大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)實(shí)例

大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)實(shí)例一、課程設(shè)計(jì)題目某燃煤采暖鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)的目的通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生進(jìn)一步消化和鞏固本能課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。通過(guò)設(shè)計(jì)，使學(xué)生了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)學(xué)生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的能力。三、設(shè)計(jì)原始資料鍋爐型號(hào)：SZL4-13型，共4臺(tái)設(shè)計(jì)耗煤量：600kg/h(臺(tái))排煙溫度：160煙氣密度：1.34kg/Nm3空氣過(guò)剩系數(shù)：a=1.4排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：16%煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86kPa冬季室外空氣溫度：-1空氣含水按0.01293kg/ Nm3煙氣其他性質(zhì)按空氣計(jì)算煤的工業(yè)分析值：=68%， =4%， =1% ， =5%，=1%， =6%， =15%， =13%按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)：200mg/ Nm3二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)：900mg/ Nm3凈化系統(tǒng)布置場(chǎng)地為鍋爐房北側(cè)15m以內(nèi)。四、設(shè)計(jì)計(jì)算1燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算（1）理論空氣量 式中：、分別為煤中各元素所含的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。（2）理論煙氣量（設(shè)空氣含濕量12.93g/m3N） （m3N/kg）式中：理論空氣量（m3N/kg） 煤中水分所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；N元素在煤中所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（3）實(shí)際煙氣量 （m3N/kg）式中：a 空氣過(guò)量系數(shù)。 理論煙氣量（m3N/kg） 理論空氣量（m3N/kg）煙氣流量Q應(yīng)以m3N/h計(jì)，因此。設(shè)計(jì)耗煤量（4） 煙氣含塵濃度： （kg/m3N）式中：排煙中飛灰占煤中不可燃成分的百分?jǐn)?shù)； 煤中不可燃成分的含量；實(shí)際煙氣量（m3N/kg）。（5） 煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算 （mg/ m3N） 式中： 煤中含硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量（m3N/kg）2除塵器的選擇（1）除塵效率 式中：C煙氣含塵濃度，mg/m3N；Cs鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m3N。（2）除塵器的選擇工況下煙氣流量： （m3/h）；式中，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，m3/h； 工況下煙氣溫度，k； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度273k。根據(jù)工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達(dá)到的除塵效率確定除塵器：由陜西藍(lán)天鍋爐設(shè)備制造有限公司所提供的“XDCG型陶瓷多管高效脫硫除塵器”（國(guó)家級(jí)科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃項(xiàng)目）中選取XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器。產(chǎn)品性能規(guī)格見(jiàn)表1，設(shè)備外型結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表2。表1 XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器產(chǎn)品性能規(guī)格型號(hào)配套鍋爐容量（J/H）處理煙氣量（m3/h）除塵效率（%）排煙黑度設(shè)備阻力（Pa）脫硫效率（%）重量（kg）XDGC4412000>981級(jí)林格曼黑度800-1400>852800表2 XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸（見(jiàn)圖1）HH1H2H3ABCDEF44602985423570014001400300503501000圖1 XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸3確定除塵器、風(fēng)機(jī)、煙囪的位置及管道布置。并計(jì)算各管段的管徑、長(zhǎng)度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力（1）各裝置及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況及鍋爐現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確定各裝置的位置。一旦確定各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對(duì)各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡(jiǎn)單、緊湊、管路短、占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。（2）管徑的確定 （m）式中，工況下管道內(nèi)的煙氣流量（m3/s）； 煙氣流速（m/s）（對(duì)于鍋爐煙塵=10-15 m/s）。