大气污染控制工程课程设计2

1. 袋式除尘器1.1袋式除尘器的简介袋式除尘器是一种干式滤尘装置它适用于捕集细小、干燥、非纤维性 粉尘滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对 含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器地，颗粒大、比重大的粉尘， 由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时， 粉尘被阻留，使气体得到净化一般新滤料的除尘效率是不够高的滤料使 用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚 了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的 主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率 随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两 侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘 器效率下降另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降 因此， 除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰清灰时不能破坏初层，以免效 率下降K部成阀2. 支架3、 灰斗牝箱体5、 滤袋6、 拔笼7、 电磁脉冲阀靛储气罐9, 嗅管10. 清消室顶盖12.环隙引射器成净化气怵出日14,含尘1体人门袋式除尘器的结构图1.2袋式除尘器的清灰方式主要有(1) 气体清灰：气体清灰是借助于高压气体或外部大气反吹滤袋，以清除滤 袋上的积灰。

气体清灰包括脉冲喷吹清灰、反吹风清灰和反吸风清灰2 )机械振打清灰：分顶部振打清灰和中部振打清灰(均对滤袋而言)，是 借助于机械振打装置周期性的轮流振打各排滤袋，以清除滤袋上的积灰3 )人工敲打：是用人工拍打每个滤袋，以清除滤袋上的积灰1.3袋式除尘器的分类(1 )按滤袋的形状分为：扁形袋(梯形及平板形)和圆形袋(圆筒形)2) 按进出风方式分为：下进风上出风及上进风下出风和直流式(只限于板 状扁袋)3 )按袋的过滤方式分为：外滤式及内滤式滤料用纤维，有棉纤维、毛纤维、合成纤维以及玻璃纤维等，不同纤维织成 的滤料具有不同性能常用的滤料有208或901涤轮绒布，使用温度一般不超过 120°C，经过硅硐树脂处理的玻璃纤维滤袋，使用温度一般不超过250°C，棉毛 织物一般适用于没有腐蚀性；温度在80-90C以下含尘气体1.4袋式除尘器的优点(1 )除尘效率高，可捕集粒径大于0.3微米的细小粉尘，除尘效率可达99% 以上2 )使用灵活，处理风量可由每小时数百立方米到每小时数十万立方米，可 以作为直接设于室内，机床附近的小型机组，也可作成大型的除尘室，艮“袋房”3 )结构比较简单，运行比较稳定，初投资较少(与电除尘器比较而言)， 维护方便。

所以，袋式除尘器广泛应用于消除粉尘污染，改善环境，回收物料等2. 湿式石灰脱硫技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物， 该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐 蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题石灰石一一石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术，日本、德国、美国的火力发 电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺2.1石灰石一一石膏法脱硫工艺原理及流程石灰石一一石膏法脱硫工艺采用廉价易得的石灰石或石灰作脱硫吸收 剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，当采用石灰为吸 收剂时石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液在吸收塔内，吸收浆液 与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空 气进行化学反应从而被脱硫，最终反应产物为石膏吸收塔内的反应、传 递也极为复杂，总的反应为： CaCO3 + SO2 + 2H O — CaSO^ • 2H O + CO脱硫后的烟气经除雾器除去携带的细小液滴，经烟囱排入大气，脱硫石膏浆液经脱 水装置脱水后回收利用剩余浆液与新加入的石灰石浆液一起循环，这样就可以 使加入的吸收剂充分被利用，并确保石膏晶体的增长。

