大气污染控制工程课程设计

专业：环境工程班级：环 071学号：姓名：完成日期 2010 年 1 月10 日前言酸雨对人类产生着最直接、最严重的危害。

形成酸雨的根本原因是燃煤过程向大气中排放大量的硫氧化物等酸辛气体。

我国是以煤为主要能源的国家。

随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。

而就我国的经济和技术发展就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。

我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主。

因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO2危害的关键问题。

一、课程设计的题目某燃煤锅炉房烟气净化系统设计二、课程设计的目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学的内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。

通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、查阅有关设计手册、编写设计说明书的能力。

三、设计原始资料锅炉型号：SZL6－1.25－AII型，共2台（每台蒸发量为6t/h）所在地区：二类区。

2006年新建。

锅炉热效率：75%，所用的煤低位热值：20939kJ/kg，水的蒸发热：2570.8kJ/kg锅炉出口烟气温度：160℃烟气密度：（标准状态下）1.34kg/m3空气过剩系数：α=1.3排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：15%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：98kPa平均室外空气温度：15℃空气含水率(标准状态下)按0.01293kg/m3烟气的其它性质按空气计算煤的工业分析：C：65% H：4% S：1% O：4%N：1% W：7% A：18%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㎎/ 3m二氧化硫排放标准（标准状况下）：900㎎/3m净化系统布置场地如图1所示的锅炉房北侧20m以内。

图1 锅炉房平面布置图四、 设计计算(一)、用煤量计算每台锅炉的所需热量为：Q ＝蒸发量×水的蒸发热=6×103×2570.8=1.54×107kJ/h所需的煤量为：热η⨯n H Q =%75209391054.17⨯⨯=982.2kg/hH n ——煤的低位热值 η热——锅炉的热效率(二)、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算以1kg 煤燃烧为基础，则重量（g ） 摩尔数（mol ） 产物摩尔数（mol ） 需氧数(mol) C 650 54.167 CO 2:54.167 54.167 H 40 40 H 2O:20 10S 10 0.3125 SO 2: 0.3125 0.3125 O 40 2.5 (O 2:1.25) -1.25 N 10 0.714 N 2:0.357 0 W 70 3.889 H 2O:3.889 0 A 180 飞灰:180×15%=27g 0标准状态理论需氧数54.167+10+0.3125-1.25=63.2295mol/kg=1.4163 m 3N /kg １． 标准状态下理论干空气量0a V 0a V =1.4163×4.78=6.77 m 3N /kg空气含水体积分数0.012933kg m =10001822.493.12⨯⨯=1.6091%标准状态下实际湿空气量 6.77×%6091.113.1-=8.945mol/kg标准状态下理论烟气量0fg VCO 2:54.167 mol/kgSO 2: 0.3125 mol/kgN 2:0.357+3.78×65.17=246.70 mol/kg H 2O: 20+3.889+8.945×1.6091%=24.033 mol/kgfg V =10004.224.033270.2463125.0167.54⨯+++）（=7.28 m 3N /kg ２． 标准状态下实际烟气量fg Vfg V =0fg V +0a V (α-1)= 7.28+6.77×（1.3-1）=9.31 m 3N /kg （湿烟气）fg V =9.31-10004.22033.24⨯=8.77 m 3N /kg （干烟气） ３． 标准状态下烟气中含尘浓度烟尘ρ烟尘ρ=Vd fgsh A ⨯=31.910273⨯=2.90×103 mg/m 3N （湿烟气）式中 d sh ——排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例 A ——煤中不可燃成分的含量fg V ——标准状态下实际烟气量(m 3/㎏)4. 标准状态下烟气中二氧化硫浓度2SO ρ2SO ρ=Vso fgm )(2=31.91000643125.0⨯⨯=2.15×103 mg/m 3N （湿烟气） 式中 m(SO 2)---燃烧煤生成的二氧化硫质量，kg V fg ——标准状态下实际烟气量(m 3/㎏)5. 标准状态下总烟气量Q n =fg V *设计耗煤量=9.31×982.2/3600=2.54m 3N /s(三)、净化设备的选择１． 设备应达到的净化效率 ρρηs-=1 式中 ρs ——标准状态下锅炉烟所排放标准中的规定值，mg/m 3；ρ——标准状态下烟气污染物浓度，mg/m 3；根据锅炉表1锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值可知:锅炉类别适用区域烟尘排放浓（mg/m 3)烟气黑度Ⅰ时段 Ⅱ时段燃煤锅炉自然通风锅炉（<0.7MW(1t/h)）一类区100 801二、三类区150 120其它锅炉一类区100 801二类区250 200三类区350 250燃油锅炉轻柴油、煤油一类区80 801二、三类区100 100其它燃料油一类区100 80*1二、三类区200 150燃气锅炉全部区域50 50 1表1 锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值I时段：2000年12月31日前建成使用的锅炉;II时段：2001年1月1日起建成的使用的锅炉（含在I 时段立项未建成或未使用的锅炉和建成使用的锅炉中需要扩建、改造的锅炉）。

