大气污染控制工程课程设计37801.doc

1 设计背景资料
1.1 工程概况
目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要表现有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。而大气污染可以说主要是由于人类活动造成的，大气污染对人体健康的危害包括对人的正常生活和生理方面的影响.现在，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。燃煤电厂的大气污染物主要是颗粒污染物，而且排放量比较大，所以必须通过有效的措施来进行治理，不至于影响到人们的健康生活。
1.2 原始资料
锅炉规格 ：SZL4-13型，共4台
设计耗煤量 ： 600kg/h·4台
烟气出口温度 ：150℃
空气过剩系数 ：α=1.4
排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比列为 :18%
烟气出口前阻力 :800pa
室外温度 :0℃
当地大气压 :97.86kpa
空气中含水（标准状态）按 ：0。01293kg/m3
烟气其它性质按空气计算
煤的工业分子成分：C68% 、 H4％ 、 O5％ 、 N1％ 、 S1% 、 H2O6% 、 不可燃15％
排放标准 ：GB13271-2001二类地区标准执行
烟尘浓度排放标准（标准状态）:200mg/m3
SO2浓度排放标准(标准状态):900mg/m3
净化场地布置 ：
锅炉出气口管径为600mm，其中心线高程为2。39m，其长度为600mm，所有管道总长为9.5m，室内锅炉距外墙2。18m。
2 烟气量,烟尘和二氧化硫浓度的计算
2.1 标准状态下理论空气量
=4。76(1.867*68％+5。56＊4%+0.7＊1％–0。7*5％）（m3/kg) =6。97（m3/kg）
式中、、、分别为煤中各元素所含的质量分数；
2.2 标准状态下理论烟气量
=1。867(68％+0。375*1％)+11.2*4％+1。24＊6％+0。016＊6。97+0.79＊6。97+0.8*1％
=7。42（m3/kg)
式中 ——标准状态下理论空气量，m3/kg；(设计空气含湿量12.93g/m3)
—-N元素在煤中所占质量分数，％；
——煤中水分所占质量分数，％；
2。3标准状态下实际烟气量
=7.42+1.016（1.2 –1）* 6.97
=8.84（m3/kg)
式中 —-空气过量系数；
——标准状态下实际烟气量，m3/kg；
——标准状态下理论烟气量，m3/kg;
——标准状态下理论空气量,m3/kg；
标准状态下烟气流量以m3/h计，因此,=
=8。84＊600
=5302（m3/h）
2.3 标准状态下烟气含尘浓度
=0.0031（kg/ m3)
式中 —-排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；
-—煤中不可燃成分的含量；
——标准状态下实际烟气量，m3/kg;
2。5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算
=2.3*103（mg/m3）
式中 —-煤中含可燃硫的质量分数；
-—标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m3/kg;
3. 除尘器的选择
3。1除尘器应达到的除尘效率
=91。45％
式中 ——标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3;
—-标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值,mg/m3
3。2除尘器应达到的除二氧化硫效率
=53.85%
式中 -—标准状态下烟气含SO2浓度，mg/m3；
—-标准状态下锅炉SO2排放标准中规定值，mg/m3；
3。3除尘器的选择
根据烟尘的粒径分布或种类、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。
工况下烟气流量 Q' =
=
=8215。19 （m3/h）
式中 Q ——标准状态下烟气流量,m3/h;
T' —-工况下烟气温度，K；
T ——标准状态下温度，273K;
则烟气流速为：==2。3（m3/s)
根据工况下烟气流量、烟气流速及要求达到的除尘效率确定除尘器，“XD——Ⅱ型多管旋风除尘器”中选取XD—Ⅱ—4型多管旋风除尘器。产品性能规格见表2-1,设备外形结构尺寸见表2-2.
