大氣污染控制工程煙囪設(shè)計(jì)

資源與環(huán)境環(huán)境工程0901班學(xué)生xxx課程設(shè)計(jì)第1頁(yè)共9頁(yè)濟(jì)南大學(xué)課程設(shè)計(jì)用紙目錄1.總論…………………………21.1煙氣污染物的危害……………………22.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)…………………32.1設(shè)計(jì)題目………………32.2設(shè)計(jì)目的………………32.3設(shè)計(jì)原始資料…………32.4設(shè)計(jì)要求………………43.設(shè)計(jì)計(jì)算及類型選擇………………………43.1煙囪設(shè)計(jì)應(yīng)注意問(wèn)題…………………43.2煙囪內(nèi)徑和出口流速……………………53.3煙囪管壁厚度……………53.4囪高度的計(jì)算……………53.4.1煙氣抬升高度………………………53.4.2煙囪有效高度………………………63.4.3煙囪幾何高度計(jì)算…………………63.5煙囪材料選擇……………73.5.1混凝土材料選擇規(guī)范………………73.6風(fēng)機(jī)計(jì)算與選擇…………73.6.1選擇風(fēng)機(jī)應(yīng)注意的事項(xiàng)……………73.6.2風(fēng)機(jī)通風(fēng)量計(jì)算……………………83.6.3通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算…………………83.6.4通風(fēng)機(jī)的選擇………………………84.樣圖設(shè)計(jì)………………………95.課程設(shè)計(jì)小結(jié)………………9參考文獻(xiàn)…………………………9題目某鏈條爐煙氣除塵系統(tǒng)中的煙囪設(shè)計(jì)1.總論在目前，大氣污染已經(jīng)變成了一個(gè)全球性的問(wèn)題，主要有溫室效應(yīng)、臭氧層破壞和酸雨。而大氣污染可以說(shuō)主要是人類活動(dòng)造成的，大氣污染對(duì)人體的舒適、健康的危害包括對(duì)人體的正常生活和生理的影響。目前，大氣污染已經(jīng)直接影響到人們的身體健康。該燃煤電廠的大氣污染物主要是顆粒污染物，而且排放量比較大所以必須通過(guò)有效的措施來(lái)進(jìn)行處理，以免污染空氣，影響人們的健康生活。隨著工業(yè)的發(fā)展，能源的消耗量逐步上升，大氣污染物的排放量相應(yīng)增加。而就我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展水平及能源的結(jié)構(gòu)來(lái)看，以煤炭為主要能源的狀況在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)有根本性的改變。大氣質(zhì)量是環(huán)境質(zhì)量的一個(gè)重要內(nèi)容。人的生存每時(shí)每刻都離不開(kāi)空氣，大氣質(zhì)量與人類生存環(huán)境息息相關(guān)，所以對(duì)大氣污染的治理與控制非常重要。大氣流動(dòng)性強(qiáng)、涉及面廣，而且一旦受污染后，修復(fù)比較困難。雖然人們?cè)诖髿猸h(huán)境整治方面做了大量工作，但目前的空氣質(zhì)量仍然不盡如人意，因此防止污染、改善空氣環(huán)境成為當(dāng)今迫切的環(huán)境任務(wù)。環(huán)境問(wèn)題不是一個(gè)單一的社會(huì)問(wèn)題，它是與人類社會(huì)的政治經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密相關(guān)的。環(huán)境問(wèn)題在很大程度上是人類社會(huì)發(fā)展尤其是那種以犧牲環(huán)境為代價(jià)的發(fā)展的必然產(chǎn)物。西方國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入了工業(yè)化社會(huì)，他們已在償還工業(yè)化起步階段以來(lái)對(duì)環(huán)境欠下的債務(wù)。我國(guó)正在進(jìn)行社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，正在經(jīng)歷從農(nóng)業(yè)社會(huì)向工業(yè)社會(huì)的過(guò)渡。