2-大氣污染控制工程課程設計.doc

長江大學大氣污染控制工程課程設計題目名稱： GZ市燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng) 院 （系）： 化工學院 專業(yè)班級： 環(huán)工11101 學生姓名： 魯文龍 學 號： 201102859 指導教師： 謝芳琴 時 間： 2014/10/11 目錄前言.課程設計任務書. .課程設計說明書.11煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算.32除塵器的選擇.43確定除塵器、風機和煙囪的位置及管道的布置.54煙囪的設計.65系統(tǒng)阻力的計算.76風機和電機的選擇及計算.107系統(tǒng)煙氣溫度的變化.128主要參考書目.13小結(jié).13 附圖.14致謝.16 前言1.1設計目的通過設計進一步消化和鞏固本能課程所學內(nèi)容，并使所學的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學理論知識進行凈化系統(tǒng)設計的初步能力。通過設計，了解工程設計的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)確定大氣污染控制系統(tǒng)的設計方案、進行設計計算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設計說明書的能力。1.2設計任務GZ市燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)。1.2設計依據(jù)及原則執(zhí)行標準：廣東省地方標準鍋爐大氣污染物排放標準DB44765-2010中A類區(qū)標準1.3鍋爐房基本概況鍋爐型號：SZL4-13型，共4臺（2.8MW*4）設計耗煤量：600kg/h（臺）排煙溫度：180C煙氣密度（標準狀態(tài)下）：1.34kg/m3空氣過剩系數(shù)：a=1.5排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：18%煙氣在鍋爐出口前阻力：750 Pa當?shù)卮髿鈮海?8 Pa冬季室外空氣溫度：-3C空氣含水（標準狀態(tài)下）按0.0129kg/m3設空氣含濕量=12.93g/m3煙氣其他性質(zhì)按空氣計算煤的工業(yè)分析值：CY=68% HY=4% SY=1% OY=5% NY=1% WY=6% AY=15% VY=13%按鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271-2001）中二類區(qū)標準執(zhí)行。煙塵濃度排放標準（標準狀態(tài)下）：120mg/m3二氧化碳排放標準（標準狀態(tài)下）：400mg/m3凈化系統(tǒng)布置場地如圖所示的鍋爐房北側(cè)15m以內(nèi)。大氣污染控制工程課程設計任務書一、課程設計的題目GZ市燃煤鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設計二、課程設計的目的通過課程設計進一步消化和鞏固本課程所學的內(nèi)容，使所學的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學理論知識進行系統(tǒng)設計的初步能力。通過設計，了解工程設計的內(nèi)容，方法及步驟，培養(yǎng)學生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設計方案，進行設計計算，繪制工程圖，使用技術(shù)資料，編寫設計說明書的能力。三、設計原始資料1應用領(lǐng)域：水泥建材行業(yè)、冶金行業(yè)、采暖通風行業(yè)、工民建等。2運行工況：鍋爐型號SZL4-13型，共4臺（2.8MW/臺）設計耗煤量：（400-800）kg/h/臺排煙溫度：（140-180）煙氣密度（標態(tài)）：1.34kg/m3空氣過剩系數(shù)：=1.1-1.5排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：18%煙氣在鍋爐出口前的阻力：750Pa煙氣其他性質(zhì)按空氣計算煤的工業(yè)分析值：CY=68%，HY=4%，SY=1%，OY=5%，NY=1%，WY=6%，AY=15%，VY=13%。3水文氣象資料周圍風速：5m/s年降水量：60cm3風向：西北風當?shù)卮髿鈮毫Γ?8kPa空氣濕度：0.0129kg/m3冬季室外最低氣溫：-34土建基礎情況：工廠原有土建基礎良好，對凈化系統(tǒng)的施工無不良影響。5地下水位：地下水位距地面4m以下，對設備基礎無侵蝕性。6生產(chǎn)廢氣單位的排氣量年度變化情況：附近2km以內(nèi)無較大大規(guī)模社區(qū)，周圍無教育、科研等科教文化區(qū)。7附近水源及自來水供應狀況：附近5km以內(nèi)有一重要的流域水，自來水供應方便。8收集粉塵處理運輸：收集到的粉塵經(jīng)過簡單無害化處理后，就地掩埋或填坑處理。9設備服役期限等相關(guān)數(shù)據(jù)資料：預計設備的使用年限在20年，設備維護管理以及更新設置專人負責管理。10執(zhí)行標準：廣東省地方標準鍋爐大氣污染物排放標準DB44765-2010中A類區(qū)標準11凈化系統(tǒng)布置場地：凈化系統(tǒng)布置場地見附圖鍋爐房平面布置及除塵系統(tǒng)布置區(qū)域圖，從待選的A、B、C、D四個不同方位選擇一個作為凈化系統(tǒng)的場地，進行布置。