取=14 m/s， （m） 圓整并選取風(fēng)道：外徑D（mm）鋼制板風(fēng)管外徑允許偏差（mm）壁厚（mm）50010.75內(nèi)徑=d1=500-20.75=495.5mm由公式可計(jì)算出實(shí)際煙氣流速： （m/s）4煙囪的設(shè)計(jì)（1）煙囪高度的確定首先確定共用一個(gè)煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量（t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定（表3）確定煙囪的高度。表3 鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力（t/h）<11<22 <66 <10102026 <35煙囪最低高度（m）202530354045鍋爐總額定出力：44=16（t/h）故選定煙囪高度為40m。（2）煙囪直徑的計(jì)算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算： （m）式中：Q通過(guò)煙囪的總煙氣量（m3/h） 按表4選取的煙囪出口煙氣流速（m/s）表4 煙囪出口煙氣流速m/s通 風(fēng) 方 式運(yùn) 行 情 況全負(fù)荷時(shí)最小負(fù)荷機(jī) 械 通 風(fēng)102045自 然 通 風(fēng)6102.53選定=4m/s圓整取d=1.8m煙囪底部直徑 （m） 式中：d2煙囪出口直徑（m）； H煙囪高度（m）；i煙囪錐度（通常取i=0.020.03）。取i=0.02，d1=1.83+20.0240=3.5m。（3）煙囪的抽力 （Pa）式中，H煙囪高度（m）； tk外界空氣溫度（）； tp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度（）； B當(dāng)?shù)卮髿鈮海≒a）。5. 系統(tǒng)阻力的計(jì)算（1）摩擦壓力損失 對(duì)于圓管， （Pa）式中， L管道長(zhǎng)度（m） d管道直徑（m）； 煙氣密度（kg/m3）； 管中氣流平均速率（m/s）；摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對(duì)粗糙度的函數(shù)?？梢圆槭謨?cè)得到（實(shí)際中對(duì)金屬管道值可取0.02，對(duì)磚砌或混凝土管道值可取0.04）。a 對(duì)于500圓管L=9.5m 圖2 磚砌拱型煙道示意圖b 對(duì)于磚砌拱型煙道則 式中，A為面積，X為周長(zhǎng)。（2）局部壓力損失 （Pa）式中：異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊(cè)中查到，或通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得； 與相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速率（m/s）； 煙氣密度（kg/m3）。圖3 除塵器入口前管道示意圖圖3中一為減縮管45時(shí)，=0.1取=45、=13.8m/s圖3中二為30Z型彎頭，取由通風(fēng)817頁(yè)表18-17得=1.0圖3中三為漸擴(kuò)管查大氣污染控制工程附表十一，并取則圖4 除塵器出口至風(fēng)機(jī)入口段管道示意圖圖4中a為漸擴(kuò)管取圖4中b、c均為90o彎頭則兩個(gè)彎頭對(duì)于如圖5所示T型三通管：圖5 T型三通管示意圖對(duì)于T型合流三通：系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為800Pa，除塵器阻力1400 Pa）：6風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算（1）風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算 （m3/h）式中：1.1風(fēng)量備用系數(shù)； Q風(fēng)機(jī)前風(fēng)量（m3N/h）； tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度（），若管道不太長(zhǎng)，可以近似取鍋爐排煙溫度； B當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ╧Pa）。（2）風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算 （Pa）式中： 1.2風(fēng)壓備用系數(shù)； 系統(tǒng)總阻力（Pa） Sy煙囪抽力（Pa）； tp風(fēng)機(jī)前煙氣溫度 ty風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗(yàn)用氣體溫度（）； y標(biāo)況下煙氣密度（=1.34kg/m3N）。根據(jù)選定Y5-47-136.5C工況序號(hào)為2的引風(fēng)機(jī)，性能表為：機(jī)號(hào)傳動(dòng)方式轉(zhuǎn)速（r/min）工況序號(hào)流量（m3/h）全壓（Pa）內(nèi)效率（%）內(nèi)功率（kw）所需功率（kw）6.5C2620211930299278.612.6117.66（3）電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 （kw）式中：Qy風(fēng)機(jī)風(fēng)量（m3/h）； Hy風(fēng)機(jī)風(fēng)壓（Pa）； 1風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率（一般風(fēng)機(jī)為0.6，高效風(fēng)機(jī)約為0.9）； 2機(jī)械傳動(dòng)效率，當(dāng)風(fēng)機(jī)與電機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)2=1，用聯(lián)軸器連接時(shí) 2=0.950.98，用三角皮帶傳動(dòng)時(shí)2=0.95； 電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，=1.3。（kw）根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)方式選定Y180M-2型電動(dòng)機(jī)。7、系統(tǒng)中煙氣溫度的變化（1）煙氣在管道中的溫度降 （）式中：Q煙氣流量（m3N/h） F管道散熱面積（m2） CV煙氣平均比熱（一般C=1.3521.357kJ/m3N）； Q 管道單位面積散熱損失。室內(nèi)q =4187kJ/m2h室外q =5443kJ/m2h室內(nèi)管道長(zhǎng)：L=2.18-0.6-0.12=1.46m室外管道長(zhǎng)L=9.5-1.46=8.04m=9.4（）（2）煙氣在煙囪中的溫度降： （）式中：H煙囪高度（m）； D合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和（t/h）； A溫降系數(shù)，可由表5查得。表5 煙囪溫降系數(shù)煙囪種類鋼煙囪（無(wú)襯筒）鋼煙囪（有襯筒）磚煙囪（H<50m）壁厚小于0.5m磚煙囪壁厚大于0.5mA20.80.40.2（）總溫度降（）五、主要參考書(shū)目（略）