大氣污染控制工程課程設(shè)計實例

1、大氣污染控制工程課程設(shè)計實例、課程設(shè)計題目某燃煤采暖鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計、課程設(shè)計的目的通過課程設(shè)計使學(xué)生進(jìn)一步消化和鞏固本能課程所學(xué)容，并使所學(xué)的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)理論知識進(jìn)行凈化系統(tǒng)設(shè)計的初步能力。通過設(shè)計，使學(xué)生了解工程設(shè)計的容、法及步驟，培養(yǎng)學(xué)生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計案、進(jìn)行設(shè)計計算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書的能力。、設(shè)計原始資料鍋爐型號：SZL4-13型，共4臺設(shè)計耗煤量：600kg/h(臺)排煙溫度：160c煙氣密度：1.34kg/Nm3空氣過剩系數(shù)：=1.416%oyyS =1% ,O =5% ,AY =15% ,VY =13%排煙中飛灰占煤中不可燃

2、成分的比例: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：-1C空氣含水按0.01293kg/Nm3煙氣其他性質(zhì)按空氣計算煤的工業(yè)分析值：小丫YC=68%,H=4%,YYN=1%,W=6%,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)執(zhí)行:煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)：200mg/Nm3二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)：900mg/Nm3凈化系統(tǒng)布置場地為鍋爐房北側(cè)15m以。四、設(shè)計計算1.燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算(m 3n /kg)(1)理論空氣量Qa4.761.867CY5.56HY0.7SY0.7OYa式中：CY、HY、SY、OY分別為煤中各元素

3、所含的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。Qa'4.76(1.8670.685.560.040.70.010.70.05)6.97(m3N/kg)(2)理論煙氣量(設(shè)空氣含濕量12.93g/m3n)Qs1.867(CY0.375SY)11.2HY1.24WY0.016Qa0.79Qa0.8N(m3N/kg)式中：Qa理論空氣量(m3N/kg)WY一煤中水分所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；YN-N元素在煤中所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)Qs'1.867(0.680.3750.01)11.20.041.240.060.0166.970.796.970.80.01-3、7.42(mN/kg)(3)實際煙氣量QsQs1.016(1)Qa(m

4、3N/kg)式中：一空氣過量系數(shù)。Qs理論煙氣量(m3N/kg)Qa理論空氣量(m3N/kg)煙氣流量Q應(yīng)以m3N/h計，因此。QQs設(shè)計耗煤量Qs7.421.016(1.41)6.9710.25 (m3N/kg)QQs設(shè)計耗煤量10.26 6006150(m3N/h)(4)煙氣含塵濃度：cdshAY3C(kg/mn)式中：dsh一排煙中飛灰占煤中不可燃成分的百分?jǐn)?shù)；YA一煤中不可燃成分的含量；Qs實際煙氣量(m3N/kg)。C0.160.1510.252.34103(kg/m3N).3、2.3410(mg/mn)(5)煙氣中二氧化硫濃度的計算(mg/ m 3n )2SYeCSO1062Qs一

5、._Y式中：S煤中含硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。Qs燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量(m3N/kg)專業(yè)資料CSO21.9120.010.9810.25103(mg/m3n)1062.除塵器的選擇(1)除塵效率CsC式中：C煙氣含塵濃度，mg/m3N;Cs鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m3n。91.45%d200132.34103(2)除塵器的選擇QT'.工況下煙氣流重：Q'(m/h);T式中，Q一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，m3/h；T'一工況下煙氣溫度，k；T一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度273k。6150(273160)2739754(m3/h)旦97542.7*)36003600根據(jù)工況下的煙氣量、煙氣溫

6、度及要求達(dá)到的除塵效率確定除塵器：由藍(lán)天鍋爐設(shè)備制造有限公司所提供的“XDCG型瓷多管高效脫硫除塵器”(級科技成果重點推廣計劃項目)中選取XDCG4型瓷多管高效脫硫除塵器。產(chǎn)品性能規(guī)格見表1,設(shè)備外型結(jié)構(gòu)尺寸見表2。HHH圖1 XDCG4型瓷多管高效脫硫除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸3.確定除塵器、風(fēng)機、煙囪的位置及管道布置。并計算各管段的管徑、長度、煙囪高度和出口徑以及系統(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,道的布置也就基本可以確定了。對各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單、緊湊、管路短、占地面積小，并使安裝、操作和檢修便。(2)管徑的確

7、定d .4Q(m)式中，Q工況下管道的煙氣流量(m3/s);一煙氣流速(m/s)(對于鍋爐煙塵=10-15 m/s )。表1XDCG4型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(shè)備阻力(Pa)脫硫效率(%)重量(kg)XDGC4412000>98三1級林格曼黑度800-1400>852800表2XDCG4型瓷多管高效脫硫除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸(見圖1)HHiH2H3ABCDEF44602985423570014001400300503501000取=14m/s,d 4 270.493.14 14(m)圓整并選取風(fēng)道:鋼制板風(fēng)

8、管Dmm)外徑允偏差（mm）壁厚（mm）50010.75由公式d4Q可計算出實際煙氣流速:4Qd24 2.73.14 0.4955213.8(m/s)徑=1=500-20.75=495.5mm專業(yè)資料4.煙囪的設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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）<11<22<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徑可

