环境工程专业

环境工程专业课程设计说明书题目（SZL10-13锅炉除尘系统设计）姓名： 高勇 班级： 环境08-1班 学号： 29 指导教师： 潘宇课程名称： 大气污染控制工程课程设计设计时间：2011年5月30日至2011年6月12日TOC\o"1-5"\h\z目 录\o"CurrentDocument"颗粒污染物控制课程设计任务书 I摘要 1一、 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度计算 31、标准状态下理论空气量 32、 标准状态下理论烟气量 33、标准状态下的实际烟气量 34、标准状态下的烟气含尘浓度 3\o"CurrentDocument"5、标准状态下烟气中二氧化硫浓度计算 4\o"CurrentDocument"6、 实际工况下的实际烟气量 4\o"CurrentDocument"7、 工况下烟气流量 4\o"CurrentDocument"8、 旋风子的数量 49、根据n/确定纵横向旋风子的排数珀及n2则实际采用的旋风子数量n为 4\o"CurrentDocument"10、 除尘器的外壳尺寸 4\o"CurrentDocument"11、 除尘器烟气进口管高度H 4\o"CurrentDocument"二、 对给定粒径范围的颗粒物进行除尘器总效率的核算 5\o"CurrentDocument"三、 除尘器的选择 5\o"CurrentDocument"四、 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置 5\o"CurrentDocument"1、 各装置及管道布置的原则 5\o"CurrentDocument"2、 管径的确定 5\o"CurrentDocument"五、 烟囱的设计 61、 首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量（t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（见表2-1）确定烟囱的高度。 62、 烟囱直径的计算 6\o"CurrentDocument"3、 烟囱的抽力 6\o"CurrentDocument"六、 系统阻力计算 7\o"CurrentDocument"1、 摩擦压力损失 72、 局部压力损失 7\o"CurrentDocument"三十度转折管： 7\o"CurrentDocument"渐扩管（天圆地方）: 7\o"CurrentDocument"九十度弯头压力损失： 84.总损失TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"七、 风机风量的计算 8\o"CurrentDocument"八、 风机风压的计算 8\o"CurrentDocument"九、 电动机功率 9颗粒污染物控制课程设计任务书一、 课程设计题目某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统的设计二、 课程设计的目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行除尘系统设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、CAD绘制工程图、使用技术资料、编写、设计说明书的能力。三、设计原始资料锅炉型号：SZL10—13型，共4台（1.4MWx4）设计耗煤量：1583Kg/h./台排烟温度：160oC烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：a=1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16%烟气在锅炉出口前的阻力：800Pa当地大气压力：97.86Kpa冬季室外温度：-20°C空气中含水（排标准状态下）10g/kg烟气其它性质按近似空气计算煤的工业分析值：Cy=68% HY=4% SY=1% 0丫=5%NY=1%Wy=6% Ay=15% Vy=13%按锅炉大气污染物排放标准（GB13271—2001）中二类二时段标准执行。四、计划安排1、 资料查询0.5天2、 及设计计算（4.5天）3、 说明书编制及绘图（5天）

五、设计内容和要求五、设计内容和要求1、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度计算2、净化系统设计方案的分析确定3、 除尘器的选择和比较确定除尘器的类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。4、 管布置及计算：确定各装置的位置及管道布置并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力5、风机及电机的选择设计根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类和功率。六、成果1、 设计说明书设计说明书按设计程序编写，包括方案的确定、设计计算、设备选择和有关设计的简图(工艺管网简图和设备外形图)等内容。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，书写工整或打印输出，装订成册。2、 图纸除尘器图一张(2号图)。系统图应按比例绘制、标出设备部件编号，并附明细表。除尘系统平面布置图、剖面布置图各一张(1号或2号)，可以有局部放大图(3号)。布置图应按比例绘制。锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但能表明建筑的外形和主要结构形式。