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1、大气污染控制工程课程设计(锅炉) 作者： 日期：2 目录一设计任务41.1设计题目41.2 设计原始参数41.2.1 锅炉参数41.2.2污染源强相关参数41.2.3煤的工业分析值51.2.4按锅炉大气污染排放标准51.3 设计内容5二设计方案确定52.1除尘52.1.1 袋式除尘器原理52.1.2袋式除尘器的清灰方式主要有62.1.3袋式除尘器的分类62.1.4袋式除尘器的优点72.2 脱硫72.2.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的原理72.2.2石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程82.3脱氮工艺92.3.1 SCR脱氮法92.3.2 SCR脱氮工艺流程图9三设计计算103.1燃煤锅
2、炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算103.1.1标准状态下理论空气量103.1.2标准状态下理论烟气量103.1.3标准状态下实际空气烟气量113.1.4 烟气含尘浓度113.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算113.1.6标准状态下烟气中二氧化氮浓度的计算123.2 脱氮设计和计算123.2.1 SCR反应器截面尺寸估算：123.2.2 SCR反应器断面尺寸计算133.2.2.1 催化剂体积计算：133.2.2.2 催化剂层数估算：133.2.2.3 反应器高度计算：133.3 除尘计算143.3.1除尘效率143.3.2工作状况下烟气流量143.3.3 除尘器设计143.3.3.1过
3、滤面积143.3.4除尘器的选择：143.4脱硫设计和计算153.4.1喷淋塔内流量计算153.4.2 喷淋塔径计算163.4.3喷淋塔高度计算163.4.3.1 吸收区高度163.4.3.2 除雾区高度163.4.3.3 浆池高度173.4.3.4 喷淋塔烟气进口高度设计：173.4.3.5 吸收塔高度：173.4.3.6 新鲜浆料的确定183.5 烟囱的设计183.5.1烟囱高度的确定183.5.2烟囱直径的计算183.5.4烟囱的抽力193.5.5 烟囱高度校核203.6管道系统设计计算203.6.1管径的计算203.6.2摩擦压力损失213.6.3局部压力损失213.6.4除尘器进气管
4、的计算213.6.5除尘器出气管的计算223.6.7系统阻力233.7风机的选择233.7.1风量的计算233.7.2风压的计算24四. 小结24五. 参考文献25大气污染控制工程课程设计一设计任务1.1设计题目 某小型燃煤电站锅炉烟气除尘，脱硫，脱氮处理系统的设计 锅炉型号：FG-45/3.82-M型（45t/h蒸气）；设计耗煤量：713.6kg/h；排烟温度；160；空气过剩系数:=1.35；烟气密度（标态）：1.40kg/m3，室外空气平均温度：10；锅炉出口前烟气阻力：1200Pa；排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：19；烟气其他性质按空气计算；煤的工业分析：C=68%；H=4%；S=
5、2.6%；O=5%；N=3.5%；W=5%；A=14%；V=11%；按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标准执行：标准状态下烟尘浓度排放标准：200mg/m3；标准状态下SO2排放标准：900mg/m3；标准状态下NO2排放标准：400mg/m3。 假设N有45%转化为NO2，S有98%转化为SO2。1.2 设计原始参数1.2.1 锅炉参数 锅炉型号: FG-45/3.82-M型 额定蒸发量：45t/h 燃煤量：713.6kg/h 排烟温度：160 1.2.2污染源强相关参数 烟气密度（标准状态）：1.40kg/m3 烟气在锅炉出口的阻力：1200Pa 排烟中飞灰占煤中
6、不可燃成分的比例：19 当地大气压：101.325(273+10)/273=120.99KPa 室外空气温度：10 空气过剩系数：=1.351.2.3煤的工业分析值 C=68%；H=4%；S=2.6%；O=5%；N=3.5%；W=5%；A=14%；V=11%1.2.4按锅炉大气污染排放标准（GB132712001）中二类区标准执行 烟尘浓度排放标准（标准状况下）：200mg/m3 二氧化硫排放标准（标准状况下）：900 mg/m3 氮氧化物排放标准（标准状况下）：400 mg/m31.3 设计内容 1、计算烟气排放量及烟气中的各污染组分浓度。 2、整污染治理工艺的选择 3、污染治理的设备主要参