我們決不能走西方國(guó)家“先污染，后治理”的老路，而應(yīng)該提前把環(huán)境保護(hù)放到一個(gè)重要的位置。這既是歷史的教訓(xùn)，也是我們面臨的必然選擇，在環(huán)境危機(jī)日益深化的情況下一種被動(dòng)選擇。因?yàn)榄h(huán)境問(wèn)題已成為危害人們健康，制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的重要因素。1.1煙氣污染物的危害煙氣是氣體和煙塵的混合物，是污染居民區(qū)大氣的主要原因。煙氣的成分很復(fù)雜，氣體中包括SO2、CO、CO2碳?xì)浠衔镆约暗趸衔锏?，煙塵包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高溫裂解產(chǎn)物等。因此煙氣對(duì)環(huán)境的污染是多種毒物的復(fù)合污染。煙塵對(duì)人體的危害性與顆粒的大小有關(guān)，對(duì)人體產(chǎn)生危害的多是直徑小于10微米的飄塵，尤其以1-2.5微米的飄塵危害性最大。煙塵對(duì)空氣的污染與氣象條件關(guān)系密切，風(fēng)、大氣穩(wěn)定度、湍流等與大氣污染狀況關(guān)系密切，此外光化學(xué)、生物化學(xué)對(duì)煙氣的污染亦有一定影響。煙氣污染物對(duì)人體的危害一方面取決于污染物質(zhì)的組成、濃度、持續(xù)時(shí)間及作用部位，另一方面取決于人體的敏感性。煙氣濃度高是可引起急性中毒，表現(xiàn)為咳嗽、咽痛、胸悶氣喘、頭痛、眼睛刺痛等，嚴(yán)重者可死亡。最常見(jiàn)的是慢性中毒，引起刺激呼吸道粘膜導(dǎo)致慢性支氣管炎等。1957年日本的四日市哮喘既是煙氣慢性毒害的典型例子。另外煙氣尚含有苯丙芘等強(qiáng)烈致癌物質(zhì)。目前還沒(méi)有足夠的資料說(shuō)明汽車廢氣中各種有害成分對(duì)人類及其它哺乳動(dòng)物健康危害的綜合作用，多借助個(gè)別成分的毒性作用來(lái)評(píng)價(jià)其危害。一氧化碳主要通過(guò)與血紅蛋白結(jié)合使之喪失攜氧功能，嚴(yán)重時(shí)可引起死亡。氮氧化合物吸入后刺激呼吸道粘膜，引起肺炎。碳氧化合物主要是一些多環(huán)芳烴，除具有致癌作用外，尚可刺激皮膚、粘膜，尤其是與氮氧化合物形成光化學(xué)煙霧，刺激性更強(qiáng)，重者可危及生命。此外汽車廢氣中含有鉛，可導(dǎo)致慢性鉛中毒。要預(yù)防其污染可通過(guò)以下途徑：改革燃料，推廣無(wú)鉛汽油以及尋找石油代用品等；改進(jìn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造，使燃料盡可能充分燃燒。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)城市街道環(huán)境的監(jiān)測(cè)。2.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2.1設(shè)計(jì)題目某鏈條爐煙氣除塵系統(tǒng)中的煙囪設(shè)計(jì)2.2設(shè)計(jì)目的性質(zhì)：環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生在校期間第一次較全面的大氣污染控制設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，在實(shí)現(xiàn)學(xué)生總體培養(yǎng)目標(biāo)中占有重要地位。任務(wù)與目的：通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，掌握《大氣污染控制工程》課程各基本原理和基本設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。結(jié)合前續(xù)課程《大氣污染控制工程》的內(nèi)容，使學(xué)生在大氣污染控制工程方面得到工程訓(xùn)練。（1）通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)綜合運(yùn)用廢氣污染控制設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)來(lái)分析和解決大氣污染控制設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。