大气课程设计论文

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一、绪言(4)

1.废气来源(4)

2.主流工艺(4)

3.除尘工艺比较(4)

3.1旋风除尘器(4)

3.2离心力除尘器(5)

3.3文丘里除尘器(5)

3.4袋式除尘器(5)

4.挑选旋风除尘器的缘故(6)

二、燃烧的计算(7)

1.原始数据(7)

2.技术参数(7)

3.烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算(8)

3.1标准状态下理论空气量(8)

3.2标准状态下的理论烟气量(8)

3.3标准状态下实际烟气量(8)

3.4标准状态下烟气含尘浓度(9)

3.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算(10)

4.除尘效率与粒径分布的计算(10)

4.1除尘器目标除尘效率(10)

4.2烟尘粒径分布数据分析(10)

三、旋风除尘器的机理概述、特点及分类(11)

1.旋风除尘器的概述(11)

2.旋风除尘器的结构及原理(12)

2.1除尘器的结构(12)

2.2旋风沉落的分离理论(13)

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3.旋风除尘器的特点(15)

4.旋风除尘器的分类(15)

5.旋风除尘器的串联和并联(17)

5.1旋风除尘器的串联(17)

5.2旋风除尘器的并联(17)

5.3除尘器并联办法(18)

5.4并联后的除尘效率和阻力损失(20)

四、改进措施及妨碍因素(20)

1.结构改进措施(20)

2.妨碍旋风除尘器性能的要紧因素(21)

2.1旋风除尘器结构尺寸(21)

2.2操作条件对旋风除尘器性能的妨碍(23)

五、除尘器结构计算(25)

1.挑选旋风除尘器的型式(25)

1.1旋风除尘器选用的要点(25)

1.2旋风除尘器的选型原则(26)

1.3选型步骤(27)

1.4除尘器型号表示办法(28)

1.5XLP工作原理(29)

1.6XLP结构特点(30)

2.挑选旋风除尘器的入口风速(31)

3.计算入口面积A(31)

4.入口高度b、宽度a的计算(31)

5.计算旋风除尘器的筒体直径(31)

6.按所挑选型式的尺寸比计算旋风除尘器各部分尺寸(32)

六、旋风除尘器的核算(32)

1.除尘效率核算(32)

2.压力损失计算(33)

七、烟囱设计计算(33)

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1.管径计算(33)

2.烟囱的设计(34)

3.系统阻力的计算(35)

4.风机电机挑选(38)

八、小结(39)

九、参考文献(40)

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一、绪言

1.废气来源

锅炉燃煤所产生的废气，含SO2，水蒸气，粉尘等。

2.主流工艺

3.除尘工艺比较

3.1旋风除尘器

旋风除尘器是利用旋转的含尘气体产生的惯性离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气-固分离装置。这种除尘器要紧优点：结构简单，本身无运

动部件，别需要特别的附属设备，占地面积小；操作、维护简便，压力损失中等，动力消耗别大，运转、维护费用较低；操作弹性较大，性能稳定，别受含尘气体

的浓度、温度限制，关于粉尘的物理性质无特别要求。目前，旋风除尘器广泛应

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用于化工、石油、冶金、建造、矿山、机械、轻纺等工业部门

3.2离心力除尘器

它是利用气流在旋涡运动中产生的离心力以清除气流中尘粒的设备。最常用的是旋风除尘器。旋风除尘器工作时气流从上部沿切线方向进入除尘器，在其中作旋转运动，尘粒在离心力的作用下被拋向除尘器圆筒部分的内壁上落降到集尘室。离心力除尘器于1885年开始使用，已进展成多种型式，如气流轴向引入，灰尘出口轴向配置或周边配置。其特点是结构简单，造价低，没有运动部件，压力损失普通为40～150毫米水柱，适用于去除大于5微米的尘粒。除尘效率约70～90%。

3.3文丘里除尘器

又称文氏管除尘器，由文氏管凝结器和除雾器组成。凝结器由收缩管、喉管和扩散管组成。含尘气体进入收缩管后，流速增大，进入喉管时，流速达到最大值。洗涤液从收缩管或喉管加入时，气液两相间相对流速非常大，液滴在高速气流下雾化，气体湿度达到饱和，尘粒被水湿润。尘粒与液滴或尘粒与尘粒之间发生激烈碰撞和凝结。在扩散管中，气流速度减小，压力回升，以尘粒为凝聚核的凝结作用加快，凝结成粒径较大的含尘液滴，而易于被捕集。文氏管除尘器适用于去除粒径0.1～100微米的尘粒，除尘效率为80～95％，压力损失达300～800毫米水柱。文氏管如带有调节喉管直径的装置，在处理的气体流量变化时，除尘效率不可能落低。文氏管构造有多种形式，按断面形状分为圆形和方形两；按喉管构造分为喉管直径可调的和喉管直径固定的两种；按液体雾化方式可分为预雾化和别预雾化的。从70年代初开始，有的工厂用蒸汽和热水湿式除尘器，除尘效率可提高到99.9%，而且能够利用工厂的余热。

