大气污染控制工程课程设计实例

大气污染控制工程课程设计实例之宇文皓月创作一、课程设计题目某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计二、课程设计的目的经过课程设计使学生进一步消化和稳固本性课程所学内容，并使所学的知识系统化，培育学生运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。经过设计，使学生认识工程设计的内容、方法及步伐，培育学生确立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。三、设计原始资料锅炉型号：SZL4-13型，共4台设计耗煤量：600kg/h(台)排烟温度：160℃烟气密度：1.34kg/Nm3空气剩余系数：=1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比率：16%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬天室外空气温度：-1℃空气含水按0.01293kg/Nm3烟气其余性质按空气计算煤的工业剖析值：CY=68%，HY=4%，SY=1%，OY=5%，NY=1%，WY=6%，AY=15%，VY=13%按锅炉大气污染物排放尺度（GB13271-2001）中二类区尺度履行：烟尘浓度排放尺度：200mg/Nm3二氧化硫排放尺度：900mg/Nm3净化系统安插场所为锅炉房北侧15m之内。四、设计计算1．燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算1（1）理论空肚量式中：CY、HY、SY、OY分别为煤中各元素所含的质量百分数。3（2）理论烟肚量（设空气含湿量12.93g/mN）Qs1.867(CY0.375SY)11.2HY1.24WY0.016Qa0.79Qa0.8NY3（mN/kg）3式中：Qa—理论空肚量（mN/kg）WY—煤中水分所占质量百分数；NY—N元素在煤中所占质量百分数（3）实质烟肚量QsQs1.016(1)Qa3（m/kg）N式中：—空气过度系数。3Qs—理论烟肚量（mN/kg）3Qa—理论空肚量（mN/kg）3烟气流量Q应以mN/h计，所以。QQs设计耗煤量（4）烟气含尘浓度：dshAY3C（kg/mN）Qs式中：dsh—排烟中飞灰占煤中不可燃成分的百分数；AY—煤中不可燃成分的含量；3Qs—实质烟肚量（mN/kg）。（5）烟气中二氧化硫浓度的计算2SY1063）NQS2式中：SY—煤中含硫的质量分数。3QS—燃煤发生的实质烟肚量（mN/kg）2．除尘器的选择（1）除尘效率3式中：C—烟气含尘浓度，mg/mN；3Cs—锅炉烟尘排放尺度中规定值，mg/mN。（2）除尘器的选择工况下烟气流量：QT'3Q'（m/h）；T3式中，Q—尺度状态下的烟气流量，m/h；T'—工况下烟气温度，k；T—尺度状态下温度273k。依据工况下的烟肚量、烟气温度及要求达到的除尘效率确立除尘器：由陕西蓝天锅炉设施制造有限企业所供给的“XDCG型陶瓷多管高效脱硫除尘器”（《国家级科技成就要点推行计划》项目）中选用XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器。产品性能规格见表1，设施外型构造尺寸见表2。表1XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器产品性能规格型号配套锅炉容量办理烟肚量除尘效率排烟黑度设施阻力脱硫效率重量（J/H）（m3/h）（%）（Pa）（%）（kg）XDGC4412000>98≦1级林800-1400>852800格曼黑度表2XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型构造尺寸（见图1）HH1H2H3ABCDEF44602985423570014001400300503501000图1XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型构造尺寸3．确立除尘器、风机、烟囱的地点及管道安插。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31）各装置及管道安插的原则依据锅炉运转状况及锅炉现场的实质状况确立各装置的地点。一旦确立各装置的地点，管道的安插也就基本能够确立了。对各装置及管道的安插应力争简单、紧凑、管路短、占地面积小，并使装置、操控和检修方便。（2）管径确实定4Q（m）d式中，Q—工况下管道内的烟气流量（3）；m/s—烟气流速（m/s）（关于锅炉烟尘=10-15m/s）。