大气课程设计(2)

1、1概述 错误！未定义书签。1.1 设计目的 错误！未定义书签。1.2 设计任务 错误！未定义书签。1.3 设计依据及原则 错误！未定义书签。1.4 锅炉房基本概况 错误！未定义书签。1.5 通风除尘系统的主要设计程序 错误！未定义书签。2烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算 错误！未定义书签。2.1 标准状态下理论空气量 错误！未定义书签。2.2 标准状态下理论烟气量 错误！未定义书签。2.3 标准状态下实际烟气量 错误！未定义书签。2.4 标准状态下烟气含尘浓度 42.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 43除尘器的选择和比较 53.1 除尘效率 53.2 除尘器的选择 54确定除尘器、风机和

2、烟囱的位置及管道的布置 64.1 各装置及管道布置的原则 64.2 管径的确定 65烟囱的设计 65.1 烟囱高度的确定 65.2 烟囱直径的计算 65.3 烟囱的抽力 76系统阻力计算 76.1 摩擦压力损失 76.2 局部压力损失 87系统中烟气温度的变化 107.1 烟气在管道中的温度降 117.2 烟气在烟囱中的温度降 138通风除尘系统布置图 14参考文献 14.概述1.1 课程设计题目某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计1.2 课程设计的目的通过课程设计使学生进一步消化和巩固本门课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养学生运用所学理论知识进行净化系统设计的初 步能力。通过设计，使学生了解

3、工程设计的内容、方法及步骤，培养 学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、 使用技术资料、编写设计说明书的能力。1.3 设计原始资料锅炉型号：手烧炉，共4台设计耗煤量：1000kg/h(台)排烟温度：160c烟气密度：1.34kg/Nm3空气过剩系数如下表示：炉子的空气过剩系数燃烧方式烟煤无烟煤手烧炉1.31.51.32.0取空气过剩系数为o=1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：-1C空气含水按0.01293kg/ Nm3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：Y_ _ YYYC =6

4、8%,H =4%,S =1% ,O =5%,YY_ YYN =1%,W =6%,a =15%,V =13%按锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)中二类区标准执行:烟尘浓度排放标准：200mg/ Nm3二氧化硫排放标准：900mg/ Nm3净化系统布置场地为锅炉房北侧 15m以内。;.1.4 设计计算二，燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算2.1 理论空气量Qa =4.76 1.867CY 5.56H Y 0.7SY - 0.7OY(m3N/kg)式中：CY、HY、SY、OY分别为煤中各元素所含的质量百分数。Qa = 4.76 (1.867 0.68 5.56 0.04 0.7

5、 0.01 -0.7 0.05)= 6.97(m3N / kg)2.2 理论烟气量(设空气含湿量12.93g/m3N)Qs =1.867(CY 0.375SY) 11.2HY 1.24WY 0.016Qa 0.79Qa 0.8NY(m3N/kg)式中：Q；理论空气量(m3N/kg)WY 一煤中水分所占质量百分数；NYN元素在煤中所占质量百分数Qs'=1.867 (0.68 0.375 0.01) 11.2 0.04 1.24 0.060.016 6.97 0.79 6.97 0.8 0.013= 7.42(m N/kg)2.3实际烟气量3Qs =Qs +1.016(豆-1)Q；(m N

6、/kg)式中：a 空气过量系数。Q；一理论烟气量(m3N/kg)Q；一理论空气量(m3N/kg)烟气流量Q应以m3N/h计，因此。Q=Qsm设计耗煤量Qs -7.42 1.016 (1.4-1) 6.97-10.25(m3N/kg)Q =Qs黑设计耗煤量= 10.25 1000= 10250(m3N/h),.2.4烟气含尘浓度C = dsh A (kg/m3N)Qs式中：d助一排烟中飞灰占煤中不可燃成分的百分数;AY一煤中不可燃成分的含量；Qs-实际烟气量(m3N/kg)。c 0.16 0.15 C10.25= 2.34 10 4(kg/m3N) 33= 2.34 10 (mg/m n )2.

7、5烟气中二氧化硫浓度的计算2SY6，, 3 、Cs02 =X10(mg/ m N)Qs式中：SY -煤中含硫的质量分数。Qs燃煤产生的实际烟气量(m3N/kg)在标准大气压下：CSO22 0.01 0.9810.25106= 1.91 103(mg/m3N)三.除尘器的比较和选择3.1除尘效率式中：C烟气含尘浓度，mg/m3N ；Cs一锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3N=1 -20J =91.45%2.34 1033.2除尘器的选择工况下烟气流量：Q' = ? (m3/h);式中，Q一标准状态下的烟气流量，m3/h；T'一工况下烟气温度，k；T一标准状态下温度273k。c

8、10250 (273 160) Q 273: 16257(m 3/h)Q' 162573,、=4.5(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确定除尘器：YDT型圆体立式多管陶瓷除尘器(旋风子数为7)。产品性能规格见表1。结构图见图3-1表1 YDT型圆体立式多管陶瓷除尘器型号配套锅炉 容量(J/H)处理烟气量(m3/h)除尘效 率(%)排烟黑 度设备阻力(Pa)脱硫效 率(%)重量(kg)YDT414000>98三1级 林格曼 黑度900-1600>862900四，确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置。并计算各管段的管径、长度、烟囱高度

9、和出口内径以及系统总阻力4.1 各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确定各装置的位置。一旦 确定各装置的位置，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。4.2 管径的确定4QHV(m)式中，Q一工况下管道内的烟气流量(m3/s);V烟气流速(m/s)(对于锅炉烟尘V =10-15 m/s)取=14 m/s,d = p445 = 0.64 (m)内径=d1=640-2 1.00=638.00mm4Q二d24 4.53.14 0.6382= 14.13.14 14圆整并选取风道:外径D (mm)钢制板

