東北石油大學(xué)大氣課程設(shè)計(jì)

1、第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 課程設(shè)計(jì)的題目t/h燃煤量的采暖鍋爐房旋風(fēng)水膜除塵器除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1.2 課程設(shè)計(jì)的目的通過課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固本課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識進(jìn)行凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。通過設(shè)計(jì)，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、編寫設(shè)計(jì)說明書的能力。1.3 設(shè)計(jì)依據(jù)一、 大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)?shù)卮髿赓|(zhì)量執(zhí)行大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)“GB13271-2001”中的二級標(biāo)準(zhǔn)。 二、 煙塵排放濃度 執(zhí)行大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)“GB13271-2001”中的二級標(biāo)準(zhǔn)。1.4 設(shè)計(jì)原始資料×4

2、）t/h排煙溫度：1603空氣過剩系數(shù)：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冬季室外空氣溫度：1空氣含水（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）按0.01293 kg/m3 煙氣其它性質(zhì)按空氣計(jì)算煤的工業(yè)分析值：CY=68% HY=4% SY=1% QY=5% NY=1% WY=6% AY=15% VY=13%按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB132712001）中二類區(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)下）：200 mg/m3二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：900 mg/m3凈化系統(tǒng)布置場地如圖311所示的鍋爐房北側(cè)15m以內(nèi)。1.5 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求1. 燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化

3、硫濃度的計(jì)算。2. 凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析確定。3. 除塵器的比較和選擇：確定除塵器類型、型號慣用語規(guī)格，并確定主要運(yùn)行參數(shù)。4. 管網(wǎng)布置及計(jì)算：確定各裝置的位置及管道布置。并計(jì)算管段的管徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。5. 風(fēng)機(jī)及電機(jī)的選擇設(shè)計(jì)：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計(jì)算選擇風(fēng)機(jī)種類、型號及電動(dòng)機(jī)的種類、型號必功率。6. 編寫設(shè)計(jì)說明書：設(shè)計(jì)說明書按設(shè)計(jì)程序編寫，包括方案的確定、設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計(jì)的簡圖等內(nèi)容。課程設(shè)計(jì)說明書應(yīng)有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻(xiàn)等部分，文字應(yīng)簡明、通順、內(nèi)容正確完整，書寫工整、裝訂成冊。7. 圖紙要求（1

4、）除塵系統(tǒng)圖一張（1號圖或2號圖）。系統(tǒng)圖應(yīng)按比例繪制、標(biāo)出設(shè)備、管件編號，并附明細(xì)表。（2）除塵系統(tǒng)平面、剖面布置圖23張（1號、2號或3號），如圖11和12,圖中設(shè)備管件應(yīng)標(biāo)編號，編號應(yīng)與系統(tǒng)圖對應(yīng)。布置圖應(yīng)按比例繪制。鍋爐房及鍋爐的繪制可以簡化，但應(yīng)能表明建筑外形和主要結(jié)構(gòu)型式。在平面布置圖中應(yīng)有方位標(biāo)志（指北針）。第二章 除塵器的選型及計(jì)算2.1 鍋爐煙氣量的計(jì)算一、煤燃燒的假設(shè)： （1）煤中固定氧可用于燃燒； （2）煤中硫主要被氧化成二氧化硫； （3）不考慮氮氧化物的產(chǎn)生； （4）煤中的氮在燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻６?、?biāo)準(zhǔn)狀況下理論空氣量以1kg煤燃燒為基礎(chǔ)，則： 重量（g） 摩爾數(shù)（mo

5、l） 需氧量（mol） H 40 40 10 S 10 0.3125 0.3125 O 50 3.125 -3.125 N 10 0.3571 0 H2O 60 3.333 故有： 標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論需氧量： 標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論空氣量：式中 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，() ；三、標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論煙氣量（空氣含水為0.01293 g/m3）： ： ：故有：標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論需氧量： 四、標(biāo)準(zhǔn)狀況下實(shí)際煙氣量式中 a空氣過剩系數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量，；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，。則：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量Q應(yīng)以計(jì)，因此，：2.2 除塵器的選擇一、除塵器應(yīng)達(dá)到的除塵效率： =91.45%式中 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度，mg/

6、m3； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m3；二、 除塵器應(yīng)達(dá)到的除SO2效率： =53.85%式中 C標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含SO2濃度，mg/m3； Cs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐SO2排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m3；三、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、煙氣溫度及要求達(dá)到的除塵效率確定除塵器的種類、型號及規(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。每臺(tái)鍋爐工況下煙氣流量： Q= =* =12193 (m3/h)式中 Q 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，m3/h； T 工況下煙氣溫度，K； T 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，273K。 則煙氣流速為=3.4(m3/s)臥式旋風(fēng)水膜除塵器的