3.4袋式除尘器

属于过滤除尘器。它是含尘气流经过过滤材料，将粉尘分离、捕集的装置。含尘气体从下部引入圆筒型滤袋，在穿过滤布的空隙时，尘粒因惯性、接触和扩

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散等作用而被拦截下来。若尘粒和滤料带有异性电荷，则尘粒吸附于滤料上，能够提高除尘效率，但清灰较困难；若带有同性电荷，则落低除尘效率，但清灰较容易。袋式除尘器可清除粒径0.1微米以上的尘粒，除尘效率达99％。气流压力损失100～200毫米水柱。布袋材料可用天然纤维或合成纤维的纺织品或毡制品；净化高温气体时，可用玻璃纤维作过滤材料。按照从滤布上清灰办法的别同，可分为三种型式：间歇清洁型是临时停止工作，用敲打或用震荡器清除积灰，也可用压缩空气反向吹洗；周期清洁型是几组袋式除尘器，按顺序每隔一定时刻停止一组的工作，然后举行清理；延续清洁型是用别断挪移的气环反吹或用脉冲反吹空气办法清除积尘。用脉冲方式清除积尘的称为脉冲式除尘器。

4.挑选旋风除尘器的缘故

旋风除尘器相较于其他除尘器具有以下几个优点：

旋风除尘器内部没有运动部件，维护方便；

(1)制作、治理十分方便；

(2)处理相同风量的事情下体积小，结构简单，价格廉价；

(3)作为与除尘器使用时，能够立式安装，使用方便；

(4)处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力别受妨碍；

(5)可耐400℃高温，如采纳特别的耐高温材料，还能够耐受更高的温度；

(6)除尘器内设耐磨内衬后，可用以净化含高磨蚀性粉尘的烟气；

但其也有几个缺点，要紧如下：

(1)卸灰阀假如漏损会严峻妨碍除尘效率；

(2)磨损严峻，特殊是处理高浓度或磨损性大的粉尘时，入口处和锥体部位都容易磨损；

且旋风除尘器适用于净化非粘结性和非纤维性粉尘，温度在400℃以下的非腐蚀性气体，本次设计中污染物正好满脚这些特点，因此经思考决定采纳旋风除尘器。

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二、燃烧的计算

1.原始数据

锅炉规格：ht/35链条炉

设计耗煤量：hkg/4000（台）

排烟温度：℃160

烟气密度（标准状态）：3/34.1mkg

空气过量系数：4.1=α

排烟中飞灰占煤中别可燃烧成分的比例：%16

烟气在锅炉出口前阻力：Pa800

当地大气压强：kPa86.97

冬季室外空气温度：℃1-

空气含水（标准状态）按3/1293.00mkg

烟气其他性质按空气计算

煤的工业分析值：

%70C=Y%4=YH%1S=Y%1O=Y

%1N=Y%6W=Y%17A=Y%13V=Y

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（标准状态下）：3/200mmg

二氧化硫排放标准（标准状态下）：3/900mmg

2.技术参数

除尘效率：%95>η

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3.烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算

3.1标准状态下理论空气量

YYYYaOHSCV33.367.2633.389.80-++=

%133.3%467.26%133.3%7089.8?-?+?+?=

kgm/29.73=

式中YYYOSC、、、YH—分不为煤中各元素所含的质量分数。

3.2标准状态下的理论烟气量

依照资料公式[1]，其理论烟气量计算如下：

（设空气含湿量3/93.12mg，干空气密度3/293.1mg）

)d(24.179.0699.011.11866.10

0a00YaYYYwfWVVSHCV+++++=、)

06.01093.1229.7(24.129.779.0%1699.0%411.11%70866.13+???+?+?+?+?=-kgm/71.73=

式中0aV——标准状态下理论空气量，kgm/3；

YW——煤中水分所占质量分数，%；

YN——N元素在煤中所占质量分数，%。

——空气含湿量，

3.3标准状态下实际烟气量

0000)1(24.1)1(dVVVVaawfwf-+-+=αα、、

31093.1229.7)14.1(24.129.7)14.1(71.7-???-?+?-+=

kgm/67.103=

0d3/mg

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hmBVQwf/42680400067.103=?==、

式中：

α——空气过量系数；

wfV、——标准状态下实际烟气量，kgm/3

Q——标准状态下每小时总烟气量，hm/3

B——设计耗煤量，hkg/

在160℃时，实际烟气量依照理想气体状态方程可知：nRTpV=

hmPPTTQQNN/7009086

.97325.10127316027342680..3=?+?=''='即，实际在160℃下的烟气量为：hm/700903

在温度变化时，颗粒物密度也会相应变化，有理想气体状态方程可知：

nRTpV=

3/816.0325

.10186.9716027327334.1..mkgPPTTNN=?+?=''='ρρ3.4标准状态下烟气含尘浓度

已知排烟中飞灰占煤中别可燃成分的质量分数为16%

3/254967

.10%17%16mmgVAdCwfYsh=?=?=、式中：

shd——排烟中飞灰占煤中别可燃成分的质量分数，%；

YA——煤中别可燃成分的含量，%；

wfV、——标准状态下实际烟气量，kgm/3。

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3.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

3366/10874.110671.10%121022

mmgVSCwfYSO?=??=?=、式中：

YS——煤中可燃硫的质量分数，%；

wfV、——标准状态下燃煤产生的实际烟气量，kgm/3。

4.除尘效率与粒径分布的计算

4.1除尘器目标除尘效率

依照标准状态下烟气含尘浓度和标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，有

资料公式[2]可知：

%15.92%10025492001%1001=???

???-=??????-=C

Cs

η式中：C——标准状态下烟气含尘浓度，3/mmg

sC——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，3/mmg

4.2烟尘粒径分布数据分析

由设计已知条件可知，本课题使用ht/35链条炉，下表为几种燃烧方式烟尘

粒径大小分布[3]：

表1几种燃烧方式