1、大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè) 環(huán)境工程班級(jí) 姓名學(xué)號(hào)教師 時(shí)間 2016/1/15目錄前言1第一章 設(shè)計(jì)依據(jù)21.1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)21.2煤的工業(yè)分析2第二章 煙氣量和煙氣濃度的計(jì)算22.1計(jì)算煙氣量的產(chǎn)生22.2煙氣濃度3第三章 除塵器的選擇43.1 除塵器的比較和選擇43.2 除塵效率53.3 除塵器的選擇63.4 旋風(fēng)除塵器6第四章 確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置84.1 各裝置及管道布置的原則84.2 管徑的確定84.3 煙道的設(shè)計(jì)計(jì)算9第五章 系統(tǒng)阻力的計(jì)算105.1 摩擦壓力損失105.2總阻力損失11第六章 風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算116.1標(biāo)

2、準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算116.2 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算126.3 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算126.4 風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇13第七章 煙囪的設(shè)計(jì)137.1 煙囪高度的確定137.2 煙囪直徑的計(jì)算147.3 煙囪的抽力15第八章 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)158.1 設(shè)計(jì)工藝流程圖158.2 網(wǎng)管布局圖（見(jiàn)附圖）168.3 相關(guān)附表16第九章 設(shè)計(jì)總結(jié)18參考文獻(xiàn)18二類(lèi)優(yōu)質(zhì)#前言按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(1SO)作出的定義，“空氣污染：通常系指由于人類(lèi)活動(dòng)和自然過(guò)程引起某些物質(zhì)介入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時(shí)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。”大氣污染物的種類(lèi)非常多，根據(jù)其存在狀態(tài)，可將其概括為兩大

3、類(lèi)：氣镕膠狀態(tài)污染物和氣體狀態(tài)污染物。所謂氣溶膠，在物理、化學(xué)中概括為：幾分散介質(zhì)為氣體的膠體物系。在大氣污染中，ISO提出了明確的定義，“氣溶膠：系指沉降速度可以忽略的固體粒子、液體粒子或固體和液體粒子在氣體介質(zhì)中的懸浮體?！睆拇髿馕廴究刂频慕嵌龋凑諝馊苣z的物理性質(zhì)，可將其分為如下幾種：(1)粉塵；（2）煙；（3）飛灰： (4)黑煙(smoke)：(5)液滴(droPlet)：(6)輕霧或霓mist)：（7）霧；（8）降塵；（9）飄塵；（10）總懸浮顆粒氣體狀態(tài)污染物種類(lèi)極多，主要有五個(gè)方面：以二氧化硫?yàn)橹鞯暮蚧衔?、以氧化氮和二氧化氮為主的臺(tái)氮化合物、碳的氧化物、碳?xì)浠衔锛胞u素化合物

4、等。大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)是廢氣污染控制工程課程的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生在校期間第一次較全面的廢氣污染控制設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，在實(shí)現(xiàn)學(xué)生總體培養(yǎng)目標(biāo)中占有重要地位。任務(wù)與目的：通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，掌握廢氣處理設(shè)施設(shè)計(jì)與運(yùn)行課程各基本原理和基本設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，培養(yǎng)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。結(jié)合前續(xù)課程廢氣處理設(shè)施設(shè)計(jì)與運(yùn)行的內(nèi)容，本課程內(nèi)容為，運(yùn)用各種污染物的不同控制、轉(zhuǎn)化、凈化原理和設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行除塵、除硫、脫氮等廢氣污染控制工程設(shè)計(jì)，使學(xué)生在廢氣污染控制工程方面得到工程訓(xùn)練。通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，培養(yǎng)綜合運(yùn)用廢氣污染控制設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)來(lái)分析和解決廢氣污染

5、控制設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。二類(lèi)優(yōu)質(zhì)#第一章 設(shè)計(jì)依據(jù)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)鍋爐型號(hào)：SZL4-13型，共3臺(tái)（2.8MW4）注：該鍋爐為拋煤機(jī)爐設(shè)計(jì)耗煤量：750kg/臺(tái)排煙溫度：180 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?70hPa煙氣密度：1.50kg/m3；空氣含水：0.01293kg/m3 注：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，假定煙氣的其余性質(zhì)和空氣一致1.2煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析如下：C: 68% H: 4% S:1% O:5% N:1% War:6% Aar:15% 注：假定灰分有60進(jìn)入到煙氣中，鍋爐煙氣出口處阻力為1000Pa該鍋爐排放污染物標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2001）中二類(lèi)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，需要達(dá)到指標(biāo)：煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)：20

