大气污染控制工程课程设计55608(37页).doc
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1、-目 录第1章 绪 论11.1 设计背景与意义11.2 二氧化硫污染状况21.2.1 二氧化硫污染源41.2.2 二氧化硫污染的危害41.3 设计思路5第2章 设计方案62.1 一级除尘方案的确定62.2 二级除尘方案的确定72.3 脱硫工艺的确定82.4 工艺流程的确定8第3章 设计计算103.1烟气量的计算103.2旋风除尘器的计算113.2.1旋风除尘器的尺寸计算113.2.2旋风除尘器压力损失的计算123.2.3旋风除尘器除尘效率的计算133.3袋式除尘器的设计计算143.3.1袋式除尘器143.3.2袋式除尘器153.3.3袋式除尘器163.4换热器的设计计算163.5风机的设计计算
2、233.6烟囱设计计算243.7填料塔的计算253.7.1填料塔的相关计算253.7.2泵的选择30参 考 文 献31主 要 构 筑 物 一 览 表32自 我 总 结33-第 34 页-第1章 绪 论工业的发展带动了经济的不断进步,同时对环境产生了不可估量的危害。自“可持续发展”理念提出后,人类开始注意环境问题,并着手解决各类环境污染。虽然近些年来,我国大气污染防治工作取得了很大成效,但由于各种原因,我国大气环境面临的形式仍然非常严峻。大气污染物排放总量居高不下。大气污染状况十分严重,主要呈现为煤烟型污染特征。城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标;二氧化硫污染保持在较高水平;机动车尾气污染物
3、排放总量迅速增加。大型燃煤热电厂,城市垃圾焚烧炉每年排放大量烟尘和二氧化硫,当引起环境工作者的关注。1.1 设计背景与意义世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说:“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。”如果人类生活在污染十分严重的空气里,那就将在几分钟内全部死亡。工业文明和城市发展,在为人类创造巨大财富的同时,也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中,人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。因此,大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时,就会对人类和环境带来巨大灾难。自2000年以来,美国、日本和俄国在此方面取得很多研究成果,而我国有关于此方面的研究相对较少。我国的能
4、源特征是“富煤、少油、有气”,因而以天然气或煤生产洁净的二甲醚燃料,作为石油资源的补充,符合我国国情和能源发展战略。我国目前燃煤二氧化硫排放量占二氧化硫排放总量的90%以上,为推动能源合理利用、经济结构调整和产业升级,控制燃煤造成的二氧化硫大量排放,遏制酸沉降污染恶化趋势,防治城市空气污染,根据中华人民共和国大气污染防治法以及国民经济和社会发展第十个五年计划纲要的有关要求,并结合相关法规、政策和标准,制定本技术政策。对城市产生的垃圾进行集中焚烧处理,但是城市垃圾焚烧炉排放的烟气中含有大量的二氧化硫,不能直接排放到大气中,为了达到国家规定排放要求,要对这类烟气进行脱硫处理使其达标,然后在排放,这
5、样不会造成环境污染。保护环境势在必行。1.2 二氧化硫污染状况目前我国城市大气污染状况仍然十分严重。2002年,在国家监测的343个城市中,达到或优于国家空气质量二级标准、达到三级标准和劣于三级标准的城市约各占三分之一。二氧化硫平均浓度未达到国家空气质量二级标准的城市约占22%,其中,超过国家空气质量三级标准的城市约占8%;南方地区酸雨污染较重,酸雨控制区内90%以上的城市出现了酸雨。以煤为主的能源消费结构以及工业结构和布局的不尽合理,造成60%以上的城市大气总悬浮颗粒物超标,二氧化硫污染保持在较高水平的煤烟型污染;城市机动车尾气排放污染物增加,使氮氧化物污染加重, 形成了城市煤烟和交通复合型
6、污染。进入上个世纪90年代以来,我国国民经济以年10%左右的速度增长,二氧化硫、烟尘、工业粉尘等大气污染物排放总量也随之增加,1995年达到最高水平。1995年全国二氧化硫排放总量达到2370万吨(大大超出了环境自净能力),比1990年增加了875万吨 ,排放总量超过欧洲和美国,居世界第一位。1995年以来由于国家对二氧化硫等主要污染物的排放实施总量控制和经济结构调整,污染物排放总量已有所减少。2002年全国二氧化硫排放总量为1927万吨,比1995年减少了443万吨。其中约60% 的二氧化硫排放量来自国家划定的酸雨控制区和二氧化硫污染控制区(简称“两控区”)。据专家测算, 我国大气中二氧化硫
