环境综合项目工程专业大气专业课程设计模板.doc

环境工程专业

课 程 设 计 说 明 书

题目：(SZL6—13锅炉除尘系统设计)

姓 名：崔 琦
班 级：环境07-1班
学 号：30 号
指引教师： 刘彦飞、钟子楠
课程名称： 大气污染控制工程
设计时间：6月18日至7月4日

目 录
任务书………………………………………………………………………………(页码)
摘要……………………….………………………………………………………(页码)
除尘系记录算………………………………………………………………………(页码)
一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度计算………………………………………………(页码)
二、除尘器选型…………………………………………………………………………(页码)
三、除尘器设计计算……………………………………………………………………(页码)
四、烟囱设计……………………………………………………………………………(页码)
五、系统阻力计算………………………………………………………………………(页码)
六、系统中烟气温度变化……………………………………………………………(页码)
七、风机计算与选用…………………………………………………………………(页码)
结论………………………………………………………………………………(页码)
参照文献……………………………………………………………………………(页码)

颗粒污染物控制课程设计任务书
合用专业 环境工程
一、课程设计题目
某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计
二、课程设计目
通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容，并使所学知识系统化，培养运用所学理论知识进行除尘系统设计初步能力。通过设计，理解工程设计内容、办法及环节，培养学生拟定大气污染控制系统设计方案、进行设计计算、CAD绘制工程图、使用技术资料、编写 设计阐明书能力。
三、设计原始资料
锅炉型号：SZL6—13型，共4台
设计耗煤量：653Kg／h.台
排烟温度：160℃
烟气密度(原则状态下)1.34 Kg／
空气过剩系数：=1.4
排烟中飞灰占煤中不可燃成分比例：16%
烟气在锅炉出口前阻力：800 Pa
本地大气压力：97.86 Kpa
冬季室外温度：-20℃
空气中含水(排原则状态下)10g/kg
烟气其他性质按近似空气计算
煤工业分析值：
=68% = 4% = 1% =5%
= 1% =6% = 15% =13%
按锅炉大气污染物排放原则(GB13271—)中二类二时段原则执行。
四、筹划安排
1、资料查询0.5天
2、及设计计算（4.5天）
3、阐明书编制及绘图（5天）
五、设计内容和规定
1、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度计算
2、净化系统设计方案分析拟定
3、除尘器选取和比较
拟定除尘器类型、型号及规格，并拟定其重要运营参数。
4、管布置及计算：拟定各装置位置及管道布置
并计算各管段管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力
5、风机及电机选取设计
依照净化系统所解决烟气量、烟气温度、系统阻力等计算选取风机种类、型号及电动机种类和功率。
六、成果
1、设计阐明书
设计阐明书按设计程序编写，涉及方案拟定、设计计算、设备选取和关于设计简图(工艺管网简图和设备外形图)等内容。课程设计阐明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参照文献等内容，书写工整或打印输出，装订成册。
2、图纸
(1)除尘器图一张(2号图)。系统图应按比例绘制、标出设备部件编号，并附明细表。
(2)除尘系统平面布置图、剖面布置图各一张(1号或2号)，可以有局部放大图(3号)。 布置图应按比例绘制。锅炉房及锅炉绘制可以简化，但能表白建筑外形和重要构造形式。在在图上中应有指北针方位标志。
七、重要参照资料
(1)郝吉明，马广大主编。大气污染控制工程。北京高教出版社，。
(2)吴忠标主编，大气污染控制工程。北京科学技术出版社，。
(3)胡传鼎著，通风除尘设备设计手册。北京化学工业出版社，。
(4)张殿印，王纯主编。除尘工程设计手册。北京化学工业出版社，。
(5)工业锅炉房设计手册。
(6)风机样本

指引教师： 教研究室主任：

6月15日 6月15日

摘 要
本次课程设计重要是对某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计。已知锅炉型号为SZL6—13型，并通过某些有关数据，如设计耗煤量、排烟温度、空气过剩系数、煤工业分析值等，可以计算出所要选用立式多管旋风除尘器旋风子总个数，并通过对旋风子纵向、横向个数分派，拟定旋风除尘器外壳尺寸，进而依照规定设计烟气从锅炉 省煤器 旋风除尘器 风机 烟囱整个管路铺设路线，并以此计算出管路总阻力损失，选用恰当风机进行工作。
通过本次设计学习，巩固《大气污染控制工程》理论知识，进一步掌握旋风除尘器工作原理，培养团结合伙学习精神，提高设计能力及创新意识。

