大气污染控制工程课程设计

大气污染控制工程

课程设计题目型燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计班级环境学号学生姓名顾丹阳指导老师王成贤完成日期年月日目录前言•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1第1章大气污染控制工程课程设计任务书 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2TOC\o"1-5"\h\z设计题目• •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2设计任务• •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2原始资料• •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2第2章烟气量烟尘和二氧化硫浓度计算 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3标准状态下理论空气量• ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32.2标准状态下理论湿烟气量口••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2.2标准状态下理论湿烟气量口标准状态下实际烟气量• ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3标准状态下烟气含尘浓度口 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算• ••••••••••••••••••••••••••••••••4第3章除尘装置的选择设计 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4除尘装置应达到的净化效率• ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4除尘器的选择•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••5••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••5••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••5第4章确定除尘设备风机和烟囱的位置及管道布置 ••••••••••••••••••••••••••••••••6口装置及管道布置的原则• ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 6口径的确定••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6第5章烟囱的设计••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7烟囱高度的确定••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7烟囱直径的计算口•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7口囱的口力口•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8第6章系统阻力的计算摩擦压力损失口局部压力损失口第6章系统阻力的计算摩擦压力损失口局部压力损失口•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••96.3口管段压力损失计算口 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9第7章风机和电动机选择及计算 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12风机风量的计算•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12TOC\o"1-5"\h\z风 机 风 压 的 计口••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12选用风机型号及参数口 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 13电动机功率的计算口 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 13选用电机型号及参数口 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 14第8章总结••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••15第9章参考文献••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••15前言凡是能使空气质量变差的物质都是大气污染物。 大气污染物已知的约有 100多种。有自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气等）两种，并且以后者为主要因素， 尤其是工业生产和交通运输所造成的。 主要过程由污染源排放、 大气传播、人与物受害这三个环节所构成。影响大气污染范围和强度的因素有污染物的性质 （物理的和化学的） ,污染源的性质DODD源高、源内温度、排气速率等） ，气象条件（风向、风速、温度层结等） ，地表性质D地形起伏、粗糙度、地面覆盖物等口 口防治方法很多， 根本途径是改革生产工艺， 综合利用，将污染物消灭在生产过程之中； 另外，全面规划， 合理布局， 减少居民稠密区的污染； 在高污染区，限制交通流量； 选择合适厂址，设计恰当烟囱高度， 减少地面污染； 在最不利气象条件下， 采取措施，控制污染物的排放量。中国已制订《中华人民共和国环境保护法》 ，并制订国家和地区的“废气排放标准” ，以减轻大气污染，保护人民健康。大气污染物按其存在状态可分为两大类。 一种是气溶胶状态污染物， 另一种是气体状态污染物。气溶胶状态污染物主要有粉尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘、悬浮物等。气体状态污染物主要有以二氧化硫为主的硫氧化合物， 以二氧化氮为主的氮氧化合物， 以一氧化碳为主的碳氧化合物以及碳、氢结合的碳氢化合物。大气中不仅含无机污染物，而且含有机污染物。大气污染控制工程课程设计任务书第1章并且随着人类不断开发新的物质，大气污染物的种类和数量也在不断变化。就连南极和北极的动物也受到了大气污染的影响！设计题目SZL4-13型燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计设计任务

燃煤锅炉燃烧过程排放的烟气中含有大量的烟尘和二氧化硫，如不采取有效的治理措施，将会对周围大气环境及居民健康造成严重影响与危害。 因此，本设计结合燃煤锅炉烟气排放特点，根据所提供的原始参数及资料， 拟设计一套燃煤采暖炉房烟气除尘系统。 要求设计的净化系统效果好、操作方便、投资省，且出口烟气浓度达到锅炉大气污染物排放标准（GB13271-200皿中二类区标准，即：烟尘排放浓度口 200mg/Nm3。原始资料锅炉型号： SZL4T3型，额定蒸发量 2.8MW/h锅炉台数：3台设计耗煤量：650kg/（h•台）排烟温度：160℃烟气密度（标准状态下）空气过剩系数:□口烟气在锅炉出口前阻力：

：1.34kg/m31.4800Pa当地大气压力： 97.86kPa冬季室外空气温度：口 1℃0.01293kg/im空气含水叫准状态下）按0.01293kg/im烟尘的排放因子： 25%烟气其它性质按空气计算。排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例：表1燃煤煤质（按质量百分含量计，CYHySyOyNyWyAyVy6841.651614.413%）第2章烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算标准状态下理论空气量Qa’=4.760(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY)(m3/kg)式中： Cy,Hy,Sy,Oy1分别为口中各元素所含的质量分数。标准状态下理论湿烟气量(设空气含湿量12.93g/m3)Q’s=1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016Q’a+0.79Q’a+0.8NY(m3/kg)式中： Q’/标准状态下理论空气量， m3/kg；Wy口口中水分所占质量分数， %；Ny口N元素在煤中所占质量分数小。标准状态下实际烟气量Q=Q‘+1.016(a-1)Q‘(m3/kg)

