大氣污染控制工程課程設(shè)計說明書(附圖紙)

1、第 頁共21頁環(huán)境治理課程設(shè)計說明書課程設(shè)計題目：某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計指導教師：彭偉功院系：土木建筑工程學院專業(yè)：環(huán)境工程姓名：孫秀枝學號：070508127日期：2010126大氣污染控制工程課程設(shè)計任務(wù)書一、課程設(shè)計的題目某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計二、課程設(shè)計的目的大氣污染控制工程課程設(shè)計是大氣污染控制工程課程的重要實踐性環(huán)節(jié)，本課程設(shè)計是環(huán)境工程專業(yè)學生在校期間第一次較全面的大氣污染控制設(shè)計能力的訓練，在實現(xiàn)學生總體培養(yǎng)目標中占有重要地位。本課程設(shè)計旨在使學生通過這一環(huán)節(jié)，掌握大氣污染控制工程課程各基本原理和基本設(shè)計方法的應(yīng)用，培養(yǎng)學生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計方案、進

2、行設(shè)計計算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書的能力，使學生受到大氣污染控制工程設(shè)計的基本訓練，為學生以后從事本工程領(lǐng)域的設(shè)計打下基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計進一步消化和鞏固本課程所學內(nèi)容，并使所學的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)學生運用所學理論知識進行大氣污染控制系統(tǒng)方案設(shè)計的初步能力。結(jié)合前續(xù)課程大氣污染控制工程的內(nèi)容，運用各種污染物的不同控制、轉(zhuǎn)化、凈化原理和設(shè)計方法，進行除塵、除硫、脫氮等大氣污染控制工程設(shè)計，從課程設(shè)計的目的出發(fā)，通過設(shè)計工作的各個壞節(jié)，達到以下教學要求：通過課程設(shè)計實踐，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)綜合運用大氣污染控制設(shè)計課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實際知識來分析和解決大氣污染控制設(shè)計

3、問題的能力；學習大氣污染控制設(shè)計的一般方法、步驟，掌握大氣污染控制設(shè)計的一般規(guī)律，重點掌握除塵技術(shù)的基本理論，學會正確選用除塵設(shè)備、設(shè)計除塵系統(tǒng)；氣態(tài)污染物凈化的基本原理，主要污染物的典型凈化工藝流程和設(shè)備；設(shè)計、選擇和運行大氣污染凈化系統(tǒng)；進行大氣污染控制設(shè)計基本技能的訓練：例如設(shè)計計算、繪圖工程圖、查閱資料和手冊、運用標準和規(guī)范；編寫設(shè)計說明書。三、課程設(shè)計原始資料應(yīng)用行業(yè)或者領(lǐng)域：水泥建材行業(yè)、冶金行業(yè)、焦炭行業(yè)、采暖通風、工業(yè)與民用建筑等。運行工況：處理風量：340001$/!排煙溫度：140C流體密度（標準狀態(tài)下）：1.34kg/m3顆粒真密度：1.33X103kg/m3流體介質(zhì)粘度

4、：1.30X103空氣過剩系數(shù)：1.4排煙中飛灰占煤中不可染成分比例：16%煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa煤的工業(yè)分析值：Cy=68%Hy=4%Sy=1%Oy=5%NY=1%WY=6%Ay=16%Vy=13%工作地點水文氣象資料（以便做好防潮防凍等相關(guān)防護措施）：周圍風速:4m/s年降水量:60cm3風向:西北風當?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86kPa空氣濕度：0.0129kg/n?（標準狀態(tài)）最低氣溫：1C露點:-9C結(jié)點:-4C土建基礎(chǔ)情況（以便考慮基礎(chǔ)是否承重環(huán)保設(shè)備自重等因素）；地下水位距地面1.02.0m,對設(shè)備基礎(chǔ)無侵蝕性，水位年變化約2m左右；生產(chǎn)廢氣單位的排氣量年度變化情況，在附近約5

