內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院（系）： 能動(dòng)學(xué)院 課程名稱：大氣污染控制工程 指導(dǎo)教師（簽名）： 專業(yè)班級： 環(huán)工11 （1、2組） 學(xué)生姓名： 王浩 學(xué)號： 201120303044 一、課程設(shè)計(jì)題目 某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)的目的 通過本課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的進(jìn)行，目的是使學(xué)生對大氣污染控制工程課程中的理論基礎(chǔ)知識(shí)有更深入的理解，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，具備分析問題和解決問題的實(shí)踐能力，能夠所學(xué)知識(shí)進(jìn)行工程實(shí)踐。掌握基本的設(shè)計(jì)方法，學(xué)會(huì)查閱技術(shù)資料，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。三、課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求、工作量要求等） 一.設(shè)計(jì)原始資料 1.鍋爐設(shè)備的主要參數(shù) 表一 鍋爐設(shè)備的主要參數(shù)額定蒸發(fā)量（t/h）（2臺(tái)）主蒸汽壓力（MPa）主蒸汽溫度（）燃煤量（t/h）排煙量（m3/h）排煙溫度（）22010500404500001452.煙氣密度（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：1.34/m3 空氣含水（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：0.01296/m3 煙氣在鍋爐出口的阻力：800Pa 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：15% 當(dāng)?shù)卮髿鈮海?7.86KPa 冬季室外空氣溫度：-20 空氣過剩系數(shù)：a=1.33.煤的工業(yè)分析值：C=68%；H=4%；S=1.5%；N=1%；W=6%；A=15%；V=13%應(yīng)用基灰分：13.38%；應(yīng)用基水分：16.32%；可燃基揮發(fā)分：41.98%；應(yīng)用基低位發(fā)熱量：16768Kj/kg二、設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn) 煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：200/ m3 二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：900/ m3三、設(shè)計(jì)要求按鍋爐大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行凈化系統(tǒng)布置場地在鍋爐房北側(cè)20米以內(nèi)一組設(shè)計(jì)除塵系統(tǒng)二組設(shè)計(jì)脫硫系統(tǒng)圖1-1.鍋爐房平面布置圖 四、工作進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)期限：2周五、主要參考文獻(xiàn)1大氣污染控制工程郝吉明，馬廣大主編高等教育出版社2工業(yè)鍋爐除塵設(shè)備 國家環(huán)保局支持中國環(huán)境科學(xué)出版社3除塵設(shè)備設(shè)計(jì)化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書編輯委員會(huì)編著上海科學(xué)技術(shù)出版社4鍋爐房工藝與設(shè)備 劉新旺主編科學(xué)出版社出版社5環(huán)保設(shè)備原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用鄭銘主編，陳萬金副主編；化學(xué)工業(yè)出版社6環(huán)保工作者實(shí)用手冊楊麗芬，李友琥主編科學(xué)出版社審核批準(zhǔn)意見系（教研室）主任（簽字） 目 錄前 言21設(shè)計(jì)任務(wù)書31.1課程設(shè)計(jì)題目31.2設(shè)計(jì)原始材料32 設(shè)計(jì)方案的選擇確定32.1標(biāo)態(tài)下實(shí)際煙氣量的計(jì)算42.2二氧化硫濃度的計(jì)算52.3工況流量及去除效率的計(jì)算63脫硫工藝的選擇74相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算94.1.1脫硫塔設(shè)計(jì)計(jì)算104.1.2塔徑及底面積計(jì)算124.1.3漿液池124.1.5煙氣進(jìn)出口的設(shè)計(jì)134.1.6除霧區(qū)高度計(jì)算144.1.7脫硫塔總高度4.25 小結(jié)15參考文獻(xiàn)16 前 言二氧化硫是大氣中主要污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要標(biāo)志。