环境工程专业大气课程设计模板.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
指导教师： 刘彦飞、钟子楠
课程名称： 大气污染控制工程
设计时间：2010年6月18日至2010年7月4日
目 录
任务书………………………………………………………………………………（页码）
摘要……………………….………………………………………………………(页码)
除尘系统计算………………………………………………………………………(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、系统中烟气温度的变化……………………………………………………………（页码）
七、风机的计算与选用…………………………………………………………………(页码)
结论………………………………………………………………………………（页码）
参考文献……………………………………………………………………………（页码）
颗粒污染物控制课程设计任务书
适用专业 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的设计
二、课程设计的目的
通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容,并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行除尘系统设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、CAD绘制工程图、使用技术资料、编写 设计说明书的能力。
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(标准状态下）1.34 Kg／
空气过剩系数：=1。4
排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例:16％
烟气在锅炉出口前的阻力：800 Pa
当地大气压力：97.86 Kpa
冬季室外温度：-20℃
空气中含水(排标准状态下)10g/kg
烟气其它性质按近似空气计算
煤的工业分析值：
=68% = 4% = 1% =5%
= 1％ =6％ = 15% =13％
按锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001）中二类二时段标准执行。
四、计划安排
1、资料查询0。5天
2、及设计计算（4.5天）
3、说明书编制及绘图（5天)
五、设计内容和要求
1、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度计算
2、净化系统设计方案的分析确定
3、除尘器的选择和比较
确定除尘器的类型、型号及规格,并确定其主要运行参数。
4、管布置及计算:确定各装置的位置及管道布置
并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力
5、风机及电机的选择设计
根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类和功率.
六、成果
1、设计说明书
设计说明书按设计程序编写，包括方案的确定、设计计算、设备选择和有关设计的简图(工艺管网简图和设备外形图)等内容。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等内容，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。锅炉房及锅炉的绘制可以简化,但能表明建筑的外形和主要结构形式。在在图上中应有指北针方位标志。
七、主要参考资料
(1)郝吉明，马广大主编.大气污染控制工程。北京高教出版社,2002.
(2）吴忠标主编，大气污染控制工程。北京科学技术出版社,2002.
(3)胡传鼎著，通风除尘设备设计手册.北京化学工业出版社,2003。
（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，2003。
(5)工业锅炉房设计手册。
（6）风机样本
指导教师： 教研究室主任：
2009年6月15日 2009年6月15日
摘 要
本次课程设计主要是对某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统的设计。已知锅炉型号为SZL6—13型，并通过一些相关的数据，如设计耗煤量、排烟温度、空气过剩系数、煤的工业分析值等，可以计算出所要选取的立式多管旋风除尘器的旋风子的总个数，并通过对旋风子纵向、横向个数的分配，确定旋风除尘器的外壳尺寸，进而根据要求设计烟气从锅炉 省煤器 旋风除尘器 风机 烟囱的整个管路铺设的路线，并以此计算出管路的总阻力损失,选取适当的风机进行工作。
通过本次设计学习,巩固《大气污染控制工程》的理论知识,进一步掌握旋风除尘器的工作原理，培养团结合作的学习精神,提高设计能力及创新意识。
除尘系统计算
一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度计算
1、标准状态下理论空气量
= 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的质量分数。
2、标准状态下理论烟气量
设空气的含湿量为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元素的质量分数。
3、标准状态下的实际烟气量
= 7。4＋1。016×（1。4－1)×7.0
=10.2410。2
式中 为空气过剩系数（)
4、标准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的含量的质量分数（)。
5、标准状态下烟气中二氧化硫浓度计算
(m g / m3)
=
6、实际工况下的实际烟气量
=
式中分别为工况下和标准状态下的烟气温度（K)（;T=273）。
二、系统中烟气温度的变化
当烟气管道较长时，必须考虑烟气温度的降低。除尘器、风机、烟囱的烟气流量应按各点的温度计算.
1、烟气在管道中的温度降
（℃)
式中 --标准状态下的烟气流量，(m3/h）；
—-标准状态下烟气的比热容（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、烟气在烟囱中的温度降
（℃)
式中 H———烟囱高度(m）;
D—-—合用同一个烟囱的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、除尘器的选择
根据烟尘的粒径分布、工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数,如气流速度、压力损失、捕集粉尘量等。
选型过程中要通过分级效率进行总除尘效率的校正。
（一）除尘应达到的总效率
式中 分别为除尘器进口和出口的烟气中颗粒物的流量（kg/h）.
