的教
2、学环节,是理论系实际的桥梁,是体察工程实际问题复杂性的初次尝试。通过大气课程设计,要求我们能综合运用本课程和前修课程的基本知识,进行融会贯通的独立思考,在规定的时间内完成指定的大气设计任务,从而得到大气课程设计的初步训练。 气体吸收、大气除尘是重要的单元操作。气体吸收是用是适当的液体吸收剂处理气体混合物以去除其中的一种或多种组分的操作。大气除尘是运用先进的除尘设备去除烟尘的技术。两者广泛应用于大气污染处理中。本次课程设计的题目是DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计。要求有:根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量,烟尘和二氧化硫浓度。净化系统设计方案的分析,包括净化设备
3、的工作原理及特点;运行参数的选择与设计;净化效率的影响因素等。设备结构设计计算,烟囱设计计算,管道系统设计,阻力计算,风机电机的选择,设备选择依据和工艺流程介绍;还要根据计算结果绘制设计图,系统图要标出设备、管件编号、并附明细表;除尘系统、脱硫设备平面、剖面布置图若干张等。通过设计更充分的了解工作。课程设计是我们学习中的重要组成部分,是培养我们工程设计能力和创新能力的重要实践环节,在设计过程中我们应充分利用学校现有实训场地,结合课程设计的任务要求,力争做到深入浅出、简明扼要,在较短的时间内对大气污染控制工程的课设有一个比较全面的了解。目 录1大气污染控制课程设计任务书11.1课程设计的题目11
4、.2课程设计的目的11.3设计原始资料11.4课程教学要求21.5设计内容与要求22 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算32.1烟气量的计算32.2烟气浓度的计算42.3二氧化硫浓度的计算43除尘器的选型与应用53.1 除尘器应达到的除尘效率53.2 除尘器的选择53.2.1滤料的选择53.2.2滤袋形状及进气方式的选择63.2.3袋式除尘器的选型与应用74管道的布置104.1管道布置的原则104.2管径的确定105统阻力的计算105.1烟气在直管中的流动阻力计算105.2局部阻力计算115.2.1弯头处阻力计算115.2.2渐缩渐宽处阻力计算125.3总的系统阻力计算126风机和电动机选择与计
5、算126.1标准状态下风机风量的计算126.2风机风压的计算136.3电动机功率的计算137填料塔的设计147.1 吸收剂的选择147.2 流程图及流程说明147.3填料的选择157.5填料塔工艺计算157.5.1物性参数的确定157.5.2 物料衡算177.5.3填料塔塔径的计算187.5.4填料层压降的计算197.5.5填料层高度计算207.5.6填料塔的附属结构选择与计算227.5.7填料塔设计一览表238烟囱的设计248.1烟囱高度的确定248.2烟囱直径计算248.3烟囱的抽力259心得体会2910参考文献:3111附图31第 27 页1大气污染控制课程设计任务书1.1课程设计的题目
6、DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计1.2课程设计的目的大气污染控制工程课程设计是配合大气污染控制工程专业课程而单独设立的设计性实践课程。教学目的和任务是使学生在学习专业技术基础和主要专业课程的基础上,学习和掌握环境工程领域内主要设备设计的基本知识和方法,培养学生综合运用所学的环境工程领域的基础理论、基本技能和专业知识分析问题和解决工程设计问题的能力,培养学生调查研究,查阅技术文献、资料、手册,进行工程设计计算、图纸绘制及编写技术文件的基本能力。1.3设计原始资料DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计锅炉型号:DZL2-13 即:蒸发量2t/h,出口蒸
7、汽压力13MPa设计耗煤量:350kg/h设计煤成分:CY=65% HY=4% OY=2% NY=1% SY=3% AY=15% WY=10% ;VY8,属于高硫无烟煤排烟温度:160 空气过剩系数1.3 飞灰率16 烟气在锅炉出口前阻力550Pa 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。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度50m,90弯头10个。注: 锅炉大气污染排放标准(GB13271-2001)中二类区执行标准 烟尘浓度排放标准(标准状况下):200/ 二氧化硫排放标准(标准状况下):900/ 若烟囱高度达不到GB132712001表4锅炉房烟囱最低允许
