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颗粒污染物控制课程设计实例17资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。颗粒污染物控制课程设计一、 课程设计题目 某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计二、 课程设计的目的 经过课程设计进一步消化和巩固本能课程所学内容, 并使所学的知识系统化, 培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。经过设计, 了解工程设计的内容、 方法及步骤, 培养确定大气污染控制系统的设计方案、 进行设计计算、 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: SZL413型, 共4台设计耗煤量: 600kg/h(台)排烟温度: 160标准状态下烟气密度: 1.34kg/m空气过剩系数: =1.4排烟中飞灰占煤中不可燃烧成分的比例: 16%烟气在锅炉出口前阻力: 800Pa当地大气压: 97.86kPa冬季室外空气温度: -1标准状态下空气含水按0.01293kg/m烟气其它性质按空气计算煤的工业分析值: CY=68% HY=4% SY =1% OY=5% NY=1% WY=6% AY=15% VY=13%按锅炉大气污染物排放标准( GB 13271- ) 中二类区标准执行。标准状态下烟尘浓度排放标准: 200mg/m标准状态下二氧化硫排放标准: 900mg/m净化系统布置场地为锅炉房北侧15m以内。四、 设计计算1、 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算 标准状态下理论空气量 Qa=4.76( 1.867CY+5.56 HY +0.7 SY -0.7 OY) ( m/kg) 式中 CY, HY, SY, OY分别为煤中各元素所含的质量分数。 Qa = 4.76(1.8670.68+5.560.04+0.70.01-0.70.05) = 6.97( m/kg) 标准状态下理论烟气量( 设空气含湿量12.93g/mQs=1.867( CY+0.375 SY) +11.2 HY+1.24 WY+0.016 Qa +0.79 Qa +0.8 NY( m/kg) 式中 Qa标准状态下理论空气量, m/kg; WY煤中水分的质量分数; NY N元素在煤中的质量分数。Qs = 1.867( 0.68+0.3750.01) +11.20.04+1.240.06+0.0166.97+0.796.97+0.80.01 = 7.42( m/kg) 标准状态下实际烟气量 Qs= Qs+1.016( -1) Qa( m/kg) 式中 空气过剩系数; Qs标准状态下理论烟气量, m/kg; Qa标准状态下理论空气量, m/kg。 标准状态烟气流量Q应以m/h计, 因此, Q=Qs设计耗煤量 Qs=7.42+1.016( 1.4-1) 6.97=10.25( m/kg) Q = Qs设计耗煤量 = 10.25600 =6150( m/h) 烟气含尘浓度 C = (kg/m)式中 dsh排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数; AY煤中不可燃成分的含量; Qs标准状态下实际烟气量, m/kg。C = =2.3410-3 (kg/m) =2.34103 ( mg/m) 标准状态下烟气中二氧化硫的浓度计算 CSO2 = 106 ( mg/m)式中 SY煤中硫的质量分数; Qs标准状态下燃煤产生的实际烟气量, m/kg。 CSO2 = 106 =1.91103 ( mg/m) 2、 除尘器的选择 除尘效率 =1- 式中 C标准状态下烟气含尘浓度, mg/m; Cs标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值, mg/ m。 =1- = 91.45% 除尘器的选择 工况下烟气流量 (m/h) 式中 Q 标准状态下的烟气流量, m/h; T 工况下烟气温度, K; T标准状态下温度, 273K。 Q= = 9754 (m/h) 则烟气流量为 = =2.7(m/s) 根据工况下的烟气量、 烟气温度及要求达到的除尘效率确定尘器: 由陕西蓝天锅炉设备制造有限公司所提供的”XDCG型陶瓷多管高效脱硫除尘器”( 国家级科技成果重点推广计划项目) 中选取XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器。