大氣控制工程課程設(shè)計(jì)某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、大氣控制工程課程設(shè)計(jì)某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)系別：xxxxx專業(yè)：xxxxx班級(jí)：xxxxx學(xué)號(hào)：xxxxx姓名：xxxxx前言燃煤鍋爐燃燒過(guò)程排放的煙氣中含有大量的煙塵和二氧化硫，如不采取有效的治理措施，將會(huì)對(duì)周圍大氣環(huán)境及居民健康造成嚴(yán)重影響與危害。因此，本設(shè)計(jì)結(jié)合燃煤鍋爐煙氣排放特點(diǎn)，根據(jù)所提供的原始參數(shù)及資料，擬設(shè)計(jì)一套燃煤采暖爐房煙氣除塵系統(tǒng)。要求設(shè)計(jì)的凈化系統(tǒng)效果好、操作方便、投資省，且出口煙氣濃度達(dá)到鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb13271-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，即：煙塵排放濃度200mg/nm3、so2排放濃度900mg/nm3。其他還應(yīng)要符合下列要求： 一、應(yīng)能有

2、效地燃燒所采用的燃料； 二、應(yīng)有較高的熱效率，并使鍋爐的出力、臺(tái)數(shù)和其他性能適應(yīng)熱負(fù)荷變化的需要； 三、應(yīng)有利于環(huán)境保護(hù)； 四、應(yīng)使基建投資和運(yùn)行管理費(fèi)用較低； 五、宜選用容量和燃燒設(shè)備相同的鍋爐，當(dāng)選用不同容量和不同類型的鍋爐時(shí)，其容量和類型不宜超過(guò)兩種。 編者 2011年6月目錄1 設(shè)計(jì)背景資料12 煙氣量、煙塵、二氧化硫濃度的計(jì)算23 除塵器的選擇34 確定除塵器、風(fēng)機(jī)、煙囪的位置和管道的布局65 煙囪的設(shè)計(jì)76 系統(tǒng)阻力的計(jì)算87 風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)的選擇和計(jì)算98 其他說(shuō)明1210 個(gè)人小結(jié)1211 參考文獻(xiàn)121、設(shè)計(jì)背景資料1.1設(shè)計(jì)題目 某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1.2設(shè)

3、計(jì)任務(wù)燃煤鍋爐燃燒過(guò)程排放的煙氣中含有大量的煙塵和二氧化硫，如不采取有效的治理措施，將會(huì)對(duì)周圍大氣環(huán)境及居民健康造成嚴(yán)重影響與危害。因此，本設(shè)計(jì)結(jié)合燃煤鍋爐煙氣排放特點(diǎn)，根據(jù)所提供的原始參數(shù)及資料，擬設(shè)計(jì)一套燃煤采暖爐房煙氣除塵系統(tǒng)。要求設(shè)計(jì)的凈化系統(tǒng)效果好、操作方便、投資省，且出口煙氣濃度達(dá)到鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb13271-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，即：煙塵排放濃度200mg/nm3、so2排放濃度900mg/nm3。1.3原始資料 鍋爐型號(hào)：szl4-13型，額定蒸發(fā)量2.8mw/h ；設(shè)計(jì)耗煤量：學(xué)號(hào)鍋爐臺(tái)數(shù)（臺(tái)）設(shè)計(jì)耗煤量kg/(h臺(tái)）煙塵的排放因子（）煤質(zhì)組別28265026（

4、3）燃煤煤質(zhì)如下表所示組別cyhysyoynywyayvy(3)6841.451614.613排煙溫度：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 ；排煙中飛灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例:26% 。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 ；煙氣其它性質(zhì)按空氣計(jì)算。圖1 鍋爐房平面布置圖圖2 鍋爐房剖面圖系統(tǒng)布置場(chǎng)地如圖1所示的鍋爐房北側(cè)20m以內(nèi)。2、煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算（1）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量qa=4.76(1.867cy+5.56hy+

5、0.7sy-0.7oy) (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)。qa=4.76(1.8670.68+5.560.04+0.70.014-0.70.05) =7 (m3/kg)（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論濕煙氣量（設(shè)空氣含濕量12.93g/m3 )qs=1.867(cy+0.375sy)+11.2hy+1.24wy+0.016qa+0.79qa+0.8ny (m3/kg)式中：qa標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg； wy煤中水分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%； nyn元素在煤中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。qs=1.867(0.68+0.3750.014)+11.20.04+1.240

6、.06+0.0167+0.797+0.80.01=7.45(m3/kg)（3）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量qs=qs+1.016(a-1) qa (m3/kg)式中：a空氣過(guò)量系數(shù) qs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量，m3/kg； qa標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg。qs=7.45+1.016(1.41) 7.45=10.48 (m3/kg)q=10.486502= 13624 (m3/h)（4）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度 (kg/m3)式中：dsh排煙中飛灰占煤中灰分（不可燃成分）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，排放因子，%； ay煤中灰分（不可燃成分）的含量，%； qs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，m3/kg。(kg/m3)=3620（

