大气课程设计报告书.doc

《大气课程设计报告书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大气课程设计报告书.doc（17页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、1前言随着人类社会的不断进步、经济的持续发展、生活水平的日益提高以及对自身健康的重 视，人们对生存环境越来越关注，对大气环境质量的要求越来越严格，我国从可持续发展的 角度考虑，提高了工业卫生的标准，对烟尘排放浓度要求越来越严，排放标准越来越高。要 求散发有害气体、粉尘的单位，要积极采用密闭的生产设备和生产工艺，并安装除尘和净化、 回收设施。同时还要求除尘设备必须技术先进、性能可靠、去除污染物高效。目前，我国大部分地区存在大气污染现象，主要的大气污染物有烟尘、NOx、和SO2。火 力发电厂燃烧后产生的烟气中包括大量烟尘、NOx、和S(E大量的烟尘排入大气会导致可见 度降低、危害人体健康。二氧化硫

2、(SOJ和氮負化物(NOx)是形成酸雨的主要原因。酸雨对农 作物、森林和水生物都有严重的危害。当酸雨严重时，将造成农作物减产，树木生长不良和 水生物死亡。因此火力发电厂的烟气除尘以及除硫脱氮工作越来越受到人们的重视，很多国 家都严格地规定了有害物的排放标准，以达到对人类生存环境的保护。对电厂燃烧时产生的 烟尘、S02和NOx要采取相应技术措施出除，才能满足环保的要求。2设计正文一、设计任务1.1设计题目某小型燃煤电站锅炉烟气除尘、脱氮除硫处理系统的设计：锅炉型号：FG5/3.82W型 （35t/h蒸气）；设计耗煤量：543.5kg/h；排烟温度；1600空气过剩系数：a =1.4；烟气密度（标

3、 态）：1.37kg/m3；室外空气平均温度；40 锅炉出口前烟气阻力：1200P；排烟中飞灰占煤中不可燃 成分的比例：18%；烟气其他性质按空气计算；煤的工业分析：G毯；Hf4%； Sf3%; OfS%; Nf3%; 贴概；Af14%； VfII%;按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标准执行：标准状态下烟 尘浓度排放标准：200m卅；标准状态下sa排放标准：goomg/tf；标准状态下氮氧化物排放标准：1.2设计原始参数1.2. 1锅炉参数锅炉型号:FG-45/3. 82-M型额定蒸发量：35t/h燃煤量:543. 5kg/h排烟温度：160 C污染源强相关参数烟气

4、密度（标准状态）：1.37kg/m3烟气在锅炉出口的阻力：1200Pa排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：18%当地大气压：101.325X （273+4）/273=102. 81KPa室外空气温度：4乜空气过剩系数：a =1.4煤的工业分析值C=68%； H=4%； S=3%； 0=5%； N=3%； W=5%； A=14%； V=ll%124按锅炉大气污染排放标准（GB132712001）中二类区标准执行烟尘浓度排放标准（标准状况下）:200mg/m!二氧化硫排放标准（标准状况下）:900mg/m3氮氧化物排放标准（标准状况下）:400mg/m!1.3设计容1、计算污染源强、锅炉排烟量等相关

5、参数；2、选择适当的处理装置；3、除尘器的比较和选择，确定除尘器类型、型号及规格，并确定主要运行参数；4、确定装置的位置及管道布置，计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口径、系统 总阻力等；5、风机及电机的选择设计：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计 算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率；6、编制工艺流程图和平面布置图；二. 设计方案确定2. 1除尘旋风除尘器工作原理旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从合尘气流中分离出来的除尘装置。 它具有结构简单，体积较小，不需特殊的附属设备，造价较低.阻力中等，器无运动部件， 操作维修方便等优点。旋风除尘器一般用于捕集5

