1、課程設(shè)計題 目 某沸騰爐煙氣除塵系統(tǒng)中的煙囪設(shè)計學(xué) 院 資源與環(huán)境學(xué)院專 業(yè) 環(huán)境工程姓 名 吳運(yùn)鵬 學(xué) 號 20122122186 指導(dǎo)教師 衛(wèi)靜 二O一四 年 12 月 25 日目錄1. 緒論.21.1 煙囪的作用.21.2 煙囪的分類與材料.21.3 煙囪的防腐.41.4 煙囪設(shè)計的一般原則.51.5 煙囪的設(shè)計目的及要求.61.5.1 設(shè)計目的.61.5.2 設(shè)計要求.62. 除塵系統(tǒng)設(shè)計的原始資料.73. 煙囪設(shè)計計算.83.1 煙囪出口處煙氣速度的計算.83.2 煙囪內(nèi)經(jīng)與煙囪高度的計算.84. 風(fēng)機(jī)的選擇.94.1通風(fēng)機(jī)風(fēng)量.94.2 通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓.94.3 選型.95.課程設(shè)計小

2、結(jié).10參考文獻(xiàn).101. 緒論在“十二五”節(jié)能減排的影響下，對各種工業(yè)排放要求也在不斷提高。因而對煙囪的要求也在不斷的改善。而煙囪的主要作用是產(chǎn)生一定的抽力，使煙氣在爐內(nèi)不斷流動，并將煙氣向高空排放，以減少煙氣對環(huán)境的污染。所以，煙囪的設(shè)計是非常必要的。煙囪可由磚、鋼或混凝土制成。在下面我們會介紹計算、結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。1.1 煙囪的作用煙囪的主要作用是拔火拔煙，排走煙氣，改善燃燒條件。高層建筑內(nèi)部一般設(shè)置數(shù)量不等的樓梯間、排風(fēng)道、送風(fēng)道、排煙道、電梯井及管道井等豎向井道，當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度時，室內(nèi)熱空氣因密度小，便沿著這些垂直通道自然上升，透過門窗縫隙及各種孔洞從高層部分滲出，室外冷空氣因密

3、度大，由低層滲入補(bǔ)充，這就形成煙囪效應(yīng)。煙囪效應(yīng)是室內(nèi)外溫差形成的熱壓及室外風(fēng)壓共同作用的結(jié)果，通常以前者為主，而熱壓值與室內(nèi)外溫差產(chǎn)生的空氣密度差及進(jìn)排風(fēng)口的高度差成正比。這說明，室內(nèi)溫度越是高于室外溫度，建筑物越高，煙囪效應(yīng)也越明顯，同時也說明，民用建筑的煙囪效應(yīng)一般只是發(fā)生在冬季。就一棟建筑物而言，理論上視建筑物的一半高度位置為中和面，認(rèn)為中和面以下房問從室外滲入空氣，中和面以上房間從室內(nèi)滲出空氣。1.2 煙囪的分類與材料一般有磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪和鋼煙囪三類。其材質(zhì)一般分為幾種：磚頭砌筑、鐵質(zhì)、石棉、陶質(zhì)，這幾種一般用在小的場所，如家庭、辦公室等。工業(yè)用煙囪多為圓柱體，上細(xì)下粗，一般

4、用在工業(yè)的大廠房，如大鍋爐、冶煉廠、電廠等；我國農(nóng)村地區(qū)的土灶和北方土炕的煙囪多為磚砌方形。鋼煙囪 砼煙囪水泥煙囪方煙囪筒壁材質(zhì)為鋼材的煙囪鋼筋混凝土煙囪 筒壁材質(zhì)為鋼筋混凝土的煙囪磚煙囪 筒壁材質(zhì)為磚砌體的煙囪。自立式鋼煙囪 筒身在不加任何附加受力支撐條件下，與基礎(chǔ)一起構(gòu)成一個穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的鋼煙囪。拉索式鋼煙囪 筒身與拉索共同組成穩(wěn)定體系的鋼煙囪。塔架式鋼煙囪 筒身與塔架共同組成穩(wěn)定體系的鋼煙囪。單筒式煙囪 內(nèi)襯分段支承在筒壁上的普通煙囪。套筒式煙囪筒壁內(nèi)設(shè)置一個排煙筒的煙囪。多管式煙囪兩個或多個排煙筒共用一個筒壁或塔架組成的煙囪。1.3 煙囪的防腐方案1采用乙烯基酯樹脂玻璃鱗片膠泥襯里,有較好