8、高度(4t锅炉烟囱高度最低35m,6t锅炉烟囱高度最低40m)的要求,其排放标准值按50%执行,即:烟尘浓度排放标准(标准状况下):100/ 二氧化硫排放标准(标准状况下):450/1.4课程教学要求 本课程设计的选题紧紧围绕大气污染控制工程烟气除尘为主题。学生必须根据教学要求、设计工作量以及实际条件,进行恰当选题。能按照设计任务书,顺利完成设计任务,培养运用本学科的基础理论和专业知识解决本专业实际问题的能力,提高设计计算、工程制图和使用资料的能力。1.5设计内容与要求1. 根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量,烟尘和二氧化硫浓度。2 净化系统设计方案的分析,包括净化设备的工作原理及特点
9、;运行参数的选择与设计;净化效率的影响因素等。3 除尘设备结构设计计算4 脱硫设备结构设计计算5 烟囱设计计算6 管道系统设计,阻力计算,风机电机的选择7. 设计任务完成后,学生要根据设计的全过程完成专业课程设计说明书,按照一定格式写出设计计算书。课程设计说明书主要内容有:(1)设计题目;(2)主要指标和要求;(3)方案工作原理;(4)设计计算依据、计算结果;(5)设备选择依据和工艺流程介绍;(6)结果汇总。8 根据计算结果绘制设计图,系统图要标出设备、管件编号、并附明细表;除尘系统、脱硫设备平面、剖面布置图若干张,以解释清楚为宜,至少3张( 3号) 图,并包括系统流程图一张(2号图)。此外,
10、还要求文字应简明、通顺、内容正确完整,书写工整、装订成册。2 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算2.1烟气量的计算以1kg煤燃烧为基础表1 以1kg煤燃烧为基础烟气量的计算表组分重量(g)摩尔数(mol)需氧量(mol)产物量(mol)C65054.16754.16754.167H40401020O201.25-0.625-N100.714-S300.93750.93750.9375H2O1505.556-5.556A灰分80-V80-1.标准状态下理论需氧量为:54.167+10-0.625+0.9375=64.4795 mol/kg3. 标准状态下理论产物量:54.167+20+0.9375
11、+5.556=80.6605 mol/kg4.准状态下理论烟气量=理论N2量为+产物量=242.4429+80.6605=323.1034mol/kg5.标准状态下理论空气量:64.47954.76=306.92242 mol/kg6.标准状态下实际空气量=标准状态下理论空气量a (空气过剩系数取1.3) =306.922421.3=398.999 mol/kg7.标准状态下实际干烟气量=标准状态下理论烟气量+标准状态下过剩空气量=标准状态下理论烟气量+(标准状态下实际空气量-标准状态下理论空量)=323.1034+398.999-306.92242=415.18 mol/kg转换单位:415
12、.1822.41000=9.3 m3/kg8.水分含量=12.9668.937522.4181000=0.14 m3/kg9.准状态下实际湿烟气量Qy=标准状态下实际干烟气量+水分含量 =9.3+0.14=9.44 m3/kg2.2烟气浓度的计算标准状态下烟气含尘浓度(/m3)式中: Qy 标准状态下实际烟气量, m3/kg;A 煤中不可燃成分的含量(此处1kg煤中含A 150g)dSh 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数,%。 C=2.54103 mg/m32.3二氧化硫浓度的计算标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 (mg/)式中: QY 标准状态下燃煤产生的实际烟气量, m3/kg;S
13、煤中可燃硫的质量分数,%。CSO2= = 6.36103 mg/m33除尘器的选型与应用3.1 除尘器应达到的除尘效率式中: C2标准状态下烟气含尘浓度,mg/;C标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值,mg/。3.2 除尘器的选择3.2.1滤料的选择由于锅炉出口处烟气温度为160,要求填料有较高的耐高温性能和耐氧化性能,综合各方面因素和比较我们筛选出两种滤料可以满足本方案设计的要求,它们的详细资料如下表:表2 滤料参数表 种类 性能 名称密度使用温度耐热性抗拉强度/MPa断裂延伸率/%耐磨性耐腐蚀性可燃性最高最低干热湿热有机酸无机酸碱合成纤维聚四氟乙烯2.3280-300BB3313BAAA无机
