1、大氣污染控制工程課程設(shè)計實例、課程設(shè)計題目某燃煤采暖鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計、課程設(shè)計的目的通過課程設(shè)計使學(xué)生進一步消化和鞏固本能課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識系統(tǒng)化，培 養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)理論知識進行凈化系統(tǒng)設(shè)計的初步能力。通過設(shè)計，使學(xué)生了解工程設(shè)計的 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)計方案、進行設(shè)計計算、繪制工程 圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書的能力。三、設(shè)計原始資料鍋爐型號：SZL4-13型，共4臺設(shè)計耗煤量：600kg/h(臺)排煙溫度：160 C煙氣密度：1.34kg/Nm3空氣過剩系數(shù)：:=1.4排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例:煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa當(dāng)?shù)卮髿?/p>

2、壓力：97.86kPa冬季室外空氣溫度：-1 C空氣含水按0.01293kg/ Nm3煙氣其他性質(zhì)按空氣計算煤的工業(yè)分析值：C =68%H =4%16%N Y=1%WY=6%SY=1% ,YA =15%° =5%VY =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)布置場地為鍋爐房北側(cè)15m以內(nèi)。四、設(shè)計計算1 燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算(1) 理論空氣量Qa =4.76 1.867Cy 5.56H y 0.7Sy 一0.70丫(m 3n /kg)式中：cy

3、、hy、sy、0Y分別為煤中各元素所含的質(zhì)量百分數(shù)。Qa' = 4.76 (1.867 0.68 5.56 0.04 0.7 0.01 -0.7 0.05)二 6.97(m3N / kg)(2) 理論煙氣量(設(shè)空氣含濕量12.93g/m 3n)Qs1.867(Cy 0.375Sy) 11.2H y 1.24Wy 0.016Qa 0.79Qa 0.8Ny(mjkg)式中：Qa 理論空氣量(m“kg)WY煤中水分所占質(zhì)量百分數(shù)；YN N元素在煤中所占質(zhì)量百分數(shù)QsT867 （0.68 0.375 0.01） 11.2 0.04 1.24 0.060.016 6.970.79 6.970.8

4、 0.013= 7.42（m N/kg）（3）實際煙氣量3Qs =Qs1.016（： -1）Qa（ m"kg）式中：一空氣過量系數(shù)。3Qs 理論煙氣量（mMkg）3Qa 理論空氣量（mN/kg） 煙氣流量Q應(yīng)以mh計，因此。Q =Qs設(shè)計耗煤量Qs =7.42 1.016 (1.4 -1) 6.97 = 10.25(m3N/kg)Q =Qs 設(shè)計耗煤量= 10.25 600=615( m 3N/h)(4) 煙氣含塵濃度：dsh AyQs3、(kg/m n)式中：dsh 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的百分數(shù);Ya 煤中不可燃成分的含量;3Qs 實際煙氣量（mJkg ）。小 0.16 0.

5、15C =10.2533= 2.34 10 (kg/m n) = 2.34 10 (mg/m n )(5) 煙氣中二氧化硫濃度的計算(mg/ mF2SyCso- 106QS式中：SY 煤中含硫的質(zhì)量分數(shù)。3Qs 燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量（mN/kg）2 0.01 0.9810.2510-1.91 103(mg/m3N)2 除塵器的選擇（1 ）除塵效率=1Cs式中：C煙氣含塵濃度，mg/niN；C鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/mLy-云4而=91.45%（2）除塵器的選擇工況下煙氣流量：Q'艸(m3/h);式中，Q 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，m/h ；T'工況下煙氣溫度，k ；T 標(biāo)準(zhǔn)