四、課程設計內(nèi)容及要求1燃煤鍋爐排煙量以及煙塵和二氧化硫濃度的計算。2凈化系統(tǒng)設計方案的分析確定。3除塵器的比較選型：確定除塵器類型、型號及規(guī)格，主要運行參數(shù)。4管路布置及計算：計算各裝置的位置及管路布置。計算各管段的管徑、長度，煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力和總處理量。5風機及電機的選擇設計：根據(jù)系統(tǒng)總阻力和總處理量計算選擇風機種型號及電動機型號。6編寫設計說明書：包括方案的確定、設計計算、設備選擇和有關(guān)設計的簡圖等內(nèi)容。應有封面、目錄、前言、正文、小節(jié)及參考文獻等部分。7圖紙要求：除塵系統(tǒng)平面布置圖1張、除塵系統(tǒng)剖面圖1張，除塵系統(tǒng)圖1張。8課程設計提交要求：依次按設計任務書，設計說明書，附表和附圖的順序，合訂成冊。1煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算（1） 標準狀態(tài)下理論空氣式中C,H,S,O分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分數(shù)。計算：（2） 標準狀態(tài)下理論煙氣量式中-標準狀態(tài)下理論空氣量，-煤中水分所占質(zhì)量分數(shù)，-N元素在煤中所占質(zhì)量分數(shù)，計算： （3） 標準狀態(tài)下實際煙氣量 (m3N/kg）式中：a 空氣過量系數(shù)。 理論煙氣量（m3N/kg） 理論空氣量（m3N/kg）煙氣流量Q應以m3N/h計，因此。設計耗煤量（4） 煙氣含塵濃度 (kg/m3)式中：dsh排煙中飛灰占煤中灰分（不可燃成分）的質(zhì)量分數(shù)，排放因子，； AY煤中灰分（不可燃成分）的含量，； Qs標準狀態(tài)下實際煙氣量，m3/kg。 C=1815/10.96 = 2.4610-3 (kg/m3)（5） 標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算 (mg/m3)式中：SY煤中含可燃硫的質(zhì)量分數(shù)； Qs標準狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量，m3/kg。 = 20.010.98106/10.96 = 1788(mg/m3)2除塵器的選擇（1）除塵裝置應達到的凈化效率：式中：C標準狀態(tài)下煙氣含塵、SO2濃度，mg/m3； Cs標準狀態(tài)下鍋爐煙塵、SO2排放標準中規(guī)定值，mg/m3。 除塵效率：-120/2460= 95.12（2）除塵器的選擇工況下煙氣流量： （m3/h）；式中，標準狀態(tài)下的煙氣流量，m3/h； 工況下煙氣溫度，k； 標準狀態(tài)下溫度273k。根據(jù)工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率確定除塵器：由陜西藍天鍋爐設備制造有限公司所提供的“XDCG型陶瓷多管高效脫硫除塵器”（國家級科技成果重點推廣計劃項目）中選取XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器。產(chǎn)品性能規(guī)格見表1，設備外型結(jié)構(gòu)尺寸見表2。表1 XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器產(chǎn)品性能規(guī)格型號配套鍋爐容量（J/H）處理煙氣量（m3/h）除塵效率（%）排煙黑度設備阻力（Pa）脫硫效率（%）重量（kg）XDGC4412000981級林格曼黑度800-1400852800表2 XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸（見圖1）HH1H2H3ABCDEF44602985423570014001400300503501000圖1 XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸3確定除塵機、風機、煙囪的位置及管道布置。并計算各管段的路徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。 （1） 各裝置及管道布置的原則 根據(jù)鍋爐運行情況及鍋爐現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對各裝置及管道的布置應力求簡單、緊湊、管路短、占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。（2） 管徑的確定式中工況下管道內(nèi)煙氣流量，煙氣流速 m/s (對于鍋爐煙塵=10-15 m/s)取=14 m/s結(jié)果為d=0.52 (m)圓整并選取風道:表4.5 風道直徑規(guī)格表外徑D/mm鋼制板風管外徑允許偏差/mm壁厚/mm50010.75內(nèi)徑 :500-20.75=498.5(mm)由公式可計算出實際煙氣流速：V=15.38(m/s)4煙囪的設計（1） 煙囪高度的確定首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量（t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定（表3）確定煙囪的高度。