1 某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計方案 一、 題目 某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計 二、 目的 通過課程設(shè)計進一步消化和鞏固本課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)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，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： ，共 4 臺（ 4） 排煙溫度： 160 煙氣密度（標準狀態(tài)下）： 氣過剩系數(shù)： =煙 中飛灰占煤中不可燃成份的比例： 16% 煙氣在鍋爐出口前阻力： 800地大氣壓力： 季室外空氣溫度： 空氣含水 （標準狀態(tài)下）：按 氣其他性質(zhì)按空氣計算 煤的工業(yè)分析值： 設(shè)計耗煤量： 500kg/h（臺） % 按鍋爐大氣污染物標準（ 二類 區(qū)標準執(zhí)行。 2 煙塵濃度排放標準 （標準狀態(tài)下）： 200mg/氧化硫排放標準（標準狀態(tài)下）： 900mg/化系統(tǒng)布置場地如圖 1 所示的鍋爐房北側(cè) 15m 以內(nèi)。 四、 設(shè)計內(nèi)容和要求 1、 燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算。 2、 凈化系統(tǒng)設(shè)計方案的分析確定。 3、 除塵器的比較和選擇：確定除塵器類型、型號及規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。 4、 管網(wǎng)布置及計算：確定各裝置的位置及管道布置，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。 5、 風(fēng)機及電機的選擇設(shè)計：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計算選 擇風(fēng)機種類、型號機電動機的種類、型號和功率。 編寫設(shè)計說明書：設(shè)計說明書按設(shè)計程序編寫，包括方案的確定、設(shè)計計算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計的簡圖等內(nèi)容。課程設(shè)計說明書應(yīng)有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻等部分，文字應(yīng)簡明、順暢、內(nèi)容正確完整，書寫工整、裝訂成冊。 6、 圖紙要求 （ 1） 除塵系統(tǒng)圖一張（ 2 號圖）。系統(tǒng)圖應(yīng)標出設(shè)備、管件編號，并附明細表。 （ 2） 除塵系統(tǒng)平面、剖面布置圖各 1 張（ 2 號或 3 號圖），如圖 1 和圖 2。布置圖應(yīng)按比例繪制，圖中設(shè)備、管件應(yīng)標注編號，編號應(yīng)與系統(tǒng)圖對應(yīng)。在平面布置圖中應(yīng)有方位標志（指北針）。 3 鍋爐房平面布置圖 4 圖 2 面圖 五、 主要參考書目 1童志權(quán)主編 . 大氣污染控制工程 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2006 2同濟大學(xué)等編 . 鍋爐及鍋爐房設(shè)備 . 北京：中國建筑工業(yè)出版社， 1986 3航天部第七設(shè)計院編 . 工業(yè)鍋爐房設(shè)計手冊 . 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1986 4陸耀慶主編 . 供暖通風(fēng)設(shè)計手冊 . 北京：中國建筑工業(yè)出版社， 1987 5風(fēng)機樣本 . 