9、按下式計算：(m)d0.0188式中：Q通過煙囪的總煙氣量（m3/h）3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(fēng)式運行情況全負(fù)荷時最小負(fù)荷機械通風(fēng)102045自然通風(fēng)6102.53選定w=4m/s49754d0.0188.1.83m4圓整取d=1.8m煙囪底部直徑式中：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,di=1.83+20.0240=3.5m。(3)煙囪的抽力Sy 0.0342 H 273tk273 tp(Pa)式中，H煙囪tWj度（m）;tk外界空氣溫度（C）；tp煙囪煙氣平均溫度（C）；B一當(dāng)?shù)卮?/p>

10、氣壓（Pa）。113Sy0.034240()97.86102731273160183(Pa)5.系統(tǒng)阻力的計算(1)摩擦壓力損失L2對于圓官，Pl.(Pa)d2式中，L一管道長度（m）d管道直徑（m）;P煙氣密度（kg/m3）;。一管中氣流平均速率（m/s）;入一摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對粗糙度區(qū)的函數(shù)。可以查手d冊得到（實際中對金屬管道入值可取0.02,對磚砌或混凝土管道入值可取0.04）。a.對于（）500圓管L=9.5m273n273160dc,2731.344430.84(kg/m3)Pl30.4(Pa)圖2磚砌拱型煙道示意圖9.50.8413.820.020.52b.對

11、于磚砌拱型煙道A2-D2B2-（B）2D500mm故B450mmA則R2X式中，A為面積，X為長。（2）局部壓力損失(Pa)式中：E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;。一與士相對應(yīng)的斷面平均氣流速率（m/s）;p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aW45c時，衛(wèi)=0.1取a=45C、u=13.8m/s一一一20.18.0(Pa)。8413.82l10.05tan67.50.12(m)圖3中二為30cZ型彎頭h2.9852.390.5950.6(m)hD0.60.50.12,取'0.157Re由通風(fēng)817頁表18-17得Re=1.

12、01.00.1570.15720.15720.84 廠屋 12.6(Pa)圖3中三為漸擴管A10.35 12-A23.14 0985-41.79查大氣污染控制工程附表十一，并取30o則 0.190.190.84 13.82215.2(Pa)l3(1 024985)*0.圖4除塵器出口至風(fēng)機入口段管道示意圖圖4中a為漸擴管45o 時，0.1取30o,13.8m/s2P 2l 0.93(m)0.10.84 13.8228.0(Pa)圖4中b、c均為90o彎頭D 500，取 R D,則 0.23,0.23220.84 13.818.4(Pa)2兩個彎頭 P' 2 P 2 18.4 36.8(

13、Pa)對于如圖5所示T型三通管:圖5 T型三通管示意圖0.780.780.84 13.8262.4(Pa)對于T型合流三通:0.5520.552一 一一 20.84 13.8244(Pa)系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為800Pa ,除塵器阻力 1400 Pa):h 30.4 84.1 8.0 12.615.2 8.0 36.862.4 44 80014002601.5(Pa)6.風(fēng)機和電動機選擇及計算（1）風(fēng)機風(fēng)量的計算Qy1.1Q273tp273101.325(m3/h)式中：1.1風(fēng)量備用系數(shù);Q風(fēng)機前風(fēng)量（m-/h）;tp一風(fēng)機前煙氣溫度（C）,若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度;B

14、一當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ╧Pa）。273160101.325Qy1.1615027397.86311109.8m/h（2）風(fēng)機風(fēng)壓的計算Hy 1.2(273 tp 101.335 1.293h Sy)273 ty B 丫(Pa)式中：1.2風(fēng)壓備用系數(shù);h一系統(tǒng)總阻力（Pa）§一煙囪抽力（Pa）;tp一風(fēng)機前煙氣溫度ty一風(fēng)機性能表中給出的試驗用氣體溫度（C）Py標(biāo)況下煙氣密度（丫=1.34kg/m3N）。273 160Hy 1.2(2601.5 183)273 250101.3251.29397.861.342400(Pa)NeQyHy3600 1000 1 2(kw )式中：Qy風(fēng)機風(fēng)量

15、（m3/h）;Hy一風(fēng)機風(fēng)壓（Pa）；刀1一風(fēng)機在全壓頭時的效率（一般風(fēng)機為0.6 ,高效風(fēng)機約為0.9 ）;2 2機械傳動效率，當(dāng)風(fēng)機與電機直聯(lián)傳動時Y2 = 1 ,用聯(lián)軸器連接時刀2=0.95'0.98，用三角皮帶傳動時打2=0.95 ;3電動機備用系數(shù)，對引風(fēng)機，3=1.3。Ne11109 2400 1.33600 1000 0.6 0.9516.9 (kw )根據(jù)電動機的功率、風(fēng)機的轉(zhuǎn)速、傳動式選定Y180M-2型電動機。7、系統(tǒng)中煙氣溫度的變化機號傳動式轉(zhuǎn)速（r/min）工況序號流量（m3/h）全壓（Pa）效率（）功率（kw）所需功率（kw）6.5C2620211930299278.612.6117.66根據(jù)Qy和Hy選定Y5-47-136.5C工況序號為2的引風(fēng)機，性能表為:（3）電動機功率的計算（1）煙氣在管道中的溫度降tlq fQ Cv(C)式中：Q煙氣流量(m3N/h)F一管道散熱面積(m2)Cv煙氣平均比熱(一般C=1.3521.357kJ/m3n?C)；Q管道單位面積散熱損失。室q=4187kJ/m2?h室外q=5443kJ/m2?h室管道長：L=2.18-0.6-0.12=1.46mFlD3.141.460.52.29m2室外管道長L=9.5-1.46=8.04m_2FlD3.148.040.512.62m."q