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1、 毕业设计开题报告学 生 姓 名： 学 号：学 院、系：环境与化工学院专 业：环境工程设 计 题 目：煤矿开采空气污染治理工程设计指导教师: 2009年 3 月 20日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1 课题背景介绍能源作为人类生存和社会发展的基本条件之一，对经济增长和人民生活水平提高都具有极其重要的作用。在亚洲、大洋洲地区的能源消费结构中，矿物燃料占93.5%，其中煤炭占48.3%，石油占37.3%，天然气占7.9%。这种以煤炭为主的能源结构在我国表现得尤为突出1，占我国能源组成的70%以上；据世界能源会议预
2、测，21世纪除了煤炭以外的其他主要能源资源可能枯竭，煤炭将仍是世界第一大能源2。在我国的能源消费结构中，煤炭占70%以上，仍以烧原煤为主。原煤平均灰分23%，含硫1.27%，燃烧后排放的污染物高于标准煤。因此我国的大气污染来自燃煤的约占70%以上，城市大气主要受煤烟型污染，以煤尘和SO2为特征。据统计，煤炭燃烧产生的烟尘占我国总排尘量的80%，SO2占总排放量的90%，NOx占67%3。我国北方城市大气中总悬浮微粒年平均值0.8mg/m3，冬季时1mg/m3，超过国家大气质量三级标准一倍；SO2年排放量1520万t，已达到发达国家五六十年代污染最严重的程度，冬季更为突出。我国煤矿和煤矿城市的大
3、气污染属典型煤烟型，许多矿区，尤其是露天矿还存在着粉尘和沙尘型污染。从具体的污染物来看，多数矿区总悬浮颗粒和降尘超标，有的降尘超标几倍甚至十几倍。矿区SO2的超标率也比较高，南方高硫煤矿区更突出，个别矿区SO2日均浓度1.57 mg/m3，超过伦敦烟雾事件起始值3倍多4。工人长期生活在这样的环境下，吸入大量的粉尘，会在短时间内导致尘肺病的发生，同时，由于高浓度粉尘的存在，还会造成煤尘爆炸事故的发生，严重影响矿区的安全生产和职工的身心健康，因此对煤矿开采空气污染的治理已经迫在眉睫5。2 治理方法与发展概况世界上不少国家在煤矿开采空气污染治理方面进行了广泛的研究和实践，已取得了许多成果，积累了不少
4、经验。煤矿大气污染源分为点源和面源，点源包括采暖供热锅炉、居民炊事灶具、茶炉及食堂营业炉灶废气、矿井排气口；面源包括储煤场、装车场、矸石山自燃、运输车辆造成的扬尘和排出的气体。为了消除煤矿开采空气污染对矿山环境的危害，保护生态环境，根据煤矿开采空气污染产生和排放的特点，常用的处理技术有以下几种方式。2.1 点源的治理煤矿开采企业的大气污染点源主要来自采暖供热锅炉，目前国内外的主要治理方法主要有湿式冲旋脱硫除尘技术、湿式旋风除尘脱硫技术、袋式除尘技术、JBR型烟气脱硫技术、麻石脱硫除尘技术等。2.1.1 湿式冲旋脱硫除尘技术湿式冲旋脱硫除尘技术是利用冲激、旋风二级除尘机制，在除尘器内部设置了冲激
5、室和旋风室。烟气由锅炉进入冲旋室后，自上而下冲激水面，进行初次除尘，润湿烟尘，增大细微尘粒的重量。然后自下而上，在除尘器上部经由导板组成的2通道进入旋风室。在旋风室同自上而下沿壁作螺旋运动，利用离心力进行二次除尘，然后由轴线向上经出口排出。在除尘过程中，烟气中的二氧化硫溶解于水，生成亚硫酸微滴，并与尘粒一起从烟气中分离出来。目前这种脱硫除尘技术在燃煤锅炉烟气治理上应用很广泛6。2.1.2 湿式旋风除尘脱硫技术该技术利用锅炉自身运动过程中产生的烟尘、炉渣和空气污染来治理烟气。基本原理是拦截碰撞、离心分离、酸碱中和反应等共同作用。在装置内，喷成雾状的吸收液与旋转进入的烟气作用，进行脱硫和除尘，净化
