環(huán)境工程課程設(shè)計(jì)：某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì).

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)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(jí)： _學(xué)生姓名：_指導(dǎo)教師： _年 月曰目 錄1概述. 21.1設(shè)計(jì)目的. 21.2設(shè)計(jì)依據(jù)及原則. 21.3鍋爐房基本概況. 21.4通風(fēng)除塵系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)程序 . 22煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算 . 42.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量 . 42.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量 . 42.3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量 . 42.4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度 . 52.5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. 63.1除塵器應(yīng)該達(dá)到的除塵效率 . 63.2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

2、 . 84.1各裝置及管道布置的原則 . 84.2管徑的確定. 85煙囪的設(shè)計(jì). 95.1煙囪高度的確定 . 95.2煙囪直徑的計(jì)算. 95.3煙囪的抽力 . 106系統(tǒng)阻力計(jì)算. 116.1摩擦壓力損失. 116.2局部壓力損失 . 127系統(tǒng)中煙氣溫度的變化 . 157.1煙氣在管道中的溫度降 . 157.2煙氣在煙囪中的溫度降 . 158風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選擇及計(jì)算 . 178.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算 . 178.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算. 178.3電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算. 189通風(fēng)除塵系統(tǒng)布置圖. 19參考文獻(xiàn). 211概述1.1設(shè)計(jì)目的通過(guò)設(shè)計(jì)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，

3、培養(yǎng)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)，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(shuō)明書的能力。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)及原則嚴(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。1.3鍋爐房基本概況鍋爐型號(hào)：SZL4-13型，共4臺(tái)（2.8MW*4設(shè)計(jì)耗煤量800kg/h （臺(tái)）排煙溫度：160 C煙氣密度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：1.34kg/m3空氣過(guò)剩系數(shù)：a=1.4煙氣在鍋爐出口前阻力：800 Pa當(dāng)?shù)卮髿鈮海?7.86 Pa冬季室外空氣溫度

4、：-1 C空氣含水（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）按 0.01293kg/m3設(shè)空氣含濕量=12.93g/m3 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/m二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：900mg/m 凈化系統(tǒng)布置場(chǎng)地如圖所示的鍋爐房北側(cè)15m以內(nèi)。1.4通風(fēng)除塵系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)程序1.燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化碳濃度的計(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(hào)及規(guī)

5、格，并確定其主要運(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)算各管道的管徑、長(zhǎng)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(hào)及電動(dòng)機(jī)的種類、型號(hào)和功率。6.編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書：設(shè)計(jì)說(shuō)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(jiǎn)圖等類容。課程設(shè)計(jì)說(shuō)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(jiǎn)明、通順，內(nèi)容正確完整，裝訂成冊(cè)。7.圖紙要求1）除塵系統(tǒng)圖一張。2）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(hào)，編號(hào)應(yīng)與系 統(tǒng)圖對(duì)應(yīng)。2煙氣

6、量煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算2.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量建立煤燃燒的假定：1.煤中固定氧可用于燃燒；2.煤中硫主要被氧化為SQ;3.不考慮NOX的生成；4.煤中的N在燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化為2。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量：Qa 4.67(1.867CY 5.56HY 0.7SY 0.7OY) (m3/kg)式中YYYYC =68% H =4% S =1% O =5-分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。結(jié)果為Qa =6.97 (m3/kg)2.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量：Qs 1.867(CY 0.375SY) 11.2H Y 1.24WY 0.016Qa 0.79Qa 0.8NY(m3/kg)式中3Q

7、a-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，m /kg ；YW 煤中水分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，6%YN N元素在煤中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，1%結(jié)果為Qs =7.42 (m/kg)2.3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量：3Qs Qs 1.016(1)Qa (m /kg)式中結(jié)果為Q Qs設(shè)計(jì)耗煤量Q =10.253(m /kg)Q =82003(m /h)2.4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度:YC dsh?A Qs3(kg/m )式中d sh排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，16%YA 煤中不可燃成分的含量；15%Qs 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，m3/kg結(jié)果為C=0.00234(kg/m)=2340(mg