6、-15微米以上的颗粒.除尘效率可达80% 以上，近年来经改进后的特制旋风除尘器.其除尘效率可达5%以上。旋风除尘器的缺点是 捕集微粒小于5微米的效率不高.旋风除尘器气流与尘粒的运动概况：旋风式除尘器工作过程如图所示，旋风式除尘器由简体1、锥体2,进气3、排气管4和排灰口 5等组成。当 含尘气体由切向进气口进入旋风除尘器时，气流由直线运动变为圆周运动，症转气流的绝大 部分沿除尘器壁呈螺.旋形向下、朝向锥体流动，通常称此为外族气流。含尘气体在症转过 程中产生离心力，将相对密度大于气体的粉尘粒子甩向除尘器壁面。粉尘粒子一旦与除尘器 壁面接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和重力沿壁面下落，进入排灰管

7、。旋转下降的 外族气流到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。根据旋矩不变原理，其切向速 度不断提高，粉尘粒子所受离心力也不断加强。当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样 的族转方向从除尘器中部由下反转向上，继续做螺旅形运动，构成旋气流。最后净化气体经 排气管排出，小部分未被捕集的粉尘粒子也随之排出。图1稅凤式除尘器的组成及部气流1-筒体；2-锥体；3-进气管：4-排气管；5-排灰口；6-外炭流；7-族流：8-二次流；9-回流区旋风除尘器的主要优点如下：(1) 旋风除尘器部没有运动部件。维护方便。(2) 制作、管理十分方便。(3) 处理相同风量的情况下体积小，结构简单，价格便宜。(4)

8、作为预除尘器使用时，可以立式安装，使用方便。(5) 处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力不受影响。(6) 可耐40CTC高温，如采用特殊的耐高温材料，还可以耐受更高的温度。(7) 除尘器设耐磨衬后，可用以净化含高磨蚀性粉尘的烟气。(8) 可以干法清灰，有利于回收有价值的粉尘。但其也有几个缺点，主要如下：(1) 卸灰阀如果漏损会严重影响除尘效率。(2) 磨损严重，特别是处理高浓度或磨损性大的粉尘时，入口处和锥体部位報容易磨坏。(3) 除尘效率不高(对捕集粒径小于5um的徽细粉尘和尘粒密度小的粉尘，效率较低)， 单独使用有时满足不了含尘气体排放浓度的要求。(4) 由于除尘效率随简体直径增加而降低

9、，因而单个除尘器的处理风量受到一定限制。 2.2脱硫脱氮电子射线辐射法烟气脱硫技术电子射线辐射法烟气脱硫技术由烟气冷却、加氨、电子束照射、粉体捕集四道工序组成, 其工艺流程是温度约为150乜左右的烟气经预除尘后再经冷却塔喷水冷却到607(TC左 右，在反应室前端根据烟气中S0,及N0*的浓度调整加入氨的呈，然后混合气体在反应器中 经电子束照射，排气中的S02和NOx受电子束强烈作用，在很短时间被氧化成硫酸和硝酸分 子，被与周围的氨反应生成徴细的粉粒(硫酸铁和硝酸鞍的混合物)，粉粒经集尘装置收集 后，洁净的气体排入大气。该工艺能同时脱硫脱硝，具有进一步满足我国对脱硝要求的潜力；系统简单，操作方便

10、, 过程易于控制，对烟气成分和烟气量的变化具有较好的适应性和跟琮性；副产品为硫铁和硝 铁混，对我国目前硫资源缺乏、每年要进口硫磺制造化肥的现状有一定的吸引力，但在是否 存在S02污染物转移、脱硫后副产物捕集等问题上有待进一步讨论。电子束法烟气脱硫工艺大致由烟气预除尘、烟气加湿冷却、喷氨、电子束照射、副产品 收集、副产品处置六道工序组成。主要工艺设备有:1. 冷却塔：冷却塔将烟气冷却至适合于电子束反应的温度。2. 反应设备：反应设备由反应器、二次烟气冷却装置、窗箔装置及附着物排出装置组成。 反应器的形状应有利于减少电子束接触反应器表面引起的能量损耗，提高电子束的利用率。3. 电子束发生装置：电子

