大气污染控制工程课程设计--某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计.doc

课程设计说明书课程设计说明书 某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计 学院学院( (部部) )： 化学与生物工程学院学院化学与生物工程学院学院 专业班级：专业班级： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 20102010 年年 5 5 月月 5 5 日日 大气污染控制工程课程设计 目目 录录 前 言1 第一章 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算2 1.1 标准状态下理论空气量2 1.2 标准状态下理论烟气量2 1.3 标准状态下实际烟气量2 1.4 标准状态下烟气含尘浓度3 1.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算3 第二章 除尘器的选择4 2.1 除尘效率4 2.2 除尘器的选择4 第三章 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置5 3.1 各装置及管道布置的原则5 3.2 管径的确定5 3.3 烟道的设计计算6 第四章 烟囱的设计7 4.1 烟囱高度的确定7 4.2 烟囱直径的计算7 4.3 烟囱的抽力8 第五章 系统阻力的计算9 5.1 摩擦压力损失9 5.2 局部阻力损失10 5.3 总的阻力损失11 第六章 系统中烟气温度的变化13 6.1 烟气在管道中的温度降13 6.2 烟气在烟囱中的温度降13 大气污染控制工程课程设计 第七章 风机和电动机选择及计算15 7.1 标准状态下风机风量的计算15 7.2 风机风压的计算15 7.3 电动机功率的计算15 7.4 风机和电机的选择16 第八章 小结17 第九章 参考文献18 大气污染控制工程课程设计 0 前前 言言 按照国际标准化组织（iso）作出的定义， “空气污染：通常系指由于人类 活动和自然过程引起某些物质介入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的 时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。 ”大气污染物的 种类非常多，根据其存在状态，可将其概括为两大类：气镕胶状态污染物和气 体状态污染物。 关于大气污染物的危害，在这里主要介绍粉尘和二氧化硫的危害。 粉尘的危害：粉尘的危害，不仅取决于它的暴露浓度，还在很大程度上取 决于它的组成成分、 ，理化性质、粒径和生物活性等。粉尘的成分和理化性质是 对人体危害的主要因素。有毒的金属粉尘和非金属粉尘（铬、锰、镐、铅、汞、 砷等）进入人体后，会引起中毒以至死亡。无毒性粉尘对人体亦有危害。例如 含有游离二氧化硅的粉尘吸，入人体后，在肺内沉积，能引起纤维性病变，使 肺组织际渐硬化，严重损害呼吸功能，发生“矽肺”病。 二氧化硫的危害：二氧化硫为一种无色的中等强度刺激性气体。在低浓皮 下，二氧化硫主要影响是造成呼吸道管腔缩小，最初呼吸加快，每次呼吸曼减 少。浓度较高时，喉头感觉异常，并出现咳嗽、喷嚏、咯痰、声哑、胸痛、呼 吸困难、呼吸道红肿等症状，造成支气管炎、哮喘病，严重的可以引起肺气肿， 甚至致人于死亡。 大气控制的综合措施主要包括：严格的环境管理；以环境规划为中心，实 行综合防治；制大气污染的技术政策；控制环境污染的经济政策；高烟囱扩散； 绿化造林；安装废气净化装置；加强环境科学研究，检测和教育。 大气污染控制工程课程设计 1 第一章第一章 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 煤燃烧的假设：（1）煤中固定氧可用于燃烧；（2）煤中硫主要被氧化成 二氧化硫；（3）不考虑氮氧化物的生产；（4）煤中的氮在燃烧时转化为氮气。 1.1 标准状态下理论空气量标准状态下理论空气量 21 . 0 / )7 . 0699 . 0 556 . 5 866. 1 ( 0 oshca wwwwv 21 . 0 / )0678 . 0 7 . 00122 . 0 699 . 0 0348. 0556 . 5 67 . 0 866. 1 ( 689 . 6 kgm / 3 1.2 标准状态下理论烟气量标准状态下理论烟气量 naswaahcf wvwwdvwwv8 . 079 . 0 699 . 0 )(24 . 