6、狀態(tài)下溫度 273k。6150 (273 160)273二 9754(m 3/h)Q'360097543600= 2.7(m3/s)根據(jù)工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率確定除塵器：由陜西藍天鍋爐設(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”（國家級科技成果重點推廣計劃項目）中選取 XDCG型陶瓷多管高效脫硫除塵器。產(chǎn)品性能規(guī)格見表1,設(shè)備外型結(jié)構(gòu)尺優(yōu)質(zhì)范文寸見表2。表1 XDCG4型陶瓷多管高效脫硫除塵器產(chǎn)品性能規(guī)格型號配套鍋爐容量(J/H)處理煙氣量(m/h)除塵效率(%排煙黑度設(shè)備阻力(Pa)脫硫效率(%重量(kg)XDGC4412000>98三1

7、級林格曼黑度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 圖1)HHH3ABCDEF44602985423570014001400300503501000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、煙囪的位置及管道布置。并計算各管段的管徑、長度、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)鍋爐運行情況及鍋爐現(xiàn)場的實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。對各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單、緊湊、管路短、占地面 積小，并使安裝、操作和檢修方便。(2) 管徑的確定式中

8、，Q 工況下管道內(nèi)的煙氣流量( m/s );、煙氣流速(m/s)(對于鍋爐煙塵=10-15 m/s )。取' =14 m/s ,4沃2.7d0.49(m) 3.14"4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(mm500± 10.75內(nèi)徑=di=500-20.75=495.5mm4Q由公式d ： 可計算出實際煙氣流速： nv(m/s)t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放4Q 4 2.72牙=13.8：d 3.14 0.495524.煙囪的設(shè)計（1）煙囪高度的確定首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量（標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定（表3）確定煙囪的高度。表3

9、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（m202530354045鍋爐總額定出力：4 4=16 （t/h ）故選定煙囪高度為 40m（2）煙囪直徑的計算d =0.0188煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算:(m)式中：Q-通過煙囪的總煙氣量（m/h ）3 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)方式運行情況全負荷時最小負荷機械通風(fēng)102045自然通風(fēng)6102.53選定3 =4m/s9754d =0.01881.83mV 4圓整取d=1.8m煙囪底部直徑d1 二d22 i H(m)式中

10、：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 ,di=1.83+20.0240=3.5m。（3）煙囪的抽力Sy =0.0342H式中，H煙囪咼度（m）;273 tk273f 丿(Pa)tk外界空氣溫度（C）；tp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度（C）B 當(dāng)?shù)卮髿鈮海≒a）。1Sy =0.034240 () 97.86 10273-1273+160=183(Pa)5.系統(tǒng)阻力的計算（1）摩擦壓力損失對于圓管,(Pa)式中，L管道長度（d管道直徑（P煙氣密度（kg/m3）;U 管中氣流平均速率（m/s）;K入一摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道

11、相對粗糙度的函數(shù)。d冊得到（實際中對金屬管道入值可取0.02 ,對磚砌或混凝土管道可以查手入值可取0.04）。a.對于$ 500圓管L=9.5m:n 2731.34 邁=0.84(kg/m3)273 160443Pl29.50.84 13.8= 0.0230.4( Pa)0.5“圖2磚砌拱型煙道示意圖度圖3除塵器入口前管道示意圖 圖3中一為減縮管a < 45C時，E =0.1取 a =45 C、u =13.8m/s=0.1 03828.0(Pa)2 -h =0.05 tan67.5 =0.12(m)圖3中二為30 C Z型彎頭h =2.985 -2.39 =0.595 =0.6(m)二

12、Re '取丨0.157b.對于磚砌拱型煙道22 B 2A = 2 -D B -( )2D = 500mm故 B = 450mmA則R二一X式中，A為面積，X為周長。（2）局部壓力損失(Pa)式中：E 異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊中查到，或通過實驗獲得; u 與E相對應(yīng)的斷面平均氣流速率（ m/s）;3p煙氣密度（kg/m ）。由通風(fēng)817頁表18-17得Re=1.0上=1.0 0.157 =0.1572 2一 0.157084 依8=12.6(Pa)圖3中三為漸擴管0.35 1A12A23 1恥°.49854= 1.79查大氣污染控制工程附表十一，并取二30°

