1、大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)實(shí)例、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)、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 C煙氣密度：1.34kg/Nm3空氣過(guò)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?/p>

2、氣壓力：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(jì)算煤的工業(yè)分析值：C =68% ,H =4%,YYN =1% ,W =6% ,16%SY=1% ,。丫 =5% ,AY=15% ,vy=13%按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13271-2001 )中二類(lèi)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行:煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)：200mg/ Nm 3二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)：900mg/ Nm 3凈化系統(tǒng)布置場(chǎng)地為鍋爐房北側(cè)15m以?xún)?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Qa =4.76 1.867Cy 5.56H y 0.7Sy 0.7Oy(m 3n/

3、kg)式中：cy、hy、sy、oy分別為煤中各元素所含的質(zhì)量百分?jǐn)?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)Qs =1.867(Cy 0.375Sy) 11.2H y 1.24Wy 0.016Qa 0.79Qa 0.8Ny(m 3N/kg)式中：Qa理論空氣量(mf/kg)YW 煤中水分所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù);YN N兀素在煤中所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)QsT867 (0.68 0.375 0.01) 11.2 0.04 1.24 0.060.016 6.

4、970.79 6.970.8 0.013= 7.42(m N/kg)(3) 實(shí)際煙氣量Qs =Qs 1.016(： -1)Qa(m3N/kg )式中：一空氣過(guò)量系數(shù)。Qs 理論煙氣量(m3N/kg )Qa 理論空氣量(m3N/kg )煙氣流量Q應(yīng)以m3N/h計(jì)，因此。Q = Qs設(shè)計(jì)耗煤量Qs =7.42 1.016 (1.4-1) 6.97 = 10.25(m3N/kg)Q = Qs設(shè)計(jì)耗煤量= 10.25 600= 615( m 3N/h)(4) 煙氣含塵濃度:dsh AyQs(kg/m 3n )式中：dsh 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的百分?jǐn)?shù);YA 煤中不可燃成分的含量；Qs 實(shí)際煙氣量

5、(m3N/kg )。c 0.16 0.15C 二10.25= 2.34 10 J(kg/m3N)33=2.34 10 (mg/m n )(5) 煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算CSO22SyQs106(mg/m 3n)式中：SY 煤中含硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。Qs 燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量(m3N/kg)CSO22 0.01 0.9810.25106-1.91 103(mg/m3N)2 除塵器的選擇(1 )除塵效率=1CsC式中：C 煙氣含塵濃度，mg/m 3n;Cs鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，mg/m 3n。=1=91.45%2.34I03(2)除塵器的選擇QT'3工況下煙氣流量：Q'(m3/h )

6、；T式中，Q 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，m 3/h ;T'工況下煙氣溫度，k ；T 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度 273k。Q, 6150 (273 160)-273二 9754(m 3/h)Q， 97543,、2.7(m /s) 36003600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(m 3/h

7、 )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

8、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，Q 工況下管道內(nèi)的煙氣流量(m 3/s);煙氣流速(m/s )(對(duì)于鍋爐煙塵' =10-15 m/s )。取 ' =14 m/s ,:4 沃 2 7 d0.49(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（mm ）500士 10.75內(nèi)徑=d 1=500-20.75=495.5mm：4Q由公式d 可計(jì)算出實(shí)際煙氣流速：V XV4Q4 2.722=13.8（m/s）二 d 3.14 0.49554 .煙

9、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：4 4=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：d =0.0188、Q（ m ）式中：Q 通過(guò)煙囪的總煙氣量（m3/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(yùn)行情況全負(fù)荷時(shí)最小

10、負(fù)荷機(jī)械通風(fēng)102045自然通風(fēng)6102.53選定3 =4m/sd =0.01884 "754 才&口V 4圓整取d=1.8m 煙囪底部直徑dd22 i H(m )式中：d2煙囪出口直徑（m ）；H煙囪咼度（m ）;i煙囪錐度（通常取i=0.020.03 ）。取 i=0.02 ,di=1.83+20.02 40=3.5m。（3）煙囪的抽力11fSy=0.0342H B（Pa）（273 +tk 273+tp,式中，H煙囪高度（m ）;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 ）。Sy= 0.034240（祐)97.86 103273 160=1