14、纤维玻璃纤维2.54315AA145-1583-5EAAB不燃 通过参考各种相关资料和综合分析,由于聚四氟乙烯价格较贵,虽然它和玻璃纤维一样能满足本方案要求,但为了节省资金我们最终选用玻璃纤维作为袋式除尘器的滤料。3.2.2滤袋形状及进气方式的选择1.滤袋按形状分类可以分为圆袋式除尘器和扁袋式除尘器两种。 圆袋式除尘器:直径一般为120-300mm,高度一般为2-3m。长径比一般为10-25,最大可以达到40,滤袋长径比和过滤风俗有关,可以按下表选用表3 滤袋风速参数选择表过滤风速/(m/min)1.5滤袋长径比(e/d)302520 优点:圆袋的支撑骨架及连接简单,清灰容易,维护管理也比较方
15、便,所以应用非常广泛。 扁袋式除尘器:滤袋为扁平型,厚度及履带间隙为25-50mm,高度为0.6-1.2m,深度为300-500mm;最大优点是:单位容积的过滤面积大,但是清灰、检修、换袋很复杂,因此应用范围受限。2.进气方式与过滤方式的选择进气方式有上进气和下进气两种方式,如图1所示。采用上进气时,粉尘的沉降速度与气流速度相重叠,能在滤袋上形成较均匀的粉尘层,过滤性能好,但配气室设在上部,是除尘器高度增加,并有积灰现象。采用下近期方式时,粗尘粒可直接沉降于灰斗中,降低了滤袋的负荷与磨损。但由于气流方向与灰尘下落方向相反,清灰后的细尘会重新沉积与滤袋表面,降低了清灰效果。过滤方式有外虑和内虑两
16、种方式,如图1所示。内虑式是使含沉气流进入滤袋内部,粉尘被阻留于滤袋内表面,净化气穿过滤袋逸至袋外,袋外干净,便于换袋与检修,且袋内无骨架,减少了滤袋的磨损,但滤袋扭曲较大,仅适用于机械振打与逆气流清灰方式;外虑气流方向则相反,滤袋内必设骨架,适于脉冲喷吹、高压气流喷吹清灰方式,但滤袋与骨架磨损较大。下面为圆筒形袋式除尘器与扁袋除尘器示意图由以上分析,本设计方案选用下进气上排气外虑式方式过滤。3.清灰方式的选择 清灰方式有人工清灰、机械清灰;逆气流、气环清灰;脉冲喷吹;反吹风与振动结合等几种。一般反吹与振动为间歇式,即清灰时切断气流。气流和脉冲为连续式,即清灰时不切断气流,但气环反吹对滤袋磨损
17、很快,气环相与传动构件易发生故障,目前使用较少。 本设计方案选用脉冲喷吹方式进行清灰。3.2.3袋式除尘器的选型与应用1.处理气量的确定从锅炉流出的烟气在进入除尘器时,由于除尘器的密封不严等原因使进入除尘器的烟气流量变大,即除尘器本身存在漏风率,除尘器的漏风附加率一般为10%-15%,本方案中取漏风率为12%,由前面计算可知: 所以:2.过滤风速的选取风速的大小与含尘气体的性质、织物的类别及粉尘的性质有关。一般脉冲袋式除尘器的过滤风速在2-4m/min,经过参考相关袋式除尘器的设计实例,本设计采用的过滤风速为2.5m/min3.过滤面积的计算总过滤面积的计算公式为: 式中: 总过滤面积,; 滤
18、袋工作部分的过滤面积, 滤袋清灰部分的过滤面积, 通过除尘器的总气体量, 过滤速度, 滤袋清灰部分的过滤面积是指滤袋没用来过滤的面积,一般占滤带面积的5%-10%,本方案计算中取8%;所以:4.单条滤袋的面积单条圆形滤袋的公称面积,滤袋直径,滤袋长度,由前面描述可知:滤袋120mm-300mm,在此选=120mm滤袋长度(即高度)一般为2-3m,在此选=2.5m所以:5.袋的数量由前面计算出的总过滤面积和单条滤袋的面积既可以求出履带条数6.选袋式除尘器的基本性能由前面的计算,参阅除尘设计工程手册,本方案设计中我们选用了LSB48-I、I/A型脉冲袋式除尘器,其基本参数如下表:表4 LSB48-
19、I、1/A型脉冲袋式除尘器技术性能型号处理烟气量(m3)除尘效率(%)本体阻力(Pa)过滤面积(m2)滤 袋数 量(条)脉冲阀数 量(个)LSB48-I、1/A54301357099.50.61.245488过滤风速(m3/min)气源压力(kPa)滤袋规格(长宽高)(mm)脉冲控制仪表最大外形尺寸(长宽高)(mm)设备质量(kg)251962941202500电控或气控1800140045501370.70表5 LSB48-I、1/A型脉冲袋式除尘器的外型尺寸(mm)ABeDLEab=ca1b1164013603803001720150016100=1600110120A1B1E1yxFa2
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