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1、 環(huán)境工程大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì) 專業(yè)班級：08級環(huán)境工程2班 學(xué)生姓名： 學(xué) 號：20087366 時(shí) 間：2011.7.5 指導(dǎo)老師： 目錄 1.設(shè)計(jì)原始資料3 1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容3 1.2設(shè)計(jì)要求3 1.3設(shè)計(jì)參數(shù)3 1.4氣象條件4 2．設(shè)計(jì)計(jì)算4 2.1.燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算4 2.2除塵器的選擇5 3．袋式除塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算6 3.1過濾面積的確定6 3.2濾袋數(shù)量的計(jì)算6 3.3袋籠6 3.4進(jìn)風(fēng)通道的設(shè)計(jì)6 3.5出風(fēng)通道的設(shè)計(jì)6 3.6袋式除塵器上箱體的

2、設(shè)計(jì)計(jì)算6 3.7電磁脈沖閥7 3.8噴吹管7 3.9提升閥的選型設(shè)計(jì)計(jì)算7 3.10氣包7 3.11空氣壓縮機(jī)7 3.12灰斗的設(shè)計(jì)計(jì)算8 4．煙氣脫硫工藝設(shè)計(jì)9 4.1脫硫工藝組成及流程9 4.2煙氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)10 4.3吸收塔系統(tǒng)設(shè)計(jì)10 4.4脫硫吸收劑設(shè)計(jì)11 5．小結(jié)12 6．參考文獻(xiàn)12 7.附圖13 袋式除塵器是控制粉塵污染應(yīng)用最廣的設(shè)備，其運(yùn)行過程是以濾料—清灰—再過濾的程序運(yùn)行的，要保證袋式除塵器長期穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)鍵事情會技術(shù)和濾料特性。本設(shè)計(jì)依據(jù)煤種等工藝條件及排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，對袋式除塵器的性能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；通過合理選擇濾料、均勻布?xì)?、及時(shí)

3、清灰等措施，提高布袋除塵器的效率，有效降低袋式除塵器的壓力損失。 1.設(shè)計(jì)原始資料 1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容。 袋除塵機(jī)使用與火電行業(yè)在我國還是剛剛起步，在對袋除塵技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了解后，決定對本設(shè)計(jì)選用袋式除塵。系統(tǒng)工藝流程見圖： 1.2設(shè)計(jì)要求 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下袋除塵器煙塵排放濃度為150mg/m，二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)為160mg/m。 1.3設(shè)計(jì)參數(shù) 應(yīng)用基灰分：13.38%；應(yīng)用基水分：16.32%；可燃基揮發(fā)分：41.98%；應(yīng)用基低位發(fā)熱量：16768KJ/kg（由于媒質(zhì)波動(dòng)較大，要求除塵器適應(yīng)性較好）。 鍋爐設(shè)備的主要參數(shù) 額定蒸發(fā)量 （t/h） 主蒸汽壓力

4、 （MPa） 主蒸汽溫度 (C) 燃煤量 (t/h) 排煙量 (m/h) 排煙溫度 (C) 220 9.81 540 36.4 440000 140-150 煤的組成成分 單位:％ C H N S A W V 68 4 1 1 15 6 13 1.4氣象條件 年平均大氣壓力97.86kPa，最低溫度平均值-1℃，當(dāng)?shù)仄骄L(fēng)速2.8m/s，空氣過剩系數(shù)，煙氣密度1.34kg/m，空氣含水0.01296kg/m。 2、設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1.燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算 ⑴標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量

5、 =6.97 式中 C，H，S，O —— 分別代表煤中各元素所含得質(zhì)量分?jǐn)?shù) ⑵標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量 =7.42() 式中—— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，W-----煤中水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，N-----N元素在煤中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) (3)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量Q應(yīng)以計(jì),因此, =10.2536.41000=373100() 式中a-----空氣過量系數(shù)，------標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量, ------標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量, (4)煙氣含塵濃度 式中--排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，--煤中不可燃成分的含量

6、 --標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量, () (5)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算 式中S------煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，------標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量,() 2.2除塵器的選擇 (1)除塵效率 =91.45% 式中C------標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度, ------標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值, (2)除塵器的選擇 工作狀況下煙氣流量 =578100 式中Q-----標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量,，-----工況下煙氣溫度,K T------標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度,273K 則煙氣流速為 所以選用脈沖噴吹清灰方式，選用

