环境工程大气课程设计

大型作业报告

班级: 12级机械设计与制造(环保设备) 姓名:

学号

完成时间: 2013年12月30日

环境科学与工程学院

目录

1 概述 (1)

2 燃煤锅炉排烟量、烟尘及二氧化硫浓度的计算 (1)

2.1排烟量及浓度计算 (1)

2.1.1实际需湿空气量 (1)

2.1.2产生的烟气量 (2)

3 净化系统除尘方案的分析确定 (3)

3.1工艺比较 (3)

3.2旋风除尘器的工作原理、应用及特点 (4)

3.2.1旋风除尘器简介 (4)

3.3.1 烟气氨法脱硫系统 (6)

3.3.3硫铵工艺 (7)

3.3.4脱硫方法的选择 (8)

4 除尘装置及相关计算 (8)

4.1各装置及管道布置的原则 (9)

4.2除尘器的选择 (9)

4.3烟道管径的确定 (9)

4.4烟囱的设计 (10)

4.4.1 烟囱高度的确定 (10)

4.4.2 烟囱直径与抽力的计算 (10)

4.4.3 系统阻力的计算 (12)

5 风机及电动机的选择 (13)

主要参考书目 (14)

结束语： (15)

大型作业成绩评定表 (17)

1 概述

本设计的锅炉排烟温度为160℃；烟气密度为1.34kg/Nm3；空气过剩系数：α=1.35；烟气在锅炉出口前阻力：800Pa；当地大气压力：95.36kpa；冬季室外空气温度：-5℃；空气含水按0.0129kg/Nm3；烟气其他性质按空气计算。

煤的工业分析值：C=50.1％,H=2.07％,S=1.26％,O=4.77％,N=1.2％,W=6.77％,A=33.84％；净化系统布置场地为锅炉房北侧50米以内。排放标准按《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）相应标注执行。

2 燃煤锅炉排烟量、烟尘及二氧化硫浓度的计算

2.1 排烟量及浓度计算

以1000g煤的燃烧计算：（如表2.1所示）

表2.1 煤燃烧成分计算

以1000g计%(以质量

计)

mo

l

理论需氧数

(mol)

C 501.00

41

．75

41．75

H 20．70

10

．35

5．18

S 12．60

0.

39

0.39

O 47．70

1

．49

-1.49

N 12.00

0.

43

H 2O 67．70

3

．76

灰分338．40 0

总计45.83

2.1.1实际需湿空气量

综上，理论需氧量为45.83mol/1000g煤。假定干空气中氮和氧的摩尔比（体积比）为3.78，

则1000g 煤完全燃烧所需要的理论干空气量为：

)1000(219.1m ol/)178.3(83.45煤g =+⨯ 即：煤）/(1000g 4.9m 1000

22.4219.13=⨯ 空气过剩系数α=1.35,则实际需干空气量为:

g mol 1000/8.29535.11.219=⨯

即：g m 1000/6.635.19.43

=⨯

空气含水按0.0129kg/ m 3N =12.9g/ m 3N ,即含H 2O 为0.717mol/ m 3N ,16.053L/ m 3N ,则H 2O 的体积分数为1.605%，故实际湿空气量为： 煤）（g mol 1000/6.300%

605.118.295=-，即： )1000/(73.61000

4.226.300Q 3煤g m =⨯= 2.1.2产生的烟气量

烟气各组分含量：

CO 2 :41.75⨯1.35=56.36mol;

SO 2:0.39⨯1.35=0.527mol;

N 2 :1.35⨯(0.43+45.83⨯3.78)=234.45mol;

H 2O :10.35+3.76+0.717⨯6.73=18.93mol;

综上，总产生烟气量为310.11mol/(1000g 煤)，即：

)1000/(95.61000

4.2211.3103煤g m =⨯

化为标准状态为： )1000/(12.4325

.10136.9543327395.63煤g m =⨯⨯

。 2.1.3标准状态下实际烟气量 )/()1(016.1Q 3s 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 Qs /86.59.4)135.1(016.112.43=⨯-⨯+=

设计耗煤量⨯=Qs Q

=5.86×10×1000

=58600 (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 锅炉型号选用FG-35/3.82-M 型，锅炉热效率为75%，烟尘的排放因子为30%，设排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数为%12，烟尘浓度为：

33/296012.43.012.04.338m mg m

g =⨯⨯ 2.1.4标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

SO 2的体积为：kg m /012.01000

4.22527.03=⨯

； 所以SO 2得浓度为：3/204886.5012.02m mg SO ==ρ 设计耗煤量：10t/h 台锅炉，则每台锅炉产生的总烟气为：h m Q /1086.5340⨯=；

产生的总SO 2为：

d kg g Q /1201086.5048.241=⨯⨯=；

3 净化系统除尘方案的分析确定

3.1工艺比较

烟气的除尘设备一般选用重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器、多管旋风除尘器和喷淋洗涤塔等。它们得性能及指标如下各表所示：

表3.1除尘设备的基本性能

除尘器名称

阻力（Pa ） 除尘效率(﹪) 初投资 运行费用 重力沉降室

50~150 40~60 少 少 惯性除尘器

100~500 50~70 少 少 旋风除尘器

400~1300 70~92 少 中 多管旋风除尘器 800~1500 80~95 中 中