取=14m/s，42.7（m）d0.493.1414圆整并选用风道：外径D（mm）钢制板风管外径同意误差（mm）壁厚（mm）50010.75内径=d1=500-20.75=495.5mm由公式d4Q可计算出实质烟气流速：4Q42.713.8（m/s）d23.140.495524．烟囱的设计1）烟囱高度确实定第一确立共用一个烟囱的全部锅炉的总的蒸发量（t/h），然后依据锅炉大气污染物排放尺度中的规定（表3）确立烟囱的高度。表3锅炉烟囱高度表锅炉总数定卖力<11~<22~<66~<1010~2026~<35（t/h）烟囱最低高度（m）202530354045锅炉总数定卖力：44=16（t/h）应选定烟囱高度为40m。42）烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：d0.0188Q（m）式中：Q—经过烟囱的总烟肚量（3m/h）ω—按表4选用的烟囱出口烟气流速（m/s）表4烟囱出口烟气流速m/s通风方式运转状况全负荷时最小负荷机械通风10~204~5自然通风6~102.5~3选定ω=4m/s圆整取d=1.8m烟囱底部直径d1d22iH（m）2式中：d—烟囱出口直径（m）；H—烟囱高度（m）；i—烟囱锥度（往常取i=0.02~0.03）。取i=0.02，d1=1.83+20.0240=3.5m。（3）烟囱的抽力11（Pa）Sy0.0342HB273tk273tp式中，H—烟囱高度（m）；tk—外界空气温度（℃）；tp—烟囱内烟气均匀温度（℃）；5B—当地大气压（Pa）。系统阻力的计算（1）摩擦压力损失L.2关于圆管，PL（Pa）d2式中，L—管道长度（m）d—管道直径（m）；ρ—烟气密度（kg/m3）；υ—管中气流均匀速率（m/s）；λ—摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度K的函数。能够查手册获取（实质中对金属d管道λ值可取0.02，对砖砌或混凝土管道λ值可取0.04）。a．关于φ500圆管L=9.5mb．关于砖砌拱型烟道则RAX式中，A为面积，X为周长。（2）局部压力损失图2砖砌拱型烟道表示图2P2Pa）式中：ξ—异形管件的局部阻力系数，可在相关手册中查6到，或经过实验获取；υ—与ξ相对应的断面均匀气流速率（m/s）；ρ—烟气密度（kg/m3）。图3除尘器进口前管道表示图图3中一为减缩管α≤45℃时，ξ=0.1取α=45℃、υ=13.8m/s图3中二为30℃Z型弯头h0.60.50.12，取'0.157D由《通风》817页表18-17得Re=1.0图3中三为渐扩管查《大气污染控制工程》附表十一，并取30o则0.19图4除尘器出口至风机进口段管道表示图图4中a为渐扩管取30oms,13.8/图4中b、c均为90o弯头22则P0.230.8413.818.4(Pa)22两个弯头P'2P218.436.8(Pa)关于如图5所示T型三通管：图5T型三通管表示图关于T型合流三通：7系统总阻力（此中锅炉出口前阻力为800Pa，除尘器阻力1400Pa）：6．风机和电动机选择及计算（1）风机风量的计算Qy273tp101.32531.1QB（m/h）273式中：1.1—风量备用系数；3Q—风机前风量（mN/h）；tp—风机前烟气温度（℃），若管道不太长，能够近似取锅炉排烟温度；B—当地大气压力（kPa）。（2）风机风压的计算Hy1.2(hSy)273tp101.3351.293273tyBYPa）式中：1.2—风压备用系数；h—系统总阻力（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—标况下烟气密度（γ=1.34kg/m3N）。依据Qy和Hy选定Y5-47-136.5C工况序号为2的引风机，性能表为：机号传动转速工况序流量全压内效率内功率所需功率方式（r/min）号（m3/h）（Pa）（%）（kw）（kw）86.5C2620211930299278.612.6117.66（3）电动机功率的计算Ne

QyHy

kw）36001000123式中：Qy—风机风量（m/h）；Hy—风机风压（Pa）；η1—风机在全压头时的效率（一般风机为0.6，高效风机约为0.9）；η2—机械传动效率，当风机与电机直联传动时η2=1，用联轴器连结时2=0.95~`0.98，用三角皮带传动时η2=0.95；β—电动机备用系数，对引风机，β=1.3。1110924001.3（kw）Ne10000.616.936000.95依据电动机的功率、风机的转速、传动方式选定Y180M-2型电动机。7、系统中烟气温度的更改（1）烟气在管道中的温度降t1qF（℃）QCV3式中：Q—烟气流量（mN/h）2F—管道散热面积（m）CV—烟气均匀比热（一般C=1.352~1.357kJ/m3N℃）；—管道单位面积散热损失。9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室外管道长L=9.5-1.46=8.04m