7、聚苯硫醚濾料，過濾風(fēng)速取1.0m/min。 3.袋式除塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1過濾面積的確定 S=V/60v 式中，S為過濾面積 m；v為過濾風(fēng)速 m/min；V為處理風(fēng)量 m/h。 本次設(shè)計(jì)的v=1.0m/min，V=440000 m/h。則 3.2濾袋數(shù)量的計(jì)算 式中，N為濾袋數(shù)量，條；S為過濾面積，m；D為濾袋直徑，mm；L為濾袋長度，m。取D=150mm，L=6m。 3.3袋籠 本次設(shè)計(jì)采用圓形履帶框架，頂邊結(jié)構(gòu)采用卷邊法蘭型。袋籠縱筋為不銹鋼筋條。 3.4進(jìn)風(fēng)通道的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的大空間自由配氣系統(tǒng)，就是把通道做得很大，讓氣體在里面自由平衡，平均分配到

8、各個(gè)過濾室。其設(shè)計(jì)尺寸為：4820 mm3000mm11110mm。 3.5出風(fēng)通道的設(shè)計(jì) 出風(fēng)通道是潔凈煙氣排出除塵器的通道，它的尺寸由出風(fēng)法蘭口決定，出風(fēng)法蘭凈尺寸為1680mm3000mm，除塵器總長度為11120mm（37003+54）。因此出風(fēng)通道的尺寸為1680mm3000mm11120mm。 3.6袋式除塵器上箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）袋的布置。對于150-180mm，袋長為6m的濾袋，袋間距應(yīng)大于濾袋的半徑，相鄰行距通常取250mm。在本次設(shè)計(jì)中除塵器分6個(gè)室，左右對稱布置。每個(gè)室的濾袋采用正方型布置，濾袋間凈距取100mm，相鄰行凈距取100mm。邊排濾袋與袋室或隔板之間

9、的距離（從濾袋中心算起）由于不要求同行，取200mm。 每室濾袋數(shù)為182個(gè)，縱向排14個(gè)，橫向排13個(gè)。 （2）脈沖除塵器花板設(shè)計(jì)?；ò宓拈_孔取決于濾袋的布置，由濾袋布置可知，每個(gè)花板的尺寸為： 縱向，200+25013+50+200=3700mm； 橫向，200+25012+200=3400mm。 （3）上箱體高度的確定。截面風(fēng)速一般不超過10m/s，提升閥的行程為500mm，因此初步擬定上箱體高度為800mm。則截面風(fēng)速為 （符合設(shè)計(jì)要求） 式中，v為截面風(fēng)速，m/s；Q為一個(gè)室的氣體流量，m/h；S為一個(gè)室的截面面積，m。 3.7電磁脈沖閥 一個(gè)脈沖閥的噴吹面積為 S

10、=13πDL=133.140.156=36.738m 設(shè)計(jì)噴吹管徑與脈沖閥徑一致，取噴嘴平均直徑為16mm，則噴嘴截面積為200，閥接管面積為5150，則噴嘴截面積/閥接管面積=20013/5150100%=50.4%，滿足要求。本次設(shè)計(jì)采用DMF-Y-89型電磁脈沖閥，其技術(shù)規(guī)格如下：氣源壓力0.2-0.3MPa；工作電壓DC2.4V；噴嘴量250L/pluse；絕緣電阻≥20M。 3.8噴吹管 噴嘴截面/閥接管的面積=50%-60%。設(shè)計(jì)噴吹管離花板的距離為150mm左右，噴吹管管徑內(nèi)徑取80mm，外徑取89mm。遠(yuǎn)離氣包的噴吹孔孔徑比近氣包的噴吹孔孔徑要小0.5-1.0mm。噴吹管

11、上前5個(gè)孔孔徑為16.5mm，接下來的4個(gè)孔孔徑為16mm，最后4個(gè)為15.5mm，噴吹管尾部距除塵器壁100mm。 3.9提升閥的選型設(shè)計(jì)計(jì)算 本次設(shè)計(jì)的除塵器處理風(fēng)量較大，為了盡量減少阻力，提升發(fā)出口氣速取10m/s，一個(gè)提升閥控制一個(gè)過濾室。每個(gè)提升閥氣缸所要提供的推力：F=5000S=50000.86=4300N 3.10氣包 選擇氣包的容量為250L，氣包的氣體壓力為0.3MPa，氣源壓力為0.6 MPa，氣包充氣管內(nèi)的壓力為0.4 MPa.每個(gè)過濾室設(shè)一個(gè)氣包，每個(gè)電磁脈沖在氣包上的間隔為250mm。 3.11空氣壓縮機(jī) （1）壓縮空氣消耗量 a．電磁脈沖閥耗氣量（0

