大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)實(shí)例

1、大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)實(shí)例一、課程設(shè)計(jì)題目某燃煤采暖鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)的目的通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生進(jìn)一步消化和鞏固本能課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)學(xué)生運(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)，使學(xué)生了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)學(xué)生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計(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。三、設(shè)計(jì)原始資料鍋爐型號(hào)：SZL4-13型，共4臺(tái)設(shè)計(jì)耗煤量：600kg/h(臺(tái))排煙溫度：160c煙氣密度：1.34kg/Nm3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?/p>

2、氣壓力：97.86kPa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(jì)算煤的工業(yè)分析值：CY=68%,HY=4%,SY=1%,OY=5%,NY=1%,WY=6%,YA=15%,VY=13%按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13271-2001)中二類(lèi)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(chǎng)地為鍋爐房北側(cè)15m以?xún)?nèi)。四、設(shè)計(jì)計(jì)算1.燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算(1)理論空氣量Qa=4.761.867Cy5.56HY0.7SY-0.7OY式中：cy、hy、sy、oy分別為煤中各元素所含的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

3、(m3N/kg)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)Qs-1.867(Cy0.375Sy)11.2Hy1.24Wy0.016Qa0.79Qa0.8Ny(m3Wkg)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)；一YNN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=7.42(m3N/kg)(3)實(shí)際煙氣量Qs=Q；+1.0161)Q

4、；(m3N/kg)式中：ct空氣過(guò)量系數(shù)。Q；一理論煙氣量(m3N/kg)Qa理論空氣量(m3N/kg)煙氣流量Q應(yīng)以m3N/h計(jì)，因此。Q=Qs父設(shè)計(jì)耗煤量Qs=7.421.016(1.4-1)6.97=10.25(m3N/kg)Q=Qs父設(shè)計(jì)耗煤量=10.25600=6150m3N/h)(4)煙氣含塵濃度：cdshAy3、C=(kg/mn)式中：dsh一排煙中飛灰占煤中不可燃成分的百分?jǐn)?shù)；Yay一煤中不可燃成分的含量；Qs實(shí)際煙氣量(m'/kg)。C_0.160.15一10.25=2.3410J(kg/m3N)=2.34103(mg/m3N)(5)煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算(mg/m

5、3N)2SYaCsO2=k106QS式中：SY-煤中含硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。Qs-燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量(m3N/kg)cso220.010.98x1010.2533-1.9110(mg/mn)2.除塵器的選擇(1)除塵效率Cs=1C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/m3N200=13=91.45%2.3410(2)除塵器的選擇QTo工況下煙氣流重：Q'=(m/h);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。Q'=6150(273160)2733=9754(m/h)Q'360097

6、543600=2.7(m3/s)根據(jù)工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達(dá)到的除塵效率確定除塵器：由陜西藍(lán)天鍋爐設(shè)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(guó)家級(jí)科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃項(xiàng)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(jiàn)表1,設(shè)備外型結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表2。Hi圖1XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸3.確定除塵器、風(fēng)機(jī)、煙囪的位置及管道布置。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(1)各裝置及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況及鍋爐現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)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(duì)各裝置及管道的布置應(yīng)力求

7、簡(jiǎn)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diJlV(m)式中，Q工況下管道內(nèi)的煙氣流量(m3/s)；V煙氣流速(m/s)(對(duì)于鍋爐煙塵V=10-15m/s)。取v=14m/s,42.70.49,3.1414(m)外徑D(mm)鋼制板風(fēng)管外徑允許偏差(mm)壁厚(mm)500110.75圓整并選取風(fēng)道:表1XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器產(chǎn)品性能規(guī)格型號(hào)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(Pai)脫硫效率(%)重量(kg)XDGC4412000>98三1級(jí)林格曼黑度800-1400>852800表2XDCG4

8、型陶瓷多管高效脫硫除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸(見(jiàn)圖1)HHiH2H3ABCDEF44602985423570014001400300503501000內(nèi)徑=%=500-20.75=495.5mm由公式d=可計(jì)算出實(shí)際煙氣流速:(m/s)t/h）,然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放4Q42.7'=2=2=13.8二d3.140.49554.煙囪的設(shè)計(jì)（1）煙囪高度的確定首先確定共用一個(gè)煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量（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

9、爐總額定出力：4X4=16（t/h）故選定煙囪高度為40m。（2）煙囪直徑的計(jì)算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算：d=0.0188叵（m）式中：Q通過(guò)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)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)6102.53選定w=4m/s49754d=0.018849=1.83m圓整取d=1.8m煙囪底部直徑d1=d2+2iH(m)式中：d2煙囪出口直徑（m）;H煙囪tWj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/、-11S