由于标准状态下烟气的含尘浓度为，烟尘的标准排放浓度为200 ，则可得，实际工作时的除尘效率至少为：
设计:多管除尘器的分级效率
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
链条炉烟尘的粒径分布
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：
因为＞，所以所选择的多管式除尘器符合除尘要求。
（二)立式多管旋风除尘器的选用计算：
1、净化烟气量
= （每一台的净化烟气量)
2、烟气的平均重度[密度]
式中-—标准状态下的烟气重度[密度］，可取1。32～1。34。
(， ）
3、除尘器的阻力（毫米水柱）或[］ [帕斯卡］
根据运行经验，宜在下列范围内选用：55～75
则 = 65×0.82 = 53.5（毫米水柱）
4、旋风子的数量
=Q/q(个)
式中 q-—每个旋风子的工作流量（），可有（旋风子的工作流量表）查的。
表—1 旋风子的工作流量表
旋风子
直径
(毫米）
烟气导向装置
允许含尘浓度(克/）
旋风子的工作流量()
旋风子的阻力系数
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°， 旋风子的工作流量q=750（），=85
则：
根据计算的确定纵横向的旋风子的排数及,则实际采用的旋风子数量n为
=（纵向旋风子数）×(横向旋风子数）
15 = 5 × 3 （一般取5、6、8、10）
5、旋风子内的烟气流速
（米/秒）
= = 3.99m/s
6、校正后的旋风子的烟气阻力
（毫米水柱）
7、除尘器的外壳尺寸
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、除尘器各高度的计算
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的平均流速(米/秒）；
当＜6时，≤10米/秒
当＞6时,≤14米/秒； （取=8m/s）
-—旋风子的内管直径（毫米）; （查表取=160mm）
——相邻旋风子的中心线间距(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
连续最大烟气量
Q
米3/时
已知
10578。6
烟气的平均温度
t
℃
已知
160
除尘器内烟气的绝对压力
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
旋风子的计算数目

个
Q/q
15
旋风子的采用数目
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
旋风子的烟气阻力
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、确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置
1、各装置及管道布置的原则
锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定装置的位置。一旦确定了各装置的位置，管道的布置也就基本确定了.对各装置入管道的布置应力求简单，紧湊，管路短，占地面积小,并使安装、操作和检修方便。
2、管径的确定
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,再用园整后的管径计算出实际烟气流速.实际烟气流速要符合要求。
计算实际烟气流速:
由式
（实际烟气流速符合要求）
五、烟囱的设计
1、首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量（t/h）,然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（见表-2）确定烟囱的高度。
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、烟囱直径的计算
a、烟囱出口内径可按下式计算
(m)
则：
式中 -——通过烟囱的总烟气量;
V-——按表-3选取的烟囱出口流速，（m/s)。
(选择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
运行情况
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，通常取=0。02～0.03。 （取)
3、烟囱的抽力
式中 ——外界空气温度,（℃） (= —20℃）
——烟囱内烟气平均温度，(℃)；(= 160℃）
B—当地大气压，（Pa）。 （B = Pa)
六、系统阻力计算
1、局部压力损失
（Pa)
式中 —-异形管件的局部阻力系数；
--与对应的断面管气流平均速度（m/s）；（= 10.45m/s)
1)90°圆管弯头处的局部阻力损失：
选取弯头半径与圆管半径的比值为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，，可计算渐扩管的长度x：
即
则
②渐缩管：由＜45°查表得= 0。10，则

3）锅炉的局部阻力损失
4）省煤器的局部阻力损失
5）旋风除尘器的局部阻力损失
综上可得总的局部阻力损失：
= 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）
-—当地大气压力，（Pa)；
—-管中气流平均速度（m/s）；（= 10。45m/s)
-—磨擦阻力系数，可查手册,(一般对于金属管道 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
则总的阻力损失 =
= 1733。14＋31。48
= 1764。62Pa
七、风机的计算
1、风机风量的计算
（m3/h）
式中 ——管道漏风系数，一般在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℃)；
—当地大气压，(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；
--风机性能表中给出的试验气体温度（℃）,Y5-47系列为250℃；
—当地大气压，（Pa). (B = Pa）
--标准状态下烟气的密度，1.34（kg/m3)。
计算出风机的风量和风压后,按产品样本给出的性能曲线或表格选择所需风机的型号。
3、电动机功率
(KW）
kw
式中 ——风机在全压头时的效率（一般风机为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。
根据电动机的功率,风机的转速，传动方式选择电机型号。
通过以上计算可以选择风机的型号为：型
结论
通过设计计算可得以下结论：
1、 计算选用立式多管除尘器，而且其除尘效率满足所需要求。
2、 旋风除尘器旋风子的个数为15个（纵向个数×横向个数 = ）。
3、 旋风除尘器的总高度为4824mm。
4、 管路总阻力损失为1764。62Pa（，).
5、 选用的风机型号为型（长、宽、高 = 704×807×982）。
参考文献
(1) 郝吉明，马广大主编。大气污染控制工程.北京高教出版社，2002。
(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，2004。
(3) 张殿印，王纯主编。除尘工程设计手册。化工工业出版社，2003。