大气污染控制工程课程设计.docx
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大气污染控制工程课程设计.docx
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大气污染控制工程课程设计
火电厂烟气净化系统设计
系别:
环境工程
专业:
环境工程
班级:
环本1315
姓名:
刘超
学号:
1382091502
指导老师:
郝艳红
设计日期2016年12月26日至2016年12月31日
前言1
课程设计任务书3
第一章原始设计资料计算8
1.锅炉排烟量的计算1
2.烟尘,NOx和SO2浓度及去除效率1
3.烟气净化系统的总体设置方案2
第二章脱硝系统
1.脱销工艺说明3
2.SNCR3
3.SCR5
第三章除尘系统6
1.除尘工艺6
2.烟气量计算11
3.电除尘器计算14
4.布袋除尘部分16
第四章脱硫系统19
1.脱硫系统工艺流程说明19
2.脱硫剂耗量19
3.相应工艺水耗量及氧化空气量20
4.吸收塔本体尺寸计算20
5.浆液池计算20
6.喷淋系统设计20
7.吸收区高度20
8.除雾区高度20
9.石膏脱水系统20
10.风机选型20
11.泵的选型20
第五章烟囱的计算2
第六章阻力计算26
第七章小结27
主要参考文献27
前言
按照国际标准化组织(1SO)作出的定义,“空气污染:
通常系指由于人类活动和自然过程引起某些物质介入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间,并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。
”
大气污染物的种类非常多,根据其存在状态,可将其概括为两大类:
气镕胶状态污染物和气体状态污染物。
气体状态污染物种类极多,主要有五个方面:
以二氧化硫为主的含硫化合物、以氧化氮和二氧化氮为主的台氮化合物、碳的氧化物、碳氢化合物及卤素化合物等。
关于大气污染物的危害,在这里主要介绍粉尘和二氧化硫的危害。
粉尘的危害:
粉尘的危害,不仅取决于它的暴露浓度,还在很大程度上取决于它的组成成分、,理化性质、粒径和生物活性等。
粉尘的成分和理化性质是对人体危害的主要因素。
有毒的金属粉尘和非金属粉尘(铬、锰、镐、铅、汞、砷等)进入人体后,会引起中毒以至死亡。
无毒性粉尘对人体亦有危害。
例如含有游离二氧化硅的粉尘吸,入人体后,在肺内沉积,能引起纤维性病变,使肺组织际渐硬化,严重损害呼吸功能,发生“矽肺”病。
二氧化硫的危害:
二氧化硫为一种无色的中等强度刺激性气体。
在低浓皮下,二氧化硫主要影响是造成呼吸道管腔缩小,最初呼吸加快,每次呼吸曼减少。
浓度较高时,喉头感觉异常,并出现咳嗽、喷嚏、咯痰、声哑、胸痛、呼吸困难、呼吸道红肿等症状,造成支气管炎、哮喘病,严重的可以引起肺气肿,甚至致人于死亡。
随着经济和社会的发展,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。
由于中国燃料结构以煤为主的特点,致使中国目前大气污染仍以煤烟型污染为主,其中尘和酸雨危害最大,且污染程度还在加剧。
因此,控制燃煤烟尘的SO2对改善大气污染状况至关重要。
《大气污染控制工程》课程设计任务书
一、题目
火电厂烟气净化系统设计
二、目的
通过课程设计进一步消化和巩固《大气污染控制工程》课程所学内容,并使所学的知识系统化,培养运用所学理论知识进行火电厂烟气净化系统设计的初步能力。
通过课程设计,初步了解工程设计的内容、方法及步骤,培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行简单的设计计算、绘制系统流程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。
三、设计内容和要求
该课程设计的内容以火电厂烟气净化的系统设计为核心,依据火电厂烟气污染物特点,进行总体烟气净化方案设计;以物料守恒、能量守恒为依据,对烟气净化系统核心设备的物料参数、总体尺寸及阻力损失进行具体计算;绘制系统流程图,并编写设计说明书。
1、根据原始设计资料计算
(1)锅炉排烟量、烟尘、NOx和SO2的浓度。
(2)以满足超低排放为要求,计算除尘、脱硝和脱硫的效率。
烟气净化系统的总体设置方案
(1)脱硝:
SNCR(炉内)+SCR(炉后)
(2)除尘:
电袋除尘或袋式除尘器(一级)+湿式静电除尘器(二级)
(3)脱硫:
石灰石——石膏湿法脱硫
2、对各个净化装置进行设计计算及相关说明。
(1)脱硝
SNCR:
确定SNCR系统的安装位置
还原剂的选择
还原剂耗量及相应稀释物料耗量的计算
SCR:
SCR安装位置及反应器数量
催化剂类型的选择及填装情况还原剂的选择
还原剂耗量及相应稀释物料耗量的计算
吹灰器的选择及数量的确定
(2)除尘
对整个除尘系统的工艺流程进行描述
烟气量的计算(考虑SCR\SNCR以及漏风率对烟气量的影响)
电除尘:
除尘器的安装位置的说明
总集尘面积的计算、入口和出口截面积的计算
电场数和通道数的选择
清灰方式及灰斗相关描述
袋式除尘器:
除尘器的安装位置的说明
总集尘面积的计算、入口和出口截面积的计算
布袋尺寸的选择及布袋条数的计算
清灰方式及灰斗相关描述
(3)脱硫
对整个脱硫系统的工艺流程进行说明
烟气量的校核(烟气温度降低后烟气体积流量的变化)
脱硫剂耗量及相应工艺水耗量(t/h,t/d,t/a)
氧化空气量及风机选型
脱硫产物生成量的计算(t/h,t/d,t/a)及石膏脱水系统的描述
脱硫塔主要构件(喷淋装置、除雾器、搅拌器)的数量、型式的选择
循环浆液泵数量及选型
3、烟囱的设计计算
计算烟囱高度及出入口截面积,分别按照地面最大浓度、地面绝对最大浓度方法和P值法进行烟囱高度的设计计算。
4、阻力计算
对各净化系统的阻力进行计算。
5、编写设计说明书:
设计说明书按设计步骤编写,包括方案的确定、设计计算、设备选择和说明等内容。
课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分,文字应简明、顺畅、内容正确完整,书写工整、装订成一册。
绘制一张烟气净化系统流程图(2号图):
以锅炉为起点,烟囱为终点。
其中锅炉及尾部烟道的受热面不要求详细标出,示意即可。
流程图中应标出设备名称,设备尺寸不要求完全按照尺寸比例画出,合理即可。
设计资料5
1、锅炉设备简介
600MW(HG-2000/25.4—YM12型)锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的本生直流锅炉,单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、?
