某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程論文

1、 大氣污染控制工程 課程設(shè)計(jì) 一 前言1.1概述.11.2設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).11.3設(shè)計(jì)原則.1二 煙氣量、煙氣和二氧化硫濃度的計(jì)算2.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量.92.2 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量.92.3 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量.92.4 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度.102.5 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算.10三 除塵器的選擇3.1除塵器應(yīng)達(dá)到的除塵效率.113.2除塵器的選擇.11四 確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的分布4.1各裝置及管道布置的原則.144.2管徑確定.14五 煙囪的設(shè)計(jì)5.1煙囪高度的確定.145.2煙囪直徑的計(jì)算.15六 系統(tǒng)中煙氣溫的變化6.1煙氣在管道內(nèi)的溫度降.166.

2、2煙氣在煙囪中的溫度降.17七系統(tǒng)阻力的計(jì)算7.1摩擦壓力損失.177.2局部壓力損失.18七 風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算8.1風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算.188.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算.198.3電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算.20九設(shè)備一覽表.20 第一章 前言1.1概述隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，燃煤鍋爐排放的二氧化硫嚴(yán)重地污染了我們賴以生存的環(huán)境。由于中國(guó)燃料結(jié)構(gòu)以煤為主的特點(diǎn)，致使中國(guó)目前大氣污染仍以煤煙型污染為主，其中塵和酸雨危害最大，且污染程度還在加劇。因此，控制燃煤煙塵的so2對(duì)改善大氣污染狀況至關(guān)重要。高溫氣體凈化主要包括脫硫和除塵兩部分，此外還須脫除hci、hf和堿金屬蒸汽等有害雜質(zhì)。在常規(guī)工藝中，脫硫和除塵作為獨(dú)立

3、的單元操作分別在各自的裝置中完成。而在脫硫除塵一體化工藝過(guò)程中，將脫硫和除塵兩個(gè)單元操作結(jié)合起來(lái)，即在一個(gè)操作單元中既達(dá)到除塵的目的又滿足脫硫的要求。脫硫除塵一體化操作可以簡(jiǎn)化工藝流程，節(jié)約設(shè)備投資。因而，研究開(kāi)發(fā)適合于我國(guó)燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵一體化設(shè)備具有重要的使用價(jià)值。 目前煙氣脫硫除塵一體化裝置主要是通過(guò)工藝改造和設(shè)備優(yōu)化組合來(lái)實(shí)現(xiàn)脫硫除塵的目的，很少有人來(lái)通過(guò)改良脫硫除塵劑的配方來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。假如能夠在現(xiàn)有的成熟的高效率脫硫工藝的基礎(chǔ)上，在投資成本和運(yùn)營(yíng)成本都不高的情況下，通過(guò)一些工藝的改良和脫硫藥劑的改善來(lái)提高其除塵效率，使得該脫硫除塵一體化裝置既有良好的脫硫效果，又能獲得較高的除

4、塵效率。這種技術(shù)的研制和開(kāi)發(fā)一定會(huì)有很好的推廣價(jià)值，產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.2.1設(shè)計(jì)題目：某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2.2課程設(shè)計(jì)的目的 性質(zhì)：廢氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)是廢氣污染控制工程課程的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生在校期間第一次較全面的廢氣污染控制設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，在實(shí)現(xiàn)學(xué)生總體培養(yǎng)目標(biāo)中占有重要地位。任務(wù)與目的：通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，掌握大氣污染控制工程課程各基本原理和基本設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。結(jié)合前續(xù)課程大氣污染控制工程的內(nèi)容，本課程內(nèi)容為，運(yùn)用各種污染物的不同控制、轉(zhuǎn)化、凈化原理和設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行除塵、除硫、脫等廢氣

5、污染控制工程設(shè)計(jì)，使學(xué)生在廢氣污染控制工程方面得到工程訓(xùn)練。a通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)綜合運(yùn)用廢氣污染控制設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)來(lái)分析和解決廢氣污染控制設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。b學(xué)習(xí)廢氣污染控制設(shè)計(jì)的一般方法、步驟，掌握廢氣污染控制設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。c進(jìn)行廢氣污染控制設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練：例如計(jì)算、繪圖、查閱資料和手冊(cè)、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。d培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的工作作風(fēng)，踏實(shí)苦干、勇于創(chuàng)新的敬業(yè)精神。通過(guò)課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。通過(guò)設(shè)計(jì)，了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步