6、烟气经引风机和烟囱排入大气。目前该技术在燃煤锅炉烟气治理上应用也很多7。2.1.3 袋式除尘技术近10年来，我国袋式除尘技术发展很快，尤其是大型袋式除尘器的出现，新的滤料和新的脉冲阀的开发，改进了袋式除尘器的安全可靠性，不仅比电除尘器的除尘效率高，而且受粉尘特性和烟气成分的影响也很小8。布袋除尘技术的发展主要包括滤料性能的改进、对特殊烟气的处理以及对有害气体的协同脱除等方面。滤料作为布袋除尘的核心，目前国际上先进的产品例如Lyton（莱登）、Nomex、P84等滤料都可以满足燃煤烟气温度高、含有酸性腐蚀性气体的要求9。2.1.4 麻石脱硫除尘技术麻石水膜除尘器和麻石文丘里除尘器应用于烟气除尘已
7、有多年的历史了，近年来，利用麻石的耐腐蚀、耐磨损性能制作烟气脱硫装置有了一定进展。其主要原理是利用麻石制作筒体，在内部设置塔板来强化气液接触，提高传质效果，从而提高脱硫效率。该技术应用于沸腾锅炉上的脱硫效率为70%（加碱），除尘效率在99%。目前国内有应用该技术装置数十台10。2.1.5 JBR型烟气脱硫技术JBR是一种反应器的简称，石灰浆液加入JBR中，含飞灰和SO2的烟气由引风机送入JBR反应器中，其中的SO2和烟尘被内循环的吸收剂浆液吸收除去，净化后的烟气经除雾后排入大气。脱硫产物的灰渣由JBR底部的放入沉淀池中，上清液返回石灰浆液罐中，从而实现水的闭路循环。目前已有许多应用，运行费用也
8、降下来了11。2.2 面源的治理煤矿开采企业的大气污染面源主要有储煤场扬尘和运煤道路扬尘，目前国内外的主要治理方法有挡风抑尘网、喷水除尘系统、防风绿化治理煤矿扬尘等。2.2.1 挡风抑尘网的研究现状12露天储煤场的扬尘是造成煤矿企业大气污染的主要因素。挡风抑尘网的发明和使用为煤矿扬尘污染问题提供了一种新的解决办法13。挡风抑尘网是通过降低大气来流的平均风速，最大限度地损失来流风的能量，减少风的湍流度，消除来流风的涡流，降低煤堆表面的气流压力和剪切应力，从而减少煤堆的起尘率14。近二十多年来，日本、美国、澳大利亚、英国、新西兰等国均对挡风网抑尘技术进行了研究，其中以美国、日本开展的工作较多。我国
9、挡风网抑尘技术的研究起步较晚，对防尘机理、网材加工工艺、工程设计的研究还处在验证阶段，目前国内一些单位正在加紧研究和开发，天津市新奥环保节能设备有限公司和天津市环保技术开发中心共同开发了“DFQ抑尘挡风墙”；南京工业大学粉体科学与工程研究所暨南京雷蒙粉体环境工程有限公司开发了“雷蒙高效抗折挡风抑尘网板”；秦皇岛市环保科技开发公司开发了“挡风抑尘墙”。这些研究对挡风网抑尘技术的发展和应用起到了积极的推动作用15。2.2.2 喷水除尘系统的应用概括地说，喷水除尘是借助一定的装置产生封闭尘源的水雾封，对含尘气体进行洗涤、沥滤，以达到消除粉尘、净化空气的目的16。通俗地讲，可以把喷水除尘和自然降雨对大
10、气的净化作用相比拟，但与自然降雨相比，喷水除尘的水滴大小控制在一个最佳尺寸范围内，并且非常密集。因此更有利于对含尘气体的净化17。高压喷雾除尘在国外应用较早，在国内只是近十年才得到发展，对其的研究还处于初级阶段18。由于其机理复杂，又需要很多的理论基础，所以对于高压喷雾的理论分析和研究十分有限，仅有的研究也是多建立在常压喷雾理论上的经验和半经验公式，有很大局限性19。2.2.3 防风绿化治理煤矿扬尘植物对于一定浓度范围内的大气污染物 ,不仅具有一定程度的抵抗力，而且也具有相当程度的吸收有害气体的能力。其通过其叶片上的气孔和枝条上的皮孔，将大气污染物吸收入体内，在体内通过氧化还原过程进行中和而成
11、无毒物质（即降解作用），或通过根系排出体外，或积累贮藏，从而达到对大气污染的净化作用。鲁敏、刘艳菊、薛皎亮等人通过研究提出：在SO2严重污染的地带试图达到绿化降硫的目的时，应依次考虑种植的植物类型为：杠柳、茜草、榆、构树、黄栌、槐、白莲蒿。树木可减少大气悬浮微粒，调节空气湿度，刺槐、垂柳、加拿大杨等树种吸收SO2效果显著。目前大多数煤矿开采企业均在储煤场周围和运煤道路两旁种植适当面积的植物绿化带，从而达到防风降尘的目的20。3 工程设计的目的和意义 我国是世界上最大的煤炭生产国和煤炭消费国，煤炭的开采、加工、利用和运输等过程中所产生的污染是影响环境质量的重要方面。我国北方城市大气中总悬浮微粒年
