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、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)、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：160 C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:煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa當(dāng)?shù)卮髿?/p>

2、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：C =68%,H =4%,NY=1%,wY=6% ,16%SYS =1% ,.YA =15% ,。丫 =5%,"=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/ Nm 3二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)：900mg/ Nm 3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 =4.761.867Cy 5.56H y 0.7Sy -0.7Oy(m3N/

3、kg)式中：Cy、H Y、Sy、Oy分別為煤中各元素所含的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。Qa' = 4.76 (1.867 0.68 5.56 0.04 0.7 0.01 0.7 0.05)二 6.97(m3N / kg)(2) 理論煙氣量(設(shè)空氣含濕量12.93g/m3N)QS -1.867(Cy 0.375Sy) 11.2Hy 1.24Wy 0.016Qa 0.79Qa 0.8Ny(m3N/kg)式中：Qa 理論空氣量(mN/kg)WY煤中水分所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；YN N兀素在煤中所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)Qs =1.867 (0.68 0.375 0.01) 11.2 0.04 1.24 0.06 0.016 6

4、.97 0.79 6.97 0.8 0.01二 7.42(m3N/kg)(3) 實(shí)際煙氣量Qs 二 Qs 1.0 1 6 -1)Qa( m3N/kg)式中：一空氣過(guò)量系數(shù)。Qs 理論煙氣量(mN/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設(shè)計(jì)耗煤量Qs =7.42 1.016 (1.4 -1) 6.97 = 10.25(m3N/kg)Q =Qs 設(shè)計(jì)耗煤量= 10.25 600= 615( m 3N/h)煙氣含塵濃度：2#dsh AY(kg/m3N)#式中：dsh 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的百分?jǐn)?shù);ay 煤中不可燃成分的含量;3Qs 實(shí)際煙氣量(

5、m N/kg )。c 0.16 0.1510.25= 2.34 10J(kg/m3N)= 2.34 103(mg/m3N)(4) 煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算CSO22SyQs10(mg/ m3N)3#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)cso22 0.01 0.9810.2510#33= 1.91 10 (mg/m n)2 除塵器的選擇(1 )除塵效率=1 -Cs#式中：C煙氣含塵濃度，mg/m n ；Cs鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m3N十200=1廠 91.45%2.34 漢 10(2)除塵器的選擇工況下煙氣流量：Q = QT(m3/h);式中，Q

6、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，m3/h；T'工況下煙氣溫度，k ；T 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度273k。q'_ 6150 (273 160)2733= 9754(m /h)Q'360097543600= 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。 / ztL HIH表1 XDCG4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

7、/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(jí)林格曼黑度800-1400>852800表2 XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸(見(jiàn) 圖1)HH1H2H3ABCDEF446029854235700140014003005035010005#圖1 XDCG4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， 管道的布置也就基本可

8、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。(2) 管徑的確定(m)式中，Q 工況下管道內(nèi)的煙氣流量(m3/s)；煙氣流速(m/s)(對(duì)于鍋爐煙塵=10-15 m/s )。取' =14 m/s,47.7小d0.49(m)、3.14匯14圓整并選取風(fēng)道:外徑D (mm)鋼制板風(fēng)管外徑允許偏差(mm)壁厚(mm)500土 10.75#內(nèi)徑=di =500-20.75=495.5mm6#由公式d二可計(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4Q4 2.722=13.8二d 3.14 0.49554.煙囪的設(shè)計(jì)（1）

9、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鍋爐總額定出力：4 4=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 ( m)V B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3 =4m/s

10、：4 匯 9754d =0.01881.83m圓整取d=1.8m煙囪底部直徑dd22 i H (m)式中：d2煙囪出口直徑（m）；H 煙囪咼度（m）;i煙囪錐度（通常取i=0.020.03 ）。取 i=0.02,di=1.83+20.02 40=3.5m。（3）煙囪的抽力/先1 1Sy =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）。Sy= 0.0342 401(273 -11273 160)397.86 10=183( Pa)5.系統(tǒng)阻力的計(jì)算（1）摩擦壓力損失L Pu2對(duì)于圓管，