12、.3 MPa,21.8℃） 取T=20s 式中，Q為壓縮空氣消耗量，m/min；n為一個(gè)周期內(nèi)噴吹脈沖閥的數(shù)量，個(gè)；T為脈沖周期，min；q為每個(gè)脈沖閥一次噴吹耗氣量，m/(閥次)；a為附加系數(shù)，一般取1.5. b．提升閥耗氣量（0.4 MPa,21.8℃）計(jì)算 式中，V為提升閥的耗氣量，m；S為提升閥面積，m；h為提升閥的行程，m。 （2）空壓機(jī)的供氣量（0.6 MPa,21.8℃） a．電磁脈沖閥 因?yàn)?，所? b.提升閥 因?yàn)椋? c．空壓機(jī) 因?yàn)?，所? d．空壓機(jī)實(shí)際供氣量計(jì)算 取 式中為空壓機(jī)實(shí)際供氣量，m/min；為附加系數(shù)。 因此選

13、擇空壓機(jī)為1 m/min，0.6 MPa. 3.12灰斗的設(shè)計(jì)計(jì)算 灰斗上不寬度為4900mm，上不長度為11110mm，下不寬度為186mm，則灰斗高度 H=tan65（4900-186）/2=5055mm 灰斗下部長度L=11110-2Htan30=11110-25055tan30=5273mm 4.煙氣脫硫工藝設(shè)計(jì) 4.1脫硫工藝組成及流程 鍋爐煙氣經(jīng)袋式除塵器除塵后，通過增壓風(fēng)機(jī)、GGH(可選)降溫后進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動(dòng)且被向下流動(dòng)的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除SO2、SO3、HCL和HF，與此同時(shí)在“強(qiáng)制

14、氧化工藝”的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)入的空氣氧化為石膏（CaSO4?2H2O），并消耗作為吸收劑的石灰石。循環(huán)漿液通過漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中，通過噴嘴進(jìn)行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個(gè)泵通常與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制。 在吸收塔中，石灰石與二氧化硫反應(yīng)生成石膏，這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出，進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)。脫水系統(tǒng)主要包括石膏水力旋流器（作為一級脫水設(shè)備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機(jī)。 經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時(shí)按特定程序不時(shí)地用工藝水對除霧器進(jìn)行沖洗。進(jìn)行除霧器沖洗有兩個(gè)目的，一是防止除霧器堵塞，二是

15、沖洗水同時(shí)作為補(bǔ)充水，穩(wěn)定吸收塔液位。 在吸收塔出口，煙氣一般被冷卻到46~55℃左右，且為水蒸氣所飽和。通過GGH將煙氣加熱到80℃以上，以提高煙氣的抬升高度和擴(kuò)散能力。 最后，潔凈的煙氣通過煙道進(jìn)入煙囪排向大氣。 脫硫過程主反應(yīng)由以下幾個(gè)： ①SO2+ H2O → H2SO3(吸收) ②CaCO3+ H2SO3→ CaSO3+ CO2+ H2O (中和) ③CaSO3+ 1/2 O2→ CaSO4(氧化) ④CaSO3+ 1/2 H2O → CaSO3?1/2H2O (結(jié)晶) ⑤CaSO4+ 2H2O → CaSO4?2H2O (結(jié)晶) ⑥CaSO3+ H2SO3→ Ca

16、(HSO3)2(pH控制) 同時(shí)煙氣中的HCL、HF與CaCO3的反應(yīng)，生成CaCl2或CaF2。吸收塔中的pH值通過注入石灰石漿液進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，一般pH值在5.5~6.2之間。 主要工藝流程如圖 4.2煙氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) （1）煙道尺寸選取。計(jì)算出煙道截面積約為31 m，煙道尺寸選擇如下：進(jìn)口煙道5300mm5900mm；出口煙道6600mm4800mm；旁路煙道5000mm8000mm。 （2）增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)選用靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程，增壓風(fēng)機(jī)的流量考慮10%的富裕量。煙氣進(jìn)入脫硫裝置流量為440000 m/h，增壓風(fēng)機(jī)流量為470000 m/h。。增壓風(fēng)機(jī)

17、的壓力考慮20%富裕量，升壓4700Pa。 （3）煙氣換熱器設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)選用回旋式煙氣換熱器。 4.3吸收塔系統(tǒng)設(shè)計(jì) （1）吸收塔本體設(shè)計(jì)。PH值取為5.2-5.8；L/G值； (2)再循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。處理煙氣量為440000 m/h，L/G為16.5，循環(huán)漿液量為17469259.5L/h，每小時(shí)循環(huán)17469.2595 m/h. （3）氧化空氣和攪拌器。本設(shè)計(jì)采用2臺互為備用的氧化風(fēng)機(jī)，1臺滿足100%脫硫要求，氧化風(fēng)機(jī)為羅茨式鼓風(fēng)機(jī)，流量為7000 m/h，壓頭為860KPa。本工程配置有4臺攪拌器，成對稱布置。氧化空氣噴管布置在攪拌器附近，均勻布置，以滿足氧化要求。 （4）除