11、束发生装置由发生电子束的直流高压电源、电子加速器及窗箔 冷却装置组成。电子在高真空的加速管里通过高电压加速。加速后的电子通过保持高真空的 扫描管透射过一次窗箔及二次窗箔（均为3050 p m的金属箔）照射烟气。窗箔冷却装置是向 窗箔间喷射空气进行冷却，控制因电子束透过的能量损失引起的窗箔温度的上升。4. 副产品收集设备5. 供氨设备：供氨设备由液氨贮罐、氨气化器及蓄能器组成。贮罐的液氨通过气化器气 化,并经蓄能器向反应器供氨。6副产品造粒设备：副产品粉末造粒（压缩-打散）后，包装入库。7. 升压风机：处理后的烟气经风机升压后排入烟囱。三. 设计计算3. 1燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计

12、算成分含量Mol数需氧量烟气量C68%56. 6756. 6756. 67H4%401020S3%0. 940. 940. 9405%3. 1251. 56250N3%2. 1432. 1432. 143W5%A14%V11%标准状态下理论空气量Vo =56. 67+10+0. 94-1. 5625+2. 143=68. 19mol/kg=l. 53 (m 3/kg)Vtt =4. 78x68. 19=325. 95mol/kg=7. 29 (m 3 /kg)3. 1.2标准状态下理论烟气量Vf, =56. 67+20+0. 94+2. 143+3. 78x68. 19+5%x 1000-18

13、=340. 29mol/kg=7. 62 (m 3 /kg)3. 1. 3标准状态下实际空气烟气量Vf, =Vf, +(a -l)Va (m 3/kg) =7. 62+(1. 4-1)x7. 29=10. 54(m 3/kg)标准状态下烟气流量V应以加Hl计，因此，VZ =匕 X设计耗煤量V = % x设计耗煤量二 10. 54X543. 5=5728. 49(川 /“)= 1 59(亦 /s )3. 1.4烟气含尘浓度%C =()8X ()4 = 2.39% 0“伙g/F)二 2. 39X 10: (mg/m ) 10.546式中。血排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数A煤中不可燃成分的含量

14、W标准状态下实际烟气量( /匕)3. 15标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算= xlO6=2X（）（）X 1（）6 = 5.69 x 10（加g /） 510.54式中s煤中硫的质量分数%标准状态下燃煤产生的实际烟气量（，/*）3. 1.6标准状态下烟气中二氧化氮浓度的计算2Nxl06(mg/w3)式中S煤中硫的质量分数Kk标准状态下燃煤产生的实际烟气量（/幻?）3. 2主要构筑设备计算3. 2.1旋风除尘器计算设计选取XZT-90型症风除尘器取入口速度q=13加/“处理气体量么=159（屛/$）, T二433K“p=l37kg/F涡流指数严）（）70.67x。严）（薯宀。气流在交界面上的切向

15、速度q = 13x(一)0627h/5 = 24.92/h/5外涡旋气流的平均径向速度蛙贰2x3Z7；（,225 x 2.5严血必.1 59局部阻力系数 = 16A/；=16X3 ；）45=966族风除尘器的压力损失= | x 9.66 x 1.37 x 132 = 111 S.29 Pa3. 2.2电子射线辐射装置电子射线辐射法烟气脱硫技术由烟气冷却、加氨、电子束照射、粉体捕集四道工序组脱硫、脱氮反应大致可分为三个过程进行，这三个过程在反应器相互重叠，相互影响:a）在辐射场中被加速的电子与分子/离子发生非弹性碰撞，或者发生分子/离子之间的 碰撞生成氣化物质和活性基团。烟气中含有02、氏0、N

