大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)37801

1、1設(shè)計(jì)背景資料1.1 工程概況目前，大氣污染已經(jīng)變成了一個(gè)全球性的問(wèn)題，主要表現(xiàn)有溫室效應(yīng)、臭氧層破壞和酸雨。而大氣污染可以說(shuō)主要是由于人類活動(dòng)造成的，大氣污染對(duì)人體健康的危害包括對(duì)人的正常生活和生理方面的影響?，F(xiàn)在，大氣污染已經(jīng)直接影響到人們的身體健康。燃煤電廠的大氣污染物主要是顆粒污染物，而且排放量比較大，所以必須通過(guò)有效的措施來(lái)進(jìn)行治理不至于影響到人們的健康生活。1.2 原始資料鍋爐規(guī)格：SZL4-13型，共4臺(tái)設(shè)計(jì)耗煤量：600kg/h4臺(tái)煙氣出口溫度：150°C空氣過(guò)剩系數(shù)：a=14排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比列為：18%煙氣出口前阻力：800pa室外溫度：0C當(dāng)?shù)卮髿鈮?/p>

2、：9786kpa空氣中含水（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）按：001293kg/m3煙氣其它性質(zhì)按空氣計(jì)算煤的工業(yè)分子成分：C68%、H4%、O5%、N1%、S1%、HO6%、不可燃215%排放標(biāo)準(zhǔn)：GB13271-2001二類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）：200mg/m3SO濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）：900mg/m32凈化場(chǎng)地布置：鍋爐出氣口管徑為600mm，其中心線高程為2.39m,其長(zhǎng)度為600mm，所有管道總長(zhǎng)為95m,室內(nèi)鍋爐距外墻218m。2煙氣量,煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算21標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量fQ=4.76(1.867Cy+5.56Hy+0.7Sy-0.7Oy)(m3/kg)a=476

3、(1867*68%+556*4%+07*1%-07*5%)(m,/kg)=6.97(m3/kg)式中Cy、HY、SY、Oy分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；22標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量fffQ=1.867(Cy+0.375Sy)+11.2Hy+1.24Wy+0.016Q+0.79Q+0.8Ny(m3/kg)saa=1867(68%+0375*1%)+112*4%+124*6%+0016*697+079*697+08*1%=742(m3/kg)f式中Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，m,/kg；(設(shè)計(jì)空氣含濕量1293g/m,)aNYN元素在煤中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；WY煤中水分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；23標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際

4、煙氣量ffQ=Q+1.016(a-1)Q(m3/kg)ssa=742+1016(12-1)*697=884(m3/kg)式中a一空氣過(guò)量系數(shù)；Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，m3/kg；sfQ標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量，m3/kg；sfQ標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg；a標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量Q以m,/h計(jì)，因此，Q=Qx設(shè)計(jì)耗煤量s=884*600=5302(m3/h)52.3 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度d-AyshQs(kg/m3)18%*15%884=0.0031(kg/m3)式中dsh排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù);AY煤中不可燃成分的含量;Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，m,/kg；s2.5標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣

5、中二氧化硫濃度的計(jì)算Cso22SyQsx106(mg/m3)2*1%8.84x106=2.3*103(mg/m3)式中sY煤中含可燃硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量，m3/kg；s3.除塵器的選擇3.1除塵器應(yīng)達(dá)到的除塵效率2002340=91.45%式中C標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度，mg/m3；Cs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m.3.2除塵器應(yīng)達(dá)到的除二氧化硫效率so2CC9001950=53.85%式中C標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含SO濃度，mg/m,；2Cs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐SO排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m,；2,.,除塵器的選擇根據(jù)煙塵的粒徑分布或種類、工況下的煙氣量、煙氣溫度及

6、要求達(dá)到的除塵效率確定除塵器的種類、型號(hào)及規(guī)格。確定除塵器的運(yùn)行參數(shù)，如氣流速度、壓力損失、捕集粉塵量等QT'工況下煙氣流量Q'=-T_5302*(273+150)273=8215.19(m,/h)式中Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，m,/h；T'工況下煙氣溫度，K；T標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，27,K；Q'8215.19則煙氣流速為：懸=討=2-，(m，/S)根據(jù)工況下煙氣流量、煙氣流速及要求達(dá)到的除塵效率確定除塵器，“XD-II型多管旋風(fēng)除塵器”中選取XD-II-4型多管旋風(fēng)除塵器。產(chǎn)品性能規(guī)格見(jiàn)表2-1,設(shè)備外形結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表2-2。表2-1XD-I-4型多管旋風(fēng)除塵器性能規(guī)格

7、型號(hào)配用鍋處理煙除塵效本體阻分割粒爐/thd氣量/m,hi率/%力/Pa徑/卩mXD-II-4412000>95<900305質(zhì)量/kg1900表2-9XD-H-4型多管旋風(fēng)除塵器外形尺寸結(jié)構(gòu)(圖a-1)4.確定除塵器，風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的位置4.1各裝置及管道的布置原則根據(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。4.2管徑的確定d=：徑(m)兀V式中Q-工況下管內(nèi)煙氣流量，m3"；V-煙氣流速，m/s,(可查有關(guān)手冊(cè)確定

8、，對(duì)于鍋爐煙塵V=1015m/s)；取V=13m/s.'4*8215.19/3600d=/圓整=0.47md=0.50m查手冊(cè)得知壁厚為0.75mm則內(nèi)徑d=500-2*0.75=498.5mm1iTQd=J(m)由公式Vv可算出實(shí)際煙氣流速4*8215.19/3600v=117m/s3.14*0.4985*0.49855煙囪的設(shè)計(jì)51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(t/h),然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定下表確定煙囪的高度。鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力/(t/h)<1122661010202635煙囪最低高度/m202530354045鍋爐總的