8、/m)2.5標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算2SY106(mg/m3)式中YS 煤中含可燃硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；1%Qs 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量,m3/ kg結(jié)果為CSO2 =1910 (mg/m3)空氣過(guò)量系數(shù);Qs 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量，m3 / kg ；Qa-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，m /kg ；3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量Q應(yīng)以m /h計(jì)，因此,3.1除塵器應(yīng)該達(dá)到的除塵效率CS 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度,3除塵器的選擇mg / m3 ；7C 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結(jié)果為91.45%3.2除塵器的選擇工況下煙氣流量:QTm3/h式中3Q 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，（m /h

9、）T工況下煙氣溫度，KT 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，273 K結(jié)果為QQ36009754975436003(m /h)2.7(m3 /s)XLD-4 型根據(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：選擇多管式旋風(fēng)除塵器，產(chǎn)品性能規(guī)格見表 3.1匚1-A .表3.1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/h)除塵效率/%設(shè)備阻力/Pa分割粒徑d/(50um)質(zhì)量/kgXLD-441200092-95932-11283.06-3.32369表3.2除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸(見圖3.1 )ABCDEFGHMN1400140030050350100029854460700423

10、5圖3.1 除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸(m)4確定除塵器、風(fēng)機(jī)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(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。4.2管徑的確定管道直徑：d4Q(m)式中3Q 工況下管道內(nèi)煙氣流量，m /s煙氣流速 m/s (對(duì)于鍋爐煙塵 =10-15 m/s)取 =14 m/s結(jié)果為d=0.49 (m)圓整并選取風(fēng)道：表4.5風(fēng)道直徑規(guī)格表鋼制板風(fēng)管外徑D/mm外徑允許偏差/mm壁厚/mm500 10.75內(nèi)徑：d1 500

11、-2 X 0.75=498.5(m/s)由公式可計(jì)算出實(shí)際煙氣流速:V=13.8 (m/s)5煙囪的設(shè)計(jì)5.1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(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：4X4=16(t/h ),故選定煙囪高度為40 m5.2煙囪直徑的計(jì)算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算:(m)式中Q 通過(guò)煙囪的總煙氣量，m3 / h ；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

12、氣流速/ (m/s)運(yùn)行情況通風(fēng)方式全負(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)6-102.5-3選定 =4m/s結(jié)果為：d=1.83 (n)圓整取d=1.8 m。煙囪底部直徑：d d2 2?i?H(m)式中d2煙囪出口直徑，mH 煙囪高度，mi 煙囪錐度（通常取i=0.02-0.03 ）。取 i=0.02結(jié)果為：di=3.5 （m）5.3煙囪的抽力式中H 煙囪高度，mtk 外界空氣溫度， Ctp 煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，。CB-當(dāng)?shù)卮髿鈮海琍a。結(jié)果為：Sy=183（ Pa）Sy0.0342H (1273 tk1273 tp)?B(Pa)0.04 ）。式中摩擦阻力系數(shù)(實(shí)際中對(duì)金屬管道可取

13、0.02.對(duì)磚砌或混凝土管道可取d 管道直徑,m煙氣密度，kg/m3管中氣流平均速率，m/sL 管道長(zhǎng)度,m對(duì)于直徑500mni圓管:L=9.5m273273n1.34 -273 160443結(jié)果為：PL 30.4 （Pa）（2）對(duì)于磚砌拱形煙道（見圖6.1）22 B 2S 2 -D B（）42 26系統(tǒng)阻力計(jì)算6.1摩擦壓力損失(1)對(duì)于圓管:PL（Pa）0.84（ kg/m3）D=500 mm式中S為面積，結(jié)果為：B=450 mm圖6.1磚砌拱形煙道6.2局部壓力損失2p ?(Pa)2式中異形管件的局部阻力系數(shù)，與 相對(duì)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。