16、2、CO2、S02、70、70,等成分，当电子 束照射烟气时，在辐射场中被加速的电子与烟气中气体分子如02及水分子发生非弹性碰撞， 生成具有化学反应活性的活性基团或氧化性物质，可表示为：。2、HQ+e*二 HO、HO?、HO,、H、0“ 0?、e0+0+M=0：+M （M 为 N2等分子）b）活性基团与气态污染物发生反应。活性基团或氧化性物质負化烟气中的SO?生成S0,可表示为：S02+*0H=HS0；（SO2+O 二 SO：JHSO3+ 0H=H2S0iSO2+O2 讪二 SOi+MS（X+e 水二 SOj生成的S0：和高价态氮氧化物与水反应生成H2S0,和HN03Oc）硫酸铁和硝酸鞍的生成

17、。生成的FLSOi和HNOj与加入的NHs进行中和反应，分别生成硫酸铁和硝酸鞍徼粒，荷电后 被捕集。此外，还可能有尚未反应的SO?和MU SO?与NHj反应生成硫酸铁。反应为：比 S（h+2NHs 二HN03+HN：fNHiNO：S6+2NH计 H20+1/20f （NHi） 2S0：经过电子射线辐射处理排放的烟气符合二氧化硫和氮氧化物排放标准。3. 3管道的设计3. 3.1径的计算管道径计算公式:式中：Q体积流量，m3/sV一一管道平均流速，m/s；计算得 d=202mm 取 d二0. 3m3. 3. 2压力损失和各管道的数据计算排烟 5728. 49m7h凤速控制在530m/s,设计的管道

18、直径0. 3m,管段管道材质选普通钢材，2=0. 02流量QF1400 m7h沿程压力损失式中L管道长度，md管道直径，mp一一烟气密度,kg/m3u管中气流平均速率2摩擦阻力系数 沿程阻力损失= R）L仏2 in 1QQ1DAP. =xxl0 = 1381P0.32局部压力损失2 、P = g 吆(Pa)式中纟一一异形管件的局部阻力系数可查到一一与纟相对应的断面平均气流速率,m/sp一一烟气密度，kg/m3管件局部压力损失系数二012, 90 弯头（R/d） = .5, =0. 25, 30 直流三通 =0.12=0.12 + 0.25 + 0.12 = 0.49局部压力损失 化产工勺X斗

19、= 0.49x 旦竿三 = 10.15皿2 2管段、亠 口3, 十 pJ2流=1400 m7h, l=5.5 m/s,动压一二二20. 72Pa2 20.02心=x 20.07 x 5 = 6.9 Pa20.3集气罩尸 0.12, 90 弯头（/?/） = 1.5,歹=0.25,工歹2= 12 + 0.25 = 0.36局部压力损失=工$ x 20.72 = = JAGPa管段流量 Qi=Qi+Q2=2800 m7h.A2800Ji d12800x43.14x0.32x3600=11.0m / s动压巫込2 2沿程阻力 APU= x 82.88 xl0 = 55.25Pa 30.330直流三通

20、纟二0. 12局部压力损失=乞 x 82.88 = 0.12 x 82.88 = 994Pa管段、与管段相同 管段QQs+Qi二4200 m7h,Q _ 4200A n d24200x43.14x0.32x3600=16.5 bn/54pu21.37x16.512动压=二一186.72P。2 2沿程阻力 AC., = x 186.72x 10 = 124.48Pa50.3E 12局部压力损失% =工區 X1Pa管段. Q 56005600x4小 zQ-Qs+Q,二5600 m /h u = = =；= 22.02? / sA 仝匚 3 14x0.32x3600 pv22 xc动压-一 =332

21、2 2沿程阻力AP. =2x3324xlO = 22143P 门0.3 二0. 12局部压力损失 Pml =x332.14 = 0.12x332.14 = 39.86P并联管路压力平衡、P = APV+ 匕R =+化=1381 + 1051 = 2396Pg出=ARa+化2 =691 + 746 = 1437PcA/ = APv3 + % = 55.25 + 9.94 = 65.19Pa片= & = 人=14.37P4 = 代 5 + 化 = 124.48 + 22.41 = 146.89P出=g+化？ =22143 + 3986 = 26129Pa由于管段0、情况相同，且和管段并联，只要算管