除尘系记录算
一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度计算
1、原则状态下理论空气量

= 4.76×(1.867×68%＋5.56×4%＋0.7×1%－0.70×5%)
= 6.977.0
式中 ，，，----分别为煤中各元素所含质量分数。
2、原则状态下理论烟气量
设空气含湿量为10g/kg：

= 1.867×(68%＋0.375×1%)＋11.2×4%＋0.016×7.0＋0.79×7.0＋0.8×1%
= 7.377.4
式中 ----分别为煤中水分和N元素质量分数。
3、原则状态下实际烟气量

= 7.4＋1.016×(1.4－1)×7.0
=10.2410.2
式中 为空气过剩系数()
4、原则状态下烟气含尘浓度
(m g / m3)
=
式中 分别为排烟中飞灰占煤中不可燃成分和煤中不可燃成分含量质量分数()。
5、原则状态下烟气中二氧化硫浓度计算
(m g / m3)
=
6、实际工况下实际烟气量

=
式中分别为工况下和原则状态下烟气温度（K）(;T=273)。
二、系统中烟气温度变化
当烟气管道较长时，必要考虑烟气温度减少。除尘器、风机、烟囱烟气流量应按各点温度计算。
1、烟气在管道中温度降
(℃)
式中 --原则状态下烟气流量，（m3/h）；
--原则状态下烟气比热容(1.352 ~ 1.357kJ/m3)；
—烟道散热面积，(m2)；
烟道单位面积散热损失(室内4187kj.h,室外5443kJ.h)。
2、烟气在烟囱中温度降
(℃)
式中 H---烟囱高度(m);
D---合用同一种烟囱所有锅炉额定蒸发量之和，(t/h)
A –降温系数，可由表--1查得。
表—1 烟囱温降系数
烟囱种类
钢 烟 囱
(无衬筒)
钢烟囱(有衬筒)
砖烟囱
(H<50m,壁厚<0.5 m)
砖烟囱
(H<壁厚>0.5 m)
A
2
0.8
0.4
0.2
三、除尘器选取
依照烟尘粒径分布、工况下烟气量、烟气温度及规定达到除尘效率拟定除尘器种类、型号及规格。拟定除尘器运营参数，如气流速度、压力损失、捕集粉尘量等。
选型过程中要通过度级效率进行总除尘效率校正。
（一）除尘应达到总效率

式中 分别为除尘器进口和出口烟气中颗粒物流量(kg/h).
由于原则状态下烟气含尘浓度为，烟尘原则排放浓度为200 ，则可得，实际工作时除尘效率至少为：

设计：多管除尘器分级效率
粒径（）
＜5
5～10
10～20
20～30
30～40
40～60
60～80
80～200
分级效率（）
36.93
66.58
85.55
94.72
97.93
94.95
99.64
99.84
质量频率（）
3.1
5.4
11.3
8.8
8
9
12
43.4
链条炉烟尘粒径分布
粒径（）
＜5
5～10
10～20
20～30
30～47
47～60
60～74
74～200
质量频率（）
3.1
5.4
11.3
8.8
11.7
6.9
6.3
46.5
由可得实际工作除尘效率为：

由于＞，因此所选取多管式除尘器符合除尘规定。
（二）立式多管旋风除尘器选用计算：
1、净化烟气量

= （每一台净化烟气量）
2、烟气平均重度[密度]

式中——原则状态下烟气重度[密度]，可取1.32~1.34。
（， ）

3、除尘器阻力（毫米水柱）或[] [帕斯卡]
依照运营经验，宜在下列范畴内选用：55～75
则 = 65×0.82 = 53.5（毫米水柱）
4、旋风子数量
=Q/q（个）
式中 q——每个旋风子工作流量（），可有（旋风子工作流量表）查。
表—1 旋风子工作流量表
旋风子
直径
（毫米）
烟气导向装置
容许含尘浓度（克/）
旋风子工作流量（）
旋风子阻力系数
型 式
叶 片
倾斜角
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
最 大
最 小
250
花瓣型