13、;則=0.19宀 *°.190.84 13.8 -15.2(Pa)13 = (1 -0；985)tan 15° =0.93(m)圖4除塵器出口至風(fēng)機入口段管道示意圖圖4中a為漸擴管:<45° 時，=0.1取：=30° =13.8m/s= 8.0(Pa)& 產(chǎn) PO20.84 "3.82P0.12l -0.93(m)圖4中b、c均為90o彎頭D =500,取 R =D,貝 V =0.23,則0.23 0.84 13.8=18.4( Pa)2兩個彎頭.：P'=2.：P=2 18.4 =36.8(Pa)對于如圖5所示T型三通管:

14、圖5 T型三通管示意圖= 0.782巾78 °.84 138-62.4(Pa)對于T型合流三通:= 0.55P0.55220.84 13.8=44(Pa)系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為800Pa,除塵器阻力 1400 Pa）:' h =30.4 84.1 8.0 12.6 15.2 8.0 36.8 62.4 44 800 1400= 2601.5(Pa)6 風(fēng)機和電動機選擇及計算（1）風(fēng)機風(fēng)量的計算Qy“1Q 3空竺273B3、(m/h )式中：1.1 風(fēng)量備用系數(shù);Q風(fēng)機前風(fēng)量（）;t p風(fēng)機前煙氣溫度（C），若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度;B當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ╧Pa

15、）。Qy=1.1 6150 竺型咤27397.86= 11109.8m3/h（2）風(fēng)機風(fēng)壓的計算丁273 + tp 101.335 1.293H y =1.2 h - Sy)(Pa)273 tyBJ式中：1.2 風(fēng)壓備用系數(shù)；- h 系統(tǒng)總阻力（Pa）Sy 煙囪抽力（Pa）；tp風(fēng)機前煙氣溫度ty 風(fēng)機性能表中給出的試驗用氣體溫度（C）；P y標(biāo)況下煙氣密度（丫 =1.34kg/m 3N）。= 1.2(2601.5 -183) 273160273+250101.3251.293x97.861.34= 2400(Pa)根據(jù)Qy和Hy選定Y5-47-136.5C工況序號為2的引風(fēng)機，性能表為:機號

16、傳動方式轉(zhuǎn)速(r/min )工況序號流量（m/h）全壓（Pa）內(nèi)效率（%內(nèi)功率（kw）所需功率（kw）6.5C2620211930299278.612.6117.66（3）電動機功率的計算QyHyPNe（ kw）3600 "OOP J 2式中：Q風(fēng)機風(fēng)量（mf/h）；H風(fēng)機風(fēng)壓（Pa）;n 1風(fēng)機在全壓頭時的效率（一般風(fēng)機為0.6，高效風(fēng)機約為0.9 ）;n 2機械傳動效率，當(dāng)風(fēng)機與電機直聯(lián)傳動時n 2=1,用聯(lián)軸器連接時n 2=0.95'0.98，用三角皮帶傳動時 n 2=0.95 ;3 電動機備用系數(shù)，對引風(fēng)機，3 =1.3。11109 匯 2400 ".3Ne

17、16.9 （kw）3600 沃 1000 沃 0.6 漢 0.95根據(jù)電動機的功率、風(fēng)機的轉(zhuǎn)速、傳動方式選定Y180M-2型電動機。7、系統(tǒng)中煙氣溫度的變化（1 ）煙氣在管道中的溫度降Q Cv(C)式中：3Q-煙氣流量（mWh ）f管道散熱面積（m）3C煙氣平均比熱（一般C=1.3521.357kJ/m n?C）；Q 管道單位面積散熱損失。2室內(nèi) q =4187kJ/m ?h室外 q =5443kJ/m 2?h室內(nèi)管道長：L=2.18-0.6-0.12=1.46m2F 二：l D =3.14 1.46 0.5 = 2.29m室外管道長 L=9.5-1.46=8.04mF “I D =3.14 8.04 0.5 =12.62m2* .q1F