顆粒污染物控制課程設計實例.doc

顆粒污染物控制課程設計一、 課程設計題目 某燃煤采暖鍋爐煙氣除塵系統(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能課程所學內容，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、使用技術資料、編寫設計說明書的能力。三、 設計原始資料鍋爐型號：SZL413型，共4臺設計耗煤量：600kg/h(臺)排煙溫度：160標準狀態(tài)下煙氣密度：1.34kg/m空氣過剩系數(shù)：=1.4排煙中飛灰占煤中不可燃燒成分的比例：16%煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa當?shù)卮髿鈮海?7.86kPa冬季室外空氣溫度：-1標準狀態(tài)下空氣含水按0.01293kg/m煙氣其他性質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（GB 13271-2001）中二類區(qū)標準執(zhí)行。標準狀態(tài)下煙塵濃度排放標準：200mg/m標準狀態(tài)下二氧化硫排放標準：900mg/m凈化系統(tǒng)布置場地為鍋爐房北側15m以內。四、 設計計算1、燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算 標準狀態(tài)下理論空氣量 Qa=4.76（1.867CY+5.56 HY +0.7 SY -0.7 OY）（m/kg） 式中 CY, HY, SY, OY分別為煤中各元素所含的質量分數(shù)。 Qa = 4.76(1.8670.68+5.560.04+0.70.01-0.70.05) = 6.97（m/kg） 標準狀態(tài)下理論煙氣量（設空氣含濕量12.93g/mQs=1.867（CY+0.375 SY）+11.2 HY+1.24 WY+0.016 Qa +0.79 Qa +0.8 NY（m/kg） 式中 Qa標準狀態(tài)下理論空氣量，m/kg； WY煤中水分的質量分數(shù)； NY N元素在煤中的質量分數(shù)。Qs = 1.867（0.68+0.3750.01）+11.20.04+1.240.06+0.0166.97+0.796.97+0.80.01 = 7.42（m/kg） 標準狀態(tài)下實際煙氣量 Qs= Qs+1.016（-1）Qa（m/kg） 式中 空氣過剩系數(shù)； Qs標準狀態(tài)下理論煙氣量，m/kg； Qa標準狀態(tài)下理論空氣量，m/kg。 標準狀態(tài)煙氣流量Q應以m/h計，因此，Q=Qs設計耗煤量 Qs=7.42+1.016（1.4-1）6.97=10.25（m/kg） Q = Qs設計耗煤量 = 10.25600 =6150（m/h） 煙氣含塵濃度 C = (kg/m)式中 dsh排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質量分數(shù)； AY煤中不可燃成分的含量； Qs標準狀態(tài)下實際煙氣量，m/kg。C = =2.3410-3 (kg/m) =2.34103 （mg/m) 標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫的濃度計算 CSO2 = 106 （mg/m)式中 SY煤中硫的質量分數(shù)； Qs標準狀態(tài)下燃煤產生的實際煙氣量，m/kg。 CSO2 = 106 =1.91103 （mg/m) 2、除塵器的選擇 除塵效率 =1- 式中 C標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度，mg/m； Cs標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值，mg/ m。 =1- = 91.45% 除塵器的選擇 工況下煙氣流量 (m/h) 式中 Q 標準狀態(tài)下的煙氣流量，m/h； T 工況下煙氣溫度，K； T標準狀態(tài)下溫度，273K。 Q= = 9754 (m/h) 則煙氣流量為 = =2.7(m/s) 根據工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率確定塵器：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。產品性能規(guī)格見表3-3-1，設備外形結構尺寸見表3-3-2。表3-3-1 XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器產品性能規(guī)格型號配套鍋爐容量/(J/H)處理煙氣量/(m/h)除塵效率/%排煙黑度設備阻力/Pa脫硫效率 /% 質量 /kgXDGC4 412000981級林格曼黑度8001400 85 2800 表3-3-2 XDGC4型陶瓷多管高效脫硫除塵器外型結構尺寸HH1H2H3ABCDEF44602985423570014001400300503501000 圖3-3-1 XDCG1型陶瓷多管高效脫硫除塵器外形結構尺寸 3、確定除塵器、風機、煙囪的位置及管道布置。并計算各管道的管徑、長度、煙囪高度和出口內徑以及系統(tǒng)總阻力。 各裝置及管道布置的原則 根據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。 管徑的確定 (m) 式中 Q工況下管道內的煙氣流量，m/s； 煙氣流速，m/s（對于鍋爐煙塵u=1015 m/s）。 取=14 m/s 則d = = 0.49 ( m ) 圓整并查圓形通風管道規(guī)格選取風道 外徑D/mm 鋼制板風管外徑允許偏差/mm壁厚/mm 5001 0.75 內徑=d1=500-20.75=495.5（mm） 由公式 d= 可計算出實際煙氣流速： = = = 13.8 ( m/s ) 4、煙囪的設計 煙囪高度的確定 首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總蒸發(fā)量（t/h）,然后根據鍋爐大氣污染物排放標準中（表3-3-3）的規(guī)定確定煙囪的高度。