9、蒸發(fā)量4*4=16(t/h),則選煙囪高度為40m。52煙囪直徑的確定煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算d=0.0188JQ(m)v式中Q通過(guò)煙囪的總煙氣量,m3/h；v按表4-2選取的煙囪出口煙氣流速，m/s；d=0.0188.'4*8215.19選v=4m/s48=1.70(m)煙囪底部直徑d二d+2-i-H(m)12=1.70+2*0.025*40=3.70(m)d式中2煙囪出口直徑，m；H煙囪高度，m；i煙囪錐度，通常取i=002003;1)-B(P)a5.3煙囪的抽力S=0.0342H(-y273+1273+1kp11二0.0342*40(-)*97860273+0273+150=17

10、4(pa)式中H煙囪高度，m；L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?，Pa；6系統(tǒng)阻力的計(jì)算61摩擦壓力損失對(duì)于圓管Ap=九耳(Pa)Ld2式中L管道長(zhǎng)度，m；d管道直徑，mP煙氣密度，kg/m,；v管中氣流平均速率，m/s九一摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對(duì)粗糙度K/d的函數(shù)。可以查手冊(cè)得到(實(shí)際中對(duì)金屬管道九值可取002,對(duì)磚砌或混凝土管道九值可取004；P=1.34*273273+150=086kg/m3ApL=0.02*9.5*°.86*13.920.52=315(pa)取a=45C，v=139m/s1062局部壓力損失Pv2Ap=e-(Pa)

11、Pv2=e匕(Pa)2式中e異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊(cè)中查到，或通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得v與e相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速率，m/s；P煙氣密度，kg/m,;圖中一為漸縮管。aS45°C時(shí)，Z=01=0.1*沖3922=8.1(pa)l=0.05*tan67.5=0.12(m)1圖中二為30°Z形彎頭查Z'=0157z=zZ'由手冊(cè)查得Z=10ReRez=10*0157=015717Ap=0.157*0.84*1392=127(pa)圖中三為漸擴(kuò)管查手冊(cè)得z=019Ap=0.19*0.84*13.92154(pa)l=匕°4985)/tanl5°

12、=093(m)32圖中a為漸擴(kuò)管。aS45°C時(shí)，Z=01取a=30C,v=139m/sAp=0.1*0.84*13.92=81(pa)L=093(m)圖5-2中b、c均為90°彎頭查表得Z=0230.84*13.92Ap=0.23*-=187(pa)厶兩個(gè)彎頭Ap'=2Ap=2*187=374(pa)圖T形三通管示意圖對(duì)于如圖所示T形三通管Z=078Ap0.78*084里3922=63.3(pa)對(duì)于T形合流三通Z=055Ap=0.55*0.84*13.92=446(pa)系統(tǒng)總阻力(其中鍋爐出口前阻力為800pa,除塵器阻力為1400pa)YAh=308+183

13、+81+127+154+81+374+633+446+800+1400=26034(pa)7風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)的選擇及計(jì)算71風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)量的計(jì)算=1.1Qx273+1px273101.325B(m3/h)二1.1*5302x273+150101.325x27397.86=935667m3/h)式中11風(fēng)量備用系數(shù)；Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前表態(tài)下風(fēng)量,m3/h；I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?kPa；7.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算273+1101.3251.293”、H=1.2(ZAh一S)pxx(Pa)yy273+1Bpyy273+150101.3251.293=1.2(

14、2603.4174)xx273+20097.861.34=2604(pa)式中1.2風(fēng)壓備用系數(shù)；ZAh系統(tǒng)總阻力，Pa；Sy煙囪抽力，Pa；tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，C；ty風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗(yàn)用氣體溫度，C；Py標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣密度，134kg/m$；根據(jù)Q和H選定型號(hào)為Y5-50-12No6C的引風(fēng)機(jī)，其性能如表6-1yy表7-1Y5-50-12No6C型引風(fēng)機(jī)性能型號(hào)轉(zhuǎn)速/rmin-1Y5-50-12720流量/11568全壓/pa3079介質(zhì)溫度/°C200有效功率/kw989全壓效率/%M83.62No6C型號(hào)噪聲配用電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)皮dB(A)dB(SA)型號(hào)轉(zhuǎn)速/rmin-1Y5

15、-50-1<87S13.8Y160L-2293功率/kw185帶（內(nèi)周長(zhǎng)*根數(shù)）B2261*B32No6C73電動(dòng)機(jī)功率的校核計(jì)算(kW)QH卩yy3600x1000耳129356.67*2604*1.33600x1000*0.6*0.95=15.4(kw)式中°y風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m,/h；y風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa1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）；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)2=1，用聯(lián)軸器連接時(shí)2=095098,用V形帶傳動(dòng)時(shí)2=095；卩一電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，卩=13；根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，Y160L-2B3型電動(dòng)機(jī)基本可以滿足要求。8系統(tǒng)中煙氣溫度的變化81煙氣在管道中的溫度降A(chǔ)t二-qF（0C）1Q-Cv式中Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，m3/h；F管道散熱面積，m2；C標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為13521357kJ/m,°C）；vq管道單位面積散熱損失；室內(nèi)q=4187kJ/m,h；室外q=5443kJ/m,h；室內(nèi)管道長(zhǎng)：L=218-012-06=146（m）F=nLD=314*146*05=229(m,)室外管道長(zhǎng)：L=9.5-1.46=8.04(m)F=nLD=314*804*05=1262(