大氣課程設(shè)計(jì)：某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)說明書某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院(部)：化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)班級：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：2023年12月30日目錄1概述2設(shè)計(jì)目的2設(shè)計(jì)依據(jù)及原那么2鍋爐房根本概況2通風(fēng)除塵系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)程序32煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度5標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算53除塵器的選擇6除塵器應(yīng)該到達(dá)的除塵效率6除塵器的選擇64確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置8各裝置及管道布置的原那么8管徑確實(shí)定85煙囪的設(shè)計(jì)9煙囪高度確實(shí)定9煙囪直徑的計(jì)算9煙囪的抽力106系統(tǒng)阻力計(jì)算11摩擦壓力損失11局部壓力損失127風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的選擇及計(jì)算157.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算157.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算167.3電動機(jī)功率計(jì)算168系統(tǒng)中煙氣溫度的變化178.1煙氣在管道中的溫度降188.2煙氣在煙囪中的溫度降189通風(fēng)除塵系統(tǒng)布置圖19參考文獻(xiàn)211概述通過設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和穩(wěn)固本能課程所學(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)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。嚴(yán)格按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)〔GB13271-2001〕中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)、煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)、二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。鍋爐型號：SZL4-13型，共4臺〔2.8MW*4〕設(shè)計(jì)耗煤量760kg/h〔臺〕排煙溫度：160°C3煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa當(dāng)?shù)卮髿鈮海?7.86Pa冬季室外空氣溫度：-1°C33煙氣其他性質(zhì)按空氣計(jì)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(biāo)準(zhǔn)〔GB13271-2001〕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〕：200mg/m3二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)〔標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下〕：900mg/m3凈化系統(tǒng)布置場地如下圖的鍋爐房北側(cè)15m以內(nèi)。燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化碳濃度的計(jì)算。凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析確定。除塵器的比擬和選擇：確定除塵器類型、型號及規(guī)格，并確定其主要運(yùn)行參數(shù)。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)算各管道的管徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。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、型號及電動機(jī)的種類、型號和功率。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、包括方案確實(shí)定，設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計(jì)的簡圖等類容。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)等局部、文字應(yīng)簡明、通順，內(nèi)容正確完整，裝訂成冊。圖紙要求除塵系統(tǒng)圖一張。除塵系統(tǒng)平面圖、剖面布置圖2-3張。圖中設(shè)備管件應(yīng)標(biāo)注編號，編號應(yīng)與系統(tǒng)圖對應(yīng)。2煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算建立煤燃燒的假定：煤中固定氧可用于燃燒；煤中硫主要被氧化為SO2；不考慮NOX的生成；煤中的N在燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化為N2。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量：式中=68%，=4%，=1%，=5%——分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量：式中——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，；——煤中水分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，6%；——N元素在煤中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，1%。結(jié)果為=7.42標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量：式中——空氣過量系數(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，；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量應(yīng)以計(jì)，因此，結(jié)果為=10.25設(shè)計(jì)耗煤量==7790標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度：式中——排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，16%；——煤中不可燃成分的含量；15%——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，。結(jié)果為C=0.00234=2340式中——煤中含可燃硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；1%——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量,。結(jié)果為=19103除塵器的選擇——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度，；——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，。