表3 鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力（t/h）1122 66 10102026 35煙囪最低高度（m）202530354045鍋爐總額定出力：44=16（t/h）故選定煙囪高度為40m。（2） 煙囪直徑的計算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算： （m）式中：Q通過煙囪的總煙氣量（m3/h） 按表4選取的煙囪出口煙氣流速（m/s）表4 煙囪出口煙氣流速m/s通 風 方 式運 行 情 況全負荷時最小負荷機 械 通 風102045自 然 通 風6102.53選定=4m/s圓整取d=1.5m煙囪底部直徑 （m） 式中：d2煙囪出口直徑（m）； H煙囪高度（m）；i煙囪錐度（通常取i=0.020.03）。取i=0.02，d1=1.52+20.0240=3.12m。（3） 煙囪的抽力 （Pa）式中，H煙囪高度（m）； tk外界空氣溫度（）； tp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度（）； B當?shù)卮髿鈮海≒a）。5系統(tǒng)阻力的計算（1） 摩擦壓力損失 對于圓管， （Pa）式中， L管道長度（m） d管道直徑（m）； 煙氣密度（kg/m3）； 管中氣流平均速率（m/s）；摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對粗糙度的函數(shù)?？梢圆槭謨缘玫剑▽嶋H中對金屬管道值可取0.02，對磚砌或混凝土管道值可取0.04）。對于500圓管L=9.5m（2） 局部壓力損失 （Pa）式中：異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊中查到，或通過實驗獲得； 與相對應的斷面平均氣流速率（m/s）； 煙氣密度（kg/m3）。圖3 除塵器入口前管道示意圖圖3中一為減縮管45時，=0.1取=45、=15.38m/s圖3中二為30Z型彎頭，取由通風817頁表18-17得=1.0圖3中三為漸擴管查大氣污染控制工程附表十一，并取則圖4 除塵器出口至風機入口段管道示意圖圖4中a為漸擴管取圖4中b、c均為90o彎頭則兩個彎頭對于如圖5所示T型三通管：圖5 T型三通管示意圖對于T型合流三通：系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為750Pa，除塵器阻力1400 Pa）：6風機和電機的選擇及計算（1） 標準狀態(tài)下風機風量的計算 （m3/h）式中：1.1風量備用系數(shù)； Q風機前風量（m3N/h）； tp風機前煙氣溫度（），若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度； B當?shù)卮髿鈮毫Γ╧Pa）。（2） 風機風壓的計算 （Pa）式中： 1.2風壓備用系數(shù)； 系統(tǒng)總阻力（Pa） Sy煙囪抽力（Pa）； tp風機前煙氣溫度 ty風機性能表中給出的試驗用氣體溫度（）； y標況下煙氣密度（=1.34kg/m3N）。根據(jù)選定Y5-47-136.5C工況序號為2的引風機，性能表為：機號傳動方式轉(zhuǎn)速（r/min）工況序號流量（m3/h）全壓（Pa）內(nèi)效率（%）內(nèi)功率（kw）所需功率（kw）6.5C2620211930299278.612.6117.66（3） 電動機功率的計算 （kw）式中：Qy風機風量（m3/h）； Hy風機風壓（Pa）； 1風機在全壓頭時的效率（一般風機為0.6，高效風機約為0.9）； 2機械傳動效率，當風機與電機直聯(lián)傳動時2=1，用聯(lián)軸器連接時 2=0.950.98，用三角皮帶傳動時2=0.95； 電動機備用系數(shù)，對引風機，=1.3。（kw）根據(jù)電動機的功率、風機的轉(zhuǎn)速、傳動方式選定Y180M-2型電動機。7系統(tǒng)煙氣溫度的變化（1） 煙氣在管道中的溫度降式中標準狀態(tài)下煙氣流量，m3/h管道散熱面積，m2標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為1.3521.357KJ/(）管道單位面積散熱損失 KJ/(m3h)查相關(guān)數(shù)據(jù)可知室內(nèi)1=4187 KJ/(m3h)室外2=5443 KJ/(m3h)室內(nèi)管道長： 室外管道長：取=1.353KJ/(）（2）煙氣在煙囪中的溫度降式中煙囪高度，m合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和，溫度降系數(shù)，可由表3-4查得。表3-4 煙囪溫降系數(shù)煙囪種類鋼煙囪（無襯筒）鋼煙囪（有襯筒）磚煙囪，H50m（壁厚小宇0.5m）磚煙囪（壁厚大于0.5m）A20.80.40.2因煙囪高度為35m50m，故A取0.4計算： 8主要參考書目1劉天齊三廢處理工程技術(shù)手冊（廢氣卷）化學工業(yè)出版社，19992郝吉明，馬廣大大氣污染控制工程（第三版）北京：高等教育出版社，20093黃學敏大氣污染控制工程實踐教程化學工業(yè)出版社，20034DB44765鍋爐大氣污染物排放標準2010小結(jié)通過此次對某燃煤采暖鍋爐房煙氣系統(tǒng)的設計，在消化的同時加固了對專業(yè)課程所學的內(nèi)容，在設計過程中清楚地了解到整個系統(tǒng)流程及其各組成部分所起的作用，在