产品性能规格见表3-3-1, 设备外形结构尺寸见表3-3-2。表3-3-1 XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器产品性能规格型号配套锅炉容量/(J/H)处理烟气量/(m/h)除尘效率/%排烟黑度设备阻力/Pa脱硫效率 /% 质量 /kgXDGC4 41 981级林格曼黑度8001400 85 2800 表3-3-2 XDGC4型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型结构尺寸HH1H2H3ABCDEF44602985423570014001400300503501000 图3-3-1 XDCG1型陶瓷多管高效脱硫除尘器外形结构尺寸 3、 确定除尘器、 风机、 烟囱的位置及管道布置。并计算各管道的管径、 长度、 烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。 各装置及管道布置的原则 根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定各装置的位置, 管道的布置也就基本能够确定了。对各装置及管道的布置应力求简单、 紧凑、 管路短、 占地面积小, 并使安装、 操作和检修方便。 管径的确定 (m) 式中 Q工况下管道内的烟气流量, m/s; 烟气流速, m/s( 对于锅炉烟尘u=1015 m/s) 。 取=14 m/s 则d = = 0.49 ( m ) 圆整并查圆形通风管道规格选取风道 外径D/mm 钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm 5001 0.75 内径=d1=500-20.75=495.5( mm) 由公式 d= 可计算出实际烟气流速: = = = 13.8 ( m/s ) 4、 烟囱的设计 烟囱高度的确定 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( 表3-3-3) 的规定确定烟囱的高度。表3-3-3 锅炉烟囱的高度锅炉总额定出力( t/h) 112266101020 2635烟囱最低高度/m 20 25 30 35 40 45锅炉总额定出力: 44=16( t/h) 故选定烟囱高度为40m。 烟囱直径的计算 烟囱出口内径可按下式计算: d = 0.0188( m )式中 Q经过烟囱的总烟气量, (m/h); 按表3-3-4选取的烟囱出口烟气流速, m/s。表3-3-4 烟囱出口烟气流速/(m/s)通风方式 运 行 情 况全负荷时最小负荷机械通风102045自然通风6102.53选定= 4 m/s d = 0.0188= 1.83 ( m ) 圆整取d=1.8 m。烟囱底部直径 d1 = d2 + 2iH ( m) 式中 d2烟囱出口直径, m; H烟囱高度, m; i烟囱锥度( 一般取i=0.020.03) , 取 i=0.02。 d1 = 1.83+20.0240=3.5( m) 烟囱的抽力 Sy = 0.0342H(-)B (Pa) 式中 H烟囱高度, m; tk外界空气温度, ; tp烟囱内烟气平均温度, ; B当地大气压, Pa。 Sy = 0.034240( -) 97.86103 = 183 ( Pa) 5、 系统阻力的计算 摩擦压力损失对于圆管 pL = (Pa) 式中 L管道长度, m ; d管道直径, m ; 烟气密度, kg/ m3; 管中气流平均速率, m/s; 摩擦阻力系数, 是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度 的函数。能够查手册得到( 实际中对金属管道值可取0.02, 对砖砌或混凝土管道值可取0.04) 。 a、 对于500管道 L=9.5m =n = 1.34= 0.84 (kg/m3) pL = 0.02= 30.4 (Pa) b、 对于砖砌拱形烟道( 参见图3-3-2) A = 2D2 =B2 + ( ) 2 D=500mm故 B=450 mm 则 R = 式中, A为面积, X为周长。 局部压力损失 p=(Pa) 式中 异形管件的局部阻力系数, 可在有关手册中查到, 或经过实验获得; 与相对应的断面平均气流速率, m/s; 烟气密度, (kg/m3)。图3-3-3中一为渐缩管。 