大气课程设计苏比亚努尔Word文档格式.docx

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五，风机和电机的选择及计算-17-

六，烟囱的设计计算-18-

6.1烟囱高度的确定-18-

6.2烟囱直径的计算-18-

总结-19-

目录

1.1、设计原始资料6

1.3、锅炉烟气特点6

1.4、锅炉大气污染物排放标准（GB13271－2001）7

1.5、设计原则9

二、净化方案的确定10

三、除尘器的选择11

3.1概述11

3.2除尘器的工作原理及特点12

3.2.1除尘器的工作原理12

3.2.2旋风除尘器的结构及特点12

3.3影响旋风除尘器性能的主要因素13

3.3.1几何尺寸因素13

3.3.2操作条件因素15

3.3.3固体粉尘的物理性质因素15

四，管道系统的布置和计算18

4.1、管道的布置18

4.2、管径和流速计算18

管径的确定18

4.3、系统阻力的计算19

五，风机和电机的选择及计算19

六，烟囱的设计计算20

6.1烟囱高度的确定20

6.2烟囱直径的计算20

总结21

前言：

随着工业的发展，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。

大气质量是环境质量的一个重要内容。

人的生存每时每刻都离不开空气，大气质量与人类生存环境息息相关，所以对大气污染的治理与控制非常重要。

大气流动性强、涉及面广，而且一旦受污染后，修复比较困难。

虽然人们在大气环境整治方面做了大量工作，但目前的空气质量仍然不尽如人意，因此防止污染、改善空气环境成为当今迫切的环境任务。

燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。

我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主，其中尘和酸雨危害最大，且污染程度还在加剧。

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。

除尘脱硫一体化是将高温煤气中的粉尘颗粒和气态so2在一个单独的捕集单元中脱硫。

除尘脱硫一体化装置可概括为干法和湿法两中目前国内外已开发了大量脱硫除尘一体化装置，主要有水膜除尘器、文丘里旋风水膜除尘器、卧式旋风水膜除尘器、喷淋塔除尘脱硫装置、冲击式水浴除尘器、自激式除尘器、旋流板塔脱硫除尘一体化装置以及高压静电滤槽复合型卧式除尘器等湿式处理装置。

由于除尘脱硫一体化工艺具有投资少、运转费用低、脱硫率适中、操作管理简便、结构紧凑、占地面积小等优点，近年来已被广泛应用。

一、设计题目

某燃煤锅炉房烟气除尘系统设计

1.1、设计原始资料

直吹式煤粉炉，3台

设计耗煤量：

1000kg/h（台）

锅炉额定蒸发量6t/h

主蒸汽压力9.8Mpa

过量空气系数α=1.3

排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：

15%

排烟温度：

140～150℃

烟气在锅炉出口前阻力：

800Pa

当地大气压力：

100kPa

冬季室外空气温度：

－1℃

空气含水（标准状态下）按0.01293kg

烟气其他性质按空气计算

煤的工业分析值：

C:

65.7%；

S:

1.7%；

H:

3.2%；

O:

2.3%；

灰分:

18.1%；

水分:

9%；

含氮量不计。

飞灰主要的化学成分如下：

飞灰化学成分质量分数（％）飞灰化学成分质量分数（％）

SiO255.56～62.8Al2O315.79～19.38

Fe2O37.0～12.2CaO2.0～4.0

MgO1.2～4.4K2O2.3～3.3

Na2O0.8～2.2SO21.0～2.7

1.3、锅炉烟气特点

煤碳燃烧时除产生大量的So。

外，还生成少量的SO3。

一般烟气中S03的浓度为10~40g／L。

由于烟气中含有水（4～12），使生成的SO。

瞬间内形成硫酸雾。

当温度较低时，硫酸雾凝结成硫酸，附着在设备的内壁上，或溶解于洗涤液中，腐蚀吸收塔和其他有关设备。

解决的办法主要有：

采用耐腐蚀材料作吸收塔，如不锈钢、环氧树脂玻璃钢、硬聚氯乙烯、陶瓷等；

设备内壁涂敷防腐材料，如水玻璃等；

设备内衬橡胶等。

含有烟尘的烟气高速穿过设备及管道，在吸收塔内同吸收液湍流搅动接触，致使设备严重磨损。

在燃料不变的情况下，含尘烟气的特性主要取决于锅炉的燃烧工况，同时也取决于除尘系统的设计。

而锅炉负荷的变化，粉磨机、省煤器、空气预热器的选型及运行工况，一次风机、二次风机用引风机的开度都直接影响烟气的含尘浓度，颗粒大小直接影响烟气量，烟气的粒度、含氧量及氮氧化物的含量，系统的漏风和保温也是不可忽视的因素。

可以说锅炉的运行工况直接影响袋式除尘系统，而袋式除尘系统的可靠性又直接关系到锅炉的安全。

如果除尘系统因破袋失效，会造成锅炉引风机叶轮磨损加快；

滤袋粘灰严重，会增加阻力，减少了引风机的抽力，造成锅炉的正压，这都是很危险的。

所以在设计燃煤电厂的袋式除尘系统时，一定要把除尘作为锅炉系统的一个重要环节，在系统设计时，自动监测、自动控制、故障判断和紧急措施，都要有全面的考虑。

在制定操作规程和岗位责任制及维护管理方面也要具体落实。

（1）集中固定源：

即燃煤锅炉生产地点固定，生产过程集中，生产节奏较强，便于烟气处理和操作。

（2）烟尘排量大：

燃煤锅炉生产过程中产生大量的有害烟气。

（3）连续排放：

燃煤锅炉24小时不间断生产。

（4）粉尘粒度为0.3～200μm，其中小于10μm的占粉煤灰总量的20%。

锅炉烟气中所含粉尘（包括飞灰和炭黑）、硫和氮的氧化物都是污染大气的物质，未经净化时其排放指标可达到环境保护规定指标的几倍到数十倍。

控制这些物质排放的措施有燃烧前处理、改进燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。

借助高烟囱只能降低烟囱附近地区大气中污染物的浓度。

1.4、锅炉大气污染物排放标准（GB13271－2001）

为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，控制锅炉污染物排放，防治大气污染，国家环保总局制定《锅炉大气污染物排放标准》，标准自１月１日起实施。