14、圖6.2除塵器入口前管道示意圖=45 度時(shí)，=0.1 ,取=45 度，=13.8m/s結(jié)果為：P 8.0 (Pa)L1=0.05 x tan67.5=0.12( m)圖6.2中二為30度Z形彎頭H=2.985-2.39=0.595=0.6(m)H/D=0.6/0.5=0.12取=0.157=Re =1.57( Re=1.0)結(jié)果為：p 12.6 (Pa)=0.1，=13.8m/s圖6.3中a為漸擴(kuò)管圖6.3除塵器出口至風(fēng)機(jī)入口段管道示意圖三45度時(shí),取=30度，結(jié)果為：p 8.0( Pa)L=0.93(m)圖6.3中b、c均為90度彎頭圖6.2中三為漸闊管A2A10.35 10.49854(1

15、0.495)2tan1515.20.93(Pa)(m)0啟占UVil iD=50Q 取 R=D則=0.23結(jié)果為：p 18.4( Pa)兩個(gè)彎頭p 2 p 2 18.4 36.8( Pa)對(duì)于如圖6.4中所示T形三通管V3I 3T形三通管示意圖=0.78p 62.4 （Pa）對(duì)于T形合流三通 =0.55結(jié)果為：P 44（ Pa）系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為 800Pa,除塵器阻力1128Ps）為：h 30.4 84.1 8 12.6 15.2 8 36.8 62.4 44 800 1128 2329.5（ Pa）7.1煙氣在管道中的溫度降q?FQ?CV(C)t1q1 F1 q2 F2Q ?

16、Cv Q ? Cv9.4 ( C)H ?A(C)7系統(tǒng)中煙氣溫度的變化式中Q-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，m/hF 管道散熱面積，mCV 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣平均比熱容(一般為1.352 1.357KJ/(m 3 C)q 管道單位面積散熱損失KJ/(m 3 h)室內(nèi) q=4187 KJ/(m3 h)室外 q =5443 KJ/(m3 h)室內(nèi)管道長(zhǎng)：L=2.18-0.6-0.12=1.46_ _ 2F=n L D=2.29 (m )室外管道長(zhǎng)L=9.5-1.46=8.04 (m)F=nL D=12.69 (m 2)7.2煙氣在煙囪中的溫度降式中H 煙囪高度，mA溫度系數(shù)，可由表7-2-1D合用同一煙囪的所有

17、鍋爐額定蒸發(fā)量之和,t/h ;HAD總溫度降:t t1 t213.4( C)煙囪種類鋼煙囪（無(wú)襯筒）鋼煙囪（有襯筒）磚煙囪（H50m磚煙囪（壁厚大于壁厚小于0.5m）0.5m)A20.80.40.2表7.1煙囪溫降系數(shù)t 24 ( C)Qy1 1Q 273 tp 101.325273B3(m /h)B 當(dāng)?shù)卮髿鈮?，kP結(jié)果為8.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算Hy 1.2(式中1.2 風(fēng)機(jī)備用系數(shù)；h系統(tǒng)總阻力，Sy 煙囪抽力，Patp 風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，Q=11109.8(m/h )273 tp 101.325 1.293 h Sy)273 tyPa；(Pa)8風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選擇及計(jì)算8.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)

18、算式中1.1 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，m/htp 風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，若管道不太長(zhǎng)，可以近似取鍋爐排煙溫度， Cty 風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗(yàn)用氣體溫度，。Cy 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣密度，kg/m3結(jié)果為H=2400 (Pa)根據(jù)H和Q,選定丫5-47 U型No.7c的引風(fēng)機(jī)，丫5-47 U型引風(fēng)機(jī)是在原丫5-47 U型 引風(fēng)機(jī)性能基礎(chǔ)上改進(jìn)的產(chǎn)品，該引風(fēng)機(jī)最佳工況點(diǎn)的全壓內(nèi)效率為 85.6%,與原丫5-47U型引風(fēng)機(jī)相比較，由于進(jìn)行了一系列改進(jìn)，使噪聲值有顯著降低，噪聲指標(biāo)為12.5dB 性能表如下。表8.2引風(fēng)機(jī)性能表機(jī)號(hào)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速流量全壓內(nèi)效率內(nèi)功率所需功率方式/r/mi n/m3/h/Pa/%/kw/kwC式23201166330307912.4217. 008.3電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算QyH yNey y (kW)3600 1000 i 2式中Qy-風(fēng)機(jī)風(fēng)量，mVhHy 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa1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)