6、0mg/m3。凈化系統(tǒng)布置場(chǎng)地有附件給出。第二章 煙氣量和煙氣濃度的計(jì)算2.1計(jì)算煙氣量的產(chǎn)生以1kg煤燃燒為基礎(chǔ)，則：表2-1 煤的成分分析質(zhì)量/g煤的成分物質(zhì)的量/mol理論需氧量/molC68056.6756.67H4040.0010.00S100.310.31O503.13-1.56N10-水分603.330.00灰分150-理論需氧量：56.67+10.00+0.31-1.56=65.42mol/kg（煤）理論空氣量：65.42（1+3.78）=312.71 mol/kg（煤）即312.7122.41000=7.00 mn3/kg理論空氣量條件下煙氣組成（mol）為：CO2:56.6

7、7，H2O:20+3.33=23.33SO2：0.31，N2：65.423.78=247.29理論煙氣量為：56.67+23.33+0.31+247.29=327.60mol/kg（煤）即327.6022.41000=7.34mN3/kg表2-2 各種鍋爐過(guò)量空氣系數(shù)折算值鍋爐類(lèi)型折算項(xiàng)目過(guò)?？諝庀禂?shù)燃煤鍋爐煙塵初始排放濃度1.7煙塵、二氧化硫排放濃度1.8燃油、燃?xì)忮仩t煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度1.2所以選擇空氣過(guò)剩系數(shù)=1.7時(shí)，實(shí)際煙氣量為：7.34+7.000.7=12.24mN3/kg標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量以m3/h計(jì)，1臺(tái)機(jī)器實(shí)際煙氣量Q=12.24750=9180 m3/h總產(chǎn)

8、生實(shí)際煙氣量Q=91803=27540 m3/h2.2煙氣濃度標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度式中排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；煤中不可燃成分的含量；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，m3/kg；C=7.3510-3(kg/ m3)=7.35103（mg/m3）第三章 除塵器的選擇3.1 除塵器的比較和選擇選擇除塵器時(shí)必須全面考慮有關(guān)因素，如除塵效率、壓力損失、一次投資、維修管理等，其中最主要的是除塵效率。以下問(wèn)題要特別引起注意：1選用的除塵器必須滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放要求對(duì)于運(yùn)行狀況不穩(wěn)定的系統(tǒng)，要注意煙氣處理量變化對(duì)除塵效率和壓力損失的影響。如旋風(fēng)除塵器除塵效率和壓力損失，隨處理煙氣量增加而增加；但大多

9、數(shù)除塵器(如電除塵器)的效率卻隨處理煙氣量的增加而下降。2粉塵顆粒的物理性質(zhì)對(duì)除塵器性能具有較大影響粘性大的粉塵容易粘結(jié)在除塵器表面，不宜采用干法除塵；比電阻過(guò)大或過(guò)小的粉塵，不宜采用電除塵；纖維性或憎水性粉塵不宜采用濕法除塵。不同的除塵器對(duì)不同粒徑顆粒的除塵效率是完全不同的，選擇除塵器時(shí)必須首先了解欲捕集粉塵的粒徑分布，再根據(jù)除塵器除塵分級(jí)效率和除塵要求選擇適當(dāng)?shù)某龎m器。表列出了典型粉塵對(duì)不同除塵器進(jìn)行試驗(yàn)后得出的分級(jí)效率，可供參考。試驗(yàn)用的粉塵是二氧化硅塵，密度。 表3-1除塵器的分級(jí)效率3氣體的含塵濃度含塵濃度較高時(shí)，在靜電除塵器或袋式除塵器前應(yīng)設(shè)置低阻力的預(yù)凈化設(shè)備，去除較大塵粒，以使