全文如下：

１ 

范围 

本标准分年限规定了锅炉烟气中烟尘、二氧化硫和氮氧化物的最高允许排放浓度和烟气黑度的排放限值。

本标准适用于除煤粉发电锅炉和单台出力大于４５．５ＭＷ（６５ｔ／ｈ）发电锅炉以外的各种容量和用途的燃煤、燃油和燃气锅炉排放大气污染物的管理，以及建设项目环境影响评价、设计、竣工验收和建成后的排污管理。

使用甘蔗渣、锯末、稻壳、树皮等燃料的锅炉，参照本标准中燃煤锅炉大气污染物最高允许排放浓度执行。

２ 

引用标准 

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。

ＧＢ 

３０９５－１９９６ 

环境空气质量标准 

５４６８－９ｌ 

锅炉烟尘测试方法 

ＧＢ／Ｔ１６ｌ５７－１９９６ 

固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法 

３ 

定义 

３．１ 

标准状态 

锅炉烟气在温度为２７３Ｋ，压力为１０１３２５Ｐａ时的状态，简称“标态”。

本标准规定的排放浓度均指标准状态下干烟气中的数值。

３．２ 

烟尘初始排放浓度 

指自锅炉烟气出口处或进入净化装置前的烟尘排放浓度。

３．３ 

烟尘排放浓度 

指锅炉烟气经净化装置后的烟尘排放浓度。

末安装净化装置的锅炉，烟尘初始排放浓度即是锅炉烟尘排放浓度。

３．４ 

自然通风锅炉 

自然通风是利用烟囱内、外温度不同所产生的压力差，将空气吸入炉膛参与燃烧，把燃烧产物排向大气的一种通风方式。

采用自然通风方式，不用鼓、引风机机械通风的锅炉，称之为自然通风锅炉。

３．５ 

收到基灰分 

以收到状态的煤为基准，测定的灰分含量，亦称“应用基灰分”，用“Ａａｒ”表示。

（1）该锅炉位于环境空气质量功能区划分中的二类区，烟尘最高允许浓度排放标准为200mg/m3（标准状态下）；

so2最高允许排放浓度为900mg/m3（标准状态下）。

锅炉总额定

蒸发量/（t/h）

＜1

1-2

2-6

6-10

10-20

26-35

烟囱最低

高度/m

20

25

30

35

40

45

（2）燃煤、燃油锅炉房烟囱最低允许高度

1.5、设计原则

除尘净化系统通过降低烟尘排放量，极大地改善了大气环境质量。

好的除尘净化系统不仅除尘效果好，投资省，而且达到排放标准。

设计除尘净化系统时，通常遵循以下原则：

1.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.管道应尽量集中成列，平行敷设，与柱、墙、设备及管道之间应留有足够距离，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩要求。

3.除尘管道力求顺直，当必须水平敷设时，要有一定的坡度和足够的流速以防止积尘。

4.为减轻风机磨损，特别当含尘浓度较高时（大于3g/m3时），应将净化装置设在风机的吸入段。

5.分支管与水平管或倾斜主干管连接时，应从上部或侧面接入；

几个分支管汇合于同一主干管时，汇合点最好不设在同一断面上。

6.三通管的夹角一般不大于300。

本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：

（1）基础数据可靠，总体布局合理。

（2）避免二次污染，降低能耗，近期远期结合、满足安全要求。

（3）采用成熟、合理、先进的处理工艺，处理能力符合处理要求；

（4）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余，并确保处理后的尾气可以达标排放；

（5）在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命；

（6）废气处理系统的设计考虑事故的排放、设备备用等保护措施；

（7）工程设计及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准。

设计范围:

该净化设施的烟气输送系统、除尘器系统、输灰系统、除尘工艺、总图布置、风机的选择、配套装置、供电系统、管道设计以及总图设计（包括平面与立体布置图、除尘器的总图）等。

二、净化方案的确定

通过计算，该燃煤锅炉产生的主要污染物为烟尘和so2，总排放烟气量较大，为4.194*104m3N/h。

其中，烟尘浓度为3010mg/m3N，so2浓度为3805mg/m3N。

根据锅炉大气污染物排放标准（GB13271－2001）的规定，烟尘除尘效率至少应为93.36%，而so2的去除率至少为76.35%。

考虑当前的技术经济水平，采用流化床燃烧脱硫，其对硫的去除率可达80%~90%，可实现达标排放。

其基本原理是在流化床锅炉中投加一定量的固硫剂，床内流化使脱硫剂和so2能充分混合接触，适宜的煅烧温度不易使脱硫剂烧结而损害化学表面，并且脱硫剂在炉内停留时间长，利用率高。

常用的脱硫剂有石灰石（caco3）和白云石（caco3·

Mgco3）,基本反应方程式如下：

Co2

cao

+

ca