大氣控制課程設(shè)計

1、洛陽理工學(xué)院環(huán)境工程與化學(xué)系大氣污染控制工程課程設(shè)計說明書班級： Z070601 姓名： 焦彥云 學(xué)號： Z07060105 成績： 2009年12月1日目 錄大氣污染控制工程課程設(shè)計任務(wù)書2一、課程設(shè)計題目2二、設(shè)計原始資料2三、設(shè)計內(nèi)容3設(shè)計內(nèi)容43.1根據(jù)鍋爐生產(chǎn)能力、燃煤量、煤質(zhì)等數(shù)據(jù)計算煙氣量、煙塵濃度和SO2濃度；43.2根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)論證選擇除塵系統(tǒng)（本設(shè)計要求采用與除塵器為旋風(fēng)除塵器的二級除塵系統(tǒng)）5旋風(fēng)除塵器的工作原理6旋風(fēng)除塵器的特點7脈沖噴吹袋式除塵器的特點73.2.4 DMC-II型脈沖噴吹除塵器設(shè)備結(jié)構(gòu)83.2.5 DMC-II型脈沖噴吹除塵器工作原理8噴吹系統(tǒng)簡圖：9

2、選擇論證93.3確定旋風(fēng)除塵器型號（要求阻力不大于900Pa），計算旋風(fēng)除塵器各部分的尺寸93.4根據(jù)粉塵粒徑分布數(shù)據(jù)計算所設(shè)計旋風(fēng)除塵器的分割粒徑、分級效率和總效率103.5確定二級除塵設(shè)備型號，計算設(shè)備主要尺寸11選擇DMC60-II型113.6計算除塵系統(tǒng)的總除塵效率及粉塵排放濃度113.7鍋爐煙氣脫硫工藝的論證選擇12大氣污染控制工程課程設(shè)計任務(wù)書一、課程設(shè)計題目設(shè)計蒸發(fā)量為20t/h的燃煤鍋爐煙氣的除塵脫硫裝置二、設(shè)計原始資料 2.1煤的工業(yè)分析如下表 （質(zhì)量比， 含N量不計）低位發(fā)熱量（kJ/kg）CH S O 灰分 水分2093965.7% 3.2% 1.7% 2.3% 18.1

3、% 9.0% 2.2鍋爐型號：FG-35/3.82-M 型 2.3鍋爐熱效率： 75% 2.4空氣過剩系數(shù)：1.2 2.5水的蒸汽熱：2570.8 kJ/kg 2.6煙塵的排放因子： 30% 2.7煙氣溫度： 473K 2.8煙氣密度：1.18 kg/ 2.9煙氣粘度： 2.4pas2.10塵粒密度：2250kg/2.11煙氣其他性質(zhì)按空氣計算2.12煙氣中煙塵顆粒粒徑分布：平均粒徑/um 0.5 3 7.5 15 25 35 45 55 60粒徑分布/% 3 20 15 20 16 10 6 3 72.13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：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵濃

4、度排放標(biāo)準(zhǔn)：200mg/；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下SO2 排放標(biāo)準(zhǔn)：900 mg/；三、設(shè)計內(nèi)容3.1根據(jù)鍋爐生產(chǎn)能力、燃煤量、煤質(zhì)等數(shù)據(jù)計算煙氣量、煙塵濃度和SO2濃度；3.2根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)論證選擇除塵系統(tǒng)（本設(shè)計要求采用與除塵器為旋風(fēng)除塵器的二級除塵系統(tǒng)）；3.3確定旋風(fēng)除塵器型號（要求阻力不大于 900Pa），計算旋風(fēng)除塵器各部分的尺寸3.4根據(jù)粉塵粒徑分布數(shù)據(jù)計算所設(shè)計旋風(fēng)除塵器的分割粒徑、分級效率和總效率3.5確定二級除塵設(shè)備型號，計算設(shè)備主要尺寸3.6計算除塵系統(tǒng)的總除塵效率及粉塵排放濃度3.7鍋爐煙氣脫硫工藝的論證選擇3.8按照工程制圖要求繪制旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)圖和煙氣凈化系統(tǒng)圖各一張設(shè)計內(nèi)容3.1