10、設(shè)備更好地發(fā)揮作用。例如，降低除塵器人口的含塵濃度，可以提高袋式除塵器過(guò)濾速度，防止電除塵器產(chǎn)生電暈閉塞。對(duì)濕式除塵器則可減少泥漿處理量，節(jié)省投資及減少運(yùn)轉(zhuǎn)和維修工作量。一般說(shuō)，為減少喉管磨損及防止噴嘴堵塞，對(duì)文丘里、噴淋塔等濕式除塵器，希望含塵濃度在10gm3以下，袋式除塵器的理想含塵濃度為02一10gm3，電除塵器希望含塵濃度在30gm3以下。 4煙氣溫度和其他性質(zhì)是選擇除塵設(shè)備時(shí)必須考慮的因素對(duì)于高溫、高濕氣體不宜采用袋式除塵器。如果煙氣中同時(shí)含有SO：、NO等氣態(tài)污染物，可以考慮采用濕式除塵器，但是必須注意腐蝕問(wèn)題。5選擇除塵器時(shí)，需考慮收集粉塵的處理問(wèn)題有些工廠(chǎng)工藝本身設(shè)有泥漿廢水處

11、理系統(tǒng)，或采用水力輸灰方式，在這種情況下可以考慮采用濕法除塵，把除塵系統(tǒng)的泥漿和廢水納入工藝系統(tǒng)。3.2 除塵效率式中 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度，； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，。=97.27%3.3 除塵器的選擇工況下煙氣量 式中 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，； 工況下煙氣溫度，K； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，273K。根據(jù)、查資料后選用XLP/B-10.6型旋風(fēng)除塵器（X型），XLP/B型（原為CLP/B型）是帶有旁路的干式高效旋風(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。尺寸見(jiàn)表4-1。表 3-2型號(hào)規(guī)格進(jìn)口風(fēng)速處理風(fēng)量阻力pa效率%外形尺寸（長(zhǎng)寬高）mm重量kgXL

12、P/B-10.612-278370-13980294-88285-991495134552325783.4 旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)普通旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)氣管、筒體、錐體和排氣管等組成，氣流流動(dòng)狀況如圖2-1所示。含塵氣流進(jìn)人除塵器后，沿外壁由上向下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)有少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)域。當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流的大部分到達(dá)錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)，最后經(jīng)排出管排出。通常將旋轉(zhuǎn)向下的外圈氣流稱(chēng)為外渦旋，旋轉(zhuǎn)向上的中心氣流稱(chēng)為內(nèi)渦旋，兩者的旋轉(zhuǎn)方向是相同的。氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，塵粒在離心力作用下逐步移向外壁，到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落人灰斗。氣流從除塵器頂部向下高速旋

13、轉(zhuǎn)時(shí)，頂部的壓力下降，一部分氣流帶著細(xì)小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后到達(dá)排出管下端附近被上升的內(nèi)渦旋帶走并從排出管排出，這股旋轉(zhuǎn)氣流稱(chēng)上渦旋。對(duì)旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，實(shí)際的氣流運(yùn)動(dòng)是很復(fù)雜的，除了切向和軸向運(yùn)動(dòng)外，還有徑向運(yùn)動(dòng)。如在外渦旋，少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)域；在內(nèi)渦旋，也存在著離心的徑向運(yùn)動(dòng)。為研究方便，通常把內(nèi)外渦旋氣體的運(yùn)動(dòng)分解成為三個(gè)速度分量：切向速度、徑向速度和軸向速度。 圖3-1 旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部氣流第四章 確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置4.1 各裝置及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定各裝置的

14、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(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。4.2 管徑的確定式中 工況下管道內(nèi)的煙氣流量，；煙氣流速，m/s（對(duì)于鍋爐煙塵=10-15 m/s）。取=12m/s，直徑取整670mm查表，取標(biāo)準(zhǔn)d=670mm，管道參數(shù)見(jiàn)下表5-2表 4-1管道參數(shù)外徑D/mm鋼制板風(fēng)管外徑允許偏差/mm壁厚/mm67011.0內(nèi)徑=670-21.0=668(mm)由公式可計(jì)算出實(shí)際煙氣流速對(duì)于總煙氣量來(lái)講由公式計(jì)算出總管煙氣直徑直徑取整1200mm內(nèi)徑=d2=1200-21.0=1198(mm)4.3 煙道的設(shè)

15、計(jì)計(jì)算煙道采用拱形，圖形如下圖4-1所示：圖4-1 管道形狀由圖可以看出，煙道流過(guò)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（設(shè)為1.1），則煙道內(nèi)最大煙氣流量為：查數(shù)據(jù)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 而 則 B=977.24mm 圓整取 B= 980mm則 A=1.34校正氣速 ，在范圍內(nèi)。第五章 系統(tǒng)阻力的計(jì)算5.1 摩擦壓力損失對(duì)于圓管 (Pa)式中 管道長(zhǎng)度，m；管道直徑，m；煙氣密度，；管中氣流平均速率，m/s；摩擦阻力系數(shù)，式氣體雷諾數(shù)Re和管道相對(duì)粗糙度的函數(shù)。可以查手冊(cè)得到（實(shí)際對(duì)金屬管道可取0.02，對(duì)磚砌或混凝土管