（2）學(xué)習(xí)大氣污染控制設(shè)計(jì)的一般方法、步驟，掌握大氣污染控制設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。3）進(jìn)行大氣污染控制設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練：例如計(jì)算、繪圖、查閱資料和手冊(cè)、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。（4）培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的工作作風(fēng)，踏實(shí)苦干、勇于創(chuàng)新的敬業(yè)精神。2.3設(shè)計(jì)原始資料鍋爐類型：鏈條爐；排放的干煙氣中，顆粒物占30.0%，煙氣溫度443K，流量5663.37m3/h。煙氣粘度：2.4×10－5pa.s允許壓力損失：2000pa煙氣密度：1.18kg/m3煙氣真密度：2.2g/cm3空氣過(guò)剩系數(shù)：a=1.4

煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：200㎎/m3環(huán)境溫度：-7℃當(dāng)?shù)貧鈮海?9KPa凈化系統(tǒng)布置場(chǎng)地在鍋爐房北側(cè)10-15米以內(nèi)2.4設(shè)計(jì)要求1、根據(jù)煙氣量、煙氣性質(zhì)以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件等數(shù)據(jù)確定煙氣出口速度，煙囪高度，直徑2、選擇風(fēng)機(jī)3、完成風(fēng)煙囪的位置及管道布置4、按照工程制圖要求繪制一張煙囪和系統(tǒng)的A3圖3.設(shè)計(jì)計(jì)算及類型選擇3.1煙囪設(shè)計(jì)應(yīng)注意問(wèn)題1、增加煙氣抬升高度的措施錠煙氣抬升的主要因素有煙氣本身的熱力性質(zhì)、動(dòng)力性質(zhì)、氣象條件和近地層下墊面等。

（1）影響煙氣抬升高度的第一因素是煙氣所具有的初始動(dòng)量和浮力。初始動(dòng)量的大小取決于煙氣出口速度和煙囪口的內(nèi)徑；浮力大小決定于煙氣和周圍空氣的密度差和溫度，若煙氣與空氣因組分不同而產(chǎn)生的密度差異很小時(shí)，煙氣抬升的浮力大就主要取決于煙氣溫度Tb與空氣溫度Ta之差。當(dāng)風(fēng)速為5m/s，煙氣溫度在100~200℃時(shí)，Tb與Ta每相差1K，抬升高度約增加1.5m。因此，提高排氣溫度有利于煙氣抬升，所以應(yīng)注意減少煙道及煙囪的熱損失。

（2）煙氣與周圍空氣的混合速率是影響煙氣抬升的第二因素，決定混合速率的主要因素是平均風(fēng)速和湍流強(qiáng)度。平均風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，煙氣與周圍空氣混合越快，因此，應(yīng)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)某隹谒俣取?/p>

（3）增加排氣量對(duì)動(dòng)量抬升和浮力抬升均有利，因此在附近有幾個(gè)煙囪時(shí)采用集合煙囪排氣。

2、在進(jìn)行煙囪高度設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）對(duì)于設(shè)計(jì)的高煙囪（大于200m），若所在地區(qū)上部逆溫出現(xiàn)頻率較高時(shí)，則應(yīng)有上部逆溫的擴(kuò)散模式校核地面污染物濃度。對(duì)于設(shè)計(jì)中小型煙囪，當(dāng)輻射逆溫很強(qiáng)則應(yīng)按漫煙型擴(kuò)散模式校核地面污染物濃度

（2）煙流抬升公式的選擇也是煙囪設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。