7、浓度达到国家空气质量二级标准时的环境容量为1200万吨,2002年二氧化硫的实际排放量超过环境容量的60%。二氧化硫污染已使我国近三分之一国土面积再现酸雨,成为世界三大酸雨区之一。我国燃煤带来的大气污染,特别是二氧化硫污染,造成了巨大的经济损失,严重影响了国民经济的发展和人民群众的正常生活。为防止二氧化硫的有害影响,大多数国家把大气中的二氧化硫浓度控制在0.05PPM以下,超过这个数值就认为构成了大气污染,必须采取防治措施,以降低其浓度,目前采取的有效途径一般有如下几种:一是采用低硫燃料:此种措施是减少二氧化硫排放的有效途径之一,一些较发达的国家规定了燃料的最高含硫量,但烟气仍需通过脱硫净化方
8、可达标排放。二是高烟囱排放:该措施能降低二氧化硫的当地排放绝对量,但没有从根本上解决二氧化硫对大气的污染。高空中的二氧化硫与日光和湿气作用,使降雨的PH值增加,形成酸雨。 三是燃料脱硫:低硫燃料来源困难,价格高,全国正积极进行燃料的直接脱硫研究,但是煤中有机硫脱出的方法还不太成熟。四是燃烧脱硫:在燃料燃烧过程中加入脱硫剂脱除硫份,比较成熟的技术有:循环硫化床燃煤锅炉燃烧脱硫二氧化硫,在850的温度下,脱除炉膛中的二氧化硫气体;另一种方法是在燃料中加入脱硫剂,燃料与脱硫剂一起燃烧,当硫从煤中析出时,即被脱硫剂捕获,达到脱硫目的。以上两种方法缺点是脱硫效率低,烟气仍需净化。五是烟气脱硫:在诸多脱硫
9、方法中,烟气脱硫是目前最主要和最有效的治理方法,烟气中的硫主要是以二氧化硫的形态存在的,对大气中的二氧化硫的防治,应以烟气脱硫为主。烟气脱硫大体可分为两类。一类是湿法:使用液体吸收剂对烟气洗涤的方法;二类是干法:用粉状(或少量液体)吸收剂、吸附剂喷入烟气中来脱除二氧化硫。我公司研制开发的脱硫除尘器就是采用以生石灰为原料的湿法脱硫,其主要优点是脱硫除尘一体,设备简单,投资少,脱硫效率高,对操作技术要求不高1.2.1 二氧化硫污染源二氧化硫污染源主要有:主要是人为来源:以煤和石油为燃料的火力发电厂、工业锅炉、垃圾焚烧、生活取暖、柴油发动机、金属冶炼厂、造纸厂等。其中,大多的二氧化硫都是因为对含硫矿
10、石的冶炼、对化石燃料的燃烧、或含硫酸、磷肥等生产的工业废气和机动车辆的排气农村的产生是由于农民家的烧煤球或煤饼及蜂窝煤等等燃料是排放的废气有关研究表明目前90%二氧化硫排放是来自染煤的废气。1.2.2 二氧化硫污染的危害 二氧化硫污染的危害:1.对人体和哺乳动物的危害:(1)SO2对组织器官的损伤:对肺、心血管、脑和神经组织、肝肾以及生殖器官的损伤。(2)SO2对遗传物质的损伤:SO2是不需要体内代谢转化的、直接的细胞染色体断裂剂和遗传毒性因子,长期接触低浓度SO2有引起接触人群体内细胞遗传物质损伤的潜在危险。2.对植物的危害:(1)因H+降低细胞PH产生的伤害:因SO2导致细胞PH下降会引起
11、气孔关闭,使叶绿素变成脱镁叶绿素等。(2)因SO32-和HSO3-的直接作用产生的伤害:可能与二硫化物反应切断双硫键;与辅酶反应,可使硫胺素分解为嘧啶和噻唑;与嘧啶化合物反应,是mRNA钝化。(3)因SO32-和HSO3-而产生的间接毒害作用:与代谢中间产物醛或酮起反应;形成自由基产生危害。3.对生态环境的危害: 形成酸雨,改变土壤、水体的酸性。1.3 设计思路对城市垃圾焚烧炉排放的烟气进行除尘、脱硫处理,使污染物到达地面的浓度达到中华人民共和国环境空气质量标准(GB3095-2012)的二级标准和生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2001)。根据烟气的组成和排放标准,用旋风除尘器和袋
12、式除尘器去除其中的烟尘,二氧化硫用NaOH溶液吸收净化,使烟气达标后排放。经锅炉排出的烟气温度较高,先经换热器进行降温处理,然后在通入旋风除尘器进行初级除尘,再进入袋式除尘器进行二次除尘,两次除尘将尘粒去除殆尽,再通入吸收塔进行除硫,经吸收塔出来的净化气体先经换热器进行升温,再由烟囱排入大气。第2章 设计方案2.1 一级除尘方案的确定选择除尘器是必须全面考虑有关因素,如除尘器的除尘效率、压力损失、一次投资、维修管理等,其中最主要的是除尘效率。以下问题要特别引起注意:(1)选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放要求。对于运行状况不稳定的系统,要注意烟气处理量变化对除尘效率和压力损失的影响。如旋风
