1、 平顶山工学院本科毕业设计 第 1 页 绪论大气污染的种类很多，其中由于煤燃烧造成的污染最为普遍。燃煤主要造成大气中悬浮颗粒物浓度、二氧化硫浓度和氮氧化物浓度的提高。我国能源构成中煤仍然占有主导地位。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 1。随着我国经济的快速发展，煤炭消耗量不断增加。全国煤炭消耗量从 1990年的 9.8 亿吨增加到 1995 年的 12.8 亿吨再到 2005 年的 21.4 吨。二氧化硫排放总量随着煤炭的消费量的增长而急剧增加。1995 年我国二氧化硫排放总量达到2370 万吨，到 2005 年全国二氧化硫排放总量为 2549 万吨，超过总量
2、控制目标749 万吨，比 2000 年增加了约 27%。火电行业是二氧化硫排放的主要来源。2000 年，我国火电装机容量 2.38 亿千瓦，消耗煤炭 5.8 亿吨，到 2005 年，火电装机容量达到 5.08 亿千瓦，超过规划约 1 亿千瓦，消耗煤炭 11.1 亿吨，增长了近 1 倍。能源消费的超常规增长和火电行业的快速发展是导致二氧化硫排放量增加的主要原因。随着我国经济的发展，人们越来越关注环境的保护。并采取了一系列相应的措施来控制及其治理大气的污染：1、地方政府对环境质量负责，走可持续发展的道路。 各级政府要对本辖区的大气环境质量负责，充分认识走可持续发展道路的重要性。在研究经济社会发展的
3、重大战略和重大项目时，应充分考虑环境保护的要求。城市大气环境质量应普遍达到国家二级标准。 采取措施落实跨世纪绿色工程规划和主要污染物排放总量控制计划，根据本辖区大气环境质量控制目标分解总量指标，并从资金、监督管理等方面予以保证。尤其是大、中、小型新建、扩建、改建和技术改造排放二氧化硫和烟尘的项目，必须采取有效措施控制污染物排放总量，或者由项目建设单位或当地人民政府负责削减区域内其它污染源的排放量，确保大气污染物排放量控制在区域总量控制指标内。2、发展清洁能源，改善能源消费结构。逐步减少直接消费煤炭，提高使用燃气、电力等清洁能源的消费比例。逐步提高车用燃油质量和标号，加速淘汰含铅汽油，使我国的汽
4、油尽快向无铅化、高标号方向发展。2000 年已完成禁止平顶山工学院本科毕业设计 第 2 页 生产、销售和使用含铅汽油。积极开发各种低污染汽车，如天燃气汽车、液化气汽车、甲醇汽车、电动汽车等。3、推行煤炭洗选加工，控制高硫份、高灰份煤炭污染。严格控制高硫高灰份煤炭的开采和推行煤炭洗选是减排二氧化硫的重要措施，规定：(1)不得再批准开采硫份大于 3%的煤矿，对现在硫份大于 3%的煤矿实行限产、配采或予以关停；(2)大力提高原煤入洗率。对新建硫份大于 1.5%的煤矿要求配套建设煤炭洗选设施。对现有硫份大于 2%、无机硫含量占总硫分大于 50%的煤矿，在2005 年内配套建设煤炭洗选设施；(3)对于煤
5、炭洗选后没有回收硫铁矿的煤研石，不能作为燃料用于发电；4、淘汰落后生产工艺，防治工业废气污染淘汰严重污染环境的落后工艺和设备，采用技术起点高的清洁工艺，最大限度地减少能源和资源的浪费，从根本上减少污染物的产生和排放，减少末端污染治理所需的资金投入。5、加强大气污染防治实用技术的椎广从国情出发，尽快开发推广技术可靠、经济合理、配套设备过关的大气污染防治实用技术，重点领域包括煤炭洗选脱除有机硫、工业型煤、循环流化床锅炉、煤的气化和液化、烟气脱硫、转炉炼钢收尘、焦炉烟气治理、陶瓷砖瓦窑黑烟治理等。平顶山工学院本科毕业设计 第 3 页 1 概况1.1 某厂简介某洗煤厂系国有大二型企业，为我国最大的煤炭
6、加工基地之一。为适应市场经济发展的需要，该厂于 1996 年被国家确定为全国四家洁净动力煤生产示范基地，先后开发出 12 个适合电力、窑炉和民用锅炉使用的环保型洁净动力煤品种，满足了用户对燃煤要求“经济、环保”的双重标准。该厂生产的洁净动力煤产品，是对不同品质的原煤，利用计算机调优方案，经过洗选、掺配、添加固硫剂等生产过程后得到的全新品种。其最大特点是按用户燃煤锅炉或工业窑炉的燃烧特性调整新产品物理参数，具有煤质均一，清洁燃烧，提高锅炉热效率 5-10%，降低 SO2 排放 20-40%等优点，并以质量稳定、品种齐全、价格适宜而受到用户的普遍欢迎和国家的高度重视。该洗煤厂锐意改革，转换经营机制