16、道可取0.04）。對(duì)于670金屬圓管已知：管道長(zhǎng)43+13=25，,=1.5（kg/m3） =0.904kg/m3=49.14(pa)對(duì)于1200金屬圓管已知：管道長(zhǎng)3，,=1.5（kg/m3）=2.87(pa) 由題可知鍋爐煙氣出口處阻力為1000Pa查得資料知XLP/B的進(jìn)口截面阻力系數(shù)0=5.52。當(dāng)溫度為20 C，97hPa下旋風(fēng)除塵器的壓力損失為P=0V02/2=9.80.90412.072/2=645.32Pa5.2總阻力損失因?yàn)楹雎跃植孔枇p失，所以總阻力損失即為摩擦阻力損失與出口損失及旋風(fēng)除塵器壓力損失之和。第六章 風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算6.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算式中 1.

17、1風(fēng)量備用系數(shù)； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前風(fēng)量，； 風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，若管道不長(zhǎng)，可以近似取鍋爐排煙溫度； 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ琸Pa。6.2 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算式中 1.2風(fēng)壓備用系數(shù)；系統(tǒng)總阻力，；煙囪抽力，；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣密度，（ =1.34）。6.3 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算式中 風(fēng)機(jī)風(fēng)量，；風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，；風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率（一般風(fēng)機(jī)為0.6）；機(jī)械傳動(dòng)效率，用V形帶傳動(dòng)時(shí)=0.95；電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，=1.3。6.4 風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇根據(jù)風(fēng)量=29036.48，=2596.77，查資料后選擇4-72，配對(duì)電機(jī)型號(hào)為Y160M2-2第七章 煙囪的設(shè)計(jì)7.1 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

18、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5-1），確定煙囪的高度。表7-1 鍋爐煙囪的高度鍋爐總額出力(t/hj)1122661010202635煙囪最低高度/m202530354045鍋爐總額出力：34=12 (t/h)故選定煙囪的高度為40m。7.2 煙囪直徑的計(jì)算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算：式中 通過(guò)煙囪的總煙氣量，；按表4-2選取的煙囪出口煙氣流速，m/s。表7-2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4 m/s則圓整取煙囪底部直徑式中 煙囪出口直徑，m； 煙囪高度，m；煙囪錐度（通常取=0.02

19、0.03）。取=0.025，則= 2.2 + 20.02540=4.2(m) 7.3 煙囪的抽力 (Pa)式中 煙囪高度，m；外界空氣溫度，；煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，；當(dāng)?shù)卮髿鈮海琍a。 (Pa) 第八章 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)8.1 設(shè)計(jì)工藝流程圖 煙氣 煙氣收集管道 旋風(fēng)除塵器 風(fēng)機(jī) 排放煙囪 卸灰圖8-1 工藝設(shè)計(jì)流程圖8.2 網(wǎng)管布局圖（見(jiàn)附圖）8.3 相關(guān)附表型 號(hào)額定功率 額定電流 轉(zhuǎn)速 效率 功率因數(shù) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩kWAr/min%COS倍倍倍Y80M2-21.12.5283077.00.862.27.02.3Y90S-21.53.4284078.00.852

20、.27.02.3Y90L-22.24.8284080.50.862.27.02.3Y100L-236.4288082.00.872.27.02.3Y112M-248.2289085.50.872.27.02.3Y132S1-25.511.1290085.50.882.07.02.3Y132S2-27.515290086.20.882.07.02.3Y160M1-21121.8293087.20.882.07.02.3Y160M2-21529.4293088.20.882.07.02.3Y160L-218.535.5293089.00.892.07.02.2Y180M-22242.2294089.00.892.07.02.2Y200L1-23056.9295090.00.892.07.02.2Y200L2-23769.8295090.50.892.07.02.2Y225M-24584297091.50.892.07.02.2Y250M-255103297091.50.892.07.02.2Y280S-275139297092.00.892.07.02.2Y280M-290166297092.50.892.07.02.2Y315S-211020329809