6、驟，培 養(yǎng)學(xué)生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的能力。1.2.3設(shè)計(jì)原始資料鍋爐型號(hào)：szl413型，共四臺(tái)（2.8mw4）設(shè)計(jì)耗煤量：880kg/h（臺(tái)）排煙溫度：190（160）煙氣密度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：1.34kg/m3空氣過(guò)剩系數(shù)：=1.4排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：16%煙氣在鍋爐出口前阻力：800pa當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86kpa冬季室外空氣溫度：1空氣含水（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）按0.01293kg/m3煙氣其他性質(zhì)按空氣計(jì)算煤的工業(yè)分析值：cy=68% hy=4% sy=1% oy=5%ny=1% wy=6% ay=15% vy=

7、13%按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb13271-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：200mg/m3 二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：900mg/m3 凈化系統(tǒng)布置場(chǎng)地如圖所示的鍋爐房北側(cè)15m以內(nèi)。設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（1）燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算。（2）凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析確定。圖1 鍋爐房平面布置圖圖2 -剖面圖（3）除塵器的比較和選擇：確定除塵器類型、型號(hào)及規(guī)格，并確定其主要運(yùn)行參數(shù)。（4）管網(wǎng)布置及計(jì)算：確定各裝置的位置及管道布置。并計(jì)算各管段的管徑、長(zhǎng)度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。（5）風(fēng)機(jī)及電機(jī)的選擇設(shè)計(jì)：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量

8、、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計(jì)算選擇風(fēng)機(jī)種類、型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的種類、型號(hào)和功率。（6）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：設(shè)計(jì)說(shuō)明收按設(shè)計(jì)程序編寫(xiě)、包括方案的確定、設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)圖等內(nèi)容。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻(xiàn)等部分，文字應(yīng)簡(jiǎn)明、通順、內(nèi)容正確完整，書(shū)寫(xiě)工整、裝訂成冊(cè)。（7）圖紙要求上述備、管件編號(hào)、并附明細(xì)表。（8） 除塵系統(tǒng)平面、剖面布置圖各一張，除塵系統(tǒng)圖一張（1號(hào)、2號(hào)或3號(hào)），如圖1和圖2。圖中設(shè)備管件應(yīng)標(biāo)注編號(hào)，編號(hào)應(yīng)與系統(tǒng)對(duì)應(yīng)。布置圖應(yīng)按比例繪制。鍋爐房及鍋爐的繪制可以簡(jiǎn)化，但應(yīng)能表明建筑外形和主要結(jié)構(gòu)型式。在平面布置圖中應(yīng)有方位標(biāo)志（指北針）。表1 -

9、1鍋爐煙塵最高允許排放濃度和煙氣黑度限值鍋爐類別適用區(qū)域煙塵排放濃度（mg/m3)煙氣黑度 （林格曼黑度，級(jí)）時(shí)段時(shí)段燃 煤 鍋 爐自然通風(fēng)鍋爐 （50595988001200中中沖擊式除塵器59510001600中中上文丘里除塵器0.519098400010000少大電除塵器0.51909850130大中上袋式除塵器0.51959910001500中上大表2-2濕式除塵裝置的性能和操作范圍裝置名稱氣體流速/m.s-1液氣比/l.m-3壓力損失/pa分割直徑/噴淋塔0.12231005003.0填料塔0.5123100025001.0旋風(fēng)洗滌器15450.51.5120015001.0轉(zhuǎn)筒洗滌

10、器3507500.7250015000.2沖擊式洗滌器1020105001500.2文丘里洗滌器60900.31.5300080000.1根據(jù)上表以及計(jì)算數(shù)據(jù)我選擇臥式旋風(fēng)水膜除塵器臥式旋風(fēng)水膜除塵器主要適合鍋爐及各種爐窯的脫硫除塵的平置式除塵設(shè)備。它的特點(diǎn)是除塵效率高，阻力損失小，耗水量小和運(yùn)行維護(hù)方便等。臥式旋風(fēng)水膜除塵器橫置筒形的外殼和內(nèi)芯，橫斷面為倒卵形或倒梨形。在外殼與內(nèi)芯之間有螺旋導(dǎo)流片，筒體的下部接灰漿斗。含塵氣體有一段沿切線方向進(jìn)入除塵器，借離心力的作用使位移到外殼的顆粒為水膜所除去。另外，氣流每次沖擊水面時(shí)，也有清洗除塵作用，而較細(xì)的灰塵為氣流多次沖擊水面產(chǎn)生的水霧水花所吸捕