表3-3-3 鍋爐煙囪的高度鍋爐總額定出力（t/h）112266101020 2635煙囪最低高度/m 20 25 30 35 40 45鍋爐總額定出力：44=16（t/h）故選定煙囪高度為40m。 煙囪直徑的計算 煙囪出口內徑可按下式計算：d = 0.0188( m )式中 Q通過煙囪的總煙氣量，(m/h)； 按表3-3-4選取的煙囪出口煙氣流速，m/s。表3-3-4 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= 4 m/s d = 0.0188= 1.83 （ m ） 圓整取d=1.8 m。煙囪底部直徑 d1 = d2 + 2iH （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 = 1.83+20.0240=3.5（m） 煙囪的抽力 Sy = 0.0342H(-)B (Pa) 式中 H煙囪高度，m； tk外界空氣溫度，； tp煙囪內煙氣平均溫度，； B當?shù)卮髿鈮?，Pa。 Sy = 0.034240（-）97.86103 = 183 （Pa）5、系統(tǒng)阻力的計算 摩擦壓力損失對于圓管 pL = (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）。 a、對于500管道 L=9.5m =n = 1.34= 0.84 (kg/m3) pL = 0.02= 30.4 (Pa) b、對于磚砌拱形煙道（參見圖3-3-2） A = 2D2 =B2 + （ ）2 D=500mm故 B=450 mm 則 R = 式中，A為面積，X為周長。 局部壓力損失 p=(Pa) 式中 異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關手冊中查到，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3-3-3中一為漸縮管。 圖3-3-3 除塵器入口前管道示意圖 45時，=0.1 取= 45，=13.8 m/s (Pa) 1=0.05tan 67.5 = 0.12 （m） 圖3-3-2中二為30Z形彎頭 h = 2.985 - 2.39 = 0.595 = 0.6 （m） h/D = 0.6/0.5 = 0.12,取=0.157 =Re 由手冊查得Re=1.0 =1.00.157=0.157 (Pa)圖3-3-3中三為漸擴管 查大氣污染控制工程附表十一，并取=30 則=0.19 (Pa) 3=tan15= 0.93(m) 圖3-3-4中為漸擴管 圖3-3-4 除塵器出口至風機入口段管道示意圖45時，=0.1 取= 30，=13.8 m/s (Pa) L=0.93（m）圖3-3-4中b、c均為90彎頭D=500，取R=D，則=0.23則 (Pa)兩個彎頭p= 2p = 218.4=36.8(Pa) 對于如圖3-3-5所示T形三通管 圖3-3-5 T形三通管示意圖= 0.78(Pa) 對于T形合流三通 = 0.55 (Pa)系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為800Pa，除塵器阻力1400Pa）為h=30.4+84.1+8.0+12.6+15.2+8.0+36.8+62.4+44+800+1400 =2601.5(Pa)6、風機和電動機的選擇及計算 標準狀態(tài)下風機風量的計算 式中 1.1風量備用系數(shù) Q 標準狀態(tài)下風機前風量，m/h； tp 當?shù)卮髿鈮海琸Pa。 （m/h） 風機風壓的計算(Pa) 式中 1.2 風壓備用系數(shù)； h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用氣體溫度，； y 標準狀態(tài)下煙氣密度，（=1.34kg/ m）。 (Pa)根據Qy和Hy選定Y5-47-136.5C工況號為2的引風機，性能表如下：機號傳動方式轉速/(r/min)工況序號流量/( m/h)全壓/Pa內效率/%內功率/ kw所需功率/ kw6.5C2620 2 11930 2992 78.612.6117.66 電動機功率的計算 (KW)式中 Qy風機風量，m/h； Hy風機風壓，Pa； 1風機在全壓時的效率（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，用連軸器連接時2=0.950.98，用V形帶傳動時2=0.95； 電動機備用系數(shù)，對引風機，=1.3。 (KW) 根據電動機的功率、風機的轉速、傳動方式選定Y180M-2型電動機。7、系統(tǒng)中煙氣溫度的變化 煙氣在管道中的溫度降式中 Q標準狀態(tài)下煙氣流量，m/h； F管道散熱面積，； Cv標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容，一般為1.3521.357kJ/(m)； q管道單位面積散熱損失。 室內q=4187kJ/(/h) 室外q=5443 kJ/(/h 室內管道長：L=2.18-0.6-0.12=1.46（m） F=LD=3.141.460.5=2.29（） 室外管道長：L=9.5-1.46=8.04（m） F=LD=3.148.040.5=12.62（） 煙氣在煙囪中的溫度降 （） 式中 H煙囪高度，m； D合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和，t/h； A溫降系數(shù)，可由表3-3-5查得。 表 3-3-5 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)壁厚小于0.5m磚煙囪壁厚大于0.5mA 2 0.8 0.4 0.2 （）總溫度降 t = t1 + t2 = 9.4 + 4 = 13.4（）五、繪制圖紙 鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)平面布置和剖面圖分別見圖紙。六、主要文獻1 中華人民共和國國家標準，環(huán)境空氣質量標準GB 3095-19962 中華人民共和國國家標準，大氣污染物綜合排放標準 GB 16297-19963 中華人民共和國國家