各類風(fēng)機生產(chǎn)廠家 6工業(yè)鍋爐旋風(fēng)除塵器指南， 1984 5 課程設(shè)計成績評定表 課程設(shè)計評分（按下表要求評定） 評分項目 設(shè)計說明書質(zhì)量 （ 50 分） 圖紙質(zhì)量 （ 30 分） 任務(wù)完成情況 （ 10 分） 學(xué)習(xí)態(tài)度 （ 10 分） 合計 （ 100 分） 得分 指導(dǎo)教師評語 指導(dǎo)老師簽名： 年 月 日 教研室主任審核意見 教研室主任簽名： 年 月 日 6 目 錄 前 言 . 1 第 1 章 煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算 .準狀態(tài)下理論空氣量 . 2 準狀態(tài)下理論煙氣量 . 2 準狀態(tài)下實際煙氣量 . 2 準狀態(tài)下煙氣含塵濃度 . 3 準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算 . 3 第 2章 除塵器的選擇 . 4 塵器的選擇 . 4 第 3 章 確定除塵器、風(fēng)機和煙囪的位置及管道的布置 . 7 裝置及管道布置的原則 . 7 徑的確定 . 7 道的設(shè)計計算 . 8 第 4 章 煙囪的設(shè)計 . 9 囪高度的確定 . 9 囪直徑的計算 . 9 囪的抽力 . 10 第 5 章 系統(tǒng)阻力的計算 .擦壓力損失 .部阻力損失 . 12 的阻力損失 . 13 第 6 章 系統(tǒng)中煙氣溫度的變化 . 15 氣在管道中的溫度降 . 15 氣在煙囪中的溫度降 . 15 第 7 章 風(fēng)機和電動機選擇及計算 . 17 準狀態(tài)下風(fēng)機風(fēng)量的計算 . 17 7 機風(fēng)壓的計算 . 17 動機功率的計算 . 17 機和電機的選擇 . 18 第八章 小結(jié) .九章 參考文獻 . 20 1 前 言 按照國際標準化 組織（ 出的定義，“空氣污染：通常系指由于人類活動和自然過程引起某些物質(zhì)介入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達到了足夠的時間，并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境?！贝髿馕廴疚锏姆N類非常多，根據(jù)其存在狀態(tài)，可將其概括為兩大類：氣镕膠狀態(tài)污染物和氣體狀態(tài)污染物。 隨著工業(yè)的發(fā)展，能源的消耗量逐步上升，大氣的污染物的排放量相應(yīng)增加。就現(xiàn)在我國的經(jīng)濟和技術(shù)發(fā)展水平級能源的結(jié)構(gòu)來看，一煤炭為主要能源的狀況在人的生存每時每刻都離不開空氣，大氣質(zhì)量與人類生存環(huán)境息息相關(guān)，所以對大氣的修復(fù)比較困難。雖然人們 在大氣環(huán)境整治方面坐了大量的工作，但目前的空氣質(zhì)量仍然不盡人意，因此防止污染、改善空氣環(huán)境成為當(dāng)今迫切的環(huán)境任務(wù)。燃煤鍋爐排放的二氧化硫嚴重地污染了我們賴以生存的環(huán)境。我國的大氣是以煤煙型污染為主，其中塵與酸雨危害最大。因此，凈化燃煤煙氣中的粉塵和二氧化硫是我過改善大氣空氣質(zhì)量、減少酸雨的關(guān)鍵問題。 粉塵的危害：粉塵的危害，不僅取決于它的暴露濃度，還在很大程度上取決于它的組成成分、，理化性質(zhì)、粒徑和生物活性等。粉塵的成分和理化性質(zhì)是對人體危害的主要因素。有毒的金屬粉塵和非金屬粉塵（鉻、錳、鎬、鉛、汞、砷等） 進入人體后，會引起中毒以至死亡。無毒性粉塵對人體亦有危害。例如含有游離二氧化硅的粉塵吸，入人體后，在肺內(nèi)沉積，能引起纖維性病變，使肺組織際漸硬化，嚴重損害呼吸功能，發(fā)生“矽肺”病。 二氧化硫的危害：二氧化硫為一種無色的中等強度刺激性氣體。在低濃皮下，二氧化硫主要影響是造成呼吸道管腔縮小，最初呼吸加快，每次呼吸曼減少。濃度較高時，喉頭感覺異常，并出現(xiàn)咳嗽、噴嚏、咯痰、聲啞、胸痛、呼吸困難、呼吸道紅腫等癥狀，造成支氣管炎、哮喘病，嚴重的可以引起肺氣腫，甚至致人于死亡。 