在在图上中应有指北针方位标志。七、主要参考资料TOC\o"1-5"\h\z郝吉明，马广大主编。大气污染控制工程。北京高教出版社， 2002。吴忠标主编，大气污染控制工程。北京科学技术出版社， 2002。胡传鼎著，通风除尘设备设计手册。北京化学工业出版社， 2003。张殿印，王纯主编。除尘工程设计手册。北京化学工业出版社， 2003。工业锅炉房设计手册。风机样本指导教师：刘彦飞、钟子楠、潘宇2011年6月1日教研究室主任：刘彦飞2011年6月1日21世纪随着经济的快速发展，人们对生活质量的要求也不断提高，对空气的清洁程度要求也越加严格，但是伴随各种工业的蓬勃发展以及北方的生活供暖所，污染气体的排放是不可避免的，排放出的大量烟尘成为了大气颗粒污染物的重要组分之一，所以污染气体的治理措也施随之发展，为了满足人们对清洁空气的要求，达到适宜的环境空气质量，需要将锅炉排放出的烟气引入装除尘设备，因此本次设计的题目是燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统的设计， 设计目的是使燃煤烟气的排放满足相关标准的规定。其中选择除尘器要根据烟尘的粒径分布、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、不及粉尘量等。锅炉烟气的除尘装置有很多，在这里我设计的是立式多管旋风除尘器。多个旋风子组装成一个整体设备，这种方法有利于设备布置及与烟道的连接。要切实注意旋风除尘器的制造和安装质量： （1）旋风子、排气管、导向器的制造，要求精确，所有旋风子应制造一致，相互配合间隙恰当，如制造误差过大，则会影响除尘效率。（2）安装和装配质量要精良，以求每个旋风子有近似的烟气量、流速和阻力等流体动力工况；避免烟气在旋风子间产生有害的气流现象，以致影响除尘器的除尘效率。立式多管旋风除尘器分为钢制和陶瓷制。后者较前者有以下两个优点：（1）耗用钢材少。根据一些资料统计，它的钢材耗量约为钢制立式多管旋风除尘器的1/4。（2）陶瓷材料耐磨损及耐腐蚀性能都很好，可以是维修工作量减少。用于工业锅炉烟气净化的立式多管旋风除尘器，其旋风子数量、排列方式，烟管进出口接法等，均按实际需要而各不相同，根据本次设计指导书所给的 SZL2—13型锅炉以及设计耗煤量，计算燃煤锅炉的排烟量，来计算除尘器相应的尺寸参数。并计算所设计的除尘器的性能，评价其性能。根据净化系统所处理烟气量、燃气温度、系统阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类和功率。设计的大概过程如下所述：一、 除尘器设计本次设计的除尘器的是立式多管旋风除尘器。根据任务书给出的相关数据计算出锅炉的实际烟气量，进而计算出相关的其他因素，即包括旋风除尘器中旋风子的数量，多管旋风除尘器的外壳尺寸，以及进气口、出气口距地面的高度和大小。根据所得数据可粗略的画出旋风除尘器的结构与布置。二、 烟气管道的布置由上计算出的实际烟气量和烟气流速计算出排烟管道的直径， 并进行园整，再用园整后的管径反推出实际烟气流速。管道规定设计为钢制，壁厚为0.75毫米。设计出管道的大致布置图，根据自己的想法涉及管路的铺设，已达到管道的铺设路径越短，阻力损失越小为宜，再根据除尘手册里查找相关弯管的阻力系数，计算弯管的局部阻力损失。同时，计算出圆管与除尘器进、出口连接处的管道天方地圆的角度、长度以及通过手册查出的阻力系数计算出阻力损失，根据所得的具体尺寸绘制出锅炉房烟气管道的布置图。三、风机的计算和选型由上可以得出的结论是弯管以及天方地圆的局部压力损失， 和烟道铺设的沿程压力损失，进一步求得总的压力损失。根据已知公式所得数据可计算出风机的风量，风机的风压以及电动机功率。最后根据所得的三个数据在相关书籍中选出适合的风机型号。最后求得电动机功率，看其是否满足风机功率的要求，若符合要求，则设计成功，若不符合，则还需要重新选择风机的型号。通过以上三个步骤，可以设计出一个具体的采暖锅炉房以及其烟气除尘系统的锅炉、除尘器、风机以及管道的型号、尺寸和具体的管道分布位置，然后用 CAD绘制出除尘器的结构图，除尘系统的平面布置图以及俯视图各一张，按设计图纸构建的锅炉房以减少烟尘的排放量，达到改善环境空气质量的目的。本次设计主要是对燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统进行设计，要求使用多管旋风除尘器，并达到国家标准。根据含尘浓度、粒度分布、烟气密度等特征及除尘要求、允许的阻力损失和制造条件、造价等因素进行全面分析，合理选择除尘器的型号。应该明确的是，锅炉的排烟特点是烟气量大，而且烟气流量变化很大，在选用除尘器时，联用旋风除尘器与文丘里水膜除尘器，使烟气流量的变化与除尘器的烟气流速相适应，以期在锅炉工况变动时均能得到良好的除尘效果。在课程设计过程中，感谢同组人员的配合，感谢各位老师的指导，由于本人水平有限，缺点和错误在所难免，希望读者提出宝贵的批评和建议。关键词：旋风除尘器性能评价阻力计算除尘系统计算

