2-大氣污染控制工程課程設計

1、YANGTZE UNIVERSITY題目名稱: 院（系）: 專業(yè)班級: 學生姓名: 學指導教師: 時 間:大氣污染控制工程課程設計GZ市燃煤釆暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng) 化工學院環(huán)工11101魯文龍202102859謝芳琴2014/10/11目錄前言I課程設計任務書II課程設計說明書11煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算32除塵器的選擇43確定除塵器、風機和煙囪的位置及管道的布置54煙囪的設計65系統(tǒng)阻力的計算76風機和電機的選擇及計算107系統(tǒng)煙氣溫度的變化128主要參考書目13小結13附圖14致謝16.1 Z.A 1刖§1.1設計目的通過設訃進一步消化和鞏固本能課程所學內容，并使所學的知

2、識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學 理論知識進行凈化系統(tǒng)設計的初步能力。通過設計，了解工程設il的內容、方法及步驟，培 養(yǎng)確左大氣污染控制系統(tǒng)的設計方案、進行設計計算、繪制工程圖、使用技術資料、編寫設 計說明書的能力。1.2設計任務GZ市燃煤采曖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)。1.2設計依據(jù)及原則執(zhí)行標準：廣東省地方標準鍋爐大氣污染物排放標準DB44765-2010中A類區(qū)標準1.3鍋爐房基本概況鍋爐型號：SZL4-13型，共4臺（2.8MW*4）設計耗煤量:600kg/h （臺）排煙溫度：180° C煙氣密度（標準狀態(tài)下）：1.34kg/m3空氣過剩系數(shù)：a=1.5排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：18%

3、煙氣在鍋爐出口前阻力：750 Pa當?shù)卮髿鈮海?8 Pa冬季室外空氣溫度：-3° C空氣含水（標準狀態(tài)下）按0.0129kg/m3設空氣含濕=12.93g/m3煙氣英他性質按空氣汁算煤的工業(yè)分析值：CY=68%HY=4% SY=1% 0Y=5%NY=1%WY=6%AY=15%VY=13%按鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271-2001）中二類區(qū)標準執(zhí)行。煙塵濃度排放標準（標準狀態(tài)下）：120mg/m3二氧化碗排放標準（標準狀態(tài)下）：400mg/m3凈化系統(tǒng)布垃場地如圖所示的鍋爐房北側15m以內。大氣污染控制工程課程設汁任務書一、課程設汁的題目GZ市燃煤鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設計二、課程

4、設訃的目的通過課程設訃進一步消化和鞏固本課程所學的內容，使所學的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學理 論知識進行系統(tǒng)設計的初步能力。通過設計，了解工程設汁的內容，方法及步驟，培養(yǎng)學生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設計方案, 進行設計計算，繪制工程圖，使用技術資料，編寫設計說明書的能力。三、設計原始資料1應用領域：水泥建材行業(yè)、冶金行業(yè)、采暖通風行業(yè)、工民建等。2運行工況：鍋爐型號SZL4-13型，共4臺(2.8MW/臺)設計耗煤 S： (400-800) kg/h/臺排煙溫度：(140-180) °C煙氣密度(標態(tài))：1.34kg/m3空氣過剩系數(shù)：排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：28%煙氣在鍋爐出

5、口前的阻力：750Pa煙氣其他性質按空氣計算煤的工業(yè)分析值：CY=68%, HY=4%, SY=1%, OY=5%, NY=1%, WY=6%, AY=15%, VY=13%«3水文氣象資料周圍風速:5m/s年降水量：60cm3風向：西北風 當?shù)卮髿鈮毫Γ?8kPa空氣濕度：0.0129kg/m3冬季室外最低氣溫:-3°C4上建基礎情況：工廠原有上建基礎良好，對凈化系統(tǒng)的施工無不良影響。5地下水位：地下水位距地而4m以下，對設備基礎無侵蝕性。6生產廢氣單位的排氣量年度變化情況：附近2km以內無較大大規(guī)模社區(qū)，周圍無教育、科 研等科教文化區(qū)。7附近水源及自來水供應狀況：附近5