石膏晶体的正常增长是最 终产品处理比较简单的先决条件新鲜的吸收剂石灰石浆液根据pH值和分离SO2 量按一定比例直接加入吸收塔2.2脱硫效率的主要影响因素湿式烟气脱硫工艺中，吸收塔循环浆液的pH值、液气比、烟气速度、烟气 温度等参数对烟气脱硫系统的设计和运行影响较大2.1.1吸收塔洗涤浆液的PH吸收塔洗涤浆液中pH值的高低直接影响SO2的吸收率及设备的结垢、腐蚀 程度等，而且脱硫过程的pH值是在一定范围内变化的长期的研究和工程实践 表明，湿法烟气脱硫的工艺系统一般要求洗涤浆液的P H值控制在4.5〜5.5之 间2.1.2液气比石灰石法喷淋塔的液气比一般在（15〜25）L/m3取L/G=18L/m3，则：液体用量 L = 18Q = 18 x 3.52 x 104 = 6.34 x 105 Lh2.1.3烟气流速和烟气温度目前，将吸收塔内烟气流速控制在（2.6〜3.5）m/s较合理，典型值为3m/s则吸收塔的截面积为：A = 2孕・67 x 10 _ 3.40m2V 3 x 3600低洗涤温度有利于SO2的吸收所以要求整个浆液洗涤过程中的烟气温度都 在100°C以下100°C左右的原烟气进入吸收塔后，经过多级喷淋层的洗涤降温, 到吸收塔出口时温度一般为（45〜70）C。

3. 设计条件：锅炉型号：SHS35-39即双锅筒横置式燃烧炉，蒸发量35t/h,出口蒸汽压力39MP 设计耗煤量：4.2t/h排烟温度：160空气过剩系数：a = 1.25飞灰率=29%烟气在锅炉出口前阻力：850Pa设计煤成分：Cy = 63.2% Hy = 3% Oy = 6% NY = 1%SY = 0.8% Ay = 14% WY = 12% VY = 18%污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度200m, 90弯头40个4. 设计计算4.1计算锅炉燃烧产生的烟气量、烟尘和二氧化硫的浓度4.1.1烟气量的计算质量/g摩尔数（原子）/mol需氧量（分子）/mol生成物（分子）/molC632632/12=52.6752.6752.7H3030/1=3015/2=7.515O6060/16=3.75S88/32=0.250.250.25A140理论需要量:52.67 + 7.5 + 0.25 = 60.42 mol kg理论空气量:=6.44 m 3 kg60.42 x 22.4 100 x1000 21120 22一 4+ 6.44 x(1.25 — 1J+ x ——=8.37 m 3； kg100 18 1000实际烟气量：=(52.7 + 0.25 + 15)x 22.4 + 6 44 乂 79 Qs - 1^ + . x标态下烟气流量：Q = Qs x 设计耗煤量=8.37 x 4.2 x 1000 = 3.52 x 104 m3/h4.1.2烟气含尘浓度C =飞灰率 x 巾=0.29 x 140 x 1000 = 4.85 x 103 mg河Qs8.374.1.3 SO,的浓度2CSO24.2除尘器的选择0.25 x 64 x 10008.37=1.91 x 103 mg ： m34.2.1除尘效率点东=以88%4.2.2除尘器的选择工况下烟气流量:八，QT' 3.52 x 104 x(273 +160)Q = —T273=5.58 x 104 m3：'h = 15.5 m3s所以采用脉冲袋式清灰除尘器。

4.3除尘器的设计4.3.1过滤面积< Q 5.58 x 104 A = = 930m 360v60 x 14.3.2滤袋的尺寸单个滤袋直径：D = 200 ~ 300mm，取D = 250mm单个滤袋长度：L = 2~12m，取L = 8.2m_ .一 L 8.2滤布长径比一般为5 ~ 40，D = 025 = 32.8.4.3.3每条滤袋面积a =兀 DL = 3.14 x 0.25 x 8.2 = 6.44m 34.3.4滤袋条数n = - = -930 = 144.4 * 144条a 6.444.3.5滤袋布置按矩形布置：（A）a.滤袋分4组；b. 每组36条；c. 组与组之间的距离：250mm（B） 组内相邻滤袋的间距：70mm（C） 滤袋与外壳的间距：210mm4.4喷淋塔4.4.1喷淋塔内流量计算假设喷淋塔内平均温度为80 C，压力为120KPa，则喷淋塔内烟气流量为:一 一 273+^ 101.324 〃0=小万t'fW+k)式中：2■一喷淋塔内烟气流量，就枷;2—标况下烟气流量，幽泌；K—除尘前漏气系数，0〜0.1；代入公式得:= 15.5 x273 + 80 101.324 x x273 120G + 0.06)= 17.94 m 3.s4.4.2喷淋塔径计算依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数，可选择喷淋塔内烟气流速V = 4ms,则喷淋塔截面A为：4 Q 17.94 …仃 cA = 一 = = 4.485m 2V 4则塔径d为：：4A ：4 x 4.485d = .,, — = .,, = 2.39m兀 3.14取塔径D = 2400mm4.4.3喷淋塔高度计算喷淋塔可看做由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池。