7、，经济效益显著提高，上交利润逐年增加。为了改善职工的生活福利条件，减轻生活区的冬季取暖小火炉煤烟对环境的污染程度和改善广大职工的生活条件，工厂决定设生活区集中供热工程。其内容为对原锅炉房进行增容扩建。安装两台郴州温泉采暖设备厂生产的6t/hWWNW360-0/95-A 型无压热水锅炉。据设计部门资料:WWNW360-0/95-A型锅炉的初始排尘浓度为 2200mg/m3；SO2 出口浓度： 482.51 mg/m3；锅炉功率： 24200KW（26t/h） ；最大耗煤量： 1350kg/h；烟气量： 20873m 3；烟气温度： 363K；1.2 我国目前大气状况 据统计 1998 年我国有监
8、测数据的城市的 TSP 浓度平均值为 289m/m 3，年年超过国家城市的环境空气质量标准级标准。颗粒物污染是造成我国大平顶山工学院本科毕业设计 第 4 页 多城市空气污染严重的首要因素。1998 年，全国统计的 322 个城市中 67.8%的城市 TSP 浓度值超过国家 级标准。有 308 个城市 TSP 平均浓度高于世界卫生组织（WHO ）的空气质量标准指南值（ 90m/m3）占统计城市的 95.7%。据 2001 年环境状况公报，我国城市空气质量恶化的趋势有所减缓，部分城市空气质量有所改善，总悬浮颗粒物浓度（TSP）和可吸入颗粒物（ PM10）仍是影响城市空气质量的主要污染物。64.1%
9、的城市颗粒物年平均浓度超过国家空气质量一级标准。其中 101 个城市颗粒物平均浓度超过三级标准，占统计城市数量的 29.2%。在今天，我国仍有 7 个城市名列全球 10 名污染最严重的城市之列。全国 500 多座城市大气质量符合世界卫生组织标准的不到 10%。2003 年烟尘及工业粉尘排放情况 ，烟尘排放量为 1049 万吨，比上年增加3.6%，其中工业烟尘排放量为 846 万吨，比上年增加 5.2%，工业烟尘排放量占全国烟尘排放量的 80.7%；生活烟尘排放量为 203 万吨，比上年减少 2.9%，生活烟尘排放量占全国烟尘排放量的 19.3%。颗粒物仍是影响城市空气质量的主要污染物，在 34
10、3 个有监测的城市中，60%城市颗粒物浓度超标，重点城市中64.6%的城市超标。北方城市颗粒物污染总体上重于南方城市，颗粒物污染较重的城市主要分布在西北、华北地区，山西、陕西、河南、河北、宁夏、甘肃、新疆、内蒙古等省区的颗粒物污染比较突出。颗粒物对人体的危害取决于颗粒物的浓度和其中暴露的时间。研究表明，因上呼吸道感染、心脏病、支气管炎、气喘、肺炎、肺气肿等疾病而到医院就诊的人数与大气中颗粒物浓度的增加是相关的。患呼吸道疾病和心脏病的老人死亡原因也表明，在颗粒物浓度一连几天异常高的时期内就有所增加。颗粒物的粒径大小是危害人体健康的一个重要因素。它主要表现在两个方面：（1）粒径越小越不易沉积，长时
11、间漂浮在大气中容易被人体吸入人体内，且容易深入肺部。一般，粒径在 100m以上的尘粒会很快在大气中沉降：10m以下的尘粒可以滞留在呼吸道中，510m 的尘粒大部分会在呼吸道中沉积，被分泌的黏液吸附，可以随痰排出；小于 5m的微粒能深入肺部；0.010.1m 的尘粒，50% 以上将沉积在肺腔中，引起各种尘肺病。 （2）粒径越小，粉尘比表面积就越大物理化学活性越高，加剧了生理效应的发生与发展。此外尘粒表面可以吸附空气中的各种有害气体和其他污染物，而成为他们的载体，如可以承载强致癌物质苯并a芘及细菌等 2。SO2 在空气中的浓度达到（0.31.0）10 -6 时，人们就会感到一种气味。包括人类在内的