ss a式中： a1空气过量系数Q’s口标准状态下理论烟气量， m3/kg；Q'口标准状态下理论空气量， m3/kg。a标准状态下烟气流量 Q以m3/h计，因此， Q=Qs0设计耗煤量标准状态下烟气含尘浓度(kg/m3)d•(kg/m3)C=—sh Qs式中： d"排烟中飞灰占煤中灰分皿可燃成分)的质量分数，排放因子，叫AyU中灰分(不可燃成分)的含量，口；QJ标准状态下实际烟气量，QJ标准状态下实际烟气量，m3/kg。标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算CSO2CSO22r08£Lx106(mg/m3)式中： Sy□煤中含可燃硫的质量分数；0.8－燃料中硫转化为SO210.8－燃料中硫转化为SO21转化率口，一般取80%。Qs1标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m3/kg。第3章除尘装置的选择设计3.1除尘装置应达到的净化效率：式中： C1标准状态下烟气含尘，mg/m3；式中： C1标准状态下烟气含尘，mg/m3；Cs1标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3。烟气浓度达到锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准，即：烟尘排放浓度口 200mg/Nm3。3.2除尘器的选择3.2.1□□□□□□□□□式中Q——标准状况下的烟气流量， m3/h；TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"T,——0000000, K；T——标准状态下的00, 273K；则烟气流速为： -Q-=10572.42=3.140=3.14（m3/S）3600 3600按设计任务要求选择文丘里湿式除尘器，查询相关资料选择 WC型低压文丘里除尘器，是北京有色冶金设计研究总院参照国外设备和有关资料进行研究和设计的一种高效湿式除尘器。是DW型的改进产品。其具体型号参数见下表：表2WC型低压文丘里除尘器型号参数额定风量阻力外型尺寸入口尺寸出口口设备重量型号m3/hmmHO2除尘效率 %（长*宽*高）mmmm寸mmkgWC-0.55000127口981064x860x2600300x860①500688WC-1.0100002100x860x3700580x860①8501306WC-1.5150002100x1240x3700580x1240①11001410WC-2.0200002100x1620x3700580x1620①11001959WC-2.5250002100x2000x3700580x2000①11002195WC-3.0300002100x2380x3700580x2380①12002718WC-4.0400002100x3140x4000580x3140①13903829WC-5.0500002100x3900x3700580x3900①13905600注：1、允许风量波动±20%。2、自流运行耗水量5m3/10000口量，为省水量可循环运行。3、经适当组合，处理风量可达到120000-240000m3/h或更大根据烟气工况流量选择wc-1.5型低压文丘里湿式除尘器第4章定除尘设备、风机和烟囱的位置及管道布置各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置。 一旦确定了各装置的位置，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。管径的确定d—■ (m)\兀v式中： Q□工况下管内烟气流量， m3/s；v□烟气流速，m/s,(可查有关手册确定，对于锅炉烟尘 v口10口15m/s)。v烟气流速取13m/s则d—J皿—'4Q'—-4x3768.47-—0.320(m)兀v 33600兀v 33600x3.14x13对圆管进行圆整，查《全国通用通风管道计算表》则 d—0.320m—320mm表3圆断面风管统一规格外径/mm钢板通风管外径允许偏差/mm壁厚/mm

6502.0内径d=320d=320—2x2.0=316mm1依据公式第5章烟囱的设计5.1烟囱高度的确定用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量为 2.8x3=8.4(MW)表4锅炉烟囱高度表锅炉房装机总容量MW<0.70.7〜<1.41.4〜<2.82.8〜<77〜<1414〜<28t/h<11~<22~<44〜<1010〜<2020~<40烟囱最低允许高度m202530354045查表可得H=40m□

烟囱烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算d=0.0188,Q(m)

u式中： Q□通过烟囱的总烟气量， m3/h；u口按表 3选取的烟囱出口烟气流速， m/s。表5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机械通风10口204口5自然通风6口102.5口3取u—4(m/s)则d—0.0188x；7127.9x2=1.122(m)