大氣控制的綜合措施主要包括：嚴格的環(huán)境管理 ；以環(huán)境規(guī)劃為中心，實行綜合防治；制大氣污染的技術(shù)政策；控制環(huán)境污染的經(jīng)濟政策；高煙囪擴散；綠化造林；安裝廢氣凈化裝置；加強環(huán)境科學(xué)研究，檢測和教育。 2 第 1 章 煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算 煤燃燒的假設(shè)： （ 1）煤中固定氧可用于燃燒； （ 2）煤中硫主要被氧化成二氧化硫； （ 3）不考慮氮氧化物的生產(chǎn)； （ 4）煤中的氮在燃燒時轉(zhuǎn)化為氮氣。 準狀態(tài)下理論空氣量 )%( =3 準狀態(tài)下理論煙氣量 00 %) 2 9 % =3 準狀態(tài)下實際煙氣量 00 )1( 3 由設(shè)計原始資料可知 ，設(shè)計耗煤量為 500 kg/h（臺） 所以，標準狀態(tài)下的排煙量為 設(shè)計耗煤量Q （臺）h/m 3 3 準狀態(tài)下煙氣含塵濃度 )/( 3 排灰中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù)； 煤中不可燃成分的含量； 標準狀態(tài)下實際煙氣量， 3 。 4 . 9 2 %16% C 3/準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算 1式中 C 標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度， 3/ 標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值， 3/ % 001 3 3( / )塵器的選擇 工況下煙氣量 )/(3 式中 Q 標準狀態(tài)下的煙氣流量， ； T 工況下煙氣溫度， K； T 標準狀態(tài)下溫度， 273K。 25273 )160273( 66 Q )/( 3 )/( 3 根據(jù) 、 Q 查手冊后選用 旁路式旋風(fēng)除塵器，。該除塵器主要適用于清除非粘固灰塵、煤炭、泥沙、煙塵及其它粉塵等。其性能和尺寸分別見表22 表 2路式除塵器性能 型號規(guī)格 進口風(fēng)速 2 處理風(fēng)量 阻力 率 % 外形尺寸 （ 直徑高） 量 422 59509350 8002160 800 3450 325 5 表 2路式旋風(fēng)除塵器的尺寸 型號 D 2 H 2 A B M d h 質(zhì)量/00 894 400 3448 1064 2280 510 232 640 200 180 6 圖 3旁路式旋風(fēng) 除塵器 7 第 3 章 確定除塵器、風(fēng)機和煙囪的位置及管道的布置 裝置及管道布置的原則 根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房現(xiàn)場實際情況確定各裝置的位置。一旦確定了各裝置的位置，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。 徑的確定 )(m 式中 Q 工況 下管道內(nèi)的煙氣流量， ； v 煙氣流速， m/s（對于鍋爐煙塵 v =10m/s）。 取 v =12 m/s， =取整 d=450管徑手冊相關(guān)參數(shù)，取標準 d=450 道參數(shù)見下表 3 3道參數(shù) 外徑 D/制板風(fēng)管 外徑允許偏差 /厚 /50 1 徑 = 1d =450由公式 可計算出實際煙氣流速 224 4 1 . 9 2 4 1 2 . 1 8 53 . 1 4 0 . 4 4 8 5Qv d )/( 式中 Q 工況下管內(nèi)煙氣流量， m3/s； 8 v 煙氣流速， m/s（可查有關(guān)手冊確定，對于鍋爐煙塵 v=10 15 m/s）。 管徑計算出來后，要進行圓整（查手冊），再用圓整后的管徑計算出實際煙氣流速。實際 煙氣流速要符合要求。 