12、平均值0.8mg/m3，冬季时1mg/m3，超过国家大气质量三级标准一倍；SO2年排放量1520万t，已达到发达国家五六十年代污染最严重的程度，冬季更为突出。大量废气被直接排放导致矿区周边地区降尘和SO2严重超标，大大影响了矿山地区的生态坏境，特别是在北方地区还引发了沙尘暴天气。基于上述事实，本设计的目标是在国内外现有的大气污染治理方法中，设计出一种更有效的、符合煤矿开采企业的煤矿开采空气污染治理方案，进而为我国煤矿地区环境保护与可持续发展提供理论依据和技术支撑。4 小结我国是一个煤碳大国，煤炭在开采与利用过程中带来的环境问题是不容忽视的，煤矿废气和扬尘是我国煤矿的一大污染源。随着轻型放顶煤工
13、艺的普遍推广，给煤矿带来了巨大的经济效益，废气和扬尘的浓度却成几十倍或上百倍的增加，造成矿区生态环境恶劣，严重威胁着职工的身心健康和生态稳定环境，所以我们必须更加关注煤矿废气和扬尘污染的治理问题，提出更合理的煤矿废气和扬尘污染治理方案、措施。参考文献1陈文敏,李文华.洁净煤技术基础M.北京:煤炭工业出版社,1996(3).2王龙贵,欧泽深.分析燃煤污染危害及其防治J.选煤技术,2004(1):12 -15.3邹原.山西统配煤矿大气污染状况及防治对策J.山西煤炭,1994(05): 61-634郝华.浅谈煤矿大气污染与防治J.内蒙古煤炭经济,2003(3).5李玉文,贾寅明，杨景旺.煤矿综合防尘
14、新技术的研究与应用J.中国矿业,2008(17): 7.6杨柳,燃煤烟气脱硫脱氮一体化工艺及技术研究D.东南大学,2006.7张杨帆,李定龙,王晋.燃煤锅炉烟气脱硫除尘一体化技术J.安全、健康和环境，2007(02).8于军,赵罡.燃煤锅炉袋式除尘技术发展与应用前景J.节能与环保,2005(5).9陈胜文.袋式除尘器发展综述J.粮食与油脂,2002(5): 555710 李彩亭,曾光明.中国中小型燃煤锅炉脱硫技术现状J.废物处理与综合利用，1998(1): 2.11彭朝辉,童志权.我国中小型燃煤锅炉烟气湿法脱硫研究J.湘潭大学自然科学学报， 2000(04): 75-8012聂启胜.挡风抑尘网
15、在露天储煤场的应用J.煤，2008(01) .13赵庆久.煤场挡风抑尘墙的应用J.华北电力技术,2004(10): 30-32.14Carol Ann Leary.An Examination of Environmental Disclosures in 10K Reports and GAAP ComplianceJBachelor of Science,2003(3)：3140.15李立新,张咏冰.“挡风抑尘墙”对粉尘污染的防治J.环境保护, 2005(5): 37.16武爱国.全自动喷水除尘系统在现代化大型储煤场中的应用J.山东煤炭科技，2004(B06) .17张庆芳.高压喷雾降尘系
16、统在储煤场的应用J.科技情报开发与经济,2007(17): 30.18曹绍龙.高压喷雾除尘技术及其应用J.陕西煤炭,2008(1) .19 U.S.Department of Labor. Practical Waysto Reduce Exposure to Coal Dust in Longwall Mining-AToolboxM. 1999.20鲁敏,李英杰.绿化树种对大气污染物吸收净化能力J.城市环境与城市生态,2002(15): 2. 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1 本课题要研究和解决的问题本课题要对煤矿开采空气污染治理进行研究