11、，凝聚，加速向除塵器外殼移動(dòng)，最終為水膜所除去，因而具有較高的除塵效率。1） 除塵器的水位控制臥式旋風(fēng)水膜除塵器要有較高的除塵效率，要求除塵器有合理的橫斷面，各螺旋圈具有可形成完整且強(qiáng)度均勻的水膜的合適水位。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：除塵器內(nèi)水位狀況各灰漿斗內(nèi)無(wú)水各灰漿斗內(nèi)有水并產(chǎn)生水花但無(wú)水膜個(gè)圈形成完整水膜除塵效率/%9590.1-91.697.2-97.8 2）脫水裝置本除塵器選用檐板脫水裝置，將兩塊類似房檐的擋板裝在脫水段內(nèi)，使攜水氣流在脫水段內(nèi)先后與下部和上部的檐式擋板相撞，被迫拐彎，利用慣性力使氣水分離。此方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易黏泥，維護(hù)方便，有很好的脫水效果。確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的

12、分布各裝置及管道布置的原則 根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確定各裝置的位置。一旦確定了各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對(duì)各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡(jiǎn)單，緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。3.3.2管徑確定 式中工況下管內(nèi)煙氣流量，； 煙氣流速，（可查有關(guān)手冊(cè)確定，對(duì)于鍋爐煙塵 ）。已知：，??；代入公式得： 圓整得，可算得實(shí)際煙氣流速 表2-6圓整并選取風(fēng)道外徑d/mm鋼制板風(fēng)管外徑允許偏差/mm壁厚/mm50010.75管徑計(jì)算以后，要進(jìn)行圓整（查手冊(cè)），再用圓整后的管徑計(jì)算出流速。實(shí)際煙氣流速要符合要求。 煙囪的設(shè)計(jì)煙囪高度的確定首先確定共用一個(gè)煙囪的所有

13、鍋爐的總的蒸發(fā)量（），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定（表2-4）確定煙囪的高度。表2-7鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力/()12266101020263535煙囪最低高度/m202530354045 鍋爐房總?cè)萘?44=16(t/h) 故選定的煙囪高度為40m煙囪直徑的計(jì)算 a. 煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算 式中通過(guò)煙囪的總煙氣量，； 按表2-5選取的煙囪出口煙氣量，。已知：，取，代入公式得；煙囪出口內(nèi)徑 b. 煙囪底部直徑 式中煙囪出口直徑，；h煙囪高度，；煙囪錐度，通常取=0.020.03。已知：，取，代入公式得； ，圓整的通風(fēng)方式運(yùn)行情況全負(fù)荷時(shí)最小負(fù)荷機(jī)械通風(fēng)102045自然通風(fēng)6

14、102.53表2-8煙囪出口煙氣流速（） c.煙囪的抽力 式中煙囪高度，m； 外界空氣溫度，； 煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，； 當(dāng)?shù)卮髿鈮?，pa。已知, , ,pa；則pa系統(tǒng)中煙氣溫度的變化 當(dāng)沿氣管道較長(zhǎng)時(shí)，必須考慮煙氣溫度的降低。除塵器、風(fēng)機(jī)、煙囪的煙氣流量應(yīng)按各點(diǎn)的溫度計(jì)算。煙氣在管道內(nèi)的溫度降 （）式中標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，； 管道散熱面積，； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣平均熱容（一般為1.3521.357）； 管道單位面積散熱損失。室內(nèi)室外已知：，取，而室內(nèi)兩段：l10.68m,d1=0.6m;l2=1.4m,d2=0.5m；室外：墻到除塵器進(jìn)口管道距離：l3=3.29m，直徑計(jì)d3=0.5m；除塵器到