13、除尘器除尘效率和压力损失,随处理烟气量增加而增加。但大多数除尘器(如电除尘器)的效率却随处理烟气量的增加而下降。(2)粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能具有较大的影响。例如,粘性大的粉尘易黏结在除尘器表面,不宜采用干法除尘;纤维性或憎水性粉尘不宜采用湿法除尘。(3)气体的含尘浓度较高时,在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的预净化设备,去除较大的尘粒,以使设备更好地发挥作用。(4)烟气温度和其他性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素。对于高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器。如果烟气中同时含有SO2、NO等气态污染物,可以考虑采用湿式除尘器,但是必须注意腐蚀问题。(5)选择除尘器时,必须同时考虑收集粉
14、尘的处理问题。(6)选择除尘器时还必须考虑设备的位置、可利用的空间、环境条件等因素,设备的一次投资(设备、安装和工程等)以及操作和维修费用等经济因素也必须考虑。不同的除尘器对不同粒径的除尘效率是完全不同的,选择除尘器时必须首先了解欲捕集粉尘的粒径分布,再根据除尘器除尘分级效率除尘要求选择适当的除尘器。考虑上面各因素后,改设计任务的一级除尘可选择旋风除尘器。因为旋风除尘器,结构简单,造价便宜,体积小,除尘效率较高,对烟气量较小的烟尘净化较适合,对于该设计任务的条件基本比较符合。作为初级除尘基本能满足该设计任务的要求。旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从合尘气流中分离出来的除尘装置。旋转
15、气流的绝大部分沿器壁自圆简体,呈螺旋状由上向下向圆锥体底部运动,形成下降的外旋含尘气流,在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于气体的尘粒甩向器壁,尘粒一旦与器壁接触,便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿壁面下落进入集灰斗。旋转下降的气流在到达圆锥体底部后沿除尘器的轴心部位转而向上形成上升的内旋气流,并由除尘器的排气管排出。自进气口流人的另一小部分气流,则向旋风除尘器顶盖处流动,然后沿排气管外侧向下流动,当达到排气管下端时,即反转向上随上升的中心气流一同从诽气管排出,分散在其中的尘粒也随同被带走。本设计采用旋风除尘器作为一级除尘。2.2 二级除尘方案的确定二级除尘,用袋式除尘器。袋
16、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。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,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
17、,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,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。伴着粉末重复的附着于滤袋外表面,粉末层不断的增厚,布袋除尘器阻力值也随之增大;脉冲阀膜片发出指令,左右淹没时脉冲阀开启,高压气包内的压缩空气通了,如果没有灰尘了或是小到一定的程度了,机械清灰工作会停止工作。我国对布袋除尘器需求巨大,除尘滤料,尤其是耐高温纤维滤料有广阔的市场发展前景。我国“十二五”规划对提出了更高的需求,水、气、声、渣都将更多的应用过滤材料,过滤材料行业市场前景看好。其中在烟尘治理领域,袋式除尘
18、由于除尘效率高,不会造成二次污染,便于回收干料等性能,在国内外的应用越来越广,占到所用除尘设备的80%。钢铁工业是大气污染的主要来源之一,我国钢产量已超过3亿吨,按宝钢应用袋式除尘的状况计算需要2100万平方米,折算后每年更换滤料600万平方米。本设计采用袋式除尘作为二级除尘。2.3 脱硫工艺的确定目前国内外较为经济实用的脱硫途径包括:燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫。烟气中硫的去除方法主要可分为三种:一是用各种液体和固体物料吸收和吸附废气中的二氧化硫。二是将废气中的二氧化硫在气流中氧化为三氧化硫,在冷凝吸收制成的硫酸,三是将废气中的二氧化硫在气流中还原为硫。本工艺采用吸收塔吸收烟气中的硫,
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