大氣污染控制工程課程設計某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設計專業(yè)環(huán)境工程班級學號教師時間 2016/1/15目錄前言1.第一章設計依據2.1.1設計任務書2.1.2煤的工業(yè)分析 2.第二章煙氣量和煙氣濃度的計算22.1計算煙氣量的產生 2.2.2煙氣濃度3.第三章除塵器的選擇4.3.1除塵器的比較和選擇 .43.2除塵效率5.3.3除塵器的選擇 6.3.4旋風除塵器 6.第四章 確定除塵器、風機和煙囪的位置及管道的布置 84.1各裝置及管道布置的原則84.2管徑的確定8.4.3煙道的設計計算9第五章 系統(tǒng)阻力的計算 105.1摩擦壓力損失105.2總阻力損失11第六章風機和電動機選擇及計算116.1標準狀態(tài)下風機風量的計算116.2風機風壓的計算126.3電動機功率的計算126.4風機和電機的選擇13第七章煙囪的設計1.37.1煙囪高度的確定 137.2煙囪直徑的計算147.3煙囪的抽力 1.5第八章 設計說明書 1.58.1設計工藝流程圖 158.2網管布局圖（見附圖）1.68.3相關附表1.6第九章設計總結1.8參考文獻.18刖言按照國際標準化組織（1S0）作出的定義，“空氣污染：通常系指由于人類 活動和自然過程引起某些物質介入大氣中， 呈現出足夠的濃度，達到了足夠 的時間，并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境?！贝髿馕廴疚锏姆N類非常多，根據其存在狀態(tài)，可將其概括為兩大類：氣镕膠 狀態(tài)污染物和氣體狀態(tài)污染物。所謂氣溶膠，在物理、化學中概括為：幾分散介質為氣體的膠體物系。 在大氣污染中，ISO提出了明確的定義，“氣溶膠：系指沉降速度可以忽略 的固體粒子、液體粒子或固體和液體粒子在氣體介質中的懸浮體?！睆拇髿馕廴究刂频慕嵌?，按照氣溶膠的物理性質，可將其分為如下幾種：（1）粉塵;（2）煙；（3）飛灰：黑煙（smoke）：液滴（droPlet）:輕霧或霓mist）:（7）霧；（8）降塵；（9）飄塵；（10）總懸浮顆粒氣體狀態(tài)污染物種類極多，主要有五個方面：以二氧化硫為主的含硫化 合物、以氧化氮和二氧化氮為主的臺氮化合物、 碳的氧化物、碳氫化合物及 鹵素化合物等。大氣污染控制工程課程設計是廢氣污染控制工程課程的重要實踐性環(huán) 節(jié)，是環(huán)境工程專業(yè)學生在校期間第一次較全面的廢氣污染控制設計能力訓 練，在實現學生總體培養(yǎng)目標中占有重要地位。任務與目的：通過本課程學習，掌握廢氣處理設施設計與運行課程 各基本原理和基本設計方法的應用，培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)學生解決實際問題的 能力。結合前續(xù)課程廢氣處理設施設計與運行的容，本課程容為，運用 各種污染物的不同控制、轉化、凈化原理和設計方法，進行除塵、除硫、脫 氮等廢氣污染控制工程設計，使學生在廢氣污染控制工程方面得到工程訓 練。通過課程設計實踐，培養(yǎng)綜合運用廢氣污染控制設計課程和其他先修課 程的理論與生產實際知識來分析和解決廢氣污染控制設計問題的能力第一章設計依據1.1設計任務書鍋爐型號：SZL4-13型，共3臺(2.8MW 4)注：該鍋爐為拋煤機爐 設計耗煤量：750kg/臺排煙溫度：180C當地大氣壓力：970hPa煙氣密度：1.50kg/m3;空氣含水：0.01293kg/m3注：標準狀況下，假定煙氣的其余性質和空氣一致1.2煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析如下：C: 68% H: 4%S:1% 0:5%N:1% War：6% Aar：15%注：假定灰分有60%進入到煙氣中，鍋爐煙氣出口處阻力為1000Pa該鍋爐排放污染物標準(GB13271-2001)中二類區(qū)標準執(zhí)行，需要達到指 標：煙塵濃度排放標準：200mg/m3。凈化系統(tǒng)布置場地有附件給出。