型布置,紧身封闭。
30只低N0x轴向旋流燃烧器采用前后墙布置、对冲燃烧,6台HP1003/Dyn中速磨煤机配正压直吹制粉系统。
最大连续蒸发量(BMCR)2000t/h,额定蒸发量(BRL)1863.6t/h。
锅炉排烟温度132℃,设计煤种的投煤量为276.81吨/小时。
2、气象资料
项目
单位
统计值
备注
30年一遇10min平均最大风速
m/s
25.7
10米高度
多年平均风速
m/s
2.3
多年平均气温
℃
9.5
多年平均相对湿度
%
53
多年平均气压
hPa
902.6
3、煤质及灰质成分分析
煤质特性表
名称
符号
单位
设计煤种
收到基碳
Car
%
50.49
收到基氢
Har
%
3.02
收到基氧
Oar
%
4.03
收到基氮
Nar
%
0.68
收到基硫(全硫)
St,ar
%
1.5
收到基灰分
Aar
%
30.96
收到基水分(全水分)
Mt,ar
%
6.00
收到基总成分
%
100.00
空气干燥基水分
Mad
%
10.00
干燥无灰基挥发分
Vdaf
%
24.17
收到基低位发热量
Qnet.ar
kJ/kg
20130
kcal/kg
19289
哈氏可磨指数
HGI
75.00
飞灰成分分析(重量百分比)
项目
二氧化硅
符号
SiO2
单位
%
设计煤种
53.92
三氧化二铝
Al2O3
%
36.21
三氧化二铁
Fe2O3
%
4.04
氧化钙
CaO
%
1.66
氧化镁
MgO
%
0.39
氧化钠
Na2O
%
0.02
氧化钾
K2O
%
0.57
三氧化硫
SO3
%
1.62
二氧化钛
TiO2
%
0.11
五氧化二磷
P2O5
%
0.54
4、石灰石成分分析
石灰石成份分析表
编号
项目
单位
数据
1
CaO
%(wt)
50.4
2
MgO
%(wt)
1.5
3
Fe2O3
%(wt)
0.33
4
Al2O3
%(wt)
0.22
5
SiO2
%(wt)
2.22
6
SO3
%(wt)
0.045
7
烧失量
%(wt)
41.32
8
石灰石粉活性
第一章原始设计资料计算
1.锅炉排烟量的计算
质量(g)
摩尔量(mol)
理论需氧量(mol)
理论烟气量(mol)
C
504.9
42.075
42.075
42.075
H
30.2
30.2
7.55
15.1
O
40.3
2.52
-1.26
0
N
6.8
0.486
-
0.243
S
15
0.469
0.469
0.469
M
60
3.33
A
309.6
理论需氧量:
42.075+7.55+0.469-1.26=48.834mol
理论空气量:
48.834×4.78=233.43mol
理论空气体积:
233.43×22.4×10-3=5.23m3
空气过剩系数:
根据资料查得α取值范围为1.02-1.05,本设计取α=1.03
实际干空气量:
233.43×1.03=240.4329mol
实际干空气体积:
240.4329×22.4×10-3=5.39m3
查《大气污染控制工程》附录一得t=9.5℃时饱和水汽压力Pv=1182.5Pa,相对湿度φ=53%。
空气含湿量:
d0=0.804Pw/Pd=0.804φPv/﹙P-φPv)
=0.804×0.53×1182.5/(90260-0.53×1182.5)=0.0056Kg/m3
空气中水汽体积分数:
φw=0.0056/(0.804+0.0056)=0.0069=0.69%
空气中水量:
233.43/(1-0.0069)=1.62mol
理论烟气量:
42.075+15.1+0.243+0.469+3.33+1.62+48.834×3.78=247.4295mol
理论烟气体积:
247.4295×22.4×10-3=5.543m3
实际湿烟气体积:
Vfg=Vfgo-Va(α-1)=5.543+5.39/(1-0.0069)×(1.03-1)=5.71m3/kg煤
每小时烟气量:
Q=Qs×设计煤耗量=5.71×276.81×103=1580585.1m3/h
理论干烟气量:
42.075+0.243+0.469+48.834×3.78=227.38mol/kg煤
理论干烟气体积:
227.38×22.4×10-3=5.099m3/kg煤
实际干烟气体积:
V=5.09+5.39×(1.03-1)=5.25m3/kg煤
当空气过剩系数为1.03时,根据α=1+α(O2p)/(0.264α(N2P)-α(O2p))
得实测氧量α(O2p)=0.608%
超低排放标准:
氮氧化物50mg/mN3,二氧化硫35mg/mN3,烟尘5mg
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