1)吸收区高度依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得，选择喷淋塔喷气液反应时间 t=4s，则喷淋塔的吸收区高度为：丑1 =讶=4 x 4 = 18酬⑵除雾区高度除雾器设计成两段每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴最下层冲洗喷嘴距最 上层(3.4 〜3.5)m则取除雾区高度为：H2 = 3.5m(3)浆池高度浆池容量vi按液气比浆液停留时间ti确定：^=L/GxQx^式中：Lg 一液气比，取18Lm3 ；Q一标况下烟气量，m3/ h ；ti-浆液停留时间，s；一般ti为4min - 8min，本设计中取值为5min，则浆池容积为:V = 18 x 10-3 x 5.58 x 104 x 5 = 83.7m3i 60选取浆池直径等于或略大于喷淋塔D0,本设计中选取的浆料直径为D05m,然后再根据V］计算浆池高度:式中：h 一浆池高度0m；V一浆池容积1D一浆池直径 0m4x 83.7 〃 c =4.26m 3.14 x 52从浆池液面到烟气进口底边的高度为0.8~2m本设计中取为2m4)喷淋塔高度喷淋塔高度为:H = H1 + H 2 + h = 16 + 3.5 + 4.26 = 23.76m4.4.4新鲜浆料的确定CaO^)+ SO2()+ 2H2%)= CaSO3 - 2H O^)1mol 1mol因为根据经验一般钙/硫为：1.05： 1.1，此处设计取为1.05则由平衡计算 可得1h需消耗CaO的量为:1.05 x 0.5 x 14 x 103 = 7350 molh7350 x 56=411.6 kg：h10005. 烟囱设计计算具有一定速度的热烟气从烟囱出口排除后由于具有一定的初始动量，且温度 高于周围气温而产生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。

这相对增加了烟囱 的几何高度，因此烟囱的有效高度为:式中：H一烟囱的有效高度，m；H 一烟囱的几何高度，m； sAH 一烟囱抬升高度，m5.1烟囱的几何高度的计算查相关资料可得燃烧锅炉房烟囱最低允许高度设为H为60m s5.1.1烟气释放热计算式中：QH一烟气热释放率，kw；p—大气压力，取邻近气象站年平均值；Q —实际排烟量，m3!sT 一烟囱出口处的烟气温度，433K； sT 一环境大气温度，K；取环境大气温度T=293K，大气压力p =978.4kPa&? = ?, -7； = 433-293 = 140^Q = 15.5 x 223 +16x Q xG +小 22.0mzv 273 120- 140 -Qh = 0.35 x978.4x 22x 433 = 2435.83kw5.1.2烟气抬升高度计算由 2100kw < Qh < 21000知,T - T > 35K，可得式中：n ,n ,n —系数，n 取 0.6， n 取 0.4， n 取 0.292，则： 0 1 2 1 2 0AjV = 0.292x2325.1°^ x6O04 x- = 39.3m4则烟囱有效高度H = H5 +&H = 60 + 39.3= 99.3^5.1.3烟囱直径的计算设烟气在烟囱内的流速为v = 20ms，则烟囱平均截面积为:A =多=1.1m 220则烟囱的平均直径d为:「冬=1.18m3.14取烟囱直径为DN1200mm，校核流速v得:v "1刀—兀d 2422 x 4=19.46 ms3.14 x 1.225.2烟囱阻力损失计算烟囱亦采用钢管，其阻力可按下式计算：M d 2（4-5）式中：人 ——摩擦阻力系数，无量纲；v ——管内烟气平均流速，ms ；P 烟气密度，kg !m3 ；l ——管道长度，m；d ——管道直径，m；已知钢管的摩擦系数为0.02，所以烟囱的阻力损失为：200 x 19.462 x 0.748AP = 0.02 x 1 2 2 = 472.1p5.3烟囱高度校核=G - 96%)x 1.91x 103 = 76.4 mg / m3假设吸收塔的吸收效率为：96%,可得排放烟气中二氧化硫的浓度为:pso2二氧化硫排放的排放速率:v 2 = P 2 X Q = 76.4 X 22.0 = 1.68 g仰■■ hlk< _t qme s式中：匕一为一个常数，一般取0.5 ~1，此处取0.7；PzH一烟囱有效源高；Pmax2x1.683.14x 4x99.32 x 2.72x 0.7 = 0.0070 mg.m 3国家环境空气质量二级标准日平均S。

