大气污染控制课程设计

1、目录设计名称1设计目的1原始资料1详细设计31、燃煤锅炉排烟量和烟尘浓度的计算31.1标准状态下理论烟气量的计算31.2标准状态下实际烟气量31.3工况下实际烟气量41.4标准状态烟尘浓度的计算42、除尘器的比较和选择42.1除尘效率42.2旋风除尘器的选型43、管道设计64、烟囱设计84.1烟囱高度的确定84.2烟囱出口截面积的计算94.3烟囱底部内径94.4烟囱抽力的计算105、风机与电机的选择115.1风机风量计算115.2风机风压计算115.3风机的选型12参考文献12大气污染控制工程课程设计382701班设计名称某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计设计目的通过课程设计进一步消化和巩固大气

2、污染控制工程课程所学内容，并使所学的知识系统化，初步培养运用所学理论知识进行净化系统设计的能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定除尘系统的设计方案、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。原始资料锅炉型号：SZL413型，共4台设计耗煤量：600 kg/h（台）煤的工业分析值：CY=68% HY=4% SY=1% OY=5%NY=1% WY=6% AY=15% 空气过剩系数：=1.4空气含水（标准状态下）按0.01293 kg/m3排烟温度：130烟气密度（标准状态下）：1.34 kg/m3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

3、：800Pa烟气其他性质按空气计算烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200 mg/m3 （情形一）20 mg/m3（情形二）当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：1锅炉平面和立面布置图见图1和图2，净化系统布置场地为锅炉房北侧15m以内。图1 平面布置图图2剖面布置图详细设计1、燃煤锅炉排烟量和烟尘浓度的计算1.1标准状态下理论烟气量的计算以每100g煤为例，计算每小时产生烟气量：表1 理论烟气量计算表元素百分比/%质量/g相对原子质量摩尔数生成物生成物摩尔数C6868125.667CO25.667H4414.000H2O(1)2.000O55160.3125O20.15625N111

4、40.07143N20.03572S11320.03125SO20.03125WATER66180.3333H20(2)0.3333ASH1515每100g煤燃烧所需标准理论空气量Qa=4.78C+14H+S-12O=31.27mol空气所带的水分Qh=Qa22.4×0.01293×100018=1.003mol理论产生烟气摩尔数Q0=CO2+H2O1+H2O2+Qh+N2+3.78C+14H+S-12O+SO2 =33.80mol标准状态下理论烟气体积：V01=Q0×22.4×10-3=33.80×22.4×10-3=0.757m3

5、1.2标准状态下实际烟气量标准状态下实际烟气摩尔数：空气过剩系数=1.4Q02=Q0+-1(Qa+Qh)=33.80+1.4-131.27+1.003=46.71mol标准状态下实际烟气体积：V02=Q0×22.4×10-3=46.71×22.4×10-3=1.046m3锅炉型号：SZL413型，共4台,设计耗煤量：600 kg/h（台）故每台锅炉每小时产生烟气量为：V2=V02×6×1000=6276m3/h1.3工况下实际烟气量V=V2(130+273.15)273.15×101.32597.86=9590.9m3/h1

6、.4标准状态烟尘浓度的计算ma=16%×15%×m=0.16×0.15×600=14.4kg/h标准状态下烟尘浓度：C=maV=14.46276=2.294g/m32、除尘器的比较和选择 2.1除尘效率入口处烟尘浓度C=2.294g/m3，要求出口处烟尘浓度C2降为200mg/m3=c-c2c=91.3%2.2旋风除尘器的选型 2.2.1 选型原则（1）旋风除尘器的净化气体量应与实际需要处理含尘气体相一致，选择除尘器直径应尽量小些。在必要时选用多管除尘器。（2）旋风除尘器入口风速要保持在1823m/s。低于18m/s时，其除尘效率下降，高于23m/s时，