11、83( Pa)5.系統(tǒng)阻力的計(jì)算（1）摩擦壓力損失L PO2對(duì)于圓管，APl=K .（Pa ）d 2式中，L管道長(zhǎng)度（m ）d 管道直徑（m ）；P煙氣密度（kg/m 3）;u管中氣流平均速率（m/s ）;K入摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對(duì)粗糙度的函數(shù)。可以查手d冊(cè)得到（實(shí)際中對(duì)金屬管道入值可取0.02，對(duì)磚砌或混凝土管道入值可取0.04 ）。a.對(duì)于$ 500圓管L=9.5m冷-2731.34 竺84(kg/m3)273+1604439.5-Pl - 0.02-0.520.84 13.8X2b.對(duì)于磚砌拱型煙道22 二 / B、2A = 2 - D =B ()42 2D = 500

12、mm故 B = 450mmrA則R =-X式中，A為面積，X為周長(zhǎng)。(2)局部壓力損失F PO2P :=t 230.4( Pa)圖2磚砌拱型煙道示意圖:;黑-I亠 £.-pr<(Pa )式中：E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;u與E相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速率(m/s );p煙氣密度(kg/m 3)。度圖3除塵器入口前管道示意圖圖3中一為減縮管aW45 C 時(shí)，E=0.1取 a =45 C、u =13.8m/s= 0.12-8.0(Pa)0.84 13.82l1 =0.05 tan67.5 二 0.12(m)圖3中二為30 C Z型彎頭h =2.985

13、-2.39 =0.595 =0.6(m)hD60.5，.12 ，取丨0.157由通風(fēng)817頁(yè)表18-17得 Re=1.0F： =1.0 0.157 =0.157P0.1570.84 13.8=12.6(Pa)2 -圖3中三為漸擴(kuò)管= 1.790.35 120.49853.144查大氣污染控制工程附表十一，并取二30o則=0.19P2“1922°84 飯8=15.2(Pa)I 二(1 一04985 tan15o =0.93(m)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> <45°時(shí)，'：-0.1取、=30°,=13.8m/s2 2=

14、 8.0(Pa)2 c 彳 0.84 13.82 P0.12l =0.93(m)圖4中b、c均為90°彎頭D =500,取 R = D,貝 V =0.23,2則：P0.23 0.84 13.8 =i8.4(Pa)2 一兩個(gè)彎頭：P'=2：P=2 18.4 =36.8(Pa)對(duì)于如圖5所示T型三通管：圖5 T型三通管示意圖= 0.78«$ 氏20.84 心3.82P0.7862.4(Pa)2 2對(duì)于T型合流三通：-=0.55.P 二= 0.552=44(Pa)0.84 13.82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

15、=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(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Qy-1.1Q273 tp 101.325273B(m3/h )式中：1.1 風(fēng)量備用系數(shù)；Q 風(fēng)機(jī)前風(fēng)量(m 3N/h );tp 風(fēng)機(jī)前煙氣溫度（C），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 ）。Qy273 +16097.86= 1.1 61502733= 11109.8m /h（2 ）風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算Hy =1.2('，h_Sy)273 如273+ty101.335 1.293XXBPy(Pa

16、)式中：1.2 風(fēng)壓備用系數(shù);芒h 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（C）101.3251.293X97.861.34Py標(biāo)況下煙氣密度（ 百1.34kg/m 3N ）。"2(2601.5 -183)0273+250= 2400( Pa)QyHy 13600 1000 1 2(kw )根據(jù)Qy和H y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

17、.6117.66（3）電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算式中：Qy 風(fēng)機(jī)風(fēng)量（m3/h ）;Hy風(fēng)機(jī)風(fēng)壓（Pa ）;n風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率（一般風(fēng)機(jī)為0.6，咼效風(fēng)機(jī)約為0.9）;n2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)n2=1，用聯(lián)軸器連接時(shí)n2=0.95'0.98，用三角皮帶傳動(dòng)時(shí)n 2=0.95 ;電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，B =1.3。11109 匯 2400 ".33600 1000 0.6 0.95Ne16.9 （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.-：tiq （C）Q Cv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? C）；Q 管道單位面積散熱損失。室內(nèi) q =4187kJ/m 2?h室外 q =5443kJ/m 2?h室內(nèi)管道長(zhǎng)：L=2.18-0.6-0.12=1.46mF = I D =3.14 1.46 0.5 = 2.29m2室外管道長(zhǎng) L=9.5-1.46=8.04m2F =二I D =3.14 8.04 0.5 =