大气污染控制设计指导书.

1、“三废”治理综合实训一一大气部分综合实训任务书一、设计题目燃煤锅炉烟气除尘系统初步设计二、设计目的通过课程设计提高学生理论与实践相结合的能力，使学生初步掌握锅炉除尘系统的设计方 法及工程设计的方法和步骤，培养学生依据实际问题解决困难、制定方案、编写设计说明的能 力，提高学生工程设计及识图水平。三、设计原始资料1. 锅炉型号：见各任务书2. 适用燃料：甘肃煤；3. 设计耗煤量：见各任务书34. 烟气密度：约 1.34kg/m n ；5. 排烟温度：150 C；6. 空气过剩系数：m= 1.3;7. 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比：15%;8. 锅炉及锅炉房布置（锅炉房北侧有一空地）见附图；9.

2、烟气在锅炉出口阻力：1000Pa；10. 当地大气压力： 97.86kpa；11. 室外温度：冬季-1C左右；12. 烟气其它性质按空气计算；13. 北京煤工业分析值：低位发热量CSOHN水分灰分21375KJ/kg65.10%0.91%2.00%2.75%0.64%6.20%22.4%14. 锅炉烟尘排放标准按 GB13271-2001中二类区执行；四、设计内容和要求1. 燃煤锅炉排烟量和含尘浓度计算；2. 设计方案选择1）集中处理或分别处理；2）除尘方式（干法除尘或湿法除尘）；3）负压操作或正压操作；3. 除尘效率的计算；4. 除尘器的选择：确定除尘器的类型、型号及规格，并确定主要运行参数

3、；5. 管网布置及阻力计算：根据实际工况，确定各装置的位置及管道布置，并计算各管段的管 径、长度、烟筒高度、内径及系统的总阻力；6. 编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写，包括方案的选择、设计计算、设备的选型、 设计简图和概算等内容；7. 课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等内容，要求文字简明、 通顺、达意，内容正确完整，并装订成册。8. 图纸要求：布局合理、图例清晰，件号清楚并与系统图（草图）及其它相关图纸相对应。9时间安排本设计共5天时间，其中设计计算2天，锅炉烟气除尘系统设计绘图 3天。 10.应完成文件除尘系统图一张。系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号，并

4、附明细表。 设计说明书1份（3000字以上）。1大气污染控制技术课程设计指导书一、锅炉烟气除尘系统初步设计1锅炉烟气除尘系统烟气量的计算燃烧单位质量煤所需理论空气量及产生的理论烟气量、实际烟气量计算均按教材中相关内容计算5#(1) 标准状态下理论空气量3Qx ' = 4.76(1.867C + 5.56H + 0.7S - 0.7O)(m/kg)式中：C,H,S,O分别为煤中各元素所含的质量分数。3(2) 标准状态下理论烟气量(设空气含湿量0.01296 kg / m )3Qy' = 1.867(C +0.375S ) +11.2H +1.24W + 0.806Qx'

5、+ 0.8N(m /kg)式中：Qx '标准状态下理论烟气量，m 3/kg ;W 煤中水分所占的质量分数，%N N元素在煤中所占的质量分数，%(3) 标准状态下实际烟气量3Qy = Qy ' + 1.016(a-1) Qx ' (m /kg)式中：a空气过剩系数，Qy'标准状态下理论烟气量，m 3/kg ;Qx'标准状态下理论空气量，m 3/kg。(4 )烟气流量每台锅炉在标准状态下烟气流量 Q以m3/ h计：(1)#实际烟气量，mN3/kg煤;式中： QsM(5)烟气含尘浓度设计耗煤量，kg/h#dsh AyQskg / mN#式中： dshAyQs排

6、烟中飞灰上占煤中不可燃成分的百分数; 煤中不可燃成分的含量；实际烟气量，mN3/ kg;2除尘器的选择（1 ）除尘效率=1 _CSC式中： C 烟气含尘浓度，mg/mN3;CS 锅炉烟尘排放标准中的规定值，mg/mN3;（2）除尘器的选择 根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数，如气流速度、压力损失、捕集粉尘量等。3确定除尘器、风机和烟筒的位置及管道的布置（1）设计方案选择 集中处理或分别处理； 除尘方式（干法除尘或湿法除尘）； 负压操作或正压操作；（2）各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置。一旦确定