5、的防腐性能,但適應(yīng)溫度比較低,使用壽命較短;由于采用進(jìn)口乙烯基酯樹脂玻璃鱗片膠泥,使得防腐工程投資偏高,施工周期較長。方案2為耐腐蝕磚板襯里,具有良好的防腐性能,在國外電廠煙囪防腐中有著優(yōu)良的業(yè)績,使用壽命較長。但是,由于采用進(jìn)口磚板和膠泥等材料,使得防腐工程投資高,施工周期長。另外,此方案采用38 mm 厚的防腐磚,荷載較大,需要采用圈梁支撐,對于老煙囪的改造難以實(shí)現(xiàn)。同時,由于防腐層較厚,煙囪出口內(nèi)徑縮小較多,增加煙氣流動阻力,使得煙囪正壓運(yùn)行區(qū)域增加。方案3采用系列專用防腐材料,可以同時滿足耐溫和防腐要求,用它來做防腐整體面層,其整體性好,強(qiáng)度高,使用壽命長,在國內(nèi)石油化工行業(yè)高溫腐蝕環(huán)

6、境中有著廣泛的應(yīng)用。同時,由于是3 mm 厚的噴涂,適合于老煙囪的防腐改造。施工中可采用自上而下的程序,在煙囪頂部設(shè)轆轤、卷揚(yáng)機(jī)、外部設(shè)升降平臺和羅茨風(fēng)機(jī)即可進(jìn)行施工,簡便可行。方案4涂刷煙囪防腐涂料ZS ,煙囪防腐涂料成膜物質(zhì)：制成以無機(jī)聚合物為主的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物作為成膜物質(zhì)。志盛威華煙囪防腐涂料主要成分采用納米微粉、陶瓷微珠、碳化硅、氮化硼、細(xì)晶氧化鋁、超細(xì)氧化鋅、氧化鈦等，制成金屬陶瓷功能填料提高涂層的耐磨，防蝕性能。使用無機(jī)纖維，增強(qiáng)涂層的抗沖擊性。配以適當(dāng)?shù)念伭?、溶劑、助劑和加入耐磨增?qiáng)劑。長效防腐：極好的耐蝕性，抗煙氣中H2S等介質(zhì)腐蝕。超強(qiáng)的附著力：涂層與基體結(jié)合力極強(qiáng)，志盛涂料

7、組合物中含有的金屬氧化物納米材料和稀土氧化物超微粉體，幫助涂層形成一個致密的界面過渡層，使其綜合熱力學(xué)性質(zhì)與基體相匹配。耐高溫：本產(chǎn)品的基料和填料均有耐高溫的無機(jī)物組成，耐熱600.耐磨：多種組分組成的陶瓷功能填料，相互協(xié)同賦予了涂層優(yōu)異的耐磨、防腐性能。涂料使用壽命長 ：涂層使用壽命長，煙囪防腐耐久性好，損壞的涂層可以方便地進(jìn)行修補(bǔ)。在制備、涂裝和形成涂層過程中對環(huán)境無污染。1.4 煙囪設(shè)計的一般原則1 本規(guī)范采用以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，以可靠指標(biāo)度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度，以荷載、材料性能等代表值、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、分項(xiàng)系數(shù)、組合值系數(shù)的設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行計算。2 整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過

8、某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)對應(yīng)于煙囪可分為下列兩類： 承載能力極限狀態(tài)：這種極限狀態(tài)對應(yīng)于煙囪結(jié)構(gòu)的內(nèi)力達(dá)到其最大承載力； 正常使用極限狀態(tài)：這種極限狀態(tài)對應(yīng)于煙囪的應(yīng)力和裂縫分別達(dá)到正常使用和耐久性能的規(guī)定限值，并滿足本規(guī)范各章有關(guān)規(guī)定。3對于承載能力極限狀態(tài)，煙囪應(yīng)按荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)的基本組合進(jìn)行設(shè)計。對于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行設(shè)計。1.5 煙囪的設(shè)計目的及要求1.5.1 設(shè)計目的1. 課程設(shè)計的目的在于進(jìn)一步鞏固和加深課程理論知識，并能結(jié)合實(shí)踐，學(xué)以致用。2. 工程設(shè)計的基本方法、步驟，技術(shù)資料的查找與

9、應(yīng)用。3. 基本計算方法及繪圖能力的訓(xùn)練。4. 運(yùn)用課本知識及其有關(guān)課程的理論知識解決工程中的實(shí)際問題。1.5.2 設(shè)計要求1、根據(jù)煙氣量、煙氣性質(zhì)以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件等數(shù)據(jù)確定煙氣出口速、煙囪高度，直徑；2、選擇風(fēng)機(jī)；3、完成風(fēng)機(jī)、煙囪的位置及管道布置4、按照工程制圖要求繪制一張煙囪和系統(tǒng)A3 圖。2. 除塵系統(tǒng)設(shè)計的原始資料鍋爐類型：沸騰爐；排放的干煙氣中，顆粒物占10.0%，煙氣溫度450K，流量8000m3/min。煙氣粘度：2.4105pa.s允許壓力損失：1000pa煙氣密度：1.19kg/m3煙氣真密度：2.2g/cm3空氣過剩系數(shù)：a=1.4煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：200/