第二章煙氣量和煙氣濃度的計算2.1計算煙氣量的產生以1kg煤燃燒為基礎，貝U：表2-1煤的成分分析質量/g煤的成分物質的量/mol理論需氧量/molC68056.6756.67H4040.0010.00S100.310.31O503.13-1.56N10-水分603.330.00灰分150-理論需氧量：56.67+10.00+0.31-1.56=65.42mol/kg （煤）理論空氣量：65.42X（ 1+3.78） =312.71 mol/kg （煤） 即 312.71 X 22.4- 1000=7.00 mn3/kg理論空氣量條件下煙氣組成（mol）為：CO2：56.67, H2O:20+3.33=23.33SO2： 0.31，N2： 65.42X 3.78=247.29理論煙氣量為：56.67+23.33+0.31+247.29=327.60mol/kg （煤） 即 327.60X 22.4- 1000=7.34mN3/kg表2-2各種鍋爐過量空氣系數折算值鍋爐類型折算項目過?？諝庀禂礱燃煤鍋爐煙塵初始排放濃度1.7煙塵、二氧化硫排放 濃度1.8燃油、燃氣鍋爐煙塵、二氧化硫、氮 氧化物排放濃度1.2所以選擇空氣過剩系數a =1.7時，實際煙氣量為:7.34+7.00X 0.7=12.24mN3/kg標準狀態(tài)下煙氣流量Q以m3/h計，1臺機器實際煙氣量 Q=12.24X 750=9180 m3/h 總產生實際煙氣量 Q=9180X 3=27540 m3/h2.2煙氣濃度標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度C dhAaL (kg/m3)Vf式中dsh排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質量分數；Aar煤中不可燃成分的含量；Qs標準狀態(tài)下實際煙氣量，m/kg ;C 60%*15% =7.35 x 10-3(kg/ m3)=7.35 x 103 (mg/m3)12.24第三章除塵器的選擇3.1除塵器的比較和選擇選擇除塵器時必須全面考慮有關因素，如除塵效率、壓力損失、一 次投資、維修管理等，其中最主要的是除塵效率。以下問題要特別引起注意：1. 選用的除塵器必須滿足排放標準規(guī)定的排放要求對于運行狀況不穩(wěn)定的系統(tǒng)，要注意煙氣處理量變化對除塵效率和壓力損失的影響。如旋風除塵器除塵效率和壓力損失，隨處理煙氣量增加而增加；但大多數除塵器(如電除塵器)的效率卻隨處理煙氣量的增加而下降。2. 粉塵顆粒的物理性質對除塵器性能具有較大影響粘性大的粉塵容 易粘結在除塵器表面，不宜采用干法除塵；比電阻過大或過小的粉塵，不宜采用電除塵；纖維性或憎水性粉塵不宜采用濕法除塵。不同的除塵器對不同粒徑顆粒的除塵效率是完全不同的，選擇除塵器時必須首先了解欲捕集粉塵的粒徑分布，再根據除塵器除塵分級效率和除塵要求選擇適當的除塵器。表列出了典型粉塵對不同除塵器進行試驗后得出的分級 效率，可供參考。試驗用的粉塵是二氧化硅塵，密度p 2.7g/cm3。表3-1除塵器的分級效率3. 氣體的含塵濃度含塵濃度較高時，在靜電除塵器或袋式除塵器前應設置低阻力的預凈化設備， 去除較大塵粒，以使設備更好地發(fā)揮作用。 例如，降低除塵器人口的含塵濃度，可以提高袋式除塵器過濾速度，防 止電除塵器產生電暈閉塞。對濕式除塵器則可減少泥漿處理量，節(jié)省投資及減少運轉和維修工作量。 一般說，為減少喉管磨損及防止噴嘴堵塞， 對文丘里、噴淋塔等濕式除塵器，希望含塵濃度在10g/ m3以下，袋式除塵器的理想含塵濃度為0. 2 一 10g/卅，電除塵器希望含塵濃度在330g/ m以下。4 .煙氣溫度和其他性質是選擇除塵設備時必須考慮的因素對于高溫、高濕氣體不宜采用袋式除塵器。如果煙氣中同時含有SQ、NO等氣態(tài)污染物，可以考慮采用濕式除塵器，但是必須注意腐蝕問題。5.選擇除塵器時，需考慮收集粉塵的處理問題有些工廠工藝本身設 有泥漿廢水處理系統(tǒng)， 或采用水力輸灰方式， 在這種情況下可以考慮采 用濕法除塵，把除塵系統(tǒng)的泥漿和廢水納入工藝系統(tǒng)。3.2除塵效率CS式中 C 標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度，mg/m3;Cs 標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值，mg/m32007350=97.27%3.3除塵器的選擇工況下煙氣量Q（m3/ h）T式中 Q 標準狀態(tài)下的煙氣流量，m3/h ；T 工況下煙氣溫度，K ；T 標準狀態(tài)下溫度，273K9180(273 180)273315232.74 (m /h)34.23 (m /s)根據、Q查資料后選用XLP/B-10.6型旋風除塵器（X型），XLP/B型（原為CLP/B型）是帶有旁路的干式高效旋風除塵器。