7、了各装置的位置，管道 的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单、紧凑、管路短，占地面积小, 并使安装、操作和检修方便。（3）管径的确定4QHU7#式中： Q工况条件下管内烟气流量，m3/s ；管径算出以后，要对其进行圆整（查手册） 意：实际烟气气速要符合要求 ）。烟气流速，m/s，般为15-25m/s；，再利用圆整后的管径计算出实际烟气流速4烟筒的设计（1 ）烟筒高度的确定首先确定共用一个烟筒的所有锅炉的总锅炉的蒸发量（t/h），然后根据锅炉烟尘排放标准中的规定（表1）确定烟筒的高度表1锅炉烟筒高度表锅炉总额定岀力(t/h)V 1122661010202035烟筒最低高度（m2

8、02530354045（2 ）烟筒直径的计算 烟筒出口内径可按下式计算：d =0.0188 Q（5）式中：Q工况条件下通过烟筒的总烟气流量，m3/h；一一 按表2选取的烟筒出口烟气流速，m/s；表2烟筒出口烟气流速 m/s运行情况最小负荷运行通风方式全负荷运行机械通风1020自然通风6102.53烟筒底部直径式中：d2Hi(3)烟筒的抽力d22 i H m烟筒出口直径，m ；烟筒高度，m ；烟筒锥度(通常取0.020.03)；式中:Sy0.0342273 tkBHPatktp烟筒高度，m ；外界烟气温度，C； 烟筒内平均烟气温度，C； 当地大气压力，Pa；5系统阻力的计算(1)摩擦压力损失对于

9、圆管：.：FLL 2A- d 2Fa(8)式中： LdPv管道长度，m ；管道直径，m ；烟气密度，kg/m3；管道中气流平均流速，m/s；摩擦阻力系数，是气体雷诺数R和管道相对粗糙度 K/d的函e数，查手册可以得到(实际中对金属管道可取0.02,对砖彻管道可取0.04)；(2)局部压力损失式中：'VPP -Fa(9)异形管件的局部阻力系数;截面平均流速，m/s；烟气密度，kg/m3；6风机和电动机选择和计算(1 )风机风量的计算Qy-1.1Q273 tp273101.325Bm3/h(10)式中： Q风机前风量， mN3/h ；风机前烟气温度，C,若管道不太长，可近似取锅炉排烟温度;

10、当地大气压力，Fa；9(2 )风机风压的计算式中:1.2.-：hH y = 12垃'h - Sy 273 tp273 ty风机备用系数;系统总阻力，Pa；101.325 1.293B ；Pa(11)#tp风机前烟气温度，C;ty风机性能表中给岀的温度C；Py标况下烟气密度1.34kg/mN3;计算出风机风量和风机风压后，可按风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需的风机 型号。电动机功率的计算#Ne 泌kW3600 1000 1 2(12)#式中:风机风量，m3/h ；风机风压，Pa；风机要全压头时的效率 (一般风机为0.6,高效风机约为0.9); 机械传动效率，当风机与电机直联传动时

11、为1,用联轴器联接时为0.950.98，用三角皮带传动时为 0.95 ；电动机的备用系数，对引风机一般为1.3；根据电动机的功率、风机的转数、传动方式选择电动机型号。7系统中烟气温度的变化当烟气管道较长时，必须考虑烟气温度的降低，必要时增设膨胀节等设备。除尘器、风机、烟筒的烟气流量应按各点的温度计算。(1) 烟气在管道中的温度降(13)£CQ cv式中： Q 烟气流量，mN3/ h ；F管道散热面积，m2；CV烟气平均比热，一般 CV=1.352 1.357 kJ/mN3C;q管道单位面积散热损失；室内 q =4187 kJ/m2h室外 q =5443 kJ/m2h(2) 烟气在烟筒