6、km以內有一重要的流域水，自來水供應方便。8收集粉塵處理運輸：收集到的粉塵經過簡單無害化處理后，就地掩埋或填坑處理。9設備服役期限等相關數(shù)據(jù)資料：預計設備的使用年限在20年，設備維護管理以及更新設 置專人負責管理。10執(zhí)行標準：廣東省地方標準鍋爐大氣污染物排放標準DB44765-2010中A類區(qū)標準11凈化系統(tǒng)布垃場地：凈化系統(tǒng)布宜場地見附圖鍋爐房平而布置及除塵系統(tǒng)布置區(qū)域圖，從待選的A、B、C、D四個不同方位選擇一個作為凈化系統(tǒng)的場地，進行布苣。四、課程設汁內容及要求1燃煤鍋爐排煙量以及煙塵和二氧化硫濃度的計算。2凈化系統(tǒng)設計方案的分析確左。3除塵器的比較選型：確定除塵器類型、型號及規(guī)格，主

7、要運行參數(shù)。4管路布宜及計算：計算各裝麗的位置及管路布苣。計算各管段的管徑、長度，煙囪高度和 出口內徑以及系統(tǒng)總阻力和總處理量。5風機及電機的選擇設計：根據(jù)系統(tǒng)總阻力和總處理量訃算選擇風機種型號及電動機型號。6編寫設計說明書：包括方案的確龍、設計計算、設備選擇和有關設計的簡圖等內容。應有封面、目錄、前言、正文、小節(jié)及參考文獻等部分。7圖紙要求：除塵系統(tǒng)平而布置圖張、除塵系統(tǒng)剖而圖1張，除塵系統(tǒng)圖2張。8課程設計提交要求：依次按設訃任務書，設計說明書，附表和附圖的順序，合訂成冊。2煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算(1> 標準狀態(tài)下理論空氣Qa = 4.78(1.867C'+5.56

8、/ y+0.1S '-0.70' )(/畑) 式中C，,Hs0v-分別為煤中各元素所含的質量分數(shù)。Qa= 4.78*(1.867 * 0.68 + 5.56* 0.04 + 0.7 *0.01- 0.7 * 0.05) 計算：.=697(】£/如(2) 標準狀態(tài)下理論煙氣量Qs = 1.867(C'P.375S') +11.2H'+1.241V'+0.01+0.790 '“-bO.8v(w/kg) 式中Qa-標準狀態(tài)下理論空氣量，"d/RgW、-煤中水分所占質量分數(shù)，%NZ元素在煤中所占質量分數(shù)，%松 0 二1.867

9、* (0.68+0.375*0.01 )+11.2*0.04+1.24*0.06+0.016*6.97 計算：+0.79*6.97+0.8*0.01二 7.42(m'/畑)(3) 標準狀態(tài)下實際煙氣量0 = 0； +1 016(a -1)0；(m3N/kg)式中：一空氣過量系數(shù)。°； 一理論煙氣量(m3N/kg)°： 一理論空氣疑(m3N/kg)煙氣流量Q應以m/h H-,因此。Q = Q"設計耗煤量Q = 7.42 + 1.016 x (1.5 -1) x 6.97=10.96(m3N/kg)Q = Q設計耗煤量= 10.96x600=6576(mAN/

10、h)（4） 煙氣含塵濃度°（kg/m3）式中：dsh排煙中飛灰占煤中灰分（不可燃成分）的質量分數(shù)，排放因子，：A"煤中灰分（不可燃成分）的含量，：CL一標準狀態(tài)下實際煙氣量，m3/kg.血刖4C=18% X15 %/10.96 = 2.46 X IO 3(kg/m3)(5)標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的訃算Cso,=2SyxlO6(mg/m3)式中：SY煤中含可燃硫的質量分數(shù):Q-標準狀態(tài)下燃煤產生的實際煙氣量，m3/kg.Cso=2X 0.01 X 0.98 X 10710.96 = 1788(mg/m3)2除塵器的選擇(1)除塵裝宜應達到的凈化效率：式中：C標準狀態(tài)下煙

11、氣含塵、SC>2濃度，mg/m3：Cs標準狀態(tài)下鍋爐煙塵、SO2排放標準中規(guī)立值，mg/m除塵效率： = 1-120/2460= 95.12%(2)除塵器的選擇工況下煙氣流量:式中，°一標準狀態(tài)下的煙氣流雖:，m7h：廠一工況下煙氣溫度，k：丁一標準狀態(tài)下溫度273k。Q' =6576x(273 + 180)273= 10912(m-/h)3600109123600=3.0(m3 /s)根據(jù)工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率確左除塵器：由陜西藍天鍋爐設備制造有限公司所提供的“XDCG型陶瓷多管髙效脫硫除塵器氣國家級科技成果重點推廣計劃項目）中選取XDCG4型陶