10、y=0.0342HB（Pa）（273+tk273+tp,式中，H煙囪高度（m）;tk外界空氣溫度（C）;tp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度（C）；B當(dāng)?shù)卮髿鈮海≒a）。113Sy=0.034240（）97.8610273-1273160=183（Pa）5.系統(tǒng)阻力的計(jì)算（1）摩擦壓力損失L-2對(duì)于圓管，APl=7q.（Pa）d2式中，L一管道長(zhǎng)度（m）d管道直徑（m）;3、P煙氣密度（kg/m）；u管中氣流平均速率（m/s）;K入一摩擦阻力系數(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d冊(cè)得到（實(shí)際中對(duì)金屬管道入值可取0.02,對(duì)磚砌或混凝土管道入值可取0.04）。a.對(duì)于（）500圓管L=9.5

11、m273273160=1.342734433=0.84(kg/m)Pl=0.02=30.4(Pa)一一一一一29.50.8413.80.52b.對(duì)于磚砌拱型煙道二，B、22（2）D500mm故B=450mmA則R=X式中，A為面積，X為周長(zhǎng)。2磚砌拱型煙道示意圖（2）局部壓力損失(Pa)或通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得;式中：E異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊(cè)中查至LU一與七相對(duì)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(shí)，E=0.1取a=45C、u=13.8m/s2一一_2：P=2=8.0(Pa)0.8413.8=0.111=0.05ta

12、n67.5=0.12(m)圖3中二為30CZ型彎頭h=2.985-2.39=0.595=0.6(m)=0%.5=0.12,取打057由通風(fēng)817頁(yè)表18-17得tRe=l.0=1.00.157=0.157_2_220.8413.82P二=0.157=12.6(Pa)圖3中三為漸擴(kuò)管AA20.3510.498523.144=1.79查大氣污染控制工程附表十一，并取口=30°貝U=0.190.8413.82-15.2(Pa)I3(1-0.4985),“°ccc,、tan15=0.93(m)圖4除塵器出口至風(fēng)機(jī)入口段管道示意圖圖4中a為漸擴(kuò)管aW45°時(shí)，0=0.1取:

13、=30°,=13.8m/s=8.0(Pa).：20.8413.822l=0.93(m)P:二0.1圖4中b、c均為90°彎頭D=500,WR=D,則之=0.23,2c、Pb則，P=220.8413.8=0.23=18.4(Pa)兩個(gè)彎頭.P=2.：P=218.4=36.8（Pa）對(duì)于如圖5所示T型三通管：圖5T型三通管示意圖=0.7822-62.4(Pa)：P=0.780.8413.822對(duì)于T型合流三通:=0.55.仇2lP=2=0.55-一一20.8413.82=44(Pa)系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為800Pa,除塵器阻力1400Pa):xh=30.484.18.

14、012.615.28.036.862.4448001400=2601.5(Pa)6.風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算（1）風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算Qy=11Q-tpJ01325273B,3、(m/h)式中：1.1風(fēng)量備用系數(shù)；3Q風(fēng)機(jī)刖風(fēng)重（mN/h）;tp一風(fēng)機(jī)前煙氣溫度（C）,若管道不太長(zhǎng)，可以近似取鍋爐排煙溫度;B當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ╧Pa）。273160101.325Qy=1.1615027397.863=11109.8m/h（2）風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算Hy=1.2(%,h-Sy)273tp273ty101.3351.293MXB：Y(Pa)式中：1.2風(fēng)壓備用系數(shù);hAh一系統(tǒng)總阻力（Pa）Sy煙囪抽力（Pa）;tp

15、一風(fēng)機(jī)前煙氣溫度1.2931.34ty一風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗(yàn)用氣體溫度（C）py標(biāo)況下煙氣密度（丫=1.34kg/m3n）。Hy273160101.325=1.2(2601.5-183)27325097.86=2400(Pa)NeQyHy一：3600100012(kw)根據(jù)Qy和Hy選定Y5-47-136.5C工況序號(hào)為2的引風(fēng)機(jī)，性能表為:機(jī)號(hào)傳動(dòng)方式轉(zhuǎn)速（r/min）工況序號(hào)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(dòng)機(jī)功率的計(jì)算式中：Qy一風(fēng)機(jī)風(fēng)量（m3/h）；Hy一風(fēng)機(jī)風(fēng)壓（Pa）;刀

16、1一風(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）;刀2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)Y2=1,用聯(lián)軸器連接時(shí)Y2=0.95'0.98,用三角皮帶傳動(dòng)時(shí)Y2=0.95;3電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，3=1.3。Ne1110924001.3360010000.60.95=16.9(kw)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)方式選定Y180M-2型電動(dòng)機(jī)。7、系統(tǒng)中煙氣溫度的變化（1）煙氣在管道中的溫度降"11QCv式中：Q煙氣流量（m3N/h）2、F一管道散熱面積（m）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。室內(nèi)q=4187kJ/m2?h室夕卜q=5443kJ/m2?h室內(nèi)管道長(zhǎng)：L=2.18-0.6-0.12=1.46m2F=：lD=3.141.460.5=2.29m室外管道長(zhǎng)L=9.5-1.46=8.04m一一一，一一一一2FD=3.148.040.5