道的設(shè)計計算 煙道采用拱形，圖形如下圖 3示： 由系統(tǒng)圖可以看出，煙道流過的最大煙氣量是鍋爐煙氣量的 2 倍，再加上煙氣系統(tǒng)的漏風(fēng)率，則煙道內(nèi)最大煙氣流量為： 1 . 1 2 6 9 2 5 . 9 4 1 5 2 3 7 . 0 6 8Q 查表可知，磚制煙道的最適合煙速是 6-8 m/s，初定煙速為 7 m/s，則煙道面積為 1 5 2 3 7 . 0 6 8/ 0 . 6 0 53 6 0 0 7A Q V 煙 煙而 22( ) 0 . 6 0 522 則 B=659 圓整取 B= 650 A=m 校正氣速 1 5 2 3 7 . 0 6 8 7 . 1 9 83 6 0 0 0 . 5 8 8v ，在范圍內(nèi)。 9 第 4 章 煙囪的設(shè)計 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 (t/h)，然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定（表 4確定煙囪的高度。 表 4爐煙囪的高度 鍋爐總額出力 (t/1 1 2 2 6 6 10 10 20 26 35 煙囪最低高度 /m 20 25 30 35 40 45 鍋爐總額出力： 4 4=16 (t/h) 故選定煙囪的高度為 40m。 囪直徑的計算 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， ； 按表 4取的煙囪出口煙 氣流速， m/s。 表 4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) 10 20 4 5 自然通風(fēng) 6 10 3 10 選定 4 m/s 則24 1 . 1 6 9 2 5 . 9 40 . 0 1 8 8 1 . 6 44d m 圓整取2 221 式中 2d 煙囪出口直徑， m； H 煙囪高度， m； i 煙囪錐度（通常取 i = 取 i = 則 1d = 2 40=m) 囪的抽力 )273 1273 1(0 3 4 (3110 . 0 3 4 2 4 0 ( ) 9 7 . 8 6 1 0 1 8 3 . 0 02 7 3 1 2 7 3 1 6 0 (式中 H 煙囪高度， m； 外界空氣溫度，； 煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，； B 當(dāng)?shù)卮髿鈮海?11 第 5 章 系統(tǒng)阻力的計算 擦壓力損失 對于 圓管 22 (式中 L 管道長度， m； d 管道直徑， m； 煙氣密度， 3/ v 管中氣流平均速率， m/s； 摩擦阻力系數(shù)，式氣體雷諾數(shù) 管道相對粗糙度以查手冊得到（實際對金屬管道 可取 磚砌或混凝土管道 a對于 450 圓管 L=73 n )/( 329 . 3 0 . 8 4 1 2 . 1 8 50 . 0 2 1 1 . 6 00 . 5 2 )(b對于磚砌拱形煙道 22 )(式中， L 為四個鍋爐出口最遠距離的一半，為 9.9 m； 為 周邊 2/)(3 3 . 1 4 0 . 6 53 0 . 6 5 ( ) 2 . 9 7 12 m 12 0 . 5 8 8 0 . 1 9 82 . 9 7 1 又 ， ，代入上式： 得 20 . 0 4 0 . 8 4 7 . 1 9 89 . 9 1 0 . 8 84 0 . 1 9 8 2 部阻力損失 22 )(式中 異形管件的局部阻力系數(shù)，可在相關(guān)手冊中查到，或通過實驗獲得； v 與 相對應(yīng)的斷面平均氣流速率， m/s； 煙氣密度， 3/ 個漸縮管 ， 查表，取 =45 ，則 =0 . 8 4 1 2 . 1 8 52 0 . 1 1 2 . 4 72 )(個 90彎頭，查表，取 =0 . 8 4 1 2 . 1 8 50 . 2 3 1 4 . 3 42 )( 4 1 4 . 3 4 5 7 . 3 7P )(個漸擴管，2210 . 4 0 . 5 6 5 1 . 4 30 . 4 4 8 53 . 1 44查表，取 =30，得 =0 . 8 4 1 2 . 1 8 50 . 