由于锅炉厂所在地区为：二类地区、2006年新建，所以烟尘最高允许排放浓度为200 mg/m3∴ρρηs-=1=1-3102.90200⨯=93.10% ２． 除尘器的选择 工况下的烟气量PP T T sn nSQ Q nS= (m 3/h)式中Q S ——标准状态下的烟气流量，m 3/h ； T S——工况下烟气温度，K;Tn——标准规状态下烟气温度，273K 。

98325.101273)160273(360054.2QQnS ⨯+⨯⨯==PP T T sn nS =14995.19（m 3/h ）则烟气流量为165.4360019.149953600==Q Sm 3/s ；根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器：由《除尘器手册》中选取HCWS 系列文丘里麻石水膜除尘器。

产品性能规格见表2，设备外形结构尺寸见表3。

烟气温度：160℃ 除尘效率：93.12% 压力降（阻力）≥ 800Pa表2 HCWS 系列文丘里麻石水膜除尘器性能参数表3 HCWS系列文丘里麻石水膜除尘器性能参数基础尺寸(mm)２．脱硫器的选择锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度，按表2的时段规定执行。

表5 锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度锅炉类别适用区域SO2排放浓度（mg/m3）NOx排放浓度（mg/m3）Ⅰ时段Ⅱ时段Ⅰ时段Ⅱ时段燃煤锅炉全部区1200 900 / /域燃油锅炉轻柴油、煤油 全部区域 700 500 / 400其它燃料油 全部区域 1200 900* / 400*燃气锅炉全部区域100 100 / 400第Ⅱ时段燃煤锅炉二氧化硫最高允许排放浓度为900mg/m 3 所以，设备应达到的脱硫效率：so 2'1'ρρη-=＝1-310*15.2900=58.14% 式中 ρ'——标准状态下锅炉SO 2所排放标准中的规定值，mg/m 3； 2SO ρ——标准状态下烟气中二氧化硫浓度2SO ρ要求达到的排放浓度: 900 mg/m 3(四)、确定设备、风机和烟囱的位置及管道的布置１． 各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置。

一旦确定了各装置的位置，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，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。

２． 管径的确定()m vQ d π4=式中Q ——工况下管内烟气流量，m 3/s ；v ——烟气流速，m/s ；（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘v=10~15m/s ,取v=12 m/s ） 则 ()m vQd 665.01214.3165.444=⨯⨯==π圆整并选取风道表6 圆断面风管统一规格内径d 1=650-2*2.0=646 (mm) 由公式()m vQ d π4=计算出实际烟气流速：v=24d Q π=2646.014.3165.44⨯⨯=12.72(m/s) (五)、烟囱的设计１． 烟囱高度的确定一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量为Q=12t/h （两台锅炉），表7 燃煤、燃油（燃轻柴油、煤油除外）锅炉房烟囱最低允许高度 锅炉房装机总容量M W<0.70.7～<1.41.4～<2.82.8～<77～<1414～<28t/h <1 1～<2 2～<4 4～<1010～<20 20～≤40 烟囱最低高度m 20 25 30 354045查上表可得：m 40=烟囱H ２． 烟囱直径的计算 烟囱出口内径可按下式计算 ()m vQ d 0188.0=式中Q ——通过烟囱的总烟气量，m 3/h ；v ——按表选取的烟囱出口烟气流速，m/s)。

表8 烟囱出口烟气流速（m/s ）通 风 方 式运 行 情 况全负荷时最小负荷 机械通风 10~20 4~5 自然通风 5~102.5~3选定v=4m/s()m v Q d 15.143600165.40188.00188.0=⨯==圆整取d=1.2m烟囱底部直径()m Hi d d ⋅⋅+=221式中d 2——烟囱出口直径，m ；H ——烟囱高度，m ；i ——烟囱锥度，通常取i ＝0.02~0.03。

选定i=0.025()m H i d d 2.340025.0215.1221=⨯⨯+=⋅⋅+=３． 烟囱的抽力()Pa B t t H S p k y ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=273127310342.0式中 H ——烟囱高度，m ；t k ——外界空气温度，℃； t p ——烟囱内烟气平均温度，℃； B ——当地大气压，Pa 。