大气污染控制工程设计

第一章概述

1.1设计目的

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的初步能力。通过设计，了解工程设计内容、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、编写设计说明书的能力。

1.2设计任务

燃煤锅炉燃烧过程排放的烟气中含有大量的烟尘和二氧化硫，如不采取有效的治理措施，将会对周围大气环境及居民健康造成严重影响与危害。因此，本设计结合燃煤锅炉烟气排放特点，根据所提供的原始参数及资料，拟设计一套燃煤采暖炉房烟气除尘系统。要求设计的净化系统效果好、操作方便、投资省，且出口烟气浓度达到锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准，即：烟尘排放浓度≤200mg/Nm3、SO2排放浓度≤900mg/Nm3。

1.3原始资料

锅炉型号：SZL4-13型，额定蒸发量2.8MW/h

设计耗煤量：见附表。

排烟温度：160℃

烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3

空气过剩系数：α＝1.4

排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例，见附表。

烟气在锅炉出口前阻力：800Pa

当地大气压力：97.86kPa

冬季室外空气温度：－1℃

空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3

烟气其它性质按空气计算。

表1　燃煤煤质（按质量百分比含量计，％）及设计基本参数

物质	CY	HY		SY	OY		NY	WY	AY	VY
含量	68	4		1.8	5		1	6	14.2	13
锅炉台数（台）			设计耗煤量kg/(h·台）			烟尘的排放因子（％）
2			650			20

第二章烟气概况

2.1烟气量的计算

2.1.2标准状态下烟气量

（1）标准状态下理论空气量

Qa’=4.76×(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY)

=4.76×﹙1.867×0.68+5.56×0.04+0.7×0.018-0.7×0.05﹚

=7.00 (m3/kg)

式中：CY, HY, SY, OY －分别为煤中各元素所含的质量分数。

（2）标准状态下理论湿烟气量（设空气含湿量12.93g/m3）

Q’s=1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016Q’a+0.79Q’a+0.8NY

=1.867﹙0.68+0.375×0.018﹚+11.2×0.04+1.24×0.06＋0.016×7.00 +0.79×7.00+0.8×0.01

=7.45(m3/kg)

式中：Q’a－标准状态下理论空气量，烟气脱硫设备m3/kg；

WY－煤中水分所占质量分数；

NY－N元素在煤中所占质量分数。

（3）标准状态下实际烟气量

Qs=Q’s+1.016(a-1) Q’a

=7.45+1.016（1.4-1）×7.00

=10.29(m3/kg)

式中：a－空气过量系数,取1.4

Q’s－标准状态下理论烟气量，m3/kg；

Q’a－标准状态下理论空气量，m3/kg。

2.1.2实际烟气总量

标准状况下烟气流量Q以计，因此，

Q=Qs×设计耗煤量

=10.29×650×2=13377（）

2.2烟气含尘浓度

标准状态下烟气含尘浓度

== (kg/m3)=

式中：dsh－排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的质量分数，排放因子，按设计要求为20％；

AY－煤中灰分（不可燃成分）的含量；

Qs－标准状态下实际烟气量，m3/kg。

2.3烟气二氧化硫浓度

标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

=2.80 (mg/m3)

式中：SY－煤中含可燃硫的质量分数；

Qs－标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m3/kg。

第三章除尘脱硫装置的设计

3.1除尘器的选择

3.1.1净化效率

采用先除尘后脱硫工艺除尘脱硫装置应达到的净化效率：

=1-=92.8%

=1-=67.9%

式中：C－标准状态下烟气含尘、SO2浓度，mg/m3；

Cs－标准状态下锅炉烟尘、SO2排放标准中规定值，mg/m3。

3.1.2除尘器的选择

根据烟尘的粒径分布和种类、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的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数，如气流速度、压力损失等。

烟尘的粒径分布和种类80%；其主要成分是飞灰

工况下的烟气量：

烟气温度为160°；要求除尘效率达到92.8%以上

由以上数据选定本设计除尘器LDB-70型对喷式脉冲袋式除尘器

其主要参数如下表：

参数	过滤面积A/ m2	滤袋数量/条	处理风量m3/h	净化效率/%	除尘压降/Pa	过滤风速m/min
数值	132	70	8000 ~23700	99.5	1200 ~1500	1~3

气流速度，满足要求

压力损失（Pa）

3.2脱硫装置

本设计脱硫设施采用填料塔进行吸收净化，包括吸收剂和填料的选择。

3.2.1吸收剂的选择

本设计选用石灰石浆液作为吸收液。

3.2.2填料的选择

填料可为气体液两相提供良好的传质条件。选用的填料应满足以下基本条件：具有较大的比表面积和良好的润湿性；具有较高的孔隙率（多在0.45-0.95）；对气流的阻力较小；尺寸适当。通常不应大于塔径的；耐腐性、机械强度大、造价低、堆积密度小、稳定性好等。

为满足以上要求，此处选用25*25*2的陶瓷拉西环（乱堆）

表1 几种填料特性对比

填料类别及名义尺寸		实际尺寸 (外径高厚)	比表面积 (A)/(m2/m3)	孔隙率 /(m2/m3)	堆积密度（PP）/(kg/m3)	填料因子（） /m-1
陶瓷拉西环（乱堆）	15	15152	330	0.70	690	1020
	25	25252	190	0.78	505	450
	40	40404.5	126	0.75	577	350
	50	50504.5	93	0.81	457	205
陶瓷拉西环（整沏）	50	50504.5	124	0.72	673
	80	80809.5	102	0.57	962
	100	10010013	65	0.72	930