5、公里處有無較大型社區(qū)，周圍無教育、科研等科教文化區(qū)；附近水源及自來水供應(yīng)狀況（尤其對于濕式除塵很有必要）；收集到的粉塵如何處理運輸；設(shè)備服役期限等相關(guān)數(shù)據(jù)資料；執(zhí)行標準：按照鍋爐大氣污染物排放標準（GE13271-2001）中二類區(qū)標準執(zhí)行。煙塵濃度排放標準（標準狀態(tài)下）：200mg/m3二氧化硫排放標準（標準狀態(tài)下）：900mg/m3凈化系統(tǒng)布置場地如圖1、圖2所示的鍋爐房南側(cè)15m以內(nèi)。404D323033202320232D22刃323D32303450圖1鍋爐房平面布置圖2.39圖2I-I剖面圖燃煤鍋爐排煙量以及煙塵和二氧化硫濃度的計算。凈化系統(tǒng)設(shè)計方案的分析確定。3除塵器的比較和選擇

6、：確定除塵器類型、型號及規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。管網(wǎng)布置及計算：計算各裝置的位置及管道布置。并計算各管段的管徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力（即壓降）。風機及電機的選擇設(shè)計：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計算風機種類、型號及電動機的種類、型號和功率。編寫設(shè)計說明書：設(shè)計說明書按照設(shè)計程序編寫，包括方案的確定、設(shè)計計算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計的簡圖等內(nèi)容。課程設(shè)計說明書應(yīng)有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻等部分，文字應(yīng)簡明、通順、內(nèi)容正確完整，格式工整、裝訂成冊。圖紙要求（1）除塵系統(tǒng)圖一張（2號圖或者3號圖）。系統(tǒng)圖應(yīng)按比例繪制、標出設(shè)備、管件編號，并附明細表

7、。系統(tǒng)圖需要在標題欄區(qū)域注明各部件編號、圖號；根據(jù)各部件圖詳細情況，對各部件繼續(xù)進行拆分，畫出相應(yīng)零件圖，具體數(shù)量依據(jù)零部件標示清晰狀況而定；標準件和外購件需要在總裝配圖上注明，并在標題欄區(qū)。標準件指螺栓螺母墊圈等，外購件是指風機、電機等配套設(shè)備。（2）除塵系統(tǒng)平面、剖面布置圖23張（3號圖或者4號圖）。圖中設(shè)備管件應(yīng)標注編號，編號應(yīng)與系統(tǒng)圖對應(yīng)。布置圖應(yīng)按比例繪制。（3）繪制設(shè)備零件圖紙。&設(shè)計成果提交形式：設(shè)計說明書要力求文字通順、簡明扼要，圖表要清楚整齊，每個圖、表都要有名稱和編號，并與系統(tǒng)圖中內(nèi)容一致。課程設(shè)計圖紙應(yīng)能較好地表達設(shè)計意圖，圖面布局合理、正確清晰、符合制圖標準及有關(guān)規(guī)定。

8、最后成果及圖表要字體工整，合訂時，設(shè)計說明書在前，附表和附圖分別集中，依次放在后面。第 頁共21頁五、主要參考書目郝吉明，馬廣大主編大氣污染控制工程.北京：高等教育出版社,2002鋼鐵企業(yè)采暖通風設(shè)計手冊.北京：冶金工業(yè)出版社,2000同濟大學等編鍋爐及鍋爐房設(shè)備北京:中國建筑工業(yè)出版社,1986航天部第七研究設(shè)計院編.工業(yè)鍋爐房設(shè)計手冊.北京:建工出版社陸耀慶主編.供暖通風設(shè)計手冊.北京:建工出版社,1987陳慶佳主編.最新風機產(chǎn)品樣本設(shè)計參數(shù)與風機應(yīng)用機產(chǎn)品技術(shù)標準使用手冊當代中國音像出版社，2007工業(yè)鍋爐旋風除塵器指南.1984黃學敏，張承中主編.大氣污染控制工程實踐教程.北京：化工出