世界上有很多城市發(fā)生過二氧化硫危害的嚴(yán)重事件，使很多人中毒或死亡。在我國的一些城鎮(zhèn)，大氣中二氧化硫的危害較為普遍而又嚴(yán)重。因?yàn)槊禾吭谖覈哪茉唇Y(jié)構(gòu)中依舊占據(jù)重要的地位，所以我國的大氣污染以煤煙型污染為主，這就直接導(dǎo)致了我國的SO2排放量連年增長，SO2的排放已導(dǎo)致許多地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的酸雨現(xiàn)象，由此引起我國酸雨區(qū)不斷擴(kuò)大，造成全國每年經(jīng)濟(jì)損失1000億元以上，接近當(dāng)年國民生產(chǎn)總值的2.4%。我國目前許多中小型燃煤工業(yè)鍋爐，這成為我國SO2排放的主要來源之一。而在這些鍋爐中，大部分沒有安裝脫硫設(shè)備,致使許多地區(qū)酸雨頻頻發(fā)生,嚴(yán)重危害了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人體健康。目前世界上減少二氧化硫排放量的主要措施有三種: 1.原煤脫硫技術(shù)，可以除去燃煤中大約40一60的無機(jī)硫。優(yōu)先使用低硫燃料，如含硫較低的低硫煤和天然氣等。 2.改進(jìn)燃煤技術(shù)，減少燃煤過程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液態(tài)化燃煤技術(shù)是受到各國歡迎的新技術(shù)之一。它主要是利用加進(jìn)石灰石和白云石，與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鈣隨灰渣排出。對煤燃燒后形成的煙氣在排放到大氣中之前進(jìn)行煙氣脫硫。 3.目前主要用石灰法，可以除去煙氣中85一90的二氧化硫氣體。不過，脫硫效果雖好但十分費(fèi)錢。例如，在火力發(fā)電廠安裝煙氣脫硫裝置的費(fèi)用，要達(dá)電廠總投資的25之多。這也是治理酸雨的主要困難之一。本設(shè)計(jì)是某燃煤采暖鍋爐房煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要目的就是脫硫，以達(dá)到污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。燃煤鍋爐燃燒過程排放的煙氣中含有大量的二氧化硫污染物，若不采取措施，將會(huì)對周圍大氣環(huán)境及居民造成嚴(yán)重的影響與危害。通過本課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的進(jìn)行，目的是使學(xué)生對大氣污染物控制工程中的理論基礎(chǔ)知識(shí)有更加深入的理解，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，具備分析問題和解決問題的實(shí)踐能力。1 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1課程設(shè)計(jì)題目某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)原始材料1. 煤的工業(yè)分析如下表（質(zhì)量比，含N量不計(jì)）：表1低位發(fā)熱量CHSWAV16768kj/kg68%4%1.5%6%15%13%2.空氣過剩系數(shù)：1.33.排煙溫度：1454.煙氣密度：1.34kg/m35.按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13217-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn) (標(biāo)準(zhǔn)狀況下）： 200mg/m3二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn) (標(biāo)準(zhǔn)狀況下）： 900mg/m32 設(shè)計(jì)方案的選擇確定2.1標(biāo)態(tài)下實(shí)際煙氣量的計(jì)算燃燒單位質(zhì)量煤所需理論空氣量：表3 樣煤成分表重量(g)摩爾數(shù)(mol)需氧數(shù)(mol)C68056.6756.67H404010S150.470.47H2O603.33以1kg燃煤燃燒為基礎(chǔ)，則由上樣煤成分表得理論需氧量為56.67+10+0.47=67.14mol/kg假定干空氣中氮和氧的摩爾比（體積比）為3.78，則1kg煤完全燃燒所需要的理論空氣量為：67.14（3.78+1）22.4/1000=7.19m3/kg理論空氣量條件下煙氣組成（mol）為：CO2：56.67 