結(jié)果為工況下煙氣流量：式中——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，——工況下煙氣溫度，K——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，273K結(jié)果為=12356根據(jù)工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求到達(dá)的除塵效率確定除塵器：選擇XLD-6XLD-6除塵器產(chǎn)品性能規(guī)格型號配套鍋爐容量/(j/H)處理煙氣量/(m3/h)除塵效率/%設(shè)備阻力/Pa分割粒徑d/(50um)質(zhì)量/kgXLD-641800092-95932-11282369表3.2XLD-6除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸〔見圖3.1〕ABCDEFGHIJ17701718297726283792150050616763061576KLMNm1n1m2n2m3n31504155615010014312137410116m4n4ΦP116324960圖3.1除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸4確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況及鍋爐現(xiàn)場的實(shí)際情況確定各裝置的位置。一旦確定各裝置的位置，管道的布置也就根本可以確定了。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、操作和檢修方便。管道直徑：式中——工況下管道內(nèi)煙氣流量，——煙氣流速m/s(對于鍋爐煙塵=10-15m/s)取=14m/s結(jié)果為m圓整并選取風(fēng)道:表4.5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/mm壁厚/mm560±11內(nèi)徑:560-2×1=558(m/s)由公式可計(jì)算出實(shí)際煙氣流速：1m/s5煙囪的設(shè)計(jì)首先確定共用一個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5.1鍋爐煙囪的高度鍋爐總額定出力/(t/h)<11-22-66-1010-2026-35煙囪最低高度/m202530354045鍋爐總額定出力：4×4=16〔t/h〕,應(yīng)選定煙囪高度為40m煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算：式中——通過煙囪的總煙氣量，；——按表5.2選取的煙囪出口煙氣流速，m/s表5.2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)荷時(shí)機(jī)械通風(fēng)10-204-5自然通風(fēng)6-10選定=4m/s結(jié)果為:=m圓整取d=2m。煙囪底部直徑：式中——煙囪出口直徑，m；——煙囪高度，m；——煙囪錐度〔通常取i=0.02-0.03〕。結(jié)果為:d=1=〔m〕式中——煙囪高度，m；——外界空氣溫度，°C——煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，°C——當(dāng)?shù)卮髿鈮?，Pa。結(jié)果為:6系統(tǒng)阻力計(jì)算〔1〕對于圓管：式中——摩擦阻力系數(shù)〔實(shí)際中對金屬管道可取0.02.對磚砌或混凝土管道可取0.04〕?！艿乐睆?m——煙氣密度，kg/m3——管中氣流平均速率,m/s——管道長度,m對于直徑500mm圓管：EQB結(jié)果為:BPa〔2〕對于磚砌拱形煙道〔見圖6.1〕D=560mm式中S為面積，結(jié)果為：B=595mm 圖6.1磚砌拱形煙道式中——異形管件的局部阻力系數(shù)，——與相對應(yīng)的斷面平均氣流速率，m/s——煙氣密度，kg/m3圖6.2中一為漸縮管。圖6.2除塵器入口前管道示意圖≦45度時(shí)，=0.1，取=45度，結(jié)果為：L×tan67.5=0.12〔m〕H=2.985-2.39=0.595=0.6〔m〕H取==1.57〔=1.0〕結(jié)果為：查《大氣污染控制工程》附表十一，并取=30度，那么(m)圖6.3除塵器出口至風(fēng)機(jī)入口段管道示意圖≦45度時(shí)，=0.1，取=30度，=13.9m/s結(jié)果為：L=0.82(m)圖6.3中b、c均為90度彎頭D=500，取R=D那么結(jié)果為：兩個彎頭VV1l1V2l2V3l3T形三通管示意圖對于T形合流三通結(jié)果為：系統(tǒng)總阻力〔其中鍋爐出口前阻力為800Pa，除塵器阻力1128Pa〕為:7風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的選擇及計(jì)算7.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算式中——風(fēng)量備用系數(shù)，——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前表態(tài)下風(fēng)量，m3/h——風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，假設(shè)管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度,°C——當(dāng)?shù)卮髿鈮?，kP結(jié)果為(m3/h)7.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算式中——風(fēng)機(jī)備用系數(shù)；——系統(tǒng)總阻力，Pa；——煙囪抽力，Pa——風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，°C——風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗(yàn)用氣體溫度，°C——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣密度，kg/m3結(jié)果為根據(jù)Hy和Qy，選定4-68型No.的引風(fēng)機(jī)表7.24-68型引風(fēng)機(jī)性能表機(jī)號傳動方式工況序號轉(zhuǎn)速/r/min流量/m3/h全壓/Pa內(nèi)效率/%內(nèi)功率/kw所需功率/kwC222401451131087917．217.3電動機(jī)功率計(jì)算式中——風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/h——風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa——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〕——機(jī)械傳動效率，當(dāng)風(fēng)機(jī)與電機(jī)直聯(lián)傳動時(shí)=1，用聯(lián)軸器連接時(shí)—0.98，用V型帶傳動時(shí)——電動機(jī)備用系數(shù)，對引風(fēng)機(jī)，根據(jù)電動機(jī)的功率、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、傳動方式選定Y180M-2型電動機(jī)。8系統(tǒng)中煙氣溫度的變化8.1煙氣在管道中的溫度降式中——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，m3/h——管道散熱面積，m2———1.357KJ/(m3·°C〕——管道單位面積散熱損失KJ/(m3·h)室內(nèi)=4187KJ/(m3·h)室外=5443KJ/(m3·h)室內(nèi)管道長：F=L·D=(m2)室外管道長L=9.5-1.46=8.04(m)F=L·D=(m2)8.2煙氣在煙囪中的溫度降式中——煙囪高度，m?！獪囟认禂?shù)，可由表7-2-1查得?！嫌猛粺焽璧乃绣仩t額定蒸發(fā)量之和，t/h；表8.1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〔H<50m，壁厚小于0.5m〕磚煙囪〔壁厚大于0.5m〕A2總溫度降：9通風(fēng)除塵系統(tǒng)布置圖鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)布置圖和立面圖分別見圖9.1和9.2。A-A側(cè)面圖圖9.1鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)立面圖設(shè)計(jì)說明煙道為磚煙道，導(dǎo)角為45度，與圓管連接處采取密封措施，所有器件接口處均用法蘭盤連接序號名稱個數(shù)規(guī)格型號備注1煙道1H=40m上徑直徑800，下徑直徑500，厚300磚煙道2人孔1500×4003導(dǎo)流板14煙道11000×1000磚煙道5圓管外徑直徑560，壁厚1鋼制6V形帶57風(fēng)機(jī)44-68型No.C8電動機(jī)4Y180M-29彎頭890度圓形，直徑5001