9、版社,2003張殿印，王純主編.除塵工程設(shè)計手冊，北京:化學工業(yè)出版社,2003第 頁共21頁課程設(shè)計計算書1煙量氣.煙塵和二氧化硫濃度的計算（1）標準狀態(tài)下理論空氣量Q；=4.76（1.867Cy+5.56H7+0.7SY-0.7OY）（wz/焰）式中CY,hy,sy,oy一一分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分數(shù)。0：=4.76X（1.867X0.65+5.56x0.05+0.7xO.Ol-0.7x0.05）二7.0防/弦）（2）標準狀態(tài)下理論煙氣量（設(shè)空氣含濕量12.93g/ms）Qs=1.867（Cy+0.37557）+11.2HY+1.24WY+0.0160；+0.790：+0.8N（加3/

10、kg）式中Q；一一標準狀態(tài)下理論空氣量，（加/級）；WY一一煤中水分所占質(zhì)量分數(shù)，%；Ny一一N元素在煤中的質(zhì)量分數(shù)，%oQs=1.867x（0.65+0.375x0.01）+11.2x0.05+1.24x0.06+0.016x7.0+0.79x7.0+0.8x0.01=7.5（P/kg）（3）標準狀態(tài)下實際煙氣量Qs=0+1.016（-1）0；（宀屜）式中a一一空氣過剩系數(shù)；Q；一一標準狀態(tài)下理論煙氣量,mfkg；Q；一一標準狀態(tài)下理論空氣量，加/焰。標準狀態(tài)下煙氣流量Q應(yīng)以?/力計，因此，O=設(shè)計耗煤量。0s=7.50+1.016x（1.4-1）x7.0=10.34（/kg）Q設(shè)計耗煤量=

11、10.34x550=5687（加彳/方）（4）標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度YC=d$bA（kg/m3）Qs式中cU一排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù)；AY一一煤中不可燃成分的含量；Qs一標準狀態(tài)下實際煙氣量，曲kg廠0.16x0.1610.34=2.48x10-3（畑/）=2.48x103（/,）（5）標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算2卩c5o,=xio6（mg/w3）-Qs式中S一一煤中含可燃硫的質(zhì)量分數(shù)；2一標準狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量，/處。=1.93xlO3（7Wg/?23）2除塵器的選擇（1）除塵器應(yīng)達到的除塵效率C式中C標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度，mg/mC一一標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放

12、標準中規(guī)定值，/。、200=r2.48X103=0.9193=91.93%（2）除塵器工況煙氣流量0=竽（加3/刀）式中o一一標準狀況下的煙氣流屋，m3/h；V一一工況下煙氣溫度，K；T一一標準狀態(tài)下的溫度，273K。c_QV_5687x（150+273）273=8811.8（/）Qf8811.8/3/、則煙氣流速為：=2.45（77/s）ws36003600（3）除塵系統(tǒng)選擇方案凈化系統(tǒng)的布置要考慮到占地面積小，沿程損失少，一次投資小、維修管理方便以及系統(tǒng)總除塵效率高等。在凈化系統(tǒng)處理煙氣過程中不能產(chǎn)生二次污染，要做好系統(tǒng)的密封性和處理煙氣的高效率。該燃煤廠鍋爐排放煙量不大，但其煙氣含塵濃度

13、及含硫濃度都比較大，選擇除塵器時應(yīng)該考慮除塵效率、處理煙氣流量、脫硫效率等。煙塵濃度排放標準規(guī)定的排放量是200mg/m3,二氧化硫排放標準規(guī)定的二氧化硫排放量要達到900mg/m本工藝方案是按鍋爐大氣污染排放標準（GB13271-2001）中的二類區(qū)標準進行設(shè)計。根據(jù)煙塵的粒徑分布或種類、工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率確定除塵器的種類、型號及規(guī)格。本設(shè)計確定除塵器為無錫市四方鍋爐設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的ZST-4旋風水膜脫硫除塵器（按Q/320211ARQ01-2002旋風水膜脫硫除塵器和Q/320283JUHF01-2002高效脫硫消煙水膜除塵器標準進行制造、試驗和驗收。）。其