10、风管外径允许偏差（mm）壁厚（mm）640士 11.00(m/s)五，烟囱的设计5.1 烟囱高度的确定首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量（t/h）,然后根据 锅炉大气污染物排放标准中的规定（表3）确定烟囱的高度。表3锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力（t/h）<11<22 <66 <10102026 <35烟囱最低高度（m）202530354045锅炉总额定出力：4 M 4=16 （t/h）故选定烟囱高度为40m5.2 烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算:d = 0.0188式中：Q一通过烟囱的总烟气量（m3/h）3 按表4选取的烟囱出口烟气流速（m/s）表

11、4烟囱出口烟气流速m/s通风方式运行情况全负荷时最小负荷自然通风6102.53选定=4m/s4X16257d =0.0188 记 =2.40m4圆整取d=2.4m烟囱底部直径d1 =d2 +2 i H (m)式中：d2烟囱出口直径（m）;H烟囱高度（m）;i烟囱锥度（通常取i=0.020.03）。取 i=0.02, d1=2.40+2 0.02 40=4m。5.3 烟囱的抽力Sy =0.0342 H273 +tk 273 + tp J(Pa)式中，H烟囱高度（m）;tk外界空气温度（C）；K.6.1a.tp烟囱内烟气平均温度（C）；B当地大气压（Pa）。-113Sy =0.0342 40 （）

12、97.86 10273 -1 273 160=183（Pa）系统阻力的计算 摩擦压力损失对于圆管，阻=冷'（Pa）d 2式中，L管道长度（m）d管道直径（m）;p 烟气密度（kg/m3）;u管中气流平均速率（m/s）;入一摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度- d的函数。可以查手册得到（实际中对金属管道入值可取0.02,对石专砌或混凝土管道 入值可取0.04）。对于© 500圆管L=9.5m：=Dn273 =1.34 经=0.84(kg/m3)Pl=0.020.520.84 14.122= 31.73( Pa)b.对于石专砌拱型烟道D = 500mm故 B = 45

13、0mm图2砖砌拱型烟道示意图273 160443则R=X式中，A为面积，X为周长Pi =l4Rs,.代入数据得：."=87.77 (pa)6.2局部压力损失p= (Pa)2式中：已一异形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；u 与W相对应的断面平均气流速率(m/s);p烟气密度(kg/m3)。图3除尘器入口前管道示意图图3中一为减缩管% w 45c 时，七=0.1取 =45C、 u =14.1m/s= 8.4(Pa)c ： 20.84 14.12P = = 0.1 2211=0.05 tan67.5 -0.12(m)图3中二为30c Z型弯头h =2.985 -2

14、.39 =0.595 =0.6(m)垢=0%.57 =1.05, 取=0.157二 Re由表得 Re =1.0f：=1.0 0.157 -0.1572= 13.10( Pa)0.84 14.12= 0.157 图3中三为渐扩管A10.35 1A23.140.63824= 1.09并取 « =30° 贝U t =0.19:P= 0.19一一 20.84 10.92= 9.5( Pa)图4除尘器出口至风机入口段管道示意图图4中a为渐扩管a W45o时，2=0.1取二=30°, =14.1m/s_ _2= 0.1= 8.4(Pa)0.84 14.12l =0.48(m)

15、图4中b、c均为90°弯头D =570,WR = D,则 £=0.23,= 0.23一- ，20.84 14.12= 19.2(Pa).两个弯头,：P' = 2. ：P =2 19.2 =38.4( Pa)对于如图5所示T型三通管:图5 T型三通管示意图-0.78一- ，2= 65.1(Pa)crc 0.84 14.1= 0.78 对于T型合流三通:=0.55P二220.84 14.12一=0.55 = 45.9(Pa)系统总阻力（万加）（其中锅炉出口前阻力为800Pa,除尘器阻力1600 P固：x h =31.7 88.0 8.4 13.1 9.5 8.4 38.

16、4 65.1 45.9 800 1600-2708.5（Pa）七，系统中烟气温度的变化7.1 烟气在管道中的温度降Ati =F（C）Q Cv式中：Q烟气流量（m1/h）F一管道散热面积（m2）Cv烟气平均比热（一般 C=1.3521.357kJ/m3N?C）;Q 一管道单位面积散热损失。室内 q =4187kJ/m2?h室外 q =5443kJ/m2?h室内管道长：L=2.18-0.6-0.12=1.46m一 一 一 ，_ 2F =二l D =3.14 1.46 0.57 = 2.61m室外管道长 L=9.5-1.46=8.04mF = ：l D =3.14 8.04 0.5 =12.62m2

17、,+ ORq?F2.也='Q Cv Q Cv_ qF q2F2一 Q Cv（4187 2.61 5443 14.40）10250 1.354=7 （C）7.2 烟气在烟囱中的温度降：.& H A&2=ir9式中：H烟囱高度（m）;D一合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和（t/h）;A温降系数，可由表5查得表5烟囱温降系数烟囱种类钢烟囱（无衬筒）钢烟囱（有衬筒）石专烟囱（H<50m）壁厚小于0.5m石专烟囱壁厚大于0.5mA20.80.40.2&2 =40*=3.9(C),4 4总温度降 &=&1 +&2 =7.0+3.9 = 10.9 (C)八.通风除尘系统布置图8.1. 设计说明烟道为被烟道，导角为45度，与圆管连接处采取密封措施，所有 器件接口处均用法兰盘连接8.2.说明书设计说明烟道为被烟道，导角为45度，与圆管连接处米取密封措施，所有 器件接口处均用法兰盘连接序号名称个