12、各种动物对 SO2 的反应都会表现为支气管收缩，这可以从气管阻力稍有增加判断出来。一般认为空气中的 SO2 浓度在 0.510-6 以上，对人体的健康已有某种潜在的影响。 （0.31.0）10 -6 时多数人开始受到刺激。1010 -6时刺激加剧个别人还会出现严重的支气管痉挛。与颗粒物和水分结合的硫氧化平顶山工学院本科毕业设计 第 5 页 物是对人类健康影响非常严重的公害。此外由于 SO2 在空气中经过氧化形成酸雨，酸雨主要有以下危害：直接破坏农作物、森林和草原，使土壤酸性增强；使湖泊酸化，造成鱼类死亡；加速建筑物、桥梁、工业设备，以及电信电缆的腐蚀当大气中的 SO2 的 1/10，其刺激和危
13、害也将更加显著。据动物实验表明；硫酸烟雾引起的生理反应比单一的 SO2 气体强 420 倍。表 1.1 我国二氧化硫排放情况表 1.2 我国烟尘排放情况二氧化硫排放量（万吨）合计 工业 生活1998 年 2091.4 1594.4 497.01999 年 1857.5 1460.1 397.42000 年 1995.1 1612.5 382.62001 年 1947.8 1566.6 381.22002 年 1926.6 1562.0 364.62003 年 2158.7 1791.4 367.32004 年 2254.9 1891.4 363.5烟尘排放量（万吨）合计 工业 生活工业粉尘排放
14、量1998 年 1455.1 1178.5 276.6 1321.21999 年 1159.0 953.4 205.6 1175.32000 年 1165.4 953.3 212.1 1092.02001 年 1069.8 851.9 217.9 990.62002 年 1012.7 804.2 208.5 941.02003 年 1048.7 846.2 202.5 1021.02004 年 1095.0 866.5 208.5 904.8项目年度项目年度平顶山工学院本科毕业设计 第 6 页 2 设计原则、范围与依据锅炉大气污染物排放标准（GB132712001）依据标准中表 2.1、表 2
15、.2、表 2.3 关于燃煤锅炉中的有关要求，下面的表中只截取本设计所需类别。对照可知，次锅炉房实施国家二类区，二级标准即：烟尘限值 200 mg/m3；浓度限值为 900 mg/m3。下面为部分摘录：本标准分年限规定了锅炉烟气中烟尘、二氧化硫和氮氧化物的最高允许排放浓度和烟气黑度的排放限值。锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值，按表 2.1 的时段规定执行。表 2.1 锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值烟尘排放浓度(mg/m3)锅炉类别 适用区域时段 时段烟气黑度(林格曼黑度,级)一类区 100 80自然通风锅炉(0.7MW 1t/h ) 二、三类区 150 1201一类区 100 80
16、二类区 250 200燃煤锅炉其它锅炉三类区 350 2501一类区 80 80轻柴油、煤油二、三类区 100 1001一类区 100 80其它燃料油二、三类区 200 1501燃油锅炉燃气锅炉 全部区域 50 50 1锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度，按表 2.2 的时段规定执行平顶山工学院本科毕业设计 第 7 页 表 2.2 锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度SO2 排放浓度(mg/m 3) NOx 排放浓度(mg/m 3)锅炉类别 适用区域时段 时段 时段 时段燃煤锅炉 全部区域 1200 900 / /燃轻柴油、煤油锅炉 全部区域 700 500 / 400其它燃料油锅炉 全
17、部区域 1200 900 / 400燃气锅炉 全部区域 100 100 / 400燃煤锅炉烟尘初始排放浓度和烟气黑度限值，根据锅炉销售出厂时间，按表 2.3 的时段规定执行。表 2.3 燃煤、燃油（燃轻柴油、煤油除外）锅炉房烟囱最低允许高度MW 0.7 0.7-1.4 1.4-2.8 2.8-7 7-14 14-28锅炉房装机总容量 t/h 1 1-2 2-4 4-10 10-20 20-40烟囱最低允许高度 m20 25 30 35 40 45同时还依据的原始资料有：生活区锅炉房平面示意图；锅炉放改扩建工程环境影响报告表及补充说明书 ；锅炉房设计手册 、 环境工程设计手册 。本着经济、节约、