12、瓷多管髙效脫硫除塵器。產品性能規(guī)格見表1，設備外型結構尺寸見表2。表1 XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器產甜性能釵格型號配套鍋爐容* （J/H）處理煙氣M（ m3/h）除塵效率（%）排煙黑度設備阻力（Pa）脫硫效率（%）重量(kg)圭1級XDGC4412000>98林格曼800-1400>852800黑度表2 XDCG4型陶瓷多管高效脫硏除塵器外型站構尺寸（見圖1）HH】h2H3ABCDEF44602985423570014001400300503501000E圖1XDCG4烈陶瓷多管高效脫硫除塵器外型結構尺寸3確定除塵機、風機、煙囪的位巻及管道布置。井計算各管段的路徑、長度、煙

13、囪髙度和岀 口內徑以及系統(tǒng)總阻力。（1）齊裝苣及管道布置的原則 根據(jù)鍋爐運行情況及鍋爐現(xiàn)場的實際情況確左各裝置的 位置。一旦確立各裝置的位宜，管逍的布置也就基本可以確定了。對各裝置及管道 的布巻應力求簡單、緊湊、管路短、占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。（2）管徑的確圧伽）式中°工況下管道內煙氣流疑，'/$v 煙氣流速m/s （對于鍋爐煙塵v =10-15 m/s）取"=14 m/s結果為d=0.52 （m）圓整并選取風道：表45風道直徑規(guī)格表外徑D/mm鋼制板風管外徑允許偏差/mm壁厚/mm500±10.75內徑：dl =500-2 X0.75=49

14、8.5(mm)由公式可訃算出實際煙氣流速：V=15.38（m/s）4煙囪的設計（1） 煙囪高度的確左首先確左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準 中的規(guī)定（表3）確定煙囪的高度。表3鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力（t/h）<11Y22 - <66 <10102026 y 5煙囪最低商度（m）202530354045鍋爐總額泄岀力：4X4=16 （t/h）故選左煙囪髙度為40mo（2） 煙囪直徑的計算煙囪出口內徑可按下式計算：J = 0.0188j（m）V B式中：Q通過煙囪的總煙氣量（m3/h）3按表4選取的煙囪出口煙氣流速（m/s）d

15、=0.01 叫篤 76=1.52/?表4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102045自然通風6102.53選定 =4m/s圓整取d=1.5m煙囪底部直徑d、=心 + 2 i H （m）式中：d2煙囪出口直徑（m）；H-煙囪髙度（m）：煙囪錐度（通常取匸002003）。取 /=0.02> d訐1.52+2 x 0.02 x 40=3.12m。（3） 煙囪的抽力Sv =0.0342/7 一 B （Pa）y273+ 匚 273 + 5kP /式中，H煙囪髙度（m）：厲一外界空氣溫度CC）；tp煙囪內煙氣平均溫度（°C）；8當?shù)卮髿鈮海≒a）。=0.034

16、2X40X-)X98X10=200.6( Pa)5系統(tǒng)阻力的訃算（1） 摩擦壓力損失(Pa)對于圓管,式中，L管道長度（m）管道直徑（m）；Q-煙氣密度（kg/n?）；"一管中氣流平均速率（m/s）;K久一摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)恥和管道相對粗糙度+的函數(shù)?？梢詵?手冊得到（實際中對金屬管道X值可取0.02,對磚砌或混凝上管道入值可取0.04）o對于"500圓管L=9.5m773773p = p =l34x 二 = 0.81 伙g /*)" 273 + 180453'Pi = 0.02 x9.5 0.81X15.382x0.52（2） 局部壓力損失(Pa