7、除尘效率提高不明显，但阻力损失增加，耗电量也增多。（3）选择除尘器时，要根据工况考虑阻力损失及结构形式，尽可能使之动力消耗减少，且便于制造维护。（4）旋风除尘器能捕集到的最小尘粒应等于或小于被处理气体的粉尘粒度。（5）当含尘气体温度很高时，要注意保温，避免水分在除尘器内凝结。根据不同情况，除尘器内的最低温度要高于露点3050。（6）旋风除尘器结构的密闭要好，确保不漏风。尤其是负压操作，更应注意卸料锁风装置的可靠性。（7）易燃易爆粉尘（如煤粉），应设有防爆装置。防爆装置的通常做法是在入口管道上加上一个安全防爆阀门。（8）当粉尘粘性较小时，最大允许含尘质量浓度与旋风筒直径有关，即直径越大其允许含尘

8、质量浓度也越大。2.2.2选型经过比较与筛选， XLP/A,B型旋风除尘器，3003000，风量700104980 m3/h，阻力为1000PaXLP型包括XLP/A与XLP/B两种型号干式旋风除尘器，XLP原为CLP型，由于旁路的利用，利于含尘气体中较细粉尘的分离，属于高效旋风除尘器之一。结构特征：具有螺旋线形的粉尘旁路分离室，排出管较浅，螺旋蜗壳形的窄长入口及细长的外形。 XLP/A标定的阻力系数为8.0，XLP/B为5.8；选用除尘器时，XLP/A入口气流速度一般取1216米/秒。根据处理气体量的不同，XLP/A、XLP/B各分为七种规格，根据安装在风机前后位置不同，又各分为X型（吸出式

9、）和Y型（压入式）。其中X型号在除尘器本体上增加了出口蜗壳。对于除尘器，根据入口蜗壳旋转方向不同又分为N型（左回旋）和S型（右回旋）。选用XLP/A9.4，进口风速为17m/s，处理风量为10650m3/h，位于吸入端出口带蜗壳，阻力损失为142.0Pa。表2 旋风除尘器型号尺寸表型号DHH1H2LWCC1aXLP/A-9.49404055907182712261222590592245a1bb2D1D2D3D4n-dn1-d129173578156060616519716-1316-13图3 旋风除尘器构造图3、管道设计烟气流量为9590.9m3/h，即2.664m3/s，锅炉烟尘流速为10

10、15m/s，选择薄钢板圆形管道，管道内壁粗糙度K为0.15，选择烟尘流速v=15m/s，则烟道内径D:D=4Qv=0.476m查表圆整后确定管径D=500mm则实际流速v：v=4QD2=13.57m/s查得单位长度摩擦阻力Rm=4.1Pa/m。表3 排烟系统沿程损失计算表管段编号管径(mm)流速(m/s)单位长度摩擦阻力(Pa/m)管长(m)阻力(Pa)16009.431.60.62.46250013.574.12.08.2350013.574.10.52.05450013.574.10.52.05550013.574.13.85+0.5=4.3518.04650013.574.10.52.0

11、5总沿程阻力P134.85表4 排烟系统局部阻力损失计算表位置类型局部阻力系数流速(m/s)阻力(Pa)1-2渐缩管0.109.433.902-3乙型管0.1613.5712.91除尘器XLP/A-9.4(X型)17(进口气速)142.0除尘器入口天圆地方（渐扩）0.1013.578.07除尘器出口天圆地方（渐缩）0.0413.573.234-5弯头0.2513.5720.195风机弯头0.2513.5720.195风机渐扩管0.1013.578.07风机烟道天圆地方（渐扩）0.1013.578.07总局部阻力P2226.63其中局部阻力损失P=v22工况下烟气密度=0PP0T0T=1.34&

12、#215;97860101325×273273+130=0.877kg/m3总阻力损失DP=P1+P2+P3=1061.38PaP3烟气在锅炉出口前阻力，800Pa4、烟囱设计4.1烟囱高度的确定SZL413型，共4台，额定蒸发量为4t/h，每个新建锅炉房只能设一根烟囱，烟囱高度应根据锅炉房装机总容量 ，按下表规定执行。表5 烟囱高度的确定锅炉房装机总容量MW<0.70.71.41.42.82.8<77<1414<28t/h<11<22<44<1010<202040烟囱最低允许高度m202530354045选择烟囱高度H=40m。