7、数及规格计算。 4、烟囱的排放口尺寸及高度二设计方案确定2.1除尘2.1.1 袋式除尘器原理 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
8、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。 2.1.2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
9、。 (3 )人工敲打：是用人工拍打每个滤袋，以清除滤袋上的积灰。2.1.3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，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，棉毛织物一般适用于没有腐蚀性；温度在80-90以下含尘气体。2.1.4袋式除尘器的优点(1 )除尘效率高，可
10、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，即“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。2.2 脱硫2.2.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的原理采用石灰/石灰石浆液吸收烟气中的，分为吸收和氧化两个阶段。先吸收生成的亚硫酸钙，然后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙(即石膏)。该方法的实际反应机理是很复杂的，目前还不能完全了解清楚。这个过程发生的反应
11、如下。吸收： 由于烟气中含有，因此吸收过程中会有氧化副反应发生。氧化：在氧化过程中，主要是将吸收过程中所生成的氧化称为： 由于在吸收过程中生成了部分，在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化，分解出少量的： 设备运行过程中的可能出现问题：设备腐蚀，结垢和堵塞，除雾器的堵塞。2.2.2石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程石灰石/石灰法湿式烟气脱硫技术的工艺流程如图1所示。锅炉烟气经除尘、冷却后送入吸收塔，吸收塔内用调配好的石灰石或石灰浆液洗涤含的烟气，洗涤净化后的烟气经除雾和再热后排放。吸收塔内排出的吸收液流入循环槽，加入新鲜的石灰石或石灰浆液进行再生。图1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程2
12、.3脱氮工艺2.3.1 SCR脱氮法催化法脱氮具有快速、高效等优点，因此被广泛用于燃煤电厂烟气和汽车尾气中NOx的脱除。催化法可分为选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）等两种。其中SNCR技术是在炉膛温度1000左右的区域喷入NH3、尿素等还原剂，将NOx还原成N2和H2O，NOx脱除率可达80% ，但反应中会有少量的温室气体N2O产生。该过程不使用催化剂，还原剂由喷嘴喷入燃烧室，根据锅炉的操作负荷，不断调整NH3的喷入量和喷入位置，以保证在最佳温度下喷入NH3。SCR法通过NH3，H2S，CO和烃类物质等还原剂，在V2O5/TiO2等催化剂上与NOx反应，生成无害的N2和H
13、2O，NOx的脱除率可达90%，但运行费用较高。目前实现工业化应用的是以NH3为还原剂，V2O5/TiO2为催化剂的SCR法来脱除固定源废气中的NOx，以及使用Pt-Pd-Rh三元催化剂来净化汽车尾气。SCR脱氮反应器的核心是脱氮催化剂。它分为蜂窝式和板式两种类型，比表面积为500 m /m-1000 m /m，在催化剂的内表面上分布着由TiO2、WO3或V2O5等组成的活性中心。随着脱氮装置的运行,催化剂会逐渐老化。引起老化的原因主要是催化剂活性中心中毒、活性成分晶型改变以及催化剂通道和微孔的堵塞、腐蚀等。因此，必须定时检测烟气经过每层催化剂后NOx的浓度和氨氮比（NH3/NOx）,确定各层催化剂的活性与老化程度，以确保脱氮装置的正常运行2.3.2 SCR脱氮工艺流程图图2 SCR脱氮工艺流程图三设计计算3.1燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算3.1.1标准状态下理论空气量 式中 C，H，S，O 分别代表煤中各元素所含得质量分数3.1.2标准状态下理论烟气量 =7.46()式中 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3.1.3标准状态下实际空气烟气量标准状态下烟气流量Q应以计,因此, =9.96713.6 =7104.82()式中a-空气过量系数-标准状态下理论烟气量, -标准状态下理论空气量,3.1.4 烟气含尘浓度 = 2.67103（m