15、風(fēng)機(jī)的管道距離：l4=4.2m，直徑計(jì)d4=0.5m；風(fēng)機(jī)到煙道入口的管道距離：l5=2.2m，直徑計(jì)d50.5m；煙道入口到煙囪底部的煙道距離：l6=12.79m，f=0.64m2；則，。風(fēng)機(jī)進(jìn)口前溫度降風(fēng)機(jī)前溫度到達(dá)煙囪入口溫度將因此到達(dá)煙囪入口煙氣溫度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，； 溫降系數(shù)，可由表3查得。表2-9煙囪溫降系數(shù)煙囪種類鋼煙囪（無(wú)襯筒）鋼煙囪（有襯筒）磚煙囪，50m(壁厚小于0.5m)磚煙囪（壁厚大于0.5m)a20.80.40.2根據(jù)鍋爐型號(hào)可知d=16t/h；選擇磚煙囪壁厚小于0.5m，取0.3m；因h=40,a0

16、.4，由上公式可得，而煙囪得進(jìn)氣溫度為：142.79，那么煙囪的出口溫度為142.79-4=138.79系統(tǒng)阻力的計(jì)算摩擦壓力損失 對(duì)于圓筒 （pa）式中l(wèi)管道長(zhǎng)度，； d管道直徑，； 煙氣密度，； 管中氣流平均速率，； 摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)re和管道相對(duì)粗糙度的函數(shù)，可以查手冊(cè)得到（實(shí)際中對(duì)金屬管道值可取0.02，對(duì)磚砌和混凝土管道值可取0.04）已知：管道長(zhǎng)，,則代入上面公式有pa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(cè)中查到，或通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得； 與相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速率，； 煙氣密度，。已知：90彎頭1.1；30z形管0.16；天圓地方分別為：0.19與0.1

17、3；t形三通：合流管0.78；分流管0.55；v=13.76m/s, =1.34kg/m3代入上面公式有p=369.14pa有26.97pa369.14pa800pa+1100pa2272.11pa風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算 式中1.1風(fēng)量備用系數(shù)； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前表態(tài)下風(fēng)量，； 風(fēng)機(jī)當(dāng)前煙氣溫度，若管道不太長(zhǎng)，可以近似取鍋爐排煙； 當(dāng)?shù)卮髿鈮海琸pa。已知；代入上述公式得風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算 （pa)式中 1.2風(fēng)壓備用系數(shù)； 系數(shù)總阻力，pa； 煙囪抽力，pa； 風(fēng)機(jī)前煙氣溫度； 風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗(yàn)用氣體溫度，； 標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣密度，1.34/已知：pa，pa，,查得代入上式 p

18、a計(jì)算出風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)機(jī)風(fēng)壓后，可按風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本給出的性能曲線或表選擇所需風(fēng)機(jī)的型號(hào)。由上面計(jì)算出風(fēng)機(jī)風(fēng)量q y和風(fēng)機(jī)風(fēng)壓h y，所選風(fēng)機(jī)的型號(hào)如下表：型號(hào)名稱氣壓風(fēng)量功率介質(zhì)最高溫度y8-39鍋爐引風(fēng)機(jī)1167-53443242-2455334.0-250250電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 （kw）式中風(fēng)機(jī)風(fēng)量，； 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，pa； 風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率（一般風(fēng)機(jī)為0.6，高效風(fēng)機(jī)約為0.9） 機(jī)械傳動(dòng)效率，當(dāng)風(fēng)機(jī)與電機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)=1，用聯(lián)軸器連接時(shí)=0.98，用v形帶傳動(dòng)時(shí)=0.95 電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，=1.3已知：， pa，代入上式得kw4.1 設(shè)備一覽表除塵器型號(hào)外型尺度/mm入口尺度/mm出口尺度/mm設(shè)備質(zhì)量/kg除塵效率/%處理風(fēng)量/m3/h臥式旋風(fēng)水膜3850367813566404561130*1356-97-998888風(fēng)機(jī)型號(hào)轉(zhuǎn)速/（r/min）風(fēng)量/（m3/h）全壓/pa軸功率/kwy8-3912933242-24533534423電動(dòng)機(jī)型號(hào)外形尺寸/mm功率/kw質(zhì)量/kgy200l-4c -30kw - 參考文獻(xiàn)1） 暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)陸耀慶主編，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，19872）