12、中的温度降出_口 C2 - D式中：H 烟筒高度，m ；D合用同一烟筒的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h ;A温降系数，可查表3;表3烟筒温降系数烟筒种类铁烟筒铁烟筒砖烟筒(H :：: 50m)砖烟筒壁厚大于(无衬筒)(有衬筒)壁厚小于0.5m0.5mA20.80.40.2、制图的一般规定1线型名称线型线宽用途11#粗实线b（一般为0.5-2mm） 管道外轮廓线； 系统图风管道； 索引线； 图纸内框线、标题栏外框线;尺寸标注线、界线；细实线I0 35 b平面、剖面图土建轮廓线；细实线材料图例线、引出线标高；中实线 b2 设备轮廓线； 风管法兰线、焊缝线; 图纸中相对次要管线;细点划线丨 0.35

13、 b 设备管道中心线、轴线； 定位轴线；细双点划线丨 10.35 b工艺设备外轮廓线折断线0.35 b不需画全的断开界面(适用于方形构件)波浪线0.35 b不需画全的断开界面(适用于圆形构件)2. 字体及写法(1) 汉字为仿宋字，字体高度不小于3-4mm ；(2) 数字为阿拉伯数字，字体高度不小于2.5mm。3. 尺寸标注(3) 单位：mm;(4) 形式：(5) 数量：不能重复标注；(6) 要求：分尺寸在内，总尺寸在外；(7) 标高形式(单位：m):±0.00013X#大气污染物课程设计实例设计原始资料锅炉型号：SZL4-13，共 4 台（2.8MWX 4）设计耗煤量:900kg/h

14、 （台）排烟温度：90150oC3烟气密度（标准状况下）：1.36 kg / m3空气含水（标准状况下）：0.01296 kk/ m烟气在锅炉出口前阻力：1000Pa排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例： 15%当地大气压；97.86KPa冬季室外空气温度：2 C空气过剩系数：a=1.2煤的工业分析值：C=66% H=4% S=1.8% ; N=1% W=2.2% A=15% V=10%; 0=4%锅炉大气污染排放标准（GB13271-2001）中二类区执行标准3烟尘浓度排放标准（标准状况下）：200嗎/ m3二氧化硫排放标准（标准状况下）：900嗎/ m由于烟囱高度达不到 GB13271- 20

15、01表4锅炉房烟囱最低允许高度（4t锅炉烟囱高度最低35m, 6t锅炉烟囱高度最低 40m）的要求，其排放标准值按50%行，即：3烟尘浓度排放标准（标准状况下）：100嗎/ m3二氧化硫排放标准（标准状况下）：450嗎/ m净化系统布置场地如图 1-1所示的锅炉房北侧15m以内。1.1.燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算（1 ）标准状态下理论空气量Q' =4.76 （1.867 C+5.56H+0.7S-0.70）（卅/kg ）式中： C 、H S、O分别为煤中各元素所含的质量分数。Q' =4.76 X（ 1.867 X 0.66 +5.56 X 0.04+0.7 X 0

16、.018-0.7 X 0.04 ） =6.85 （ ni/kg ）3(2)标准状态下理论烟气量(设空气含湿量12.96g/ m )式中：Q' =1.867 (C+0.375S+11.2H+1.24W+0.016Qa ' +0.79Qa ' +0.8N)Q a标准状态下理论空气量m /kg ;W煤中水分的的质量分数；NN元素在煤中的质量分数。Q' =1.867 ( 0.66+0.375 X 0.018 ) +11.2 X 0.04+1.24 X 0.022+0.016 X 6.85+0.79 X36.85+0.8 X 0.01=7.25(m/kg )(3 )标准状