H2O：20+3.33SOx：0.47 N2：67.143.78理論煙氣量為即 空氣過剩系數(shù)時(shí)，實(shí)際煙氣量為2.2二氧化硫濃度的計(jì)算煙氣中SO2濃度： V標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量，2.3工況流量及去除效率的計(jì)算工況流量 式中 Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，工況下煙氣溫度，K標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，273K二氧化硫去除率：=式中C、含義類上。3.脫硫工藝的選擇3.1 脫硫工藝比較表5 幾種脫硫工藝比較石灰石石膏法簡易氨法噴霧干燥法LIFAC電子束法新氨法磷氨肥法環(huán)境性能很好好好好很好好好工藝流程簡易情況石灰漿制備要求較高，流程也復(fù)雜流程較簡單流程較簡單流程簡單流程簡單，為干法過程流程復(fù)雜，要求電廠和化肥廠聯(lián)合實(shí)現(xiàn)脫硫流程簡單，制肥部分復(fù)雜工藝技術(shù)指標(biāo)脫硫率95%，鈣硫比1.1，利用率90%脫硫率70%，鈣硫比1.1，利用率90%脫硫率80%，鈣硫比2，利用率50%脫硫率80%，鈣硫比2，利用率50%脫硫率可達(dá)90%以上，并可脫一部分氮脫硫率85%-90%，利用率大于90%脫硫率95%以上吸收劑獲得容易容易較易較易一般一般一般脫硫副產(chǎn)品脫硫渣為CaSO4及少量煙塵，可以綜合利用，或送堆渣場堆放脫硫渣為CaSO4及少量煙塵，可以綜合利用，或送堆渣場堆放脫硫渣為煙塵、CaSO4、CaSO3、Ca(OH)2的混合物，目前尚不能利用脫硫渣為煙塵、CaSO4、CaSO3、CaO的混合物，目前尚不能利用副產(chǎn)品為硫銨和硝銨混合物，含氮量20%以上，可作氮肥或復(fù)合肥料，無二次污染副產(chǎn)品為磷酸銨和高濃度二氧化硫氣體（7%-11%），可直接用于工業(yè)硫酸生產(chǎn)脫硫產(chǎn)品為含N+P2O5%以上的氮磷復(fù)合料適用情況或應(yīng)用前景燃高中硫煤鍋爐，當(dāng)?shù)匾延惺沂V燃燒高中硫煤鍋爐，當(dāng)?shù)赜惺沂V燃燒中、低硫煤鍋爐燃燒中、低硫煤鍋爐燃燒高中硫煤鍋爐，附近有液氨供應(yīng)燃高中硫煤鍋爐，附近有聯(lián)合化肥廠和液氨燃燒高硫煤鍋爐，附近有磷礦對鍋爐及煙道的負(fù)面影響腐蝕出口煙囪腐蝕出口煙囪增加除塵器除灰量，塔壁易積灰影響鍋爐和除塵器效率腐蝕煙道腐蝕煙道3.2 煙氣脫硫（FGD）工藝經(jīng)濟(jì)性能比較表6 幾種煙氣脫硫（FGD）工藝經(jīng)濟(jì)性能比較工藝流程濕式石灰石-石膏法噴霧干燥法LIFAC法CDSI 法適用煤種含硫量(%)1.51-322Ca/S1.11.52.01.5鈣的利用率(%)9040-4535-404-45脫硫成效(%)9080-8570-7560-70投資占電廠投資比例(%)13-198-123-52-4脫硫費(fèi)用(元/tSO2脫除)900-1250750-1050600-900600-800設(shè)備占地面積大中小極小灰渣狀態(tài)濕干干干煙氣再熱需無需無需無需3.3 脫硫方案的確定目前, 燃煤企業(yè)脫硫技術(shù)大體可概括為干法、半干法和濕法, 而技術(shù)比較成熟、應(yīng)用最廣泛的是濕法石灰石/石膏法, 但是該工藝存在投資運(yùn)行費(fèi)用高、易結(jié)垢、易腐蝕等問題, 造成設(shè)備腐蝕快、維護(hù)費(fèi)用高, 現(xiàn)場應(yīng)用也受到一定限制。 3.4 脫硫塔類型選擇目前較常用的吸收塔主要有噴淋塔、填料塔、噴射鼓泡塔和道爾頓型塔四類 。噴淋塔是濕法脫硫工藝的主流塔型，而填料塔作為氣液兩相在塔內(nèi)連續(xù)接觸的典型形式。3.5 噴淋塔含塵空氣進(jìn)氣口進(jìn)入除塵箱，因氣體突然擴(kuò)張，流速驟然降低，顆料較粗的粉塵，靠其自重力向下沉降，落入灰斗。細(xì)小粉塵通過各種效應(yīng)被吸附在濾袋外壁，經(jīng)濾袋過濾后的凈化空氣，通過文氏管進(jìn)入上箱體，從出氣口排出，被吸附在濾袋外壁的粉塵，隨著時(shí)間的增長，越積越厚，除塵器阻力逐漸上升，處理的氣體量不斷減少，為了使除塵器經(jīng)常保持有效狀態(tài)，設(shè)備阻力穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，就需要清除吸附在濾袋外面的積灰。3.6 填料塔填料塔內(nèi)氣液兩相連續(xù)接觸，清灰方式作用強(qiáng)度很大，而且其強(qiáng)度和頻率都可以調(diào)節(jié)，所以清灰效果好。 本設(shè)計(jì)采用噴淋塔。