7、mg/m3）（5）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算 (mg/m3)式中：sy煤中含可燃硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；qs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量，m3/kg。3、除塵脫硫裝置的選擇設(shè)計(jì)（1）除塵脫硫裝置應(yīng)達(dá)到的凈化效率：式中：c標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵、so2濃度，mg/m3； cs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵、so2排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m3。對(duì)于：=對(duì)于粉塵：=（2）除塵設(shè)計(jì)：根據(jù)煙塵的粒徑分布和種類、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的種類、型號(hào)及規(guī)格?？蛇x用氣環(huán)反吹袋式除塵器，參考數(shù)據(jù)如下： 圖3 氣環(huán)反吹袋式除塵器技術(shù)性能根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)可知，在160時(shí)，煙氣量為21069m3/h，除塵

8、效率為94.5%，故而選用型號(hào)為qh-72的氣環(huán)反吹袋式除塵器可以滿足實(shí)際需求，其濾袋面積、濾袋條數(shù)以及設(shè)備尺寸在上圖中可以查到。（3）脫硫設(shè)計(jì)：關(guān)于煙氣脫硫，其效率要達(dá)到58%，因此適合選用石灰石膏法進(jìn)行脫硫。一來(lái)，石灰石膏法的脫硫效率普遍可以達(dá)到70%以上；二來(lái)，石灰石膏法脫硫設(shè)備的投資及運(yùn)行成本費(fèi)用較低，與氨法脫硫相比可以節(jié)約相當(dāng)一部分資金；三來(lái)，脫硫副產(chǎn)品石膏，可綜合利用圖4 脫硫塔反應(yīng)原理： 在水中，氣相so2被吸收并經(jīng)下列反應(yīng)離解，so2(氣)+h2oso2(液) +h2o so2(液)+h2oh+hso3-2h+so32- 由于h+被oh-中生成h2o使得這一平衡向右進(jìn)行，oh-

9、離子是由水中溶解的石灰石形成的，且鼓入得氣體可將生成的co2帶走。 caco3ca2+co32- co32-+h2ooh-+hco3-2oh-+co2(液) co2(液) +h2oco2(氣) +h2o 鼓入的空氣也可用來(lái)氧化hso3-和so32-離子，最后生成石膏沉淀物。 hso3-+1/2o2so42-+h+ , so32-+1/2o2so42-+ca2+caso44、確定除塵脫硫設(shè)備、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置4.1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

10、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 （m）式中：q工況下管內(nèi)煙氣流量，m3/s； v煙氣流速，m/s，（可查有關(guān)手冊(cè)確定，對(duì)于鍋爐煙塵v1015m/s）。管徑計(jì)算出以后，要進(jìn)行圓整（查手冊(cè)），再用圓整后的管徑計(jì)算出實(shí)際煙氣流速。實(shí)際煙氣流速要符合要求。取整d=800mm風(fēng)道直徑規(guī)格表外徑d/mm鋼制板風(fēng)管外徑允許偏差值/mm厚度/mm80011圖5 凈化系統(tǒng)管道布置圖5、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（t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb132712001）中的規(guī)定（見(jiàn)表2）確定煙囪的高度。表2 鍋爐煙囪高度表鍋爐房

11、裝機(jī)總?cè)萘縨w0.70.71.41.42.82.877141428t/h1122441010202040煙囪最低允許高度m202530354045鍋爐總的蒸發(fā)量：22.8=5.6mw 則煙囪高度為35m（2）煙囪直徑的計(jì)算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算 （m）式中：q通過(guò)煙囪的總煙氣量，m3/h； u按表3選取的煙囪出口煙氣流速，m/s。表3 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當(dāng)u=5m/s時(shí)， ， 圓整后 d2=1.3m煙囪底部直徑： (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。（3

12、）煙囪的抽力： （pa）式中：h煙囪高度，m；tk外界空氣溫度，；tp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，；p當(dāng)?shù)卮髿鈮?，pa。6、系統(tǒng)阻力的計(jì)算(1)摩擦壓力損失對(duì)于圓管： （pa）式中：l管道長(zhǎng)度，m；d管道直徑，m； 煙氣密度，kg/m3；u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(duì)粗糙度的函數(shù)?？梢圆槭謨?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）。 l=120+1700+9 00+3000+3000+3000=11720mm11.7m（2）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；u與相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣

13、流速率，m/s；煙氣密度，kg/m3。進(jìn)氣管部分局部阻力損失：a) =0.1（取=45，=15m/s）b)兩個(gè)90的彎管 =0.23 圖6 90彎管出氣管部分壓力損失：三通管 =0.78 對(duì)于t形合流三通管 =0.55 圖7 t型三通管3）系統(tǒng)總阻力：（其中鍋爐前阻力為800pa,除塵器阻力為1200pa）7、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 （m3/h）式中：k1考慮系數(shù)漏風(fēng)所附加的安全系數(shù)。一般管道取k=0.1；除塵管道取k=0.10.15；q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前標(biāo)態(tài)下風(fēng)量，m3/h；tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，若管道不太長(zhǎng)，可以近似取鍋爐排煙溫度；p當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ琸pa。（2）風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)