17、态下实际烟气量3Qs= Qs ' +1.016 x( a 1) Qa'(m/kg )式中： a 空气过剩系数;Q'标准状态下理论空气量m3/kg ；3Q'标准状态下理论烟气量m /kg。标准状态下烟气流量 Q应以mi/h计，因此，Q= QsX设计耗煤量Q= 7.25+1.016 X( 1.2 1 )X 6.85=8.64( ni/kg )Q= QsX 设计耗煤量 =8.64 X 900=7776( ni/h )(3) 烟气含尘浓度C=主 2 (kg/ m 3) Qs - _式中： dsh排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；A煤中不可燃成分的含量；Q s标准状态

18、下实际烟气量，m/kg。Cso2=竺 106Qs(mg/ m3)C=0il标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 0.15=2.6 X 10-3 (mg/ m3) 8.641517式中： S 煤中硫的质量分数;3Q s标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m/kg。Cso2=2 0.018 0.98“ 610 =4.083X 108.643(mg/ m )#1.2.除尘器的选择1.2.1 除尘效率=1 Csn _iC3 式中： C标准状态下烟气含尘浓度mg/m ;C s标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3;100 n =1-=96.15%26004.2.2除尘器的选择(1) 工况下烟气流量Q

19、' =Q x T (m3/h)T3 式中： Q标准状态下烟气流量m/h;T '工况下烟气温度，kT 标准状态下温度，273k。Q' = 7776273 120 =11194(m 3/h)273Q"111943则烟气的流速为_J = 一 =3.1(m /s)36003600根据工况下的烟气量，烟气温度及要求达到的除尘效率来确定除尘器;XD型多管旋风除尘器型号处理烟气除尘效率本体阻力分害9重量(Kg)排烟黑度量(m3)(%)(Pa)粒径XD-n -212000>96<9003.051900<1级格林黑度XD- n -2型多管旋风除尘器的外型尺寸A

20、BHHoCDEFKLMN930129030663206224829331560800798115845150(2)管径的确定3式中： Q 工况下管道下的烟气流量m/sv烟气流速 m/s(对于锅炉烟尘 v=1015m/s取 v=14m/s,则 d= 4 3.1 =0.53m n灯4圆整并选取风道表4钢制板风管外径D/mm外径允许偏差/mm壁厚/mm550±10.75内径 di=550 2X 0.75=548.5mm由公式d= 4Q 计算出实际烟气流速 v= 4Q =13.1m/snd2 兀疋 0-548513.系统阻力的计算1.3.1摩擦压力损失L Pj：P-=v （ Pa）d 2式中

21、： L管道长度m;d管道直径，m;?烟气密度，Kg/ m3;273=1.36273 120=0.95 ( kg/ m 3)273 120P =0,02100L0.550.95 13.222=29.6(Pa)'管中气流平均速度m/s;k摩擦阻力一系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度-的函数，可以查手册到（实际中对金属管道d，值可取0.002，对砖砌或混凝土管道值可取0.04 ）对于 550圆管：L=10.0 m19#1.3.2局部压力损失#= 0.1122#= 0.1122#除尘器入口前管道示意图心二(Pa)2式中；一一异性管件的局部阻力系数可在有关手册中查到或通过实验获得。- 与；相

22、对立的断面平均气流速率，m/s;一一烟气密度，Kg/ m3:-45 ,=13.1 m/s= 0.10.95 13.122= 8.2(Pa)= 0.1122#= 0.1122#Li=0.025 x tan 67.5 =0.06(m)图2中二为30 C , Z形弯头h=2.985-2.39=0.6mh/ D=0.6 / 0.55=1.1取；=0.11；Re= 0.1122#= 0.1122#由手册查的長儿0=1.0 0.11 =0.11= 0.1122#= 0.1122#20.95 13.1= 9.01.(Pa)= 0.112221= 0.1122#图2中三为渐扩管= 0.1122#0.25 1.