該除塵器主要適用于清除非粘固灰塵、煤炭、泥沙、煙塵及其它粉塵等。尺寸見表4-1 o表3-2型號 規(guī)格進口 風速m2 /s處理 風量m3/h阻力pa效率%外形尺寸 （長X寬X高）mm重量kgXLP/B-10.612-2783701398029488285-991495X 1345X52325783.4旋風除塵器旋風除塵器氣流與塵粒的運動普通旋風除塵器是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成，氣流流動狀況如圖 2-1所示。含塵氣流進人除塵器后，沿外壁由上向下作旋轉運動，同時有少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域。當旋轉氣流的大部分到達錐體底部后，轉而向上沿軸心旋轉，最 后經排出管排出。通常將旋轉向下的外圈氣流稱為外渦旋，旋轉向上的中心氣流稱為渦旋，兩者的旋轉方向是相同的。氣流作旋轉運動時，塵粒在離心力作用下逐步移向外壁，到達外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落人灰斗。氣流從除塵器頂部向下高速旋轉時，頂部的壓力下降，一部分氣流帶著細小的塵粒沿筒壁旋轉向上，到達頂部后，再 沿排出管外壁旋轉向下，最后到達排出管下端附近被上升的渦旋帶走并 從排出管排出，這股旋轉氣流稱上渦旋。 對旋風除塵器氣流運動的測定 發(fā)現，實際的氣流運動是很復雜的，除了切向和軸向運動外，還有徑向 運動。如在外渦旋，少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域；在渦旋，也存在 著離心的徑向運動。為研究方便，通常把外渦旋氣體的運動分解成為三個速度分量：切 向速度、徑向速度和軸向速度。圖3-1旋風除塵器的結構及部氣流第四章 確定除塵器、風機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鍋爐運行情況和鍋爐房現場實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。4.2管徑的確定d式中 Q 工況下管道的煙氣流量，m3/s ；v 煙氣流速，m/s （對于鍋爐煙塵v=10-15 m/s）取 v=12m/s,4 4.23 3.14 120.670 (m)直徑取整670mm查表，取標準d=670mm，管道參數見下表5-2由公式d表4-1管道參數外徑D/mm鋼制板風管外徑允許偏差/mm壁厚/mm670± 11.0徑=d1=670-2X 1.0=668(mm)4Q44.23d23.14 0.668212.07 (m/s)對于總煙氣量來講 由公式d . 4Q計算出總管煙氣直徑- v/ 4*12.69d 1.157 mV3.14* 12.07直徑取整1200mm徑=d2=1200-2 x 1.0=1198(mm)4Qd24 12.693.14 1.198211.26 (m/s)4.3煙道的設計計算煙道采用拱形，圖形如下圖4-1所示:_LLB4_L_圖4-1管道形狀由圖可以看出，煙道流過的最大煙氣量是鍋爐煙氣量的 2倍，再加上煙氣系統(tǒng)的漏風率（設為1.1），則煙道最大煙氣流量為：Q 1.1 2 15232.7433512.03 m'/h查數據可知，磚制煙道的最適合煙速是6-8 m/s，初定煙速為7 m/s，貝U煙道面積為 A Q /V 33512'03 1.33m2 3600 7而 a b2-(B)21.33貝U B=977.24mm 圓整取 B= 980mm貝U A=1.34m2校正氣速V器籠4 6.95m/S '在圍第五章系統(tǒng)阻力的計算5.1摩擦壓力損失對于圓管Pl式中 L管道長度,m；d 管道直徑,m；煙氣密度,kg / m(Pa)v 管中氣流平均速率，m/s；摩擦阻力系數，式氣體雷諾數 Re和管道相對粗糙度的函d數。可以查手冊得到（實際對金屬管道可取0.02,對磚砌或混凝土管道可取0.04）。