14、生產(chǎn)性能規(guī)格見表-1,設(shè)備外形架構(gòu)尺寸見圖-1。表-1ZST-4型旋風水膜脫硫除塵器性能規(guī)格表型號配套鍋爐容量（t/h）處理煙氣量（mVh）除塵效率俠）排煙黑度設(shè)備阻力（Pa）脫硫效率（紛ZST-441200098林格曼黑度VI82圖JZST-4型旋風水膜脫硫除塵器外形結(jié)構(gòu)尺寸3確定除塵器、風機很煙囪的位置及管道的布置（1）各裝置及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運行情況現(xiàn)場的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。本方案的管道確定如圖-2所示。（2）管徑的確定播5）式中Q一一工況下管道內(nèi)的煙氣流量，nf/s；v一一煙氣流速，m/s,（可查有關(guān)手冊確定，對于鍋爐煙

15、塵，二1015m/s）o取v=13m/s鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計d=3600 xX13=484（7，）取整d二500mm表2管道參數(shù)外彳仝D/mrn鋼制板風管外徑允許偏差/mm壁厚/mm500+10.75則管的內(nèi)徑為：仏=500-2x0.75=498.5nnn鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計0計算實際煙氣流速由公式d=鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計4x860323

16、9.（M圖-2凈化系統(tǒng)管道布置圖v=上=八八=12.3m/s加23600 x3.14x0.49852鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計4煙囪的設(shè)計(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(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)273+4273+0式中H一一煙囪高度，m；外界空氣溫度，C；p一煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，C；B一當?shù)卮髿鈮?，S廠0342x40 x(宀=175.69(Pa)i)X9?-86X13

17、鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計第 #頁共21頁鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計第 頁共21頁系統(tǒng)阻力的計算（1）摩擦壓力損失對于圓管式中L一一管道長度，m；d一管道直徑,m；p一一煙氣密度，kg/mv一一管中氣流平均速率，m/s；2一一摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對粗糙度K/d的函數(shù)。可以查手冊得到（實際中對金屬管道久值可取0.02,對磚砌或混凝土管道久值可取0.04)o1）對于圓形管道直徑為500mm的管道厶=山+2+心=2680+815+500+500+1500+3650+1800(mm)=11.45m?73Pf2

18、73+140密度換算：773.=1.34x-=0.886(kg/w/3)413adc“11450.886X12.32摩擦壓力損失:PT=0.02xx0.5=30.69(Pa)2）對于磚砌拱形煙道（如圖-3）“2X存2+扌（少D二500mm；故B二531mm；則恥（其中A為面積，X為周長）;式中圖-3磚砌拱形煙道示意圖71A二0.3925mX=2B+B=0.20701.8957X2+(3200-罟=20960mm=20.96mL=99902=0.04=1.8957m39402)AP0=0.04x2096x-886x12-32=67.86加04x0.2070局部壓力損失今(Pa)異形管件的局部阻力

19、系數(shù)，可在有關(guān)手冊中查到;V一一與像對應(yīng)的斷面平均氣流速率，m/s；P一一煙氣密度，kg/m3o1）進氣管部分局部水頭損失的計算a）漸縮管（如附圖-4）a朋6；12.3-=6.70Pa22則/=0.05xtan67.5=0.12mb）90彎頭彎管兩個圓形90彎頭圓管直徑D二0.5m,取曲率半徑R二D,查表得歹=0.2327ACrQ豺-rA-IO886X12.3ccnon貝gA7=2=2x0.23x=30.83Pdc）漸擴管A2_0.39x0,64_12g創(chuàng)3.14x（0.4985/2）2查三廢處理工程技術(shù)手冊一廢氣卷625頁表17-23部分管件局部阻力系數(shù),取a=30，得Q=0.07則=0.0