23、0= 1.06V2=z2"19°.95 俅2= 15.5 (Pa)L3=(1一°.5485)= 0.842 tan 15(m)图3中为渐扩管（下图）:<45,; =0.1取二=30，- =13.1 m/sV22二 0.120.95 13.12= 8.15 (Pa)0.548523.14 -4查大气污染控制工程附表十一，并取:=30，则；=0.19图3#图3#L=0.84 （ m）两个弯头 P=2：P=2 22.8 =45.6(Pa)图-3中b,c均为90弯头（下图）D=550mm取 R=D则;= 0.28则2 2_PVccc 0.95X13.1cccP0.2

24、822.8 (Pa)2 2图3#图3#对于T形三角管 ；=0.78图3#2pv2.P =22"78°95 131=63.6 (Pa)T0273 +20(2)动力系统选择23T0273 +20(2)动力系统选择#对于T形合流三通 ；-0.55T0273 +20(2)动力系统选择#T0273 +20(2)动力系统选择#2= 0.55应空= 44.8 (Pa)系统总阻力（其中锅炉出口前阻力lOOOPa,除尘器阻力900Pa)T0273 +20(2)动力系统选择#T0273 +20(2)动力系统选择#Ch =29.6 8.2 9.0 15.5 8.15 45.6 63.6 44.8

25、 1000 900 = 2124.5(Pa)1.4风机和电动机选择与计算1.4.1 标准状态下风机风量的计算y=1.1Q 竺上空/h)273-T0273 +20(2)动力系统选择#T0273 +20(2)动力系统选择#式中： 1.1 风量备用系数;T0273 +20(2)动力系统选择#T0273 +20(2)动力系统选择#标准状态下风机前风量，m/h风机前烟气温度 C,若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度。 p当地大气压，kPay=1.1 7776 273 120 5=12749.4(m3/h)27397.861.4.2风机风压的计算T0273 +20(2)动力系统选择#T0273 +20(2

26、)动力系统选择#273+tpy=1.2 Z h-273+ ty式中:1.2风压备用系数T0273 +20(2)动力系统选择#T0273 +20(2)动力系统选择#tp风机前烟气温度C ；T0273 +20(2)动力系统选择#T0273 +20(2)动力系统选择#3）ty 风机性能表中给出的试验用气体温度Py标准状态下烟气密度（丫 =1.34 kg/ m二 1886 (Pa)73 120101.3251.293y=1.2 2124.5 -273 +25097.861.36根据Q和Hy选定Y5 47 5C工况序号为6的引风机，性能表如下。型号传动转速工况流量全压效率轴功率所需功方式(r/min)序

27、号(m3 /h)/pa(%)/kw率/kwY5-47C2620613400227589%9.513.022=12749 1886 1.3=15.23600 1000 0.6 0.95(KV)143电动机功率的计算QyHyBNe=(KW3600 10001 2式中：Qy风机风量(m /h)Hy风机风压Pa风机在全压头时的效率(一般风机为0.6 )1n 机械传动功率(用V形带动传动时h2=0.95 )2电动机备用系数，对引风机 1 =1.3根据电动机的功率，风机的转速，传动方式选定Y160L-2型电动机(功率是18.5 KW,滑轴代号T/NF-542-3)1.6管网的设计1.6.1.风速和管径的确

28、定保证管道内风速在 1020m/s的范围内，本设计选用13.1m/s左右，以保证较小的压力损失，并以此为标准选择管径，圆整后复核风速.管径以550mm为主,只是在填料塔进口位置选用340mm管径.1.6.2 阻力计算由设计资料知，气体中污染物(so 2)浓度为4080mg/nf,气体温度为80 C .大气压力为97.86kpa,气体污染物的体积分数 y=(40.8/64) X 22.4 X 0.00仁1.43 X 10-1.7.风机及电机的选择(1) 安全系数的修正33风机的总风量：Q=1.1Vg=1.1 X 3.542=3.896 m /s=14026 m /h风机的总风压并与风机标定工况换算.T273 + 80p " = 1 1 汇 Ap =1 1 汉 9307 汉=(Pa )=12344pa型号传动方式转速工况序号流量全压效率轴功率所需功率3.m hPa%KwKwY5-47C18206200002215789%14.822.3查风机目录可选用Y180L-4.功率为22kw.1.8烟囱高度的确定首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的蒸发量(t/h ),然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定表(3-3-3 )确定烟囱高度表5 锅炉