10、L環(huán)境溫度：-5當(dāng)?shù)貧鈮海?9KPa凈化系統(tǒng)布置場地在鍋爐房北側(cè)30-45米以內(nèi)3. 煙囪設(shè)計計算3.1 煙囪出口處煙氣速度的計算排氣筒出口處煙氣速度s不得小于風(fēng)速uc的1.5倍。uc = (2.303)/ (1 + 1/k)k = 0.74 + 0.19式中： -排氣筒出口高度處環(huán)境風(fēng)速的多年平均風(fēng)速k-韋伯斜率()- 函數(shù),=1 + 1/k，按附錄進(jìn)行查詢:按照以下公式算出表中未列出的函數(shù)值：( + 1 ) = ( )由原始資料得：= 4 m / s ，根據(jù)上式計算得：k = 0.74 + 0.19*4 = 1.5=1 + 1/k = 1 + 1/1.5 = 1.67由( + 1 ) =

11、( )得：(2.76)=1.67(1.67)=1.5085，所以（1.67）= 0.9033uc =/(1+1/k) = 7.72 m/ss = us * 1.5 = 11.58 m/s3.2 煙囪內(nèi)經(jīng)與煙囪高度的計算按保證大氣污染物的地面最大濃度不超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度限值來確定煙囪的高度。煙氣排放流量Q = 8000m/ h，煙氣出口處的煙流溫度Ts =450k，環(huán)境背景濃度=4mg/m，=0.8環(huán)境大氣溫度Ta=-5=268k,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度限值=5mg/m，所以：煙囪出口內(nèi)徑：D = = 0.49m煙囪抬升高度：H =(1.5+2.7D) = 11.58*0.49/4(1.5+2.

12、7*0.49) =2.89m煙囪高度計算公式：Hs H = 16.46m取煙囪高度H = 17m煙囪入口內(nèi)徑：Dd = 2H + D =1.17m-系數(shù)，一般取 0.010.03.設(shè)計中取 0.02 根據(jù)計算以及查閱資料確定本設(shè)計中的煙囪為鋼筋混凝土煙囪，煙囪高度為17m，筒壁厚為0.25m，出口內(nèi)徑與入口內(nèi)徑分別為0.49m和1.17m。4. 風(fēng)機(jī)的選擇4.1通風(fēng)機(jī)風(fēng)量已知：系統(tǒng)計算的總風(fēng)量qv = 8000 m/h 考慮系統(tǒng)漏風(fēng)的安全系數(shù)k1，一般取k1=0.10.15，設(shè)計中取k1=0.12則通風(fēng)機(jī)風(fēng)量：qv，0=（1+ k1）qv=（1+0.12）*8000 =8960 m/h4.2

13、通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓已知：管道計算的總阻力損失 p=437 pa安全系數(shù)k2，一般取k2=0.150.2，設(shè)計中取k2=0.18；通風(fēng)機(jī)性能表中給出的標(biāo)定狀態(tài)的空氣、壓力、溫度分別為=1.2kg/ m, p0=101.325kpa, T0=20運(yùn)行工況下進(jìn)入風(fēng)機(jī)時的氣體密度、壓力、溫度分別為=1.19 kg/ m，p=99kpa，T=177則通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓：P0=（1+k2）P=（1+k2）P=782Pa所需電動機(jī)的功率N c可按下式計算N c= q v，0p0k/3.6*10(k w)代入得 N c = 4.82（k w）4.3 選型 根據(jù)引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓來選擇風(fēng)機(jī)，電機(jī)型號，一般選擇風(fēng)壓稍大的引風(fēng)機(jī)，選擇引風(fēng)機(jī)同時必須考慮到當(dāng)?shù)氐臍鈮汉徒橘|(zhì)濕度對引風(fēng)機(jī)特性的修正。風(fēng)機(jī)參數(shù)型號名稱全壓范圍流量范圍配用電機(jī)介質(zhì)最高溫GY4-68-10D鍋爐引風(fēng)機(jī)3403-231521963-38966Y180L-62505.課程設(shè)計小結(jié) 在課程設(shè)計的過程中，我們經(jīng)歷了感動，經(jīng)歷了一起奮斗的酸甜苦辣。也一起分享了成功的喜悅。這次的課程設(shè)計對我們每個人來說都是一個挑戰(zhàn)。課程設(shè)計中文檔的撰寫我從來就沒有擔(dān)心過，就是網(wǎng)站的設(shè)計我真的很擔(dān)心，平時對這方面的知識接觸的就不是很多，而且對于軟件我就更抓狂了。這時候小組的力量就體現(xiàn)出來了，各司其職，各盡