20、7x8&:1=4.69Pa70.64-0.4985令貝ij/3=xtail75=0.26ni2）出氣管部分局部水頭損失的計算a）90彎頭彎管（如附圖-5）三個圓形90彎頭圓管直徑D二0.5m,取曲率半徑R=D,查表得了=0.23貝ijAP4=-=3x0.23x0,88612,3=46.23Pci22鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計X第 頁共21頁b)三通管圖6T型三通管示意圖鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計X第 #頁共21頁鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計X第 #頁共21頁&對于圖-6所示的三通管，

21、=0.78則=0.78x豌；匕；=52.28H?b.對于T形合流三通管，f=0.55則=0.55x%=36.86Pa(3)系統(tǒng)總阻力計算(其中鍋爐出口前阻力800Pa,除塵器阻力1200Pa)工力=厶乙+心+片+比+“+800+1200=30.69+67.86+6.70+30.83+4.69+46.23+52.28+36.86+2000=2276.14皿風機和電動機的選擇及計算(1)標準狀態(tài)下風機風量的計算o=1.102竺竺伽3/仍0v273B式中1.1風量備用系數(shù)；Q一一標準狀態(tài)下風機前風量，m7h；tp一一風機前煙氣溫度，Co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琸Pao鄭

22、州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計X第 #頁共21頁鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計X第 頁共21頁Qx=1.1x5687x273+150273101,32597.86鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計X第 #頁共21頁=10036m3/h鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計第 頁共21頁(2)風機風壓的計算乞2(工力-Sj273+0273+J警x単旳BPy鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計第 #頁共21頁鄭州航空工業(yè)管理學院土木建筑工程學院環(huán)境工

23、程專業(yè)環(huán)境治理課程設(shè)計第 頁共21頁式中1.2一風壓備用系數(shù);系統(tǒng)總壓力，Pa；S7一一煙囪抽力，Pa；tp一一風機前煙氣溫度；t7一一風機性能表中給出的試驗用氣體溫度，C；P一一標準狀況下煙氣密度，1.34kg/m3o=1.2x(2276.14175.69)x273+150 x273+200101.325x97.861.2931.34二2252.05Pa根據(jù)0),和日丁的值，選定Y5-50-12.6C型號的風機，其性能規(guī)格如下表-5所示。表-5Y5-5O-12.6C型引風機性能表型號轉(zhuǎn)速(r/min)流M(m7h)全壓(Pa)有效功率(KW)全壓效率側(cè))Y5-50-12.6C25001063

24、226017.68383.8(3)電動機功率的計算Ne=yH卩(RW)3600 x10002式中Q.風機風量，m3/h；H.風機風壓，Pa；Hx一一風機在全壓頭時的效率(一般風機為0.6,高效風機為0.9)；H2一一機械傳動效率，當風機與電機直接傳動時用聯(lián)軸器連接時n2=0.950.98,用V形帶傳動時1)2=0.95；P一一電動機備用系數(shù)，對引風機，3=1.3。210036x2252.05x1.3Ne=3600 x1000 x0.6x0.95二14.95KW根據(jù)電動機的功率Ne,選定與Y5-50-12.6C型引風機配套的Y160M2-2B3型號電動機。其性能表如下表-6所示。表-6Y160M

25、2-2B3型電動機的性能表電動機轉(zhuǎn)速(r/min)功率(KW)Y160M2-2B32930157.系統(tǒng)中煙氣溫度的變化當煙氣管道較長時，必須考慮煙氣溫度的降低。除塵器、風機、煙囪的煙氣流量應(yīng)按各點的溫度計算。(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/h；F一一管道散熱面積，Cv標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容(一般為1.3521.357kJ/m3-C)；Q一一管道單位面積散熱損失。室內(nèi)q=4187kj/(m-h)室外q二5443kJ/(mh)、室內(nèi)管道長度及面積：Lx=2.18-0.6-0.12=1.46wz巧=ttLD=3.14x1.46x0.5=2.29/室外管道長度及面積：L2=LL=11.45-1.46=9