（3）關(guān)于氣象參數(shù)的取值方法有兩種，一種是取多年的平均值，另一種取值是保證頻率值。（4）煙囪的最低高度應(yīng)滿足各行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。3.2煙囪內(nèi)徑和出口流速先選定煙囪出口內(nèi)徑，根據(jù)資料選D=0.5m于是根據(jù)得到題中所給數(shù)據(jù)qv=5663.37m3/h=1.57m3/s所以Vs==8m/s3.3煙囪管壁厚度選定煙囪內(nèi)徑后，查閱先關(guān)文獻(xiàn)可以確定煙囪筒壁的厚度筒壁的厚度應(yīng)符合下表要求筒壁最小厚度筒壁頂口內(nèi)徑（m）最小厚度（mm）D≤41404＜D≤61606＜D≤8180D＞8180+(D-8)×10本次設(shè)計(jì)取管壁厚度為140mm3.4囪高度的計(jì)算3.4.1煙氣抬升高度根據(jù)公霍蘭德（Holland）公式計(jì)算煙氣抬升高度ΔH=式中:ΔH—煙氣抬升高度，mVs——煙氣出口處流速，m/sD—煙囪出口處內(nèi)徑，mv—煙氣出口處的風(fēng)速，m/sTs——煙氣出口處的煙流溫度，KTa—環(huán)境大氣溫度，K所以根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算：ΔH=m=2.03m此公式適用于中性大氣條件。對(duì)于非中性大氣條件時(shí)，霍蘭德建議作如下修正：對(duì)不穩(wěn)定條件，煙氣抬升高度增加10%-20%；對(duì)于穩(wěn)定條件，減小10%-20%。普遍認(rèn)為，霍蘭德公式比較保守，特別是當(dāng)煙囪高，熱釋放率強(qiáng)時(shí)偏差更大。3.4.2煙囪有效高度按地面最大濃度的計(jì)算方法該法是保證大氣污染物的地面最大濃度不超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度限值來(lái)確定煙囪的高度。若設(shè)ρ0為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度限值，ρb為環(huán)境背景值，按證ρmax≤ρ0-ρb,則得到煙囪高度計(jì)算式：式中：σz/σy——常數(shù)，一般取0.5-1?！獰焿m排放濃度標(biāo)準(zhǔn)值——環(huán)境背景值，本式中取背景值為零——煙氣出口處風(fēng)速計(jì)算：-2.03=14.43m為方便計(jì)算和設(shè)計(jì)取Hs=15m3.4.3煙囪幾何高度計(jì)算煙囪幾何高度計(jì)算H=Hs-ΔH=(15-2.03)m=12.97m為方便設(shè)計(jì)，煙囪幾何高度取H=13m3.5煙囪材料選擇查閱相關(guān)文獻(xiàn)，煙囪材料可選磚石，混凝土，鋼筋和鋼材。本次設(shè)計(jì)中，煙囪材料選取混凝土。3.5.1混凝土材料選擇規(guī)范1混凝土宜采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥配制，混凝土標(biāo)號(hào)不宜低于200號(hào)。2混凝土的水灰比不宜大于0.5.混凝土的水泥用量不宜超過(guò)450Kg/m3。3混凝土的骨料應(yīng)堅(jiān)硬致密。骨料宜采用玄武巖、閃長(zhǎng)巖、花崗巖等破碎的碎石或卵石。細(xì)骨料宜采用天然砂，也可采用上述巖石經(jīng)破碎篩分后的產(chǎn)品，但不得含有金屬礦物，云母、硫酸化合物和硫化物。4粗骨料粒徑不應(yīng)超過(guò)管壁厚度的1/5和鋼筋間距的3/4，同時(shí)最大粒徑不應(yīng)超過(guò)60mm。5沿筒壁高度方向宜采用相同標(biāo)號(hào)的混凝土。當(dāng)煙囪較高（150m以上）時(shí)，亦可采用不同標(biāo)號(hào)的混凝土，煙囪下部的混凝土標(biāo)號(hào)應(yīng)高于上部混凝土標(biāo)號(hào)。6筒壁頂部第一節(jié)和有煙氣直接作用的部位，不宜采用石灰石做骨料。3.5風(fēng)機(jī)計(jì)算與選擇3.5.1選擇風(fēng)機(jī)應(yīng)注意的事項(xiàng)風(fēng)機(jī)選型是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，對(duì)技術(shù)要求很高。風(fēng)機(jī)的選型方法也很多，例如按對(duì)數(shù)坐標(biāo)曲線選型、按無(wú)因次特性曲線選型等，還有專業(yè)的風(fēng)機(jī)選型軟件也可以幫助選型。