大气污染控制工程
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大气污染控制工程课程设计
[前言]：在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。而大气污染可以说主要是人类活动造成的，大气污染对人体的舒适、健康的危害包括对人体的正常生活和生理的影响。目前，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。该燃煤电厂的大气污染物主要是颗粒污染物，而且排放量比较大所以必须通过有效的措施来进行处理，以免污染空气，影响人们的健康生活。
[关键字]：大气污染袋式除尘器
[正文]：
一.设计原始资料
1.锅炉设备的主要参数
表一锅炉设备的主要参数
2.烟气密度（标准状况下）：1.34㎏/3
m
空气含水（标准状况下）：0.01296㎏/3
m
烟气在锅炉出口的阻力：800Pa
排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16%
当地大气压；97.86KPa
冬季室外空气温度：-1℃
空气过剩系数：a=1.4
3.煤的工业分析值：C=68%；H=4%；S=1%；N=1%；W=6%；A=15%；V=13%
4.应用基灰分：13.38%；应用基水分：16.32%；可燃基挥发分：41.98%；应用基低位发
热量：16768Kj/kg（由于媒质波动较大，要求除尘器适应性较好）
5.按锅炉大气污染排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行
烟尘浓度排放标准（标准状况下）：200㎎/ 3
m
二氧化硫排放标准（标准状况下）：900㎎/3
m
净化系统布置场地在锅炉房北侧15米以内
二.设计计算
1.燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算
⑴标准状态下理论空气量
()O S H C Q a
7.07.056.5867.176.4-++=' )05.07.001.07.004.056.568.0867.1(76.4?-?+?+??='a
Q =6.97)/(3kg m
式中 C ，H ，S ，O —— 分别代表煤中各元素所含得质量分数 ⑵标准状态下理论烟气量
N Q Q W H S C Q a a S
8.079.0016.024.12.11)375.0(867.1+'+'++++='
97.6016.006.024.104.02.1101.0375.068.01.867Q s
?+?+?+?+?='）（ 01.08.097.679.0?+?+
=7.42(kg m /3
)
式中a
Q '—— 标准状态下理论空气量 W-----煤中水分的质量分数 N-----N 元素在煤中的质量分数 (3)标准状态下实际烟气量
)/()1(016.1Q 3
s kg m Q a Q a
s '-+'= 标准状态下烟气流量Q 应以h m /3
计,因此,设计耗煤量?=s Q Q
）（kg m Q /25.1097.6)14.1(016.142.73
=?-?+= 设计耗煤量
?=s Q Q
=10.25×36.4×1000 =373100(h m /3
) 式中a-----空气过量系数
s
Q '------标准状态下理论烟气量,kg m /3
a
Q '------标准状态下理论空气量,kg m /3 (4)烟气含尘浓度
)m /kg (Q A d C 3
s
sh ?=
)/(10
34.225
.1015.016.0C 3
3
m kg -?=?=
)/(102.343-3m mg ?= 式中sh d -------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
s Q ------标准状态下实际烟气量, (kg m /3) (5)标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 )/(1023
62
m mg Q S C s
so ?=
6
so 1025
.1098
.001.02C 2
???=
)/(1091.13
3
m mg ?=
式中S------煤中硫的质量分数
s Q ------标准状态下燃煤产生的实际烟气量,(kg m /3
)
2.除尘器的选择
(1)除尘效率
C
C s -
=1η
3
10
34.2200
1?-
=η
=91.45%
式中C------标准状态下烟气含尘浓度, 3
/m
mg
s C ------标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值, 3
/m
mg
(2)除尘器的选择
工作状况下烟气流量 )h /m (T
T Q Q 3
'
='
273
)
150273(373100Q +?=
'
=578100)h /m (3
式中Q-----标准状态下烟气流量,)h /m (3
T '-----工况下烟气温度,K
T------标准状态下温度,273K 则烟气流速为
)/(1603600
5781003600
3
s m Q =='
所以采用脉冲喷吹袋式除尘器 阻力选择Pa 981-1170
3.确定除尘器，风机，烟囱的位置及管道布置。并计算各管段的管径，长度烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。
（1）各装置及管道布置的原则
根据锅炉运行情况现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定各装置的位置，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，并使安装，操作方便。 （2）管径的确定
由于流量太大我设计把一个锅炉的流量分成8个管道排出,即s m Q /208/3
='
v
Q
d π4=
60.110
20
4=??=
πd （m ）
式中Q —— 工作状态下管道内的烟气流量，s /m 3
v =烟气流速 取 10s m / 圆整并选取风道
表 二
mm 由公式v
Q
d π4=
可计算出实际烟气流速：
0.136
.114.320442
2
=??==
d
Q
v π （s m /）
4. 烟囱的设计
⑴ 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)/(h t ，然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定确定烟囱的高度.锅炉总额定出力:220*4=880)/(h t
由于所有锅炉的总的蒸发量太大无法查出我们要求的锅炉的总的蒸发量)/(h t 与烟
囱高度的数据,所以我假设选定烟囱高度为 45m
⑵ 烟囱直径的计算
烟囱出口内径可按下式计算： ω
Q
d 0188
.0=
Q ——通过烟囱的总烟气量，h m /3
ω——按表三选取的烟囱出口烟气流速，s m /。
表三 烟囱出口烟气流速
选定ω=4s m /
)(7.154
578100
0188
.0m d ==
圆整取d=7.2m 烟囱底部直径
H i d d ??+=221
m d 8.955402.027.151=??+=
式中 2d ——烟囱出口直径，m H ——烟囱高度，m
i ——烟囱锥度，取 i=0.02
⑶ 烟囱的抽力
B t t H S p
k
y ?+-
+=)27312731(
0342.0
3
1086.97)150
27311
2731(
540342.0??+-
-??=y S
=196a P
式中 H ——烟囱高度，m
k t ——外界空气温度，C o
p t ——烟囱内烟气平均温度，C o
B ——当地大气压，a P
5.系统阻力的计算 ⑴ 摩擦压力损失 2
2
v
d L P L ρλ
?