17、)式中：g異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關手冊中查到，或通過實驗獲得:U與1相對應的斷而平均氣流速率（m/s）；p煙氣密度（kg/m3）o圖3除塵器入口前骨道示意圖圖3中一為減縮管a W45°C時，>=0.1取 a =45*C > u =15.38m/sP = g 竽= 0.1x。81丁.38- = 9.58( Pa)11 = 0.05 x tan67.5 = 0.12(m)圖3中二為30°CZ型彎頭h = 2.985 - 2.39 = 0.595 = 0.6伽)% = °%5 = 0.12,取了 =0.157§ =豬由通風817頁表18-1

18、7得§rc =1.0< = 1.0x0.157 = 0.157= 1.79A】_0.35 x 1石。4985 2-3.14x4查大氣污染控制工程附表十一，并取a = 3(r則§ = 019AP = = O.19XQ-81X15 38<18.2()2 23 = (1-(：98譏伽5。=0.93伽)圖4除塵器出口至風機入口段管道示意圖圖4中a為漸擴管a <45°時，§ = 0取 a = 30° ,u = l 5.38m/ sP = §= 0.1x081x153F2= 958(P")I = 0.93(77?)圖4

19、中b、c均為90。彎頭£> = 500，取 R = D、則g = 023,兩個彎頭 W = 2W = 2x22.03 = 4406(Pa)對于如圖5所示T型三通管:v3l3圖5 T型三通管示意圖§ = 0785 匕 P$ crc 0.81X15.382 rnP = e 匕=0.78 X= 7472(Pd) 2 2對于T型合流三通：§ = 055P = g牛=0.55x& = 52.69(P")2 2系統(tǒng)總阻力(其中鍋爐岀口前阻力為750Pa,除塵器阻力1400 Pa)：工 A/? = 36.4+81+9.58 + 15.04+1&2

20、+9.58+44.06 +74.72 +52.69 + 750+1400 = 2491.27( Pa)6風機和電機的選擇及汁算（1） 標準狀態(tài)下風機風量的訃算G=11Q273+/“273101.325(m3/h)式中：1.1風量備用系數(shù)；Q-風機前風量S風機前煙氣溫度（°C）,若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度;B當?shù)卮髿鈮毫Γ╧Pa）.ft=l.lx6576x?Z101.325x= 12410.25m'/h（2） 風機風壓的訃算273 + 0273+ fv101.335 1.293xxB Py(Pa)式中：12風壓備用系數(shù):為/?系統(tǒng)總阻力（Pa）Sy煙囪抽力（Pa）：S

21、風機前煙氣溫度風機性能表中給出的試驗用氣體溫度（°C）；一標況下煙氣密度（r=1.34kg/m3N）o 小 “273 + 180 101.325 1.293H、=1.2（2491.27-200.6）xx>273 + 250981.34= 2375（Pd）根據(jù)0和比選宅Y5-47-136.5C工況序號為2的引風機，性能表為:機號傳動方式轉速(r/min)工況序號流 §(m3/h)全壓（Pa）內效率（內功率（kw）所需功率（kw）6.5C2620211930299278.612.6117.66（3）電動機功率的訃算Ne = （kw）3600x100切 “2式中：Q風機風量

22、（m7h）:Hy風機風壓（Pa）；幾】一風機在全壓頭時的效率（一般風機為0.6,髙效風機約為0.9）；q2機械傳動效率，當風機與電機宜聯(lián)傳動時n2=i,用聯(lián)軸器連接時n 2二095"09&用三角皮帶傳動時n 2=0.95：B電動機備用系數(shù)，對引風機，p=1.3.=18.67 (kw)12410.25x2375x1.33600x1000x0.6x0.95根據(jù)電動機的功率、風機的轉速、傳動方式選Y180M-2型電動機匚7系統(tǒng)煙氣溫度的變化（1）煙氣在管道中的溫度降式中Q 一一標準狀態(tài)下煙氣流量，m3/hF管道散熱而積，m2G一標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為13521357KJ/（*C ） q管道單位面積散熱損失KJ/（m3h）査相關數(shù)據(jù)可知室內 9 訐4187 KJ/(m3 h)室外 § 2=5443 KJ/(m3 h)室內管道長:£,= 2.18-0.5-0.12 = 1.56mF=加/£= 3.14 x 0.5 x 1.56 = 2.50ah2室外管道長：厶2=95-188 = 7.62/ZF =加/厶=3.14x0.5x7.62 = 11.96/n2=4187x2.50 +5443xll.96 =8493Oc6576x1.353 6576x1.353取 G