2的浓度为0.15mg/m3 >0.0 0mg：m3，则设计符合要求6.管道系统设计计算管道采用薄皮钢管，管内烟气流速为vo = 15m.；s ,则管道直径d为:&= "xl.M一』3600^0式中：q——烟气流量，戒m；vo——烟气流速，幽仆；1.2——修正系数代入相关值得：,!4xl.2x5.58xl04 d 睥& = .. = 泌V 3600><3.14><15结合实际情况，取为1260mm，则实际烟气流速v '为:，4x1.2xg 4xl.2x5.58xW4 …；vn = = 可 =14.92^/sS 3600^27. 系统阻力的计算7.1摩擦压力损失取L = 200m，对于圆管工作状态下的烟气密度:273 P = P n 273+160273=1.34 x 273 +160=0.84kg / m3200 0.84 x 14.922Ap = 0.02 x 1~26 x 2 = 296.80p7.2局部压力损失AP =普290弯头，&= 0.230.84 x 14.922Ap = 0.23 x = 21.50p2 ，40个弯头Ap' = 40Ap = 40 x 21.50 = 860pa出口前阻力为850Pa，除尘器阻力选1400Pa，脱硫设备阻力选100PaZAp = 850 +1400 +100 + 472.1 + 296.8 + 860 = 3978.9pa8. 风机的选择8.1风量的计算Q，T.旎 273273 + tp 101.325 x 103 273 +160 101.325 x 103 一 . . =1.1 x 3.52 x 104 x x = 6.14 x 104 m3. h273 101.325 x 1038.2风压的计算H =1.2%-S)273七皿325X103 1293y y 273 +1 B p… £ ) 273 +160 1 01.325 x 103 1.293=1.2 x 0978.9 -171.53" x = 3649.94p273 + 250 1 01.325 x 103 1.34 a结合风机全压及送风量，选用75-47-6C型离心引风机，其性能参数见表3。

表3 75 - 47 - 6C型离心引风机性能参数机号功率K W转速r /min流量m 3/h全压Pa6C18.528508020~151293364~2452电机的效率瓦=g'3600x1000^^2式中；N 一电机功率，kW； eQ—风机的总风量，m3/h；气--通风机全压效率，一般取0.5〜0.7；门2 --机械传动效率，对于直联传动为0.95；P —电动机备用系数，对引风机，P =1.3；代入数据得：同 6.14 x 104 x 3649.94 x 1.3Ne = = 149.87kw3600 x 1000 x 0.6 x 0.99. 达标分析9.1从排放浓度核算so2在排烟温度160°C下，SO2的排放浓度p = 3.45x 103mg/m3，转换为烟囱出口温度25°C：T p T p —1—1 = —2P P1 2/ m 3),_ po x(273 +160)_ 3.45x 103 x(2 7 $16 J0_5 0P“2 — % 25 + 273 — —设脱硫效率为95.88%，脱硫后：p =G-96%)p' =G -95.88%)x5012.9 = 206.53mg, m3 < 700mgm3SO 2 SO 2依据大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行，烟尘最高排放标标准700mg/m3,所以本设计符合排放要求。