不管在風(fēng)機(jī)選型時(shí)選擇何種方法，我們都要把握一些基本原則。1、風(fēng)機(jī)的用途是決定因素。風(fēng)機(jī)的用途決定性能，而性能決定廠商，因此風(fēng)機(jī)的用途是選型時(shí)要放在第一位考慮的因素。風(fēng)機(jī)的用途和風(fēng)機(jī)輸送氣體的狀態(tài)直接相關(guān)，氣體物理?xiàng)l件和化學(xué)性質(zhì)不同，所采用的風(fēng)機(jī)類型也有很大區(qū)別。風(fēng)機(jī)輸送的氣體如果有易燃、易爆的特性，則要選擇防爆風(fēng)機(jī);風(fēng)機(jī)輸送的氣體如果含有大量粉塵或是輸送煤粉，要選擇排塵、煤粉風(fēng)機(jī);風(fēng)機(jī)要輸送的氣體有比較強(qiáng)的腐蝕性時(shí)，要選擇防腐風(fēng)機(jī);在高溫條件下工作或輸送高溫氣體，要選擇耐溫風(fēng)機(jī)。2、風(fēng)機(jī)的制造商選擇風(fēng)機(jī)的用途確定后，可以根據(jù)風(fēng)機(jī)的性能要求，首先確定風(fēng)機(jī)的檔次，決定是選用國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)或進(jìn)口風(fēng)機(jī)。而后，要對(duì)特定檔次的風(fēng)機(jī)制造商做基本了解，確定風(fēng)機(jī)制造商的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品規(guī)格等信息，還要考慮風(fēng)機(jī)的環(huán)保水平。風(fēng)機(jī)選型過(guò)程中，還要考慮制造商的技術(shù)實(shí)力、維修水平，對(duì)風(fēng)機(jī)的后續(xù)服務(wù)是否及時(shí)，能否保證風(fēng)機(jī)的正常使用。另外，風(fēng)機(jī)制造商在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面的表現(xiàn)，能體現(xiàn)其技術(shù)實(shí)力，也應(yīng)列入選型考慮范圍3.5.2風(fēng)機(jī)通風(fēng)量計(jì)算通風(fēng)量按下式計(jì)算（m2/h)式中：——管道計(jì)算總風(fēng)量，m3/h—考慮系統(tǒng)漏風(fēng)所附加的安全系數(shù)。一般管道取K1=0.1；除塵管道取=0.1-0.15.計(jì)算：=（1+0.1）m3/h=6229.71m3/h3.5.3通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓按下式計(jì)算ΔP0=式中：ΔP—管道計(jì)算總壓力損失，Pa—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=0.1-0.15；除塵管道取K2=0.15-0.2;ρ0,P0,T0-通風(fēng)機(jī)性能表中給出的標(biāo)定標(biāo)定狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度。一般說(shuō)，P0=101.325Kpa,對(duì)于通風(fēng)機(jī)T0=20℃,ρ0=1.2㎏/m3ρ,p,T-運(yùn)行工況下進(jìn)入通風(fēng)機(jī)時(shí)的氣體密度、壓力、溫度。計(jì)算：ΔP0=（1+0.15）898.6Pa=1593.99Pa3.5.4通風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算出和后，可按通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本給出的性能曲線或表格選擇所需通風(fēng)機(jī)的型號(hào)規(guī)格風(fēng)機(jī)型號(hào)規(guī)格表風(fēng)機(jī)型號(hào)流量m3/h全壓Pa靜壓Pa轉(zhuǎn)速r/minCBL36600013961195175072001330106086001255840所選風(fēng)機(jī)型號(hào)為CBL364.樣圖設(shè)計(jì)5.課程設(shè)計(jì)小結(jié)本次設(shè)計(jì)某鏈條爐煙氣除塵系統(tǒng)中的煙