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烟囱底部直径：d=d+2•i-H(m)12式中：d－烟囱出口直径，m；2H□烟囱高度， m；i□烟囱锥度，通常取i=0.02口0.03。取i=0.02则d=1.122+2i□烟囱锥度，通常取i=0.02口0.03。取i=0.02则d=1.122+2*0.02义40=2.722(m)15.3烟囱的抽力：=0.0342H( - 273+1 273+1k p)P(Pa)式中： H□烟囱高度， m；tj外界空气温度，口；tp叫囱内烟气平均温度，口；P□当地大气压， Pa。则S=0.0342X40X(——_^)X97.86x103=183.01(pa)y 273-1273+160第6章系统阻力的计算6.1摩擦压力损失对于圆管：L pu2 Ap—^ •—-—(Pa)ld2式中： L□管道长度， m；d［管道直径，P□烟气密度，u［管中气流平均速率，□□摩擦阻力系数，册得到(实际中对金属管道m；kg/m3；m/s；是气体雷诺数 Re和管道相对粗糙度值可取 0.02，对砖砌和混凝土管道K—000D可以查手d值可取0.04)。取管长L=1.524+1.401+0.692+0.577+1.61+3.801+2.028=11.633(m)=12(m)取□=0.02,则6.2局部压力损失式中：□口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□相对应的断面平均气流速率， m/s；P□烟气密度， kg/m3。⑴二个渐扩管，口表，取 a=30°,得C=0.7(2)三个90°口头，口表，取 C=0.25D3)一个 T型合流三通管口C=055系统总阻力D其中锅炉出口阻力为 800Pa,除尘器阻力 1244.6Pa)为6.3各管段压力损失计算管段1：根据q=3768.47(m3h),v=13(m/s)查“计算表”得d=320mm,入/d=0.0586,实际流速 v=10.0m/s,动压p=60.074pa摩擦压力损失为:AP=ly・a=10x0.0586x60.074=35.20pa, l1 d2各部件局部压力损失：集气罩己=0.12□90。弯头己=0.25□90。直流三通 己二0.78次=0.12+0.25+0.78=1.15管段 3：根据 q=q+q=10572.42m3/h,v=13m/s，查“计算表”得TOC\o"1-5"\h\zv3 v1 v2d=530mm,九/d=0.0308，动压=109.368pa,v=13.5m/s摩擦压力损失为 ：AP=laa=10x0.0308x109.368=33.69pa\o"CurrentDocument"d2局部压力损失为合流三通对应总管动压的损失， 己=0.11，除尘器压力损失为 1244.6pa管段4：气体流量同管段 3,即根据 q=q=10572.42m3/h,v=13m/s，查“计\o"CurrentDocument"v4 v3算表”得d=530mm,九/d=0.0308，动压=109.368pa,v=13.5m/s算表”得摩擦损失压力为： AP=l•工a=5x0.0308x109.368=16.84pad2该管段有 90。弯头两个，口表得 己=0.25则局部压力损失 AP=£72=0.25x2x109.368=54.68pam4 2管段5：气体流量同管段 :4，即根据q=q=10572.42m3/h,v=13m/s，查“计v5v4算表”得d=530mm,九/d=0.0308，动压=109.368pa,v=13.5m/s摩擦损失压力为： AP=l•%・a=12x0.0308x109.368=40.42pad2该管段局部压力损失主要包括通风机进出口及排风口伞型风帽的压力损失， 通风机进口压力损失不计，出口 己=0.1，伞型风帽m=1.3,£己=0.1+1.3=1.4则局部压力损失 AP=冼・口=1.4x109.368=153.115pam5 2管段2：根据q=5286.21(m3h),v=13(m/s)查“计算表”得v2d=360mm,入/d=0.0491,实际流速 v=14.6m/s，动压p=127.988pa1摩擦损失压力为 AP=l-2=5x0.0491x127.988=31.42pa12d2该管段集气罩己=0.12,90。弯头己=0.25,合流三通己二0.20并联管路压力平衡：AP「AP=210.027104.37=50%>10%AP 210.027节点压力不平衡，采用调整口径的方法，进行压力平衡调整。取d'=300mm则v=15m/s,符合10~15m/s2 ，总压力损失 AP = AP1 +AP3 + AP4 + AP. =210.027+1290.32+71.52+193.535=1633.8201(pa)管段编号123452流量5286.215286.2110572.4210572.4210572.425286.21管长l/m105105125管径d/mm360360530530530300流速m/s14.614.613.513.513.5150.04910.04910.03080.03080.03080.0614动压127,988127,988109,368109,368109,368135,044摩擦压力损失62.8431.4233.6916.8440.4241.46局部压力损失系数1.150.570.110.251.40.57局部压力损失147,18772.951256.6354.68153,11576.97

管段总压力损失210,027104.371290.3271.52193,535118.43管段总压力累计1633.8201备注压力不平衡第7章风机和电动机选择及计算7.1风机风量的计算二(1+Ki)Qx二(1+Ki)Qxm3/h) px 1273P式中： K1□考虑系数漏风所附加的安全系数。一般管道取 K=0.1；除尘管道口 K=0.1口0.15；(取0.1)Q□标准状态下风机前标态下风量， m3/h；tp叫机前烟气温度，口，口管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度；P□当地大气压力， kPa。7.2风机风压的计算Ap=(1+K)(Sah—S)^o=(1+K)(Sah—S)%(m3/h)

y 2 yp 2 yTp式中：KJ考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数。 一般管道取K=0.1口0.15,除尘管道口 K=0.1口0.2；皿K=0.2)口△h1系统总阻力， Pa；SJ烟囱口力， Pa；P0P0、P0、T0口风机性能表中给出的标准状态的空气密度、压力、温度。一般说， p0=101.3kPa，对于引风机 T0=200℃，P 0=0.745kg/m3。P、p、T□运行工况下进入风机时的空气密度、压力、温度。7.3选用风机型号及参数选用4—72?型离心式通风机，其性能见下表表64—72?型离心式通风机性能表(摘录)