=?
式中L ——管道长度，m
d ——管道直径，m
ρ——烟气密度，3
/m kg v ——管中气流平均速率
λ——摩擦阻力系数
a.对于φ1400圆管
L=9.5m )/(68.023
427334.1150
273273
3
m kg n
=?
=+=ρ
ρ
)(3.232
20
68.04
.15.902.02
Pa p L =??
?
=Δ
b.对于砖拱形烟道 2
2
2
)2
(
242B
B
D
A π
π+
=?
=
D=1400mm 故B=1252mm 则R=
X
A
式中,A 为面积,X 为周长 (2)局部压力损失 2
2
v p ρξΔ?
=(Pa)
)(2.172
20
68.01.02
2
2Pa v p =??
==ρξ
Δ
)(36.05.67tan 148.01m l =?=
式中 ξ——异形管件的局部阻力系数可查到 v ——与ξ像对应的断面平均气流速率,m/s ρ——烟气密度, 3
m /kg
1.除尘器进气管的计算 渐缩管的计算
α≤45℃时,ξ=0.1
取α=45℃,v=13.0m/s
)
(3.72
.1386.01.02
2
2
Pa v p =??
==ρξ
Δ
30℃Z 形弯头
)(6.0595.039.2985.2m h ==-=
157.0,42.04.1/6.0/='==ξ取D h ξξξ'=Re 由手册查得0.1Re
=ξ
ξ=1.0×0.157=0.157 )(11.42
13.0
68.0157.02
2
2
Pa v p =??
==ρξΔ
渐扩管
79.14
4985
.014.3135.02
2
1=?
?=
A A
查《大气污染控制工程》附表十一,并取α=30° 则ξ=0.19 )(13.82
13.0
68.019.02
2
2
Pa v p =??
==ρξ
Δ
2.除尘器出气管的计算
渐扩管的计算
α≤45℃时,ξ=0.1
取α=30℃,v=20m/s
)(7.32
13.0
68.01.02
2
2
Pa v p =??
==ρξ
Δ
设两个均为90°弯头
D=500，取R=D ，则ξ=0.23
)P (7.162
13.0
86.023.02
v
p a 2
2
=??
==?ρξ
两个弯头a P p p 4.337.1622=?=?=' 3.T 形三通管
ξ=0.78
)P (56.72
13.0
86.078.02
v
p a 2
2
=??
==?ρξ
对于T 形合流三通 ξ=0.55 )P (40.02
13.0
86.055.02
v
p a 2
2
=??
==?ρξ
系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为800Pa,除尘器阻力1400Pa ）
)10008004056.733.47.313.811.47.32.17(48+++++++++??=?∑h =63587.2(Pa)
三.[小结]：
这次大气污染控制工程课程设计我们主要设计一燃煤电厂的燃煤锅炉烟气除尘系统，通过这次课程设计我们进一步消化和巩固课本中所学的内容, 这次课题让我们可以综合利用所学到的大气污染控制工程的知识，分析各种除尘器的优缺点来确定除尘器的选择，熟练掌握管网设计的方法来布置管道主要是确定烟尘浓度计算，除尘器设计和管网的布置。由于我们设计的是一燃煤电厂所以产生的烟气量比较的大，计算的时候只要分开计算并所有多个除尘器,尽管已经利用各种渠道搜集了一些资料，但仍然稍嫌不足，而且能够利用的资料也比较少，所以在计算和设计时可能会出现一些难以避免的错误，还望老师能够见谅。
四.[参考文献]：
《大气污染控制工程》 郝吉明，马广大主编 高等教育出版社 《工业锅炉除尘设备》 国家环保局支持 中国环境科学出版社 《除尘设备设计》 化工设备设计全书编辑委员会编著 上海科学技术出版社 《锅炉房工艺与设备》 刘新旺主编 科学出版社出版社 《环保设备原理设计与应用》 郑铭主编，陈万金副主编； 化学工业出版社 《环保工作者实用手册》 杨丽芬，李友琥主编 科学出版社 《大气污染控制工程》 王丽萍主编 煤炭工业出版