18、霧器設(shè)計(jì)。除霧器一般設(shè)計(jì)為上下兩層，水平安裝在吸收塔的上部位置，煙氣經(jīng)過除霧器脫除霧滴后，就進(jìn)入凈煙道，進(jìn)入回旋式煙氣換熱器的升溫側(cè)。在設(shè)計(jì)過程中將設(shè)計(jì)除霧器的沖洗采用工藝水對除霧器下層進(jìn)行上下沖洗，對除霧器上層進(jìn)行向上沖洗。 4.4脫硫吸收劑設(shè)計(jì) 煙氣流量440000 m/h，煙氣中含量4400 m/h. 脫硫率 按脫硫率達(dá)到95.2%要求，凈煙氣中含硫量為160mg /m。 產(chǎn)生的量=440000440010=1.94t/h 需要脫除掉的的量=440000（4400-150）10=1.87 t/h.在設(shè)計(jì)煤種情況下，煤炭中含硫量為0.01，每小時(shí)燃燒煤36.4t/h。 每小時(shí)

19、產(chǎn)生的量=64320.0136.4=0.728 t/h，兩者相差結(jié)果有點(diǎn)大，取大者進(jìn)入計(jì)算。根據(jù)含量計(jì)算需要的石灰石耗量和產(chǎn)生的石膏產(chǎn)量： 石灰石耗量=100641.94=3.03t/h，石灰石礦石中的石灰石含量92%，則折算到石灰石塊=3.0392%=3.29 t/h；石膏產(chǎn)量=172641.94=5.21t/h。 綜上：產(chǎn)生的量1.94 t/h，需要脫除掉的的量1.87 t/h，石灰石耗量3.5 t/h。 石灰石漿液濃度設(shè)計(jì)為30%，石灰石漿液濃度=（石灰石漿液濃度1250 kg /m）。配置相應(yīng)的石灰石漿液每小時(shí)耗13.33t，需要工藝水9.33t。 脫硫提供一整套完整的石灰

20、石制備和貯存系統(tǒng)，石灰石制備和貯存系統(tǒng)為全廠兩套脫硫裝置公用。 5.小結(jié) 這次大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)我們主要設(shè)計(jì)一燃煤電廠的燃煤鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)，通過這次課程設(shè)計(jì)我們進(jìn)一步消化和鞏固課本中所學(xué)的內(nèi)容, 這次課題讓我們可以綜合利用所學(xué)到的大氣污染控制工程的知識，分析各種除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)來確定除塵器的選擇，熟練掌握管網(wǎng)設(shè)計(jì)的方法來布置管道主要是確定煙塵濃度計(jì)算，除塵器設(shè)計(jì)和管網(wǎng)的布置。隨著我國對燃煤電廠煙氣脫硫工作力度加大，國家要求大型火電機(jī)組和新建火電廠機(jī)組加裝煙氣脫硫裝置。我國煙氣脫硫的技術(shù)路線是重點(diǎn)發(fā)展石灰石-石膏濕法脫硫工藝，本設(shè)計(jì)通過對火電機(jī)組石灰石-石膏濕法脫硫工藝工程的設(shè)計(jì)，熟悉

21、了石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)構(gòu)成和工藝流程，掌握了石灰石-石膏濕法脫硫工藝的主要設(shè)計(jì)原則和技術(shù)要領(lǐng)。由于我們設(shè)計(jì)的是一燃煤電廠所以產(chǎn)生的煙氣量比較的大，計(jì)算的時(shí)候只要分開計(jì)算并所有多個(gè)除塵器,盡管已經(jīng)利用各種渠道搜集了一些資料，但仍然稍嫌不足，而且能夠利用的資料也比較少，所以在計(jì)算和設(shè)計(jì)時(shí)可能會出現(xiàn)一些難以避免的錯(cuò)誤，還望老師能夠見諒。 6.參考文獻(xiàn) （1）.郝吉明，馬廣大主編，大氣污染控制工程（第二版）。高等教育出版社。 （2）．周興求. 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊-大氣污染控制工程。北京：化學(xué)工業(yè)出版社。 （3）．金國淼. 除塵社備。北京：化學(xué)工業(yè)出版社。 （4）．孫頤. 袋式除塵技術(shù)與應(yīng)用。機(jī)械工業(yè)出版社。 （5）.魏先勛，馬菊元，陳信常等。環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊。長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2002 （6）黃學(xué)敏，張承中.大氣污染控制工程實(shí)踐教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 （7）張殿印.除塵工程設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 （8）羅輝.環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2003 （9）周興求，葉代啟.環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊---大氣污染控制設(shè)備[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 7.附圖 15