0 7 4 . 3 72 )( e 為漸縮管，查表，取 =45，則 = 13 20 . 8 4 1 2 . 1 8 50 . 1 0 6 . 2 42 )( 形三通如圖 5示： 煙道通往煙囪圖 5T 形三通管 查表，得 =0 . 8 4 1 2 . 1 8 50 . 7 8 4 8 . 6 42 )( 形三通合流管如圖 5示： 風(fēng)機出口管煙道5T 形合流三通 查表，得 =0 . 8 4 1 2 . 1 8 50 . 5 5 3 4 . 3 02 )(的阻力損失 其中鍋爐出口前阻力為 800 塵器阻力為 800 14 則 1 1 . 6 0 1 0 . 8 8 1 2 . 4 7 5 7 . 3 7 4 . 3 7 6 . 2 4 4 8 . 6 4 3 4 . 3 0 8 0 0 8 0 0P )(圖 5除塵器入 口管道示意圖 圖 5塵器出口至風(fēng)機入口段管道示意圖 15 第 6 章 系統(tǒng)中煙氣溫度的變化 氣在管道中的溫度降 1（） 式中 Q 標準狀態(tài)下煙氣流量， ； F 管道散熱面積， 2m ； 標準狀 態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為 3/）； q 管道單位面積散熱損失， )/( 3 。 室內(nèi) 1q =4187 )/( 3 ； 室外 2q =5433 )/( 3 。 室內(nèi)管道長： L )(m 11 3 . 1 4 1 . 4 8 0 . 4 5 2 . 0 9F L D )( 2 L )(m 22 3 . 1 4 1 1 . 0 2 0 . 4 5 1 5 . 5 7F L D )( 21 1 2 21 4 1 8 7 2 . 0 9 5 4 3 3 1 5 . 5 7 = 1 6 . 1 21 . 3 2 6 4 3 6 6 . 7 1 . 3 2 6q F q （） 氣在煙囪中的溫度降 2（） 16 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得。 表 5囪溫降系數(shù) 煙囪種類 鋼煙囪 （無襯筒） 鋼煙囪 （有襯筒） 磚煙囪（ H 50 m） 壁厚小于 0.5 m 磚煙囪 壁厚大于 0.5 m A 2 16 t （） 總溫度降： 12 1 6 . 1 2 4 2 0 . 1 2t t t （） 17 第 7 章 風(fēng)機和電動機選擇及計算 準狀態(tài)下風(fēng)機風(fēng)量的計算 12 7 32 7 )( 3 2 7 3 1 6 0 1 0 1 . 31 . 1 4 3 6 6 . 7 7 8 8 6 . 3 42 7 3 9 7 . 8 6 )/(3 式中 風(fēng)量備用系數(shù)； Q 標準狀態(tài)下風(fēng)機前風(fēng)量， ； 風(fēng)機前煙氣溫度，若管道不長，可以近似取鍋爐排煙溫度； B 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?機風(fēng)壓的計算 1 . 2 9 31 . 2 ( 1 7 8 5 . 8 7 1 8 3 . 0 0 ) 1 8 5 5 . 9 81 . 3 4 式中 風(fēng)壓備用系數(shù)； h 系統(tǒng)總阻力， 煙囪抽力， y 標準狀態(tài)下煙氣密度，（ =）。 動機功率的計算 2110003600 ( 18 7 8 8 6 . 3 4 1 8 5 5 . 9 8 1 . 3 9 . 2 73 6 0 0 1 0 0 0 0 . 6 0 . 9 5 )(式中 風(fēng)機風(fēng)量， ； 風(fēng)機風(fēng)壓， 1 風(fēng)機在全壓頭時的效率（一般風(fēng)機為 2 機械傳動效率，用 V 形帶傳動時 2 = 電動機備用系數(shù)，對引風(fēng)機， = 機和電機的選擇 根據(jù)風(fēng)量 ， 查表后選擇 對電機型號為 體參數(shù)如下表所示： 表 7所選風(fēng)機及 型號參數(shù) 轉(zhuǎn)速 r/壓 量 h 電動機 重量 /質(zhì)溫度 / 型號 功率 920 2308 8158 258 200 19