11、也Pl=.（Pa）d 2式中，L 管道長(zhǎng)度（m）d管道直徑（m）;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)。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0.04 ）?？梢圆槭秩胫悼扇.對(duì)于$ 500圓管L=9.5m蔦就九34畫(huà)巾84（3存）Pl =0.0229.50.84 13.80.52= 30.4(Pa)b.對(duì)于磚砌拱型煙道二 B2n B 22(2)D =500 mm 故 B 二 450mmA則R =X式中，A為面積，X為周長(zhǎng)。（2）局部壓力損失圖2磚砌拱型煙道示意圖(Pa)式中：E 異形管件

12、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E相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速率（m/s）;圖3除塵器入口前管道示意圖 圖3中一為減縮管a < 45C時(shí)，E =0.1取 a =45 C、 u =13.8m/s二 0.120.84 13.82= 8.0(Pa)l1 = 0.05 tan67.5 =0.12(m)圖3中二為30 C Z型彎頭h =2.985 -2.39 =0.595 =0.6(m)= 0.12取丨0.157Rep煙氣密度（kg/m3）。由通風(fēng)817頁(yè)表18-17得 Re=1.0上=1.0 0.157 =0.157= 0.15720.84 13.822= 12.6(Pa)圖

13、3中三為漸擴(kuò)管AA20.35 13.140.498524= 1.79查大氣污染控制工程附表十一，并取二30°則=0.19：P0.1920.84 13.8 =15.2(Pa)13 =(1一°.4985) tan15°“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:<45° 時(shí)，=0.1?。?30° =13.8m/s& 產(chǎn) Pu20.84 "3.82P0.18.0(Pa)2 2l -0.93(m)圖4中b、c均為90o彎頭D =500,取 R = D,貝 U=0.23,則0.23 0.84 13.8=18.

14、4( Pa)2兩個(gè)彎頭.：P'=2.：P=2 18.4=36.8(Pa)對(duì)于如圖5所示T型三通管:12#圖5 T型三通管示意圖= 0.782"78 °.84 138-62.4(Pa)#對(duì)于T型合流三通:= 0.55P0.55220.84 13.8=44( 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 12.6 15.2 8.0 36.8 62.4 44 800 1400= 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“1Q心空竺273B3(m /h)式中：1

15、.1 風(fēng)量備用系數(shù);3Q風(fēng)機(jī)前風(fēng)量（mN/h）;tp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）。273 +160101.325Qy =1.1 615027397.863= 11109.8m /h#（2）風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算Hy =1.2('：hSy)273 如273 + ty101.335 1.293xxBPy(Pa)#式中：1.2風(fēng)壓備用系數(shù);- h 系統(tǒng)總阻力（Pa）Sy煙囪抽力（Pa）;tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度101.325 x97.861.2931.34ty風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗(yàn)用氣體溫度（C）p y標(biāo)況下煙氣密度（丫 =1.34kg/m3N ）。

16、= 1.2(2601.5 -183) 273 160273+250= 2400(Pa)NeQyHy 13600 1000 1 2(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風(fēng)機(jī)風(fēng)量（m3/h）；Hy風(fēng)機(jī)風(fēng)壓（Pa）;n 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）;n 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)n 2=1,用聯(lián)軸器連接時(shí)n

17、2=0.95'0.98，用三角皮帶傳動(dòng)時(shí)n 2=0.95;3 電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，3 =1.3。11109 匯 2400 ".3Ne16.9 （kw）3600 漢 1000 漢 0.6 漢 0.95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Q Cv(C)式中：Q煙氣流量（m3N/h）2F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室外 q =5443kJ/m2?h室內(nèi)管道長(zhǎng)：L=2.18-0.6-0.12=1.46m2F 二：l D =3.14 1.46 0.5 = 2.29m室外管道長(zhǎng) L=9.5-1.46=8.04m2F h恵| D =3.14 8.04 0.5 =12.62mqiFiq2