5、根據(jù)鍋爐生產(chǎn)能力、燃煤量、煤質(zhì)等數(shù)據(jù)計算煙氣量、煙塵濃度和SO2濃度；解：以1煤燃燒為基礎(chǔ)，則 重量（g） 摩爾數(shù)（mol） 需氧數(shù)（mol） C 657 54.75 54.75 H 32 16 8 O 23 0.7188 -0.7188 S 17 0.5313 0.5313 H2O 90 5 0 灰分 181 0 理論需氧量為 54.75+8+0.5313-0.7188=62.56mol/煤 假設(shè)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 62.56（3.78+1）=299.04mol/kg煤 即 299.0422.4/1000=6.70/kg煤實際空

6、氣量為 6.701.2=8.04/kg煤理論煙氣量為 54.75+（16+5）+0.5313+62.563.78=312.76 mol/煤 即 312.7622.4/1000=7.01/kg煤實際煙氣量為 7.01+6.700.2=8.35/kg煤Q=20000kg2570.8kJ/kg=M煤20939 kJ/kg75%即 M煤=3274kg即每小時實際煙氣量為 8.353274=27337.9在473K溫度下，煙氣量為：47365.7m3/h則煙塵濃度為(每千克煤的煙塵濃度等于總煙氣量的煙塵濃度) 即 18130%=54.3g 54.3/8.35=6.50 g/SO2濃度為 0.531364

7、/8.35=4.07 g/3.2根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)論證選擇除塵系統(tǒng)（本設(shè)計要求采用與除塵器為旋風(fēng)除塵器的二級除塵系統(tǒng)）選用XLP/B型旋風(fēng)除塵器，由于需要處理較大煙氣量，則選用6個子旋風(fēng)除塵器并聯(lián) 旋風(fēng)除塵器的工作原理如圖一所示，普通旋風(fēng)除塵器是由進氣管、筒體、錐體、排灰管和排氣管等組當(dāng)含塵氣流以1225m/s速度由進氣管進入旋風(fēng)除塵器時，氣流將由直線運動變?yōu)閳A周運動。旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿器壁自圓筒體呈螺旋形向下，朝椎體運動，通常稱此為外旋流。含塵氣體在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力，將密度大于氣體的塵粒甩向器壁。塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣性而靠入口速度的動量和向下的重力沿壁面下落,進入排灰管。旋轉(zhuǎn)下降的外

8、旋氣流在到達錐體時，因圓錐形的收縮而向除塵器中心靠攏。根據(jù)“旋轉(zhuǎn)柜”不變原理，其切向速度不斷提高。當(dāng)氣流到達椎體下端某一位置時，即以同樣的旋轉(zhuǎn)方向從旋風(fēng)除塵器中部，由上而下繼續(xù)做螺旋形運動，即形成內(nèi)旋流。凈化后的氣體經(jīng)排氣管排出，一部分未被捕集的塵粒也由此逃逸。氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時，頂部的壓力下降，一部分氣流帶著細(xì)小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后到達排出管下端附近被上升的內(nèi)渦旋帶走，從排出管排出，這股旋轉(zhuǎn)氣流稱為上旋流?；叶分型庑鬓D(zhuǎn)換為內(nèi)旋流的區(qū)域稱為回流區(qū)。對旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流運動的測定發(fā)現(xiàn)，實際的氣流運動是很復(fù)雜的，除了切向和軸向運動外，還有徑向運

9、動。如，在外旋流，少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域，在內(nèi)旋流，也存在著離心的徑向運動。旋風(fēng)除塵器的特點 旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜，體積小，除塵效率比重力沉降室和慣性除塵器高，且無運動部件，運行管理艙。因此它的應(yīng)用較為廣泛。 高效旋風(fēng)陳塵器可除粒徑小于5um的粉塵，效率可達50一80。普通旋風(fēng)除塵器不能除粒徑小于5um的粉塵，其壓力損失一般為400一1300Pa。 旋風(fēng)除塵器有以下特點：（1） 結(jié)構(gòu)簡單，器身無運動部件，不需要特殊的附屬設(shè)備，占地面積小，制造、安裝投資較少。（2） 操作、維護簡便，壓力損失中等，動力消耗不大，運轉(zhuǎn)、維護費用較低，對于大于10um的粉塵有較高的分離率。（3） 操作彈