對于670金屬圓管已知：管道長=4X 3+13=25m, d 0.67m ,0.02 , v 12.07(m/s),3p =1.5 (kg/m )273= 1.5*=0.904kg/m3273 18014(pa)Pl 0.02*互* 0.904* 12.°72 =49.0.67對于1200金屬圓管已知:管道長=3m, d 1.2m ,0.02 , v 11.26(m/s), p =1.5(kg/m3)Pl0.02* 2904* 11.2621.20=2.87(pa)由題可知鍋爐煙氣出口處阻力為lOOOPa查得資料知XLP/B的進口截面阻力系數E 0=5.52。當溫度為20 oC, 97hPa下旋風除塵器的壓力損失為2 2 P=E 0p V0 /2=9.8 X 0.904 X 12.07 /2=645.32Pa5.2總阻力損失因為忽略局部阻力損失，所以總阻力損失即為摩擦阻力損失與出口損失及旋風除塵器壓力損失之和。P 49.14 2.87 1000 645.32 1697.33Pa第六章風機和電動機選擇及計算6.1標準狀態(tài)下風機風量的計算Qr 1.1Q273 tp式中1.1風量備用系數;Q 標準狀態(tài)下風機前風量,m3 / h ;度;tp 風機前煙氣溫度，C,若管道不長，可以近似取鍋爐排煙溫B 當地大氣壓力，kPa。273 180 101.33Qr 1.1 152327429036.48 (m3/h)273976.2風機風壓的計算1 293H y 1.2( h Sy)Pay式中1.2風壓備用系數；h 系統(tǒng)總阻力，Pa ；Sy 煙囪抽力，Pa ；y 標準狀態(tài)下煙氣密度，(=1.34kg/m3 )。1 293Hy 1.2 (1697.33 184.39)2596.77 Pa0.9046.3電動機功率的計算NeQyHy3600 1000 1 2(kw)式中 Qy 風機風量，m3/h ；H y 風機風壓，Pa ；1 風機在全壓頭時的效率（一般風機為0.6）；2 機械傳動效率，用V形帶傳動時2=0.95;電動機備用系數，對引風機，=1.3。M 29036.48 2596.77 1.3” 八、Ne47,77 (kw)3600 1000 0.6 0.956.4風機和電機的選擇根據風量 Qy=29036.48m3/h，Hy=2596.77Pa，查資料后選擇 4-72,配對電機型號為 Y160M2-2第七章煙囪的設計7.1煙囪高度的確定首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量(t/h)，然后根據鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定(表 5-1)，確定煙囪的高度。表7-1鍋爐煙囪的高度鍋爐總額出1261026力<110(t/hj)262035煙囪最低咼223340度/m050545鍋爐總額出力：3X 4=12 (t/h)故選定煙囪的高度為40m。7.2煙囪直徑的計算煙囪出口徑可按下式計算：d 0.0188. Q (m)式中 Q 通過煙囪的總煙氣量，m3/h ；按表4-2選取的煙囪出口煙氣流速，m/s。表7-2煙囪出口煙氣流速/(m/s)通風方式運行情況全負荷時最小負荷機械通風10 2045自然通風6102.5 3選定 4 m/s0.01883 1.115232.742,11 m圓整取d22.2 m煙囪底部直徑d1d2 2 i H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)取 i =0.025,則 di = 2.2 + 2X 0.025X 40=4.2(m)7.3煙囪的抽力B (Pa)Sy 0.0342H(1-273 tk 273式中H 煙囪咼度，m；tk 外界空氣溫度，C；tp 煙囪煙氣平均溫度,C；B 當地大氣壓，Pa。Sy1°0342 40 K1273180)97.310184.39 (Pa)第八章設計說明書8.1設計工藝流程圖圖8-1工藝設計流程圖8.2網管布局圖（見附圖）8.3相關附表4-陽平離心訊機六種傳動方式芾不意圖功率(rpnjM/K)119kM4131.1)彌148099316陽se?