200
75
33
735/765
865/900
630/655
740/770
85
65
取旋风子直径=250mm， 叶片倾角=25°， 旋风子工作流量q=750（），=85
则：
依照计算拟定纵横向旋风子排数及,则实际采用旋风子数量n为
=（纵向旋风子数）×（横向旋风子数）
15 = 5 × 3 （普通取5、6、8、10）
5、旋风子内烟气流速
（米/秒）
= = 3.99m/s
6、校正后旋风子烟气阻力

（毫米水柱）
7、除尘器外壳尺寸
a、深度（烟气纵向）S：
（毫米）
= mm
b、宽度（烟气横向）N：
（毫米）
= mm
式中 ——纵（横）向旋风子中心线间距，毫米（=300mm）；
——旋风子中心线至除尘器壳体内壁间距，毫米（=175mm）。
8、除尘器各高度计算
a、除尘器烟气进口管高度
（毫米）
= ≈765mm
式中 ——除尘器进口管内烟气平均流速(米/秒)；
当＜6时，≤10米/秒
当＞6时，≤14米/秒； （取=8m/s）
——旋风子内管直径（毫米）； （查表取=160mm）
——相邻旋风子中心线间距（毫米）。 （=300mm）
b、除尘器烟气出口管高度

式中 ——除尘器烟气出口管有效高度（毫米）；
——除尘器烟气出口管有效面积（）；
L——除尘器烟气出口管有效长度（毫米）； 法兰宽度为100mm
则
≈490+200㎜≈690㎜
c、灰斗高度

== 1169mm
式中 ——灰斗倾角； （=60°）
——灰斗出口长度（毫米）。 （= 200mm）
d、灰斗底部距地面高= 1000mm
e、灰斗出口高度= 200mm
f、旋风子筒体长度和椎体长度= 1000mm
则除尘器总高度H= = 4824mm
项 目
符 号
单 位
来源或计算公式
数 值
持续最大烟气量
Q
米3/时
已知
10578.6
烟气平均温度
t
℃
已知
160
除尘器内烟气绝对压力
Pab
毫米汞柱
假设
740
铸铁旋风子直径
Dg
毫 米
采用
250
旋风子导向装置倾斜角（花瓣型）

度
采用
25
旋风子计算数目

个
Q/q
15
旋风子采用数目
n=n1×n2
个

15=5×3
旋风子内烟气流速
ω
米/秒

3.99
烟气平均重度
γt
公斤力/米3
0.359γ0
0.82
旋风子烟气阻力
ΔP
毫米汞柱

554.8

除尘器进口管高度
H
毫米

765
除尘器外壳尺寸（纵）
S
毫米
（n1-1）e+2f
1550
除尘器外壳尺寸（横）
N
毫米
（n2-1）e+2f
950
四、拟定除尘器、风机和烟囱位置及管道布置
1、各装置及管道布置原则
锅炉运营状况和锅炉房现场实际状况拟定装置位置。一旦拟定了各装置位置，管道布置也就基本拟定了。对各装置入管道布置应力求简朴，紧湊，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修以便。
2、管径拟定
a、管道外径
（m）
=
式中 ---工况下烟气流量（m3/h）
---烟气流速（m/s） （V=10～15m/s，取V= 12m/s）
b、管道内径
若管道壁厚为0.75mm，则管道内径为：
= 600－0.75×2 = 598.5mm
管径计算后，要进行园整，再用园整后管径计算出实际烟气流速。实际烟气流速要符合规定。
计算实际烟气流速：
由式
（实际烟气流速符合规定）
五、烟囱设计
1、一方面拟定共用一种烟囱所有锅炉总蒸发量(t/h)，然后依照锅炉大气污染物排放原则中规定(见表—2)拟定烟囱高度。
表—2 锅炉烟囱高度表(H)
锅炉总额定出力（t/h）
<1
1～2
2～6
6～10
10～20
26～35
烟囱最低高度/m
20
25
30
35
40
45
由锅炉总额定出力：6×4 = 24t/h 可取烟囱高度H = 45m
2、烟囱直径计算
a、烟囱出口内径可按下式计算
(m)