9.2从排放速率核算(1) 二氧化硫的排放速率设硫转化为二氧化硫的效率为95.88%，则二氧化硫的排放速率为:0.9588x64x42000x0.25x0.8%x 10 -3 =5.15 kg / h < 200 kg / h其为GB16297-1996现有污染源大气污染物排放限值中二级排放区中二氧化 硫最高允许排放速率，所以符合要求，设计合理2) 烟气的排放速率可得出口浓度为：7.22x 103x (1-99.9%) = 7.22mg/m3<150 mg/m3检验烟气排放速率=总烟气量x烟气出口浓度=3.52x 104 x3.0 = 10.56x 104 mg/h = 0.10kg ；h < 100kg.h(100kg /h国标中二级排放区最高允许排放速率)，所以可得烟气排放速率也达 标，所以设计合理9.3从落地浓度核算地面最大浓度为:pmax2x1.68 x3.14 x 4x 99.32 x 2.720.7 = 0.0070 mgm 3本设计任务书中规定，污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新 建排污项目执行由锅炉大气污染物排放标准（摘自GB 13271-2001）可查出 烟尘最高允许排放浓度为200mg/m3,二氧化硫的最高允许排放浓度为 900mg/m3。

GB16297-1996现有污染源大气污染物排放限值中二级排放区中二氧 化硫最高允许排放速率，比较得出排放浓度都不超标，因而设计合理，符合标准， 所以该气体经处理后可以在国家2级标准下排放9.4总排放浓度核算烟尘的总排放浓度（按每年300天计算）：7.22 x 103 xG - 99.9%）x 300 = 2166mg / h = 2.166g / h国家规定的烟尘总排放浓度为2.5g /h，因为2.166 < 2.5，所以符合排放标准SO 2的总排放浓度（按每年300天计算）：1910xG - 0.9588）x 300 = 2.36 x104 mg；h = 23.6 g h国家规定二氧化硫的总排放浓度为42g /h，因为23.6 < 42 ，所以符合排放标准参考文献［1］ 黄学敏，张承中.大气污染控制工程实践教程［M］.北京:化学工业出版社，2003［2］ 张殿印.除尘工程设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2003［3］ 罗辉.环保设备设计与应用［M］.北京：高等教育出版社，2003［4］ 周兴求，叶代启.环保设备设计手册-一大气污染控制设备［M］，北京：化学工 业出版社，2003结束语这次大气污染控制工程课程设计主要设计燃煤锅炉房烟气除尘脱硫系统， 虽然时间很短，但我从中学到了不少东西。

课程设计是大学学习的一次综合性考 核，是对我们所学知识的一次综合性考核，是我们走向社会前的一次实践通过 这次课程设计，我不仅进一步掌握了我所学的砖业知识，而更能从设计中认识到 实际工程设计与自己所想要达到的效果差异，对我们以后的工作遇到的问题，对 我们有很大的帮助同时也感谢老师给我们这次设计机会附图目录1. 袋式除尘器 11.1袋式除尘器的简介 11.2袋式除尘器的清灰方式主要有 21.3袋式除尘器的分类 21.4袋式除尘器的优点 22. 湿式石灰脱硫 22.1石灰石一一石膏法脱硫工艺原理及流程 32.2脱硫效率的主要影响因素 32.1.1吸收塔洗涤浆液的PH 32.1.2液气比 32.1.3烟气流速和烟气温度 33. 设计条件： 44. 设计计算 44.1计算锅炉燃烧产生的烟气量、烟尘和二氧化硫的浓度 44.1.1烟气量的计算 44.1.2烟气含尘浓度 54.1.3 SO2 的浓度 54.2除尘器的选择 54.2.1除尘效率 54.2.2除尘器的选择 54.3除尘器的设计 54.3.1过滤面积 54.3.2滤袋的尺寸 64.3.3每条滤袋面积 64.3.4滤袋条数 64.3.5滤袋布置 64.4喷淋塔 64.4.1喷淋塔内流量计算 64.4.2 喷淋塔径计算 64.4.3喷淋塔高度计算 74.4.4新鲜浆料的确定 85. 烟囱设计计算 85.1烟囱的几何高度的计算 95.1.1 烟气释放热计算 95.1.2烟气抬升高度计算 95.1.3烟囱直径的计算 105.2烟囱阻力损失计算 105.3烟囱高度校核 116. 管道系统设计计算 117. 系统阻力的计算 127.1摩擦压力损失 127.2局部压力损失 128. 风机的选择 128.1风量的计算 128.2风压的计算 129. 达标分析 139.1从从排放浓度核算 139.2从排放速率核算 149.3从落地浓度核算 149.4总排放浓度核算 15参考文献 15结束语： 16附图 17。