图3-3-3 除尘器入口前管道示意图 45时, =0.1 取= 45, =13.8 m/s (Pa) 1=0.05tan 67.5 = 0.12 ( m) 图3-3-2中二为30Z形弯头 h = 2.985 - 2.39 = 0.595 = 0.6 ( m) h/D = 0.6/0.5 = 0.12,取=0.157 =Re 由手册查得Re=1.0 =1.00.157=0.157 (Pa)图3-3-3中三为渐扩管 查大气污染控制工程附表十一, 并取=30 则=0.19 (Pa) 3=tan15= 0.93(m) 图3-3-4中为渐扩管 图3-3-4 除尘器出口至风机入口段管道示意图45时, =0.1 取= 30, =13.8 m/s (Pa) L=0.93( m) 图3-3-4中b、 c均为90弯头D=500, 取R=D, 则=0.23则 (Pa)两个弯头p= 2p = 218.4=36.8(Pa) 对于如图3-3-5所示T形三通管 图3-3-5 T形三通管示意图= 0.78(Pa) 对于T形合流三通 = 0.55 (Pa)系统总阻力( 其中锅炉出口前阻力为800Pa, 除尘器阻力1400Pa) 为h=30.4+84.1+8.0+12.6+15.2+8.0+36.8+62.4+44+800+1400 =2601.5(Pa)6、 风机和电动机的选择及计算 标准状态下风机风量的计算 式中 1.1风量备用系数 Q 标准状态下风机前风量, m/h; tp 当地大气压, kPa。 ( m/h) 风机风压的计算(Pa) 式中 1.2 风压备用系数; h系统总阻力, Pa; Sy 烟囱抽力, Pa; tp 风机前烟气温度, ; ty 风机性能表中给出的试用气体温度, ; y 标准状态下烟气密度, ( =1.34kg/ m) 。 (Pa)根据Qy和Hy选定Y5-47-136.5C工况号为2的引风机, 性能表如下: 机号传动方式转速/(r/min)工况序号流量/( m/h)全压/Pa内效率/%内功率/ kw所需功率/ kw6.5C2620 2 11930 2992 78.612.6117.66 电动机功率的计算 (KW)式中 Qy风机风量, m/h; Hy风机风压, Pa; 1风机在全压时的效率( 一般风机为0.6, 高效风机约为0.9) ; 2机械传动效率, 当风机与电机直联传动时2=1, 用连轴器连接时2=0.950.98, 用V形带传动时2=0.95; 电动机备用系数, 对引风机, =1.3。 (KW) 根据电动机的功率、 风机的转速、 传动方式选定Y180M-2型电动机。7、 系统中烟气温度的变化 烟气在管道中的温度降式中 Q标准状态下烟气流量, m/h; F管道散热面积, ; Cv标准状态下烟气平均比热容, 一般为1.3521.357kJ/(m); q管道单位面积散热损失。 室内q=4187kJ/(/h) 室外q=5443 kJ/(/h 室内管道长: L=2.18-0.6-0.12=1.46( m) F=LD=3.141.460.5=2.29( ) 室外管道长: L=9.5-1.46=8.04( m) F=LD=3.148.040.5=12.62( ) 烟气在烟囱中的温度降 ( ) 式中 H烟囱高度, m; D合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和, t/h; A温降系数, 可由表3-3-5查得。 表 3-3-5 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(H50m)壁厚小于0.5m砖烟囱壁厚大于0.5mA 2 0.8 0.4 0.2 ( ) 总温度降 t = t1 + t2 = 9.4 + 4 = 13.4( ) 五、 绘制图纸 锅炉烟气除尘系统平面布置和剖面图分别见图纸。六、 主要文献1 中华人民共和国国家标准, 环境空气质量标准GB 3095-19962 中华人民共和国国家标准, 大气污染物综合排放标准 GB 16297-19963 中华人民共和国国家标准, 锅炉大气污染排放标准 GB 13271- 4 蒋展鹏 主编. 环境工程学( 第二版) . 北京: 高等教育出版社, 19925 郑铭 主编. 环保设备-原理、 设计、 应用. 北京: 化学工业出版社, 6 郝吉明, 马广大主编. 大气污染控制工程( 第二版) . 北京: 高等教育出版社, 19967 马广大等主编. 大气污染控制工程. 北京: 中国环境科学出版社, 19988 刘宏, 赵如金主编. 工业环境工程. 北京:化学工业出版社, 9 周迟竣, 王连军主编. 实用环境工程设备设计. 北京: 兵器出版社,