则：
式中 ---通过烟囱总烟气量；
V---按表—3选用烟囱出口流速，（m/s）。
(选取机械通风方式最小负荷：V = 4m/s)
表—3 烟囱出口烟气流速（m/s）
通风方式
运营状况
全负荷
最小负荷
机械通风
10～20
4～5
自然通风
6～10
2.5～3

b、烟囱底部直径
（m）
= 1.93＋2×0.02×45 = 3.73m
式中 --烟囱出口直径，(m)；
--烟囱锥度，普通取=0.02～0.03。 （取）
3、烟囱抽力

式中 --外界空气温度，(℃) (= -20℃)
--烟囱内烟气平均温度，(℃)；(= 160℃)
B—本地大气压，(Pa)。 (B = Pa)
六、系统阻力计算
1、局部压力损失
(Pa)
式中 --异形管件局部阻力系数；
--与相应断面管气流平均速度（m/s）；（= 10.45m/s）
1)90°圆管弯头处局部阻力损失：
选用弯头半径与圆管半径比值为1:1，查表可得= 0.33
则
由设计流程图可知，管道共存在5处90°圆管弯头，则

2)圆管道与除尘器连接处存在渐扩（渐缩）管：
①渐扩管：

圆管道截面积
查表可知：
则= 0.07，，可计算渐扩管长度x：
即

则
②渐缩管：由＜45°查表得= 0.10，则

3)锅炉局部阻力损失
4)省煤器局部阻力损失
5)旋风除尘器局部阻力损失
综上可得总局部阻力损失:

= 120.7＋5.12＋7.32＋500＋300＋800
= 1733.14Pa
2、磨擦压力损失（沿程阻力损失）
对于园管(Pa)；
式中 —管道长度，(m)；
—管道直径，(m)；
--烟气密度，（kg/m3)；（= 1.34 kg/m3）
--本地大气压力，(Pa)；
--管中气流平均速度（m/s）；(= 10.45m/s)
--磨擦阻力系数，可查手册，(普通对于金属管道 可取0.02，水泥和砖砌管道可取0.04)
（取= 0.02）
由设计流程图可知：

= 12.907m
则：

= 31.48Pa
则总阻力损失 =
= 1733.14＋31.48
= 1764.62Pa
七、风机计算
1、风机风量计算
（m3/h）

式中 --管道漏风系数，普通在0.1～0.15之间，取值0.1；
--标态下烟气流量，（m3/h）
()
--风机前温度，管道不长时可取锅炉排烟温度(℃)(160℃)；
—本地大气压，(Pa)。 (B = Pa)

2、风机风压计算
(Pa)

式中 —安全系数，除尘管道在0.15～0.20之间，取值0.2；
--系统总阻力；
--风机性能表中给出实验气体温度(℃)，Y5—47系列为250℃；
—本地大气压，(Pa)。 (B = Pa)
--原则状态下烟气密度，1.34(kg/m3)。
计算出风机风量和风压后，按产品样本给出性能曲线或表格选取所需风机型号。
3、电动机功率
(KW)

kw
式中 --风机在全压头时效率(普通风机为0.6，高效风机约为0.9),取0.6；
--机械传动效率，皮带传动时为0.95；
--电机备用系数，对引风机为1.3。
依照电动机功率，风机转速，传动方式选取电机型号。
通过以上计算可以选取风机型号为：型

结论
通过设计计算可得如下结论：
1、 计算选用立式多管除尘器，并且其除尘效率满足所需规定。
2、 旋风除尘器旋风子个数为15个（纵向个数×横向个数 = ）。
3、 旋风除尘器总高度为4824mm。
4、 管路总阻力损失为1764.62Pa（，）。
5、 选用风机型号为型（长、宽、高 = 704×807×982）。
参照文献
(1) 郝吉明，马广大主编。大气污染控制工程。北京高教出版社，。
(2) 唐敬麟，张禄虎主编。除尘装置系统及设备设计选用手册。化工工业出版社，。
(3) 张殿印，王纯主编。除尘工程设计手册。化工工业出版社，。