7、型號及性能:型號91011風(fēng)量m³/h額定氣量200002500030000使用范圍165002100021000260002500033000耗水量及供水量定期供水T，hD1 （Dg）404040D2（Dg）656565連續(xù)供水T，hD1 （Dg）252525D電磁閥111 圖號CT 531（九）CT 531（十）CT 531（十一）主要尺寸L415547405320D165618081958H433345604898A92510001075B166017001890C556608658E720800880F272296321G118013401580壓力損失Pa115120125

8、除塵器質(zhì)量Kg160524812926旋風(fēng)脫水圖號CT531（十四）CT531（十五）CT531（十六）主要尺寸L423547605200D165618081958H359837904083C556608658E700800880F27229632118509001000A92510001075壓力損失Pa110115120質(zhì)量Kg150422642636根據(jù)條件選擇型號是9號。 確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置一、旋風(fēng)水膜除塵器 旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流對粉塵產(chǎn)生離心力，使其從氣流中分離出來，分離的最小粒徑可達(dá)到5-10微米。其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、占地面積小、造價(jià)低、維護(hù)方便、可耐高溫高

9、壓，可用于特高濃度（高達(dá)500g/m3以上）的粉塵。（1）旋風(fēng)除塵器內(nèi)部沒有運(yùn)動(dòng)部件，維護(hù)方便。（2）制作、管理十分方便。（3）處理相同風(fēng)量的情況下體積小，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。（4）作為預(yù)除塵器使用時(shí)，可以立式安裝，使用方便。（5）處理大風(fēng)量時(shí)便于多臺(tái)并聯(lián)使用，效率阻力不受影響。（6）可耐400高溫，如采用特殊的耐高溫材料，還可以耐受更高的溫度。（7）除塵器內(nèi)設(shè)耐磨內(nèi)襯后，可用以凈化含高磨蝕性粉塵的煙氣。（8）以干法清灰，有利于回收有價(jià)值的粉塵。（1）卸灰閥如果漏損會(huì)嚴(yán)重影響除塵效率。（2）磨損嚴(yán)重，特別是處理高濃度或磨損性大的粉塵時(shí)。（3）除塵效率不高(對捕集粒徑小于5um的微細(xì)粉塵和塵粒密

10、度小的粉塵，效率較低)，單獨(dú)使用有時(shí)滿足不了含塵氣體排放濃度的要求。（4）由于除塵效率隨筒體直徑增加而降低，因而單個(gè)除塵器的處理風(fēng)量受到一定限制。綜上所述，根據(jù)煙塵的粒徑分布或種類、工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達(dá)到的除塵效率確定除塵器的種類、型號及規(guī)格。本設(shè)計(jì)確定除塵器為干濕一體除塵器D1345（其為旋風(fēng)水膜除塵器的一種）。干濕一體除塵器是將旋風(fēng)除塵器內(nèi)筒作為水膜除塵器的筒體，是旋風(fēng)和水膜兩種除塵作用有效地結(jié)合在一起，是含塵氣體在一個(gè)除塵裝置中得到二次凈化，以提高除塵效率。含塵氣體從入口進(jìn)入裝置內(nèi)，先經(jīng)過一級旋風(fēng)除塵器除塵，然后進(jìn)入內(nèi)筒（內(nèi)壁有流動(dòng)的水膜），再進(jìn)行二次離心水膜除塵。由于增加了

11、第一級干式除塵所以進(jìn)口允許最高含塵濃度可高一些，可達(dá)到4g/m3。進(jìn)口速度以183，壓力損失為640930Pa。干濕一體除塵器結(jié)構(gòu)圖請見附錄一。二、風(fēng)機(jī)和煙囪首先確定共用一個(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(表5-1)確定煙囪的高度。表4-1 鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力/(t/h)< 1122661010202635煙囪最低高度/m202530354045×4）鍋爐總的蒸發(fā)量4*4=16(t/h)，則選煙囪高度為40m。煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算：式中 Q通過煙囪的總煙氣量，m3/h ； V按表4-2選取的煙囪出口煙氣流速，m/s ；