4 相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1 脫硫塔設(shè)計(jì)計(jì)算吸收塔是脫硫裝置的核心設(shè)備，采用集冷卻、吸收、除霧于一體的噴淋空塔。脫硫塔由塔筒體、吸收器、除霧器、沖洗系統(tǒng)等組成。由前面計(jì)算得鍋爐在標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣流量為：4.1.2 塔徑及底面積計(jì)算塔內(nèi)流速：取 煙氣中SO2的產(chǎn)生量為0.4722.4/100040000=421.12m3/h=0.117m3/s煙氣的體積流量（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）Q1=（9.64740000）/3600=107m3/s設(shè)塔內(nèi)操作溫度為50，此條件下煙氣流量為:Q2=107(50+273)/(20+273)=117.9m3/s 取2.89mD=2r=5.78m 即塔徑為5.78米。底面積S=r2=26.23m24.1.3 吸收區(qū)的高度計(jì)算依據(jù)石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得，選擇噴淋塔噴氣液反應(yīng)時(shí)間t=2.5s,則吸收區(qū)的高度為：h1=vt=4.52.5=11.25m4.1.4漿液池漿池容量V1=L/GQt根據(jù)經(jīng)驗(yàn)石灰石法噴淋塔中液氣比一般為15-25L/m3,本工藝取15L/m3V煙氣標(biāo)態(tài)濕態(tài)容積t漿液停留時(shí)間V=15117300=523.5m3選取漿液池的內(nèi)徑略大于吸收區(qū)內(nèi)徑D2=7m漿液池高度：h2=4V/(d22)=4526.5/(72)=13.6m煙氣進(jìn)口底部到漿液面距離一般為0.8-1.2m,取h3=1m。4.1.5煙氣進(jìn)出口的設(shè)計(jì)取入口寬度與直徑之比0.6，出口寬度與直徑之比取0.7.則入口寬度：L1=9.20.6=5.52mL2=9.20.7=6.44m一般取吸收入口煙氣溫度為100，出口煙氣溫度為50.V入=117373.15/293.15=148.9m3/sV出=117323.15/293.15=128.9m3/s進(jìn)出口煙氣流速一般為12-18m/s,取15m/s則入口高度h入=148.9/(155.52)=1.79m出口高度h出=128.9/(156.44)=1.33m4.1.6 除霧區(qū)高度計(jì)算除霧器設(shè)計(jì)為兩段，每層除霧器上下各設(shè)有沖洗噴嘴。最下層沖洗噴嘴距最上層噴淋層33. 5m ；距最上層沖洗噴嘴3. 43. 5m，這里都取3. 5m，則除霧區(qū)高度最上層沖洗噴嘴距吸收塔出口的距離為塔直徑的50%100%，這里取80%，故該距離為4.1.7 脫硫塔總高度綜上，噴淋塔總高度4.2 煙囪的設(shè)計(jì)4.2.1 煙囪高度的確定4.2.2煙囪有效源高度相關(guān)資料可得燃燒鍋爐煙囪最低允許高度設(shè)為Hs=60m煙氣熱釋放熱計(jì)算工況下Qv= n1取3/5，n2取2/5，n0取0.2924.2.3 煙囪直徑的確定設(shè)煙氣在煙囪內(nèi)流速V=40m/s，平均截面積為A=163/40=4.07m2平均直徑4.3 系統(tǒng)阻力計(jì)算4.3.1 摩擦阻力計(jì)算式中L管道長度，md管道直徑，m煙氣密度，管中氣流平均速率摩擦阻力系數(shù)5小結(jié) 感謝我的指導(dǎo)老師商老師耐心的看完了我的設(shè)計(jì)。通過本次課程設(shè)計(jì)，我充實(shí)了自己的專業(yè)知識(shí)，了解了很多環(huán)境工程設(shè)計(jì)方面的工藝，結(jié)合了課堂上的理論知識(shí)，熟悉了煙氣脫硫的計(jì)算與設(shè)計(jì)流程、方法與步驟，嘗試了編寫了一個(gè)簡單的設(shè)計(jì)說明書。由于大氣設(shè)計(jì)的資料較少，此次設(shè)計(jì)遇到了很多困難，也感謝所有在此次設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭慕M員。參考文獻(xiàn)1 郝吉明，馬廣大 大氣污染控制工程 高等教育出版社 2002.2 丁承剛. 濕法煙氣脫硫關(guān)鍵參數(shù)簡析J 國際電力出版社 2002 3 金毓荃 環(huán)境工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M 北京化學(xué)工業(yè)出版社 20024 柴曉利等 環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南M 化學(xué)工業(yè)出版社 20085 李喜等 煙氣脫硫技術(shù)研究進(jìn)展J 化學(xué)工業(yè)與工程 2006