14、算（pa）式中：k2考慮管道計(jì)算誤差及系統(tǒng)漏風(fēng)等因素所采用的安全系數(shù)。一般管道取k=0.10.15，除塵管道取k=0.10.2； h系統(tǒng)總阻力，pa；sy煙囪抽力，pa；0、p0、t0風(fēng)機(jī)性能表中給出的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度。一般說(shuō)，p0=101.3kpa，對(duì)于引風(fēng)機(jī)t0=200，0=0.745kg/m3。、p、t運(yùn)行工況下進(jìn)入風(fēng)機(jī)時(shí)的空氣密度、壓力、溫度。=0計(jì)算出風(fēng)機(jī)風(fēng)量qy和風(fēng)機(jī)風(fēng)壓py后，可按風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本給出的性能曲線或表格選擇風(fēng)機(jī)的型號(hào)。如下圖，從計(jì)算數(shù)據(jù)看，h， 因而選用q-72型號(hào)c類傳動(dòng)方式轉(zhuǎn)動(dòng)為1600r/min，它的處理風(fēng)量在1792031000m3/h之間，全壓為

15、18142472pa，符合設(shè)計(jì)條件，能夠高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。圖8 氣環(huán)反吹袋式除塵器型離心風(fēng)機(jī)性能（3）電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 （kw）式中：qy風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/h； py風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，pa； 1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)與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)21，用連軸器時(shí)20.950.98，用v形帶傳動(dòng)時(shí)20.95； 電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)。對(duì)引風(fēng)機(jī)，1.3。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)方式選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)方式選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)，則選擇y200l2-2型號(hào)的電動(dòng)機(jī)。8、其他說(shuō)明：（1）工藝流程示意圖、平面布置圖、鍋爐煙氣除塵脫硫系統(tǒng)圖、主要

16、除塵脫硫設(shè)備剖面圖，在附錄圖中；（2）運(yùn)行設(shè)計(jì)參數(shù)主要選自除塵設(shè)備工具書(shū)，由于處理煙氣量比較大，采用反吹袋式除塵器比較妥當(dāng)，設(shè)備性能良好；（3）關(guān)于煙氣的凈化，采用先除塵、后脫硫，兩步進(jìn)行，清洗方便、凈化效率高；（4）在實(shí)際建造時(shí)，煙囪的高度可以是40m或者更高些，在鍋爐房周圍進(jìn)行綠化美化，這樣不僅美觀，而且更加環(huán)保，對(duì)居民和工作人員有利無(wú)害。小結(jié)我一直都對(duì)這樣的課程設(shè)計(jì)比較感興趣,主要是能夠?qū)ξ宜信d趣的事物進(jìn)行研究,這對(duì)于正處在比較壓抑的期末考試的氣氛中無(wú)疑是一種非常奇妙的感覺(jué),就如同泥中蓮花,有不染凡俗之感。我的課程設(shè)計(jì)是某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。就是針對(duì)某燃煤采暖鍋爐房排出大量

17、煙塵及有害氣體對(duì)周圍環(huán)境和居民健康造成危害的情況來(lái)設(shè)計(jì)煙氣除塵系統(tǒng)。通過(guò)前幾個(gè)學(xué)期的理論學(xué)習(xí)，現(xiàn)在真正動(dòng)手設(shè)計(jì)起來(lái)還是莫不找頭腦，便與小組成員探討研究，盡管內(nèi)容可能有些相同，但是我還是想堅(jiān)持自己道路，我有自己的選擇。一邊忙于復(fù)習(xí)考試，一邊搜集了大量資料。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中計(jì)算量比較大，許多參數(shù)需要查閱相關(guān)手冊(cè)。在選定除塵器后，上網(wǎng)、去圖書(shū)館、去學(xué)校外面的書(shū)店閱讀相關(guān)書(shū)籍，查找參數(shù)。最后是畫(huà)圖的任務(wù)，需要耐心，要注意準(zhǔn)確，不能抱敷衍態(tài)度。雖然本專業(yè)沒(méi)有開(kāi)設(shè)cad科目，但我在空余時(shí)間曾經(jīng)自學(xué)過(guò)，總算是功夫不負(fù)苦心人，我的一技之長(zhǎng)可以有用武之地了。畢竟是自學(xué)，有很多功能還是不能熟練的操作，在學(xué)過(guò)cad其他專業(yè)同學(xué)的幫助下，終于完成了最艱巨的畫(huà)圖任務(wù)，同時(shí)也加深了對(duì)cad的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了自己的技術(shù)能力。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)同學(xué)的幫助、老師的指導(dǎo)和自己的努力，我學(xué)到了許多東西，鍛煉了解決實(shí)際問(wèn)題的能力。課程設(shè)計(jì)要有耐心，既要獨(dú)立思考又要勤于請(qǐng)教，要學(xué)會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)資源和圖書(shū)館資源解決實(shí)際問(wèn)題。這次課程設(shè)計(jì)讓我受益良多。參考文獻(xiàn)1、課程設(shè)計(jì)教材