12、表4-2 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)1020自 然 通 風(fēng)6.010選v=4m/s =2.08(m) =2.08+2*0.025*40 =4.08(m)式中 d2煙囪出口直徑，m ；煙囪高度，m ；煙囪錐度，通常取 =0.020.03 ； =183(pa) 式中 煙囪高度，m ； 外界空氣溫度， ； 煙囪內(nèi)煙氣平均溫度， ； 當(dāng)?shù)卮髿鈮?，Pa ；三、管道的布置根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和鍋爐房現(xiàn)場的實(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。對各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單，緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝、

13、操作和檢修方便。管徑的確定式中 Q工況下管內(nèi)煙氣流量，m3/s；煙氣流速，m/s， (可查有關(guān)手冊確定，對于鍋爐煙塵)；取=13m/s d = 5m 則內(nèi)徑 d1=550-2*0.75=548.5mm由上述公式可算出實(shí)際煙氣流速系統(tǒng)阻力的計(jì)算一、摩擦壓力的損失對于圓管： 式中 管道長度，m ； 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)和管道相對粗糙度的函數(shù)?？梢圆槭謨缘玫?實(shí)際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) ；二、局部壓力損失 式中 異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊中查到；圖5-1 除塵器入口前管道示意

14、圖圖5-1中一為漸縮管。45時(shí)，取=45， =8.6(pa) l1=0.05*tan67.5=0.12(m)圖5-1中二為30°Z形彎頭 查=Re' 由手冊查得 =13.5(pa)圖5-1中三為漸擴(kuò)管查手冊得=16.3(pa)圖5-2 除塵器出口至風(fēng)機(jī)入口段管段示意圖圖5-2中a為漸擴(kuò)管。45時(shí)，取=30，圖4-2中b、c均為90°彎頭 兩個(gè)彎頭'=2=2*19.8=39.6(pa) 圖5-3 T形三通管示意圖對于如圖5-3所示T形三通管 對于T形合流三通 =47.2(pa)系統(tǒng)總阻力(其中鍋爐出口前阻力為800 pa，除塵器阻力為1400 pa)=29.7

15、+208+8.6+13.5+16.3+8.6+39.6+67.0+47.2+800+1400 =2638.5 (pa)一、系統(tǒng)總阻力的計(jì)算由以上計(jì)算可知，系統(tǒng)的總阻力為（其中鍋爐出口前阻力800Pa，除塵器阻力取900Pa）： 二、標(biāo)準(zhǔn)狀況下風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算式中 1.1風(fēng)量備用系數(shù)；Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前風(fēng)量，m3/h；tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度， 。若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度；B當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ琸Pa。三、標(biāo)準(zhǔn)狀況下風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算式中 1.2風(fēng)壓備用系數(shù)；系統(tǒng)總壓力，Pa；Sy煙囪抽力，Pa；tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度；ty風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗(yàn)用氣體溫度，為200；y3。 四、電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算式中 Qy

16、風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/h；Hy風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa；1風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率（低效風(fēng)機(jī)為0.6，高效風(fēng)機(jī)為0.9），取0.8；2機(jī)械傳動(dòng)效率，在本設(shè)計(jì)中取2=0.95； 。根據(jù)的值，選定Y6-41-C型號的風(fēng)機(jī)，其性能規(guī)格如表3-4所示。表3-4 Y6-41-C型風(fēng)機(jī)規(guī)格參數(shù)型號名稱配用電機(jī)（KW-P）風(fēng)量（m3/h）全壓（Pa）主軸轉(zhuǎn)速（r/min）Y6-41-C鍋爐引風(fēng)機(jī)15-47800-151002236-29912100適用范圍：鍋爐煙道排風(fēng)，配用風(fēng)機(jī)的電機(jī)一般由風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠配套供應(yīng)。當(dāng)煙氣管道較長時(shí)，必須考慮煙氣溫度的降低。除塵器、風(fēng)機(jī)、煙囪的煙氣流量應(yīng)按各點(diǎn)的溫度計(jì)算。一、煙氣在管道中的溫度降式中

17、 Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，m3/h ； F管道散熱面積，m2 ；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣平均比熱容(一般為1.3521.357 kJ/m3·) ；管道單位面積散熱損失 ；室內(nèi)=4187 kJ/m2·h ；室外=5443 kJ/m2·h ； 室內(nèi)管道長 ：L=2.18-0.12-0.6=1.46 (m) F=L·D=3.14*1.46*0.5=2.29(m2) 室外管道長 ：L=9.5-1.46=8.04 (m) F=L·D=3.14*8.04*0.5=12.62(m2)二、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3-2-1查得 ； 表7-1 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(<50m)磚煙囪2第三章 繪制圖紙圖紙見附錄（旋風(fēng)水膜除塵器結(jié)構(gòu)圖、鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)平面布置圖、鍋