22、段和0的压力平衡就可以了,AP-AP, 23.96-14.37“! = 40.02% 10%23.96故节点压力不平衡，采用调整管径方法，进行压力平衡调节“3沁=336呦114.37 丿压力损失AP = AP1 + AP2 + AP3+AP4+AP5 + AP6+AP7=2396+1437 + 65 19+14.37 + 146.89 + 261.29二526. 07Pa3. 4风机和电机的选择通风机的风量计算公式：Q 妒Q* (1+KJ(/ )式中：Q管道计算的总风量,打/hK,一一考虑系统漏风所附加的安全系数。一般除尘管道取0.1-0. 15,此次计算 取 0. 15oQ ；el384.6

23、X (1-0. 15)=1592. 29 虑丨 h选择通风机的风压计算公式：APo=(1+K2) X APXpo/p=(1+K2) X ApX (TPo/VP)式中：HP一一管道计算的总压力损失，Pa；&一一考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数，一般管道取0. 1015除尘管道取0. 150. 2、本次计算取0. 15oAP0=( 1+0. 15) X3621.30X (160X101.3/20X101.3)=33315.96 PaP。、P。、To一一通风机性能表中给出的标定状态的空气密度、压力、温度。一般来说，Po=101.3kPa,对于通风机 to=20C, Po=1.2kg/

24、m 对于引风机 to=2OOC, P o=0. 745kg/mo由Qs Apo查通风机样本，选取7o 10风机，转速为1450 r/min,流量为3958760736m：7h 1 全压18693160 Pa,电机型号为Y250M-4,电动机功率为45 kwo3.5工艺流程简图wHWd-风机电子諭同MJ3. 6旋风除尘器三视图3小结当今人类社会关于可持续发展的新思想，就是从环境与自然资源角度提出的关于人类长 期发展的战略与模式。我国是一个实施可持续发展战略的大国，经济与环境保护必须协调地、 持续地发展，这样便给保护环境，治理污染提出了更高的要求。在工业生产过程中，许多生 产设备在运行中不可避免的

25、要排岀大量含尘气体，如燃煤电站的锅炉、钢铁行业中的炼铁炉 以及水泥、瓷厂的窑炉等总是要排出大量的含尘烟气。若不及时回收，它将随着废气一同排 出，必然对大气造成污染，危害人体的舒适、健康和福利，危害环境，影响农作物的正常生 长。因此开发具有高效、节能、性能可靠、价廉耐用的装置设备是我们共同致力的目标。4参考文献1 郝吉明 马广大主编的大气污染控制工程，高等教育；2 永辉火力发电厂输燥系统靜电除尘设计、运行管理八点浅见；3 朱文心火电厂除硫脱氮技术发展概况中国电力1997年第11期;4 袁文献 S02对大气的污染及防治水泥科技2004.N0. 1；5 鹿政理主编的环境保护设备选用手册，化学工业。5

26、致词首先我要感老师给予我课程设计上的指导，让我的设计任务能圆满完成。通过此次 对某燃煤电站锅炉烟气除尘脱氮除硫系统的设计，在消化的同时加固了对专业课程所学的 容，在设计过程中清楚地了解到整个系统流程及其各组成部分所起的作用，在此期间，我不 仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己对专业知识更加深入的认识, 为自己日后的工作明确了方向。其次，在设计任务中帮助我的同学们，他们提供了指导和建议，解决了不少我不太明白 的设计上的难题，通过本次设计充分运用了 CAD的知识，让我的设计能够不断地完善，但从 本次设计中让我体会到了 一些专业知识的不足之处，有些除尘器运用起来并不是很熟练， 仅能通过查阅资料来完成，相信通过本次实训，在以后的实践或设计中能够对除尘器进一 步的运用并做出符合要求设计。最后再一次感所有在设计中帮助过我的良师益友和同学们。