10、性較大，性能穩(wěn)定，不受含塵氣體的濃度、溫度限制。對于粉塵的物理性質(zhì)無特殊要求，同時可根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同要求，選用不同材料制作，或內(nèi)襯各種不同的耐磨、耐熱材料，以提高使用壽命。（4） 采用干式旋風(fēng)除塵器，可以捕集干灰，便于綜合利用。（5） 對捕集微細(xì)粉塵（小于5um）的效率不高。（6） 由于除塵效率隨筒體直徑增加而降低，因而單個除塵器的處理風(fēng)量有一定的局限。（7） 處理風(fēng)量大時，要采用多個旋風(fēng)子并聯(lián)。脈沖噴吹袋式除塵器的特點1、脈沖噴吹袋式除塵器是以壓縮空氣為清灰動力，利用脈沖噴吹機構(gòu)在瞬間放出壓縮空氣，誘導(dǎo)數(shù)倍的二次空氣高速射入濾袋，使濾袋急劇膨脹，依靠沖擊振動和反向氣流而清灰的袋式除塵器，處

11、理風(fēng)量大、清灰效果好、除塵效率高。2、除塵設(shè)備采用連續(xù)運行方式，為提高設(shè)備性價比，與其它廠家相應(yīng)設(shè)備對比后的優(yōu)勢在于，增加一大跨度斜擋板。斜擋板把凈氣室、含塵氣體室隔開，并起導(dǎo)流作用；大顆粒粉塵碰撞斜擋板后被分離，直接落入灰斗，對濾袋起到了保護作用。使濾袋壽命大大延長，除塵效率明顯提高。噴吹管裝置具有軟性聯(lián)接，安裝、更換濾袋方便，側(cè)面設(shè)有檢修門，外觀美、性能好，觀察、維修方便，設(shè)備運行安全可3、電磁脈沖閥，采用雙膜片結(jié)構(gòu)，具有控制靈敏、效率高、壽命長等優(yōu)點。4、濾袋采用優(yōu)質(zhì)滌綸針刺氈濾料制作，它不但能提高過濾風(fēng)速，降低設(shè)備運行阻力，而且能避免因結(jié)露造成粉塵粘結(jié)在濾袋上不易清除等現(xiàn)象。可根據(jù)用戶

12、需求提供高溫、中溫、常溫濾料和各種微孔覆膜濾料，以及各種防油、抗靜電等功能性國產(chǎn)、進口濾料。5、袋籠設(shè)計（圓形）堅固可靠，使用壽命長；模具化生產(chǎn)程度高，成型加工后進行去毛刺處理，并進行鍍鋅防腐處理?？筛鶕?jù)用戶需要提供不銹鋼袋籠。6、以高性能的脈沖除塵器控制系統(tǒng),輔之進口差壓監(jiān)測裝置,達到了最優(yōu)化硬件配置，多年除塵產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)驗，使我們編制程序時考慮問題更全面，更加切合實際。產(chǎn)品性能優(yōu)良，故障率低。 DMC-II型脈沖噴吹除塵器設(shè)備結(jié)構(gòu) DMC-II型脈沖噴吹除塵器主要由底部鋼結(jié)構(gòu)（支架），灰斗、箱體、上箱體、氣動系統(tǒng)、進出風(fēng)口、濾袋、清灰裝置、電氣控制等幾部分組成。另外還可根據(jù)實際情況，配制星

13、型卸灰閥或螺旋輸送機等卸灰裝置。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡圖見后圖。 DMC-II型脈沖噴吹除塵器工作原理1、過濾原理 含塵氣體由進風(fēng)口進入，經(jīng)碰撞斜擋板，氣體中大部分粗顆粒粉塵受慣性力作用被分離出來，直接落入灰斗。含塵氣體通過灰斗后，進入中箱體的濾袋過濾區(qū)，氣體穿過濾袋，粉塵被阻留在濾袋外面。凈化后的氣體經(jīng)濾袋口進入上箱體后，再由出風(fēng)口排出。 2、清灰原理 隨著過濾時間的延續(xù)，濾袋上的粉塵層不斷積厚，除塵設(shè)備的阻力不斷上升，當(dāng)設(shè)備阻力上升到設(shè)定值或運行時間達到設(shè)定值時，清灰裝置開始進行清灰。為保證除塵器的阻力控制在一定的范圍內(nèi)，由脈沖控制儀發(fā)出信號，循序打開電磁脈沖閥，使氣包內(nèi)的壓縮空氣由噴吹管各噴吹孔噴射