一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度计算1、标准状态下理论空气量Vo=4.76(1.867Cy+5.56Hy+0.7Sy-0.7Oy)a (m3/kg)=4.67x(1.867x0.68+5.56x0.04+0.7x0.01-0.7x0.05)=4.67x(1.26956+0.2224+0.007-0.035)=6.968m3/kg式中CY,Hy,Sy,°y—分别表示煤中各元素所含的质量分数。2、标准状态下理论烟气量设空气的含湿量为10g/kgV0=1.867(Cy+0.375Sy)+11.2Hy+1.24Wy+0.016V0+0.79V0+0.8Ny(3/fg a a (m/kg)=1.867x(0.68+0.375x0.01)+11.2x0.04+1.24x0.06+0.016x6.968+0.79x6.968+0.8x0.01=7.42m3/kgWy,Ny 一式中 一分别为煤中水分和N元素的质量分数。3、标准状态下的实际烟气量V=V0+1.016G-1)V03fg fg a(m3/kg)=7.42+1.016x(1.4-1)x6.968=10.25mg/m3式中a为空气过剩系数4、标准状态下的烟气含尘浓度x106f•x106Vfg16%x15%10.255=2340.322=2340.322(mg/m3)式中fAY分别为排烟中飞灰占煤中不可燃成分的含量的质量分数。5、标准状态下烟气中二氧化硫浓度计算C二 x106(mg/m3)so2Vfg=2X0.01x106二1951.219mg/m310.256、实际工况下的实际烟气量V，fg10.25x(273+160)273=16.257m3/kg式中T/，T分别为工况下和标准状态下的烟气温度（7、工况下烟气流量Q=V/x设计耗煤量=16.257x1580=25686.06m3/hfg8、旋风子的数量73571b2=^.35.033个^36个735d9、根据n/确定纵横向旋风子的排数为n,及n2则实际采用的旋风子数量nn=nxn=6x6=361210、除尘器的外壳尺寸深度（烟气纵向）S:£=宽度(6-1)-280+£=宽度(烟气横向)N:C6-1）»280+2 175=1750rnm式中e—纵（横）向旋风子中心线间距，毫米。f—旋风子中心线至除尘器壳体内壁间距，毫米。11、除尘器烟气进口管高度HH=Q箕蠶x6180-B9x5+60=1266.497mm取甘=6m/s式中d]—旋风子的内管直径，毫米，查表13-1取150mm二、对给定粒径范围的颗粒物进行除尘器总效率的核算表1大气分割粒径表粒径um〈55-1010-2020-3030-4040-6060-8080-200分级效率n.36.9366.5885.5594.7297.9394.9599.6499.84i质量频率g• i 3.15.411.38.8891243.4则除尘装置能达到的总除尘效率应为：耳二工耳g二0.3693x3.1+0.6658x5.4+0.8555x11.3+0.9472x8.8+0.9793x8+0.9495x9ii+0.9964x12+0.9984x43.4二94.36%而实际烟气所需的除尘效率为：耳、=1-200x100%=1-200x100%=91.45%C 2341.5比较nm由于n>n'则可行三、 除尘器的选择根据烟尘的粒径分布、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。选型过程中要通过分级效率进行总效率的校正。四、 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置1、各装置及管道布置的原则锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定装置的位置。一旦确定了个装置的位置，管道的布置也就基本确定了。对各装置入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。2、管径的确定夕卜径： 二806.7伽 （甘10—1酣止，V-14mA）式中Q—工况下烟气流量（m3/h）gV—烟气流速（m/s）管径计算后，要进行圆整，再用圆整后的管径计算出实际烟气流速。实际烟气流速要符合要求。即：八二13.死mm所以圆整后烟气的实际平均流速为13g2m/s五、烟囱的设计1、首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量 （t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（见表2-1）确定烟囱的高度。锅炉总额定出力=10x4=40（h） 查表2取H=40m表2锅炉烟囱高度H锅炉总额定出力（t/h）<11-22-66-1010-2026-35烟囱最低高度/m2025303540452、烟囱直径的计算烟囱出口直径可按下式计算Qzd二0.01B8—d=0.0168v125J49°7arn=2200mm式中QZ—通过烟囱的总烟气量V—按表3选取的烟囱出口流速（m/s）注：这里V取6m/s表3烟囱出口流速（m/s）通风方式运行情况全负荷最小负荷机械通风10~204~5自然通风，6~102.5~3烟囱底部直径：di=d?+2*i■Hfm）di=2200+2m002*40m=3800tnm式中d2—烟囱出口直径，（m）i—烟囱锥度，通常取i=0.02~0.03,这里取0.02。3、烟囱的抽力烟气抽力：色二0.0324Hr,-爲B带入等于：出=219.79od式中：tk—外界空气温度（0C）t—烟囱内烟气平均温度（0C）PB—当地大气压，化）六、系统阻力计算1、 摩擦压力损失对于圆管：Ap二九-x-^V2=11.54pad2L=1000+300+1000+1000++300+1000mm=4609mm式中： L—管道长度，（m）D—管道直径，（m）P—烟气密度，（kg/m3）B—当地大气压，叫v—管道气流平均流速（m/s）九一摩擦阻力系数，由于选取的是金属管道九取0.02。2、 局部压力损失三十度转折管：如右图：式中：—异形管件的局部阻力系数；v—与弋对应得截面管气流平均速度（m/s）取v=14m/s（下面v同值）匕的由管件的d/L=1/0.53=1.89值确定 查表得：巴=°.°5代入得：AP1=5.35pa渐扩管（天圆地方）：人 片PV2AP2壬E—异形管件的局部阻力系数；v—与对应得截面管气流平均速度m/s)7的值由方的面积S1和圆的面积s2而决定：S]/s2=0.53查表的7=0.05（角度取30度）代入得：化=5.35pa九十度弯头压力