18、高效、节约的原则。平顶山工学院本科毕业设计 第 8 页 3 锅炉烟气参数的确定依据原始资料锅炉房改扩建工程环境影响报告表及补充说明书可知：此锅炉为 WWNW360-0/95-A型功率： 24200KW（6t/h）设计用煤: 山西太原煤厂，其全硫分 1% 灰分为 17%低位发热量： 27196KJ/kg最大耗煤量： 1350kg/h烟气量： 20873 m 3/h排烟温度： 363K排 SO2浓度： 482.51mg/ m 3 含尘浓度： 2200mg/ m 3 4 处理工艺流程4.1 烟气治理方案及原理由煤烟型污染特性可知锅炉组要大气污染物为 SO2 和烟尘。对照 GB13271-2001 可
19、知最主要应当去除含烟尘颗粒物。而对于烟气治理主要是对于除尘器的选择。除尘器的性能对比主要从技术指标和经济指标两个方面来进行。技术指标主要包括处理气体流量，除尘效率，压力损失，漏风率等。而经济指标主要包括设备费、运行费、维护费、占地面积、占地空间体积、使用寿命等。低阻（阻力）高效（除尘效率）是目前评价除尘效率的主要指标 3。不同除尘器的分级效率见下表平顶山工学院本科毕业设计 第 9 页 表 4.1 不同除尘器的分级效率表不同粒径（m）时的分级效率（%）除尘器名称全效率（%） 05 510 1020 2040 40带挡板的沉降室 58.6 7.5 22 43 80 90普通的旋风除尘器 65.3
20、12 33 57 82 91长锥体旋风除尘器 84.2 40 79 92 99.5 100喷淋塔 94.5 72 96 98 100 100电除尘器 97.0 90 94.5 97 995 100文丘里除尘器 99.5 99 99.5 100 100 100袋式除尘器 99.7 99.5 100 100 100 100*注 表中实验用的粉尘是二氧化硅尘，=2-7g/cm 3，粒径分布：05m 占 20%。 ，510m 占 10%，1020m 占 15%，2040m 占 22%，40m 占 35%。表 4.2 常用除尘器的性能及费用比较表除尘器名称适用的粒径范围m效率 % 阻力 pa 设备费 运
21、行费重力沉降池 50 50 50130 少 少惯性除尘器 2050 5070 300800 少 少旋风除尘器 530 6070 8001500 少 中冲击水浴除尘器 110 8095 6001200 少 中下卧式旋风除尘器 5 9598 8001200 中 中冲击式除尘器 5 95 10001600 中 中上文丘里除尘器 0.51 9098 400010000 少 大电除尘器 0.51 9098 50130 大 中上袋式除尘器 0.51 9599 10001500 中上 大由于设计所须对烟尘,其粒径一般小于 1m去除率应达到 92%以上，且运平顶山工学院本科毕业设计 第 10 页 行、管理、维
22、护费用要低，故选用冲击式除尘器。4.2 冲击式除尘器的结构及除尘原理除尘器的结构：主要部件有进气管、排气管、自动供水系统、 “S”型精净化室、挡水板、溢流箱、泥浆机械耙等。除尘过程：含尘气体进入器内转向下冲击水面，粗尘粒随气流以1835m/s 的速度进入两叶片间的“S”型精净化室。由于高速气流冲击水面激起的水滴的碰撞及离心力的作用，使细尘粒被捕获。净化后的气体通过液气分离室和挡水板，去除水滴后排出。被捕集的粗、细尘粒在水中由于重力的作用，沉积与器内底部形成泥浆，在有机械耙耙出。除尘器内的水位由溢流箱控制，在溢流箱上没有水位控制装置，以保证除尘器的水位恒定，从而保证除尘器的效率稳定。如果除尘器较小，可以用简单的浮漂来控制水位。这种除尘器随着入口含尘浓度的增大，除尘效率有所提高，处理气量变化在20%时。对除尘器的除尘效率几乎没有影响。4.3 设计工艺流程锅炉 冲击式除尘器 风机及配备电机烟囱锅炉冲击式除尘器风机及配备电机图 4.1 设计工艺流程以上各部件均以管道连接，实际连接方位、管道布置详见平面布置