17、，主要是要探索设计出一套完整的煤矿开采空气污染治理工程设计方案。研究内容包括：（1）煤矿开采空气污染来源的分析。煤矿开采空气污染主要来自于采暖供热锅炉、食堂营业炉灶废气、矿井排气口、储煤场、装车场、运输车辆造成的扬尘和排出的气体。由于产生的途径不同，可分为点源和面源，点源包括采暖供热锅炉、食堂营业炉灶废气、矿井排气口，主要污染物为燃煤烟气；面源包括储煤场、装车场、运输车辆造成的扬尘和排出的气体，主要污染物为煤粉尘。（2）分析煤矿开采空气污染对环境的影响。不同的空气污染来源对环境的影响不同，程度也不同，有的甚至会严重污染环境。分析不同空气污染对环境的影响，找出严重污染环境的污染成分，以便设计合理
18、的治理方案。比如点源的污染物可能导致温室效应和酸雨等环境问题；而面源污染物则可能导致煤矿工人患矽肺，煤肺等疾病。（3）煤矿开采空气污染治理标准的确定。针对不同的煤矿开采空气污染来源有不同的处理标准，其研究参数、数值、分类等都不同，我们应根据大气污染相应的不同指标，确定经济的设计方案。点源污染物排放应达到锅炉大气污染物排放标准三类区的标准；面源污染物排放应达到煤炭工业污染物排放标准二类标准。（4）煤矿开采空气污染常用处理方法的研究。对于煤矿燃煤锅炉烟气和储煤场、运煤道路扬尘，根据其自身特点，有不同的处理方法，每种方法都有特定的原理和优缺点。选择恰当的治理方法，充分利用其优点，根据实际情况，设计出
19、符合实际场地要求的方案，才能进一步优化煤矿开采空气污染的治理方法。（5）以一个煤矿为实例，治理其产生的空气污染，使其达到标准。根据煤矿的实际情况和煤矿开采空气污染治理的相应指标，考虑如何使该煤矿空气污染达到排放标准，设计出煤矿开采空气污染治理工程设计方案。2 拟采用的手段（1）查阅相关资料，了解国内外研究现状和发展趋势，筛选出这一课题可以参考的研究成果及文献，总结出在研究中应注意的问题和应改进及添加的方面。本次设计，可以参阅以往人们对煤矿开采空气污染来源、燃煤烟气治理、储煤场扬尘治理、储煤场道路扬尘治理等方面的众多研究成果及论文。（2）参照煤矿开采空气污染治理的论文、期刊、书籍等，初步确定研究
20、对象及研究顺序，即制定研究计划。首先，确定煤矿开采空气污染来源，主要有采暖供热锅炉、储煤场、装车场、运输车辆造成的扬尘；其次，研究不同空气污染物对环境的不同影响，分析煤矿开采空气污染对环境造成破坏的主要因素；再次，确定大气污染治理标准、参数和数值，作为设计依据；最后，研究国内外煤矿空气污染常用处理方法、原理，分析它们的优缺点，并提出改进措施和建议。（3）以一煤矿为例，治理其产生的空气污染，使其达到标准。确定该煤矿空气污染来源及产生量；根据大气污染治理标准和煤矿实际情况，考虑如何使空气污染达标，确定处理方法；设计处理流程，进行相应的计算，画出设计CAD图。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师
21、意见：本毕业设计的题目是煤矿开采空气污染治理工程设计。本课题主要针对煤矿开采过程中产生空气污染对矿区的生态环境的影响进行理论分析，同时提出恢复治理生态环境的工艺方案，同时以某一具体煤矿为例给出实际的设计方案。本开题报告文献综述查阅文献比较广泛，对国内外现有的煤矿空气污染治理技术、研究成果都有一定的了解，为课题的顺利展开奠定了良好的基础。本课题涉及的知识面有一定的深度，理论和实践经验计算的工作量较大，主要包括数据收集，治理工艺的选择和应用设计等。本课题的设计手段确实可行，设计目标明确，设计方法和步骤详细清楚，认认真真做好课题，应该能够取得比较好的成果。 指导教师： 年 月 日所在系审查意见： 系主任： 年 月 日