表2-1 XD—Ⅱ—4型多管旋风除尘器性能规格
型号
配用锅炉/t·h—1
处理烟气量/m3·h-1
除尘效率/%
本体阻力/Pa
分割粒径/μm
质量/kg
XD-Ⅱ-4
4
12000
〉95
<900
3。05
1900
表2—2 XD—Ⅱ—4型多管旋风除尘器外形尺寸结构 （图2—1）
型号
A
B
H0
C
E
F
K
L
M
XD-Ⅱ—4
1238
1918
3936
2843
2100
1160
1106
1786
50
型号
进风口
侧出风口
上出风口
d
内口尺寸
法兰孔距
内口尺寸
法兰孔距
内径
法兰孔距
XD-Ⅱ—4
320＊1810
14＊133
3*125
260＊1090
10*144
3*107
Φ600
Φ644*16孔
Φ20
4. 确定除尘器,风机和烟囱的位置及管道的位置
4.1各装置及管道的布置原则
根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定了各装置的位置,管道的布置也就基本可以确定了。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。
4。2管径的确定
式中 Q——工况下管内烟气流量，m3/s；
V—-烟气流速，m/s， （可查有关手册确定，对于锅炉烟尘)；
取V=13m/s
则 d
= 0。47m
圆整 d=0.50m
查手册得知壁厚为0.75mm
则内径 d1=500—2＊0.75=498。5mm
由公式可算出实际烟气流速
v==11。7m/s
5．烟囱的设计
5。1 烟囱高度的确定
首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量（t/h)，然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定下表确定烟囱的高度。
锅炉烟囱高度表
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
锅炉总的蒸发量4*4=16（t/h)，
则选烟囱高度为40m。
5.2烟囱直径的确定
烟囱出口内径可按下式计算
式中 ——通过烟囱的总烟气量，m3/h ；
v——按表4—2选取的烟囱出口烟气流速，m/s；
选v=4m/s
d
=1。70 （m)
烟囱底部直径
=1。70+2*0。025*40
=3.70（m）
式中 ——烟囱出口直径，m ；
—-烟囱高度,m ；
—-烟囱锥度，通常取 =0。02～0.03；
5.3烟囱的抽力
=174(pa)
式中 -—烟囱高度,m ；
--外界空气温度，℃ ；
-—烟囱内烟气平均温度，℃ ;
-—当地大气压，Pa;
6.系统阻力的计算
6.1摩擦压力损失
对于圆管
式中 --管道长度，m ;
——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，是气体雷诺数和管道相对粗糙度的函数。可以查手册得到(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；
==0.86kg/m3
=31。5(pa)
6。2局部压力损失
式中 —-异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得 ;
—-与相对应的断面平均气流速率，m/s ；
——烟气密度，kg/m3;
图中一为渐缩管。
α≤45℃时，ζ=0。1
取α=45℃,=13.9m/s
=8。1（pa)
l1=0.05*tan67.5=0。12（m)
图中二为30°Z形弯头
查ζ'=0.157
ζ=ζReζ' 由手册查得ζRe=1.0
ζ=1。0＊0.157=0.157
=12。7(pa）
图中三为渐扩管
查手册得ζ=0。19
=15。4（pa)
l3=°=0。93（m）
图除尘器出口至风机入口段管段示意图
图中a为渐扩管。
α≤45℃时,ζ=0.1
取α=30℃，=13.9m/s
=8.1（pa）
L=0。93(m）
图5-2中b、c均为90°弯头
查表得ζ=0.23
=18。7（pa）
两个弯头'=2=2＊18。7=37。4(pa）
图 T形三通管示意图
对于如图所示T形三通管 ζ=0.78
=63.3(pa)
对于T形合流三通 ζ=0.55
=44。6（pa）
系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为800 pa,除尘器阻力为1400 pa）
=30.8+183+8。1+12。7+15.4+8。1+37.4+63。3+44。6+800+1400
=2603.4 （pa)
7.风机及电动机的选择及计算
7。1风机风机量的计算
=9356.67m3/h）
式中 1.1——风量备用系数 ；
——标准状态下风机前表态下风量，m3/h ；
——风机前烟气温度，℃，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度 ；
—-当地大气压力,kPa；
7.2风机风压的计算
=2604 (pa）
式中 1。2——风压备用系数 ；
—-系统总阻力，Pa ；
——烟囱抽力，Pa ；
—-风机前烟气温度,℃ ；
——风机性能表中给出的试验用气体温度，℃ ;
—-标准状况下烟气密度,1。34kg/m3 ；
根据Qy和Hy选定型号为Y5—50—12 No6C的引风机，其性能如表6-1
表7—1 Y5—50—12 No6C型引风机性能
型号
转速/r·min-1
流量/ m3·h-1
全压/pa
介质温度/℃
有效功率/kw
全压效率/％
Y5—50-12 No6C
2720
11568
3079
200
9。89
≥83。6
型号
噪声
配用电动机
传动皮带（内周长*根数）
dB(A）
dB（SA)
型号
转速/r·min—1
功率/kw
Y5—50-12 No6C
≤87
≤13.8
Y160L-2B3
293
18。5
B2261*3
7。3电动机功率的校核计算
=15.4(kw）
式中 ——风机风量，m3/h ；
——风机风压，Pa ;
-—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) ；
——机械传动效率，当风机与电机直联传动时=1，用联轴器连接时=0。95~0.98，用V形带传动时=0。95 ;
—-电动机备用系数，对引风机，=1。3 ；
根据电动机的功率，风机的转速， Y160L-2B3型电动机基本可以满足要求。
8. 系统中烟气温度的变化
8。1烟气在管道中的温度降
式中 ——标准状态下烟气流量，m3/h ；
——管道散热面积，m2 ；
——标准状态下烟气平均比热容(一般为1.352~1。357 kJ/m3·℃) ；
——管道单位面积散热损失 ；
室内=4187 kJ/m2·h ；
室外=5443 kJ/m2·h ;
室内管道长 ：L=2。18-0.12—0。6=1.46 （m）
F=πL·D=3.14*1。46＊0.5=2。29（m2）
室外管道长 :L=9。5-1。46=8.04 （m)
F=πL·D=3.14*8。04*0。5=12。62(m2)
+
=
=9。4(℃）
8.2烟气在烟囱中的温度降
式中 ——烟囱高度,m ；
——合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和,t/h ；
--温降系数，可由表3-2-1查得 ；
表3-2-1 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(<50m）
壁厚〈 0。5m
砖烟囱
壁厚> 0.5m

2
0。8
0.4
0。2
=4 (℃)
总温降 =+=9。4+4=13.4 （℃)