型0l.Jiaa8352007T7D21777022SF6565249S6b241T4a23332E2.211450oa 5501<l3QB10031S210S81F611783519D01405272f15417酥6.515845a2&la21Jb7231237120234CO3IB FT36775L801J12O30391451714414511610437221505278516 U3O3S314043233E143410001flB53436213543703128809000119925101122SIT斫12fW25S111S190015314S?1104333001043361349TO打匕 注題 風雖全Hlipim) (m2Jhl (Pa)ICC290015702JBU340Q2£10妙O31303JS0珈LUfiLtto7L1S7LU71_臨L030 砂7551.59903041100屈12202841502T4ldBCr. 7511503651EE02Su17403251S103建4BOOOL94L11T50氐。1304537X*ISIS571XL44LZSnTtL53PI341J?L510L11210004LLJ00131440?LS433Xf1042735Q1363背船莎13333510012559#54U300liar132DOLl>194590093124550L0E92S3?L剛313509TO£33lb0WD09023310081540530725W型號額定功率額定 電流轉速效率功率 因數堵轉 轉矩額定 轉矩堵轉 電流額定電流最大 轉矩額定 轉矩kWAr/min%COS倍倍倍Y80M2-21.12.5283077.00.862.27.02.3Y90S-21.53.4284078.00.852.27.02.3Y90L-22.24.8284080.50.862.27.02.3Y100L-236.4288082.00.872.27.02.3Y112M-248.2289085.50.872.27.02.3Y132S1-25.511.1290085.50.882.07.02.3Y132S2-27.515290086.20.882.07.02.3Y160M1-21121.8293087.20.882.07.02.3Y160M2-21529.4293088.20.882.07.02.3Y160L-218.535.5293089.00.892.07.02.2Y180M-22242.2294089.00.892.07.02.2Y200L1-23056.9295090.00.892.07.02.2Y200L2-23769.8295090.50.892.07.02.2Y225M-24584297091.50.892.07.02.2Y250M-255103297091.50.892.07.02.2Y280S-275297092.00.892.07.02.2Y280M-290166297092.50.892.07.02.2Y315S-2110203298092.50.891.86.82.2Y315M-2132242298093.00.891.86.82.2第九章設計總結通過這次課程設計，我學到了很多東西，不僅知識面拓寬，綜合素質也 得到較大提高。鞏固了所學的理論知識，把理論知識和實踐結合起來，培養(yǎng) 了解決實際工程問題的能力。我對我們環(huán)境工程專業(yè)的任務及目前的形勢有 了更深刻的了解。通過這次課程設計，通過理論與實際的結合、人與人的溝 通，進一步提高思想覺悟，尤其是分析問題和解決問題的實踐能力。 作為整 個學習體系的有機組成部分，課程設計雖然安排在兩周進行，但并不具有絕 對獨立的意義。它的一個重要功能，在于運用學習成果，檢驗學習成果。運 用學習成果，把課堂上學到的系統(tǒng)化的理論知識， 嘗試性地應用于實際設計 工作中。檢驗學習成果，看一看課堂學習與實際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學習中存在的不足，以便為完善學習計劃，改變學習容與 方法提供實踐依據。對于我們本科生來說，專業(yè)知識還不夠硬，還需要不斷的學習，而課程 設計就是我們學習的最好途徑，通過課程設計，我們進一步的消化和鞏固課 堂上所學到的知識，并把所學到的理論和實踐。通過此次課程設計，讓我對除塵器的知識進行了一次實際應用并且加深了對這方面的了解，和以前學過的知識融會貫通，獲得了不少收獲。參考文獻1 童志權主編大氣污染控制工程：機械工業(yè)，20062 同濟大學等編.鍋爐及鍋爐房設備：中國建筑工業(yè)，19863 航天部第七編.工業(yè)鍋爐房設計手冊：中國建筑工業(yè)，19864 陸耀慶主編.供暖通風設計手冊.：中國建筑工業(yè)，1987