14、到對應(yīng)的文氏管（稱為一次風(fēng)），并在高速氣流通過文氏管時誘導(dǎo)數(shù)倍于一次風(fēng)的周圍空氣（稱為二次風(fēng)）進入濾袋，使濾袋膨脹變形產(chǎn)生振動，并在逆向氣流沖刷的作用下，附著在濾袋外表面上的粉塵被剝離落入灰斗中。清灰完畢，電磁脈沖閥關(guān)閉，恢復(fù)過濾狀態(tài)。各噴吹管清灰依次進行，從第一次清灰開始至下一次清灰開始為一清灰周期。3、粉塵收集 經(jīng)過濾和清灰工作被截留下來的粉塵均落入灰斗，再由灰斗口集中通過卸灰閥等排出。4、運行和清灰控制脈沖噴吹袋式除塵器的運行和清灰由工業(yè)自動化系統(tǒng)通用PLC（可編程控制器）來控制，有手動和自動兩種控制方式。自動方式下的自動程序，完成除塵運行和清灰過程。在檢修或調(diào)試時使用手動控制方式；除塵

15、運行和清灰時采用自動控制方式。 清灰控制方式既可以采用定時法，也可采用定阻法。定時法是按設(shè)定好的時間程序進行逐排清灰。定阻法是利用壓差變送器，將濾袋內(nèi)外壓差信號轉(zhuǎn)化為電信號傳遞給PLC，對壓差進行監(jiān)控，當(dāng)壓差信號大于設(shè)定值時，PLC按設(shè)定程序控制除塵器進行逐排清灰。 由于清灰是依次分別向幾組濾袋進行，并不切斷需要處理的空氣，所以在清灰過程中，除塵器的處理能力保持不變。噴吹系統(tǒng)簡圖：噴吹系統(tǒng)的組成，脈沖一端接噴吹接壓縮空氣氣包，另一端接噴吹管，控制閥動作由控制儀發(fā)出指令。在控制儀無信號輸出時，電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)控制儀發(fā)出信號時，電磁閥開啟，壓縮空氣經(jīng)電磁閥進入噴吹管，由噴吹小孔噴入文氏管，濾

16、袋內(nèi)瞬時正壓，實現(xiàn)清灰。選擇論證進入脈沖噴吹袋式除塵器=6500（1-86.09%）=904.15mg/，排氣的粉塵濃度=200 mg/ =77.88%袋式除塵器的效率可高達99.9%以上，又具有以上優(yōu)點所以選擇袋式除塵器。3.3確定旋風(fēng)除塵器型號（要求阻力不大于900Pa），計算旋風(fēng)除塵器各部分的尺寸 選擇6臺XLP/B-9.4 型號的旋風(fēng)除塵器 即阻力系數(shù)是5.8旋風(fēng)除塵器的各部分的尺寸：進口速度：=16.2 m/s進口截面積：A=0.1354入口高度：h=0.520 m入口寬度：b=0.260 m筒體直徑：D=3.33b=3.330.260 =0.866m參考XLP/B產(chǎn)品系列，取D=9

17、40mm排出筒直徑：=0.6D=564mm 筒體長度：L=1.7D=1598mm椎體長度：H=2.3D=2162mm灰口直徑：=0.43D=404.2mm排氣管插入深度：s=0.6D=564mm3.4根據(jù)粉塵粒徑分布數(shù)據(jù)計算所設(shè)計旋風(fēng)除塵器的分割粒徑、分級效率和總效率解：假設(shè)接近圓筒壁處的氣流切向速度近似等于氣流的入口速度，即=16.2m/s,處理氣體量Q=Q/63600=2.19/s,溫度為473K，煙塵真密度為 2250kg/,取內(nèi)外渦旋交界圓柱的直徑=0.7，排氣管下緣至錐頂?shù)母叨葹?L+H-s=3196mm.n=1-1-0.67=0.61由式（6-9）得氣流在交界面上的切向速度： =1

18、6.2=27.5m/s=0.55m/s根據(jù)式（6-16） d= =1.66um此時旋風(fēng)除塵器的分割直徑為1.66um分級效率=28.03%計算結(jié)果如下：dp/m0.537.5152535455560fdi/%32015201610637pi/%28.0363.2582.9493.4197.6199.0099.5499.7799.84T/%86.09總效率 3.5確定二級除塵設(shè)備型號，計算設(shè)備主要尺寸選擇DMC60-II型脈沖噴吹袋式除塵器，清灰電機功率1.1kw,選擇6臺，則每臺處理煙氣量為，型號濾袋個數(shù)是60，脈沖閥個數(shù)10，查資料得脈沖噴吹袋式除塵器的濾速1.04.0m/min,取3 m/min過濾面積（取45 根據(jù)型號取得）