13、根据1997年1月1日后大气污染物排放限值的国家标准，当最高允许排放浓度为120mg/m3及以上，排气筒高度为40m时，采用二级标准，最高允许排放速率为39kg/h。4.2烟囱出口截面积的计算根据公式：S=Qg3600vg=9590.9×43600×11.7=0.92m2其中，S烟囱出口截面积，m2 Qg烟气量，m3/h vg烟气自烟囱口排出的速度，m/s合理的排烟速度与当地的风速之比值为1.5：1，设10m处风速为6m/s（四级风），40m处风速修正为1.3×6=7.8 m/s，vg取为11.7m/s。烟囱直径：d=4S=1.08m4.3烟囱底部内径 根据D=d

14、+2iH=1.08+2×0.02×40=2.68mD烟囱底部内径；i烟囱锥度，通常取i=0.020.03，本计算中取i=0.02；4.4烟囱抽力的计算4.4.1烟气在管道中的温度降t=qQFCV=65059.956276×1.355=7.65q管道单位面积散热损失，室内取4187kJ/(m2·h)，室外取5443 kJ/(m2·h)Q标准状态下烟气流量，m3/hF管道散热面积，m2CV标准状态下烟气平均比热容，一般取1.3521.357KJ/(m3·)qF=4178×0.6× 0.6+0.5×1.46+5

15、443×0.5×5.94=65059.954.4.2烟气在烟囱中的温度降t3=HAD=40×0.44×4=4H烟囱高度，mD合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/hA温降系数，取为0.44.4.3烟囱内烟气的平均温度烟囱入口处烟气温度t1=130-7.65=122.35 烟囱出口处烟气温度t2=t1-4=122.35-4=118.35烟囱内烟气的平均温度t=(t1+t2)/2=120.35烟囱内烟气的平均流量为V=V0TT0P0P=6276273+120.35273101325 97860=9362.9m3/h4.4.4烟囱抽力的计算Sy=0.034

16、2H1273+tk-1273+tpB=0.0342×40×1273-1-1273+120.35×97860=152.14PaH烟囱高度，mtk外界空气温度，tp烟囱内烟气的平均温度，B当地大气压，Pa5、风机与电机的选择5.1风机风量计算Qy=1.1Q×273+tp273×101.325Pm3/h=10550m3/h1.1风量备用系数；Q标准状态下风机前表态下风量，m3/h；tp风机前烟气温度，若管道不长，可以近似取锅炉排烟温度；P当地大气压力，kPa5.2风机风压计算Hy=1.2P-Sy273+tp273+ty×101325B

17、15;1.293y=1.2×1061.38-152.14273+130273+20×10132597860×1.2931.34=1469.1Pa其中，1.2风压备用系数；DP系统总压力，Pa；Sy烟囱抽力，Pa；tp风机前烟气温度，；ty风机性能表中给出的试验用气体温度，； y标准状况下烟气密度，为1.34kg/m35.3风机的选型选用Y63013型锅炉引风机，采用后倾式平直叶片，叶轮与进风口接合处为流线型过渡，具有不粘灰、气态效率高，低噪声、功率小等特点。输送烟气温度可达350，采用三角皮带传动，可与0.24t/h的锅炉配套。选用机号为8.6的Y63013型引风机。表6 引风机与电机的选型型号机号配用锅炉(t/h)设计风量（m3/h）设计风压(Pa)转速（r/min）轴功率（kW）工作温度（）电机型号功率转速（r/min）噪声(dB)Y630138.64169002687165011.5300Y180M-418.5147082参考文献1郝吉明,马广大主编.大气污染控制工程.北京:高等教育出版社,20022唐敬拎,张禄虎编.除尘装置系统及设备设计选