1 111.11866 . 1 000 )0556 . 0 01293 . 0 689 . 6 (24 . 1 0348 . 0 111 . 1 67 . 0 866 . 1 01 . 0 8 . 0686. 679 . 0 0122 . 0 699. 0 114 . 7 kgm / 3 1.3 标准状态下实际烟气量标准状态下实际烟气量 aaaff dvvvv 000 ) 1(24 . 1 ) 1( 01293 . 0 689 . 6 ) 14 . 1 (24 . 1 689 . 6 ) 14 . 1 (114 . 7 114 . 7 kgm / 3 由设计原始资料可知，设计耗煤量为 500 kg/h（台） 所以，标准状态下的 排烟量为 即 设计耗煤量 f vq491650032.89q（台）h/m3 大气污染控制工程课程设计 2 1.4 标准状态下烟气含尘浓度标准状态下烟气含尘浓度 f arsh v ad c)/( 3 mkg 式中 排灰中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数； sh d 煤中不可燃成分的含量； ar a 标准状态下实际烟气量，。 f vkgm / 3 3 10435 . 2 832 . 9 1496 . 0 16 . 0 c 3 /mkg 1.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 3 10482 . 2 832 . 9 0122 . 0 22 2 f w c s so 3 /mkg 大气污染控制工程课程设计 3 第二章第二章 除尘器的选择除尘器的选择 2.1 除尘效率除尘效率 c cs 1 式中 标准状态下烟气含尘浓度，；c 3 /mmg 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，。 s c 3 /mmg %79.91%100 10435 . 2 200 1 3 2.2 除尘器的选择除尘器的选择 工况下烟气量 t tq q )/( 3 hm 式中 标准状态下的烟气流量，；qhm / 3 工况下烟气温度，k； t 标准状态下温度，273k。t 17.7797 273 )160273(4916 q)/( 3 hm166 . 2 )/( 3 sm 根据、查手册后选用 xlp/b-8.2 型旋风除尘器（x 型） ，xlp/b 型（原q 为 clp/b 型）是带有旁路的干式高效旋风除尘器。该除尘器主要适用于清除非 粘固灰尘、煤炭、泥沙、烟尘及其它粉尘等。尺寸见表 2-1。 表 3-1 型号规格 进口风速 sm / 2 处理风量 hm / 3 阻力 pa 效率 % 外形尺寸 （长宽高）mm 重量 kg xlp/b-8.212-275030-8380294-88285-99 116710404110 356 大气污染控制工程课程设计 4 第三章第三章 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置 3.1 各装置及管道布置的原则各装置及管道布置的原则 根据锅炉运行情况和锅炉房现场实际情况确定各装置的位置。一旦确定了 各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力 求简单，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。 3.2 管径的确定管径的确定 v q d 4 )(m 式中 工况下管道内的烟气流量，；qsm / 3 烟气流速，m/s（对于锅炉烟尘 =10-15 m/s） 。 v v 取 =12 m/s，v 480 . 0 1214 . 3 166 . 2 4 d)(m 圆取整 500 mm 查表，取标准 d=500 mm，管道参数见下表 3-1 表 3-1 管道参数 钢制板风管钢制板风管 外径外径 d/mm 外径允许偏差/mm壁厚/mm 500 1 0.75 内径=500-20.75=498.5 (mm) 1 d 由公式可计算出实际烟气流速 v q d 4 103.11 4985 . 0 14 . 3 166 . 2 44 22 d q v )/(sm 大气污染控制工程课程设计 5 3.3 烟道的设计计算烟道的设计计算 烟道采用拱形，图形如下图 3-2 所示： 由系统图可以看出，烟道流过的最大烟气量是锅炉烟气量的 2 倍，再加上 烟气系统的漏风率，则烟道内最大烟气流量为： 77.1715317.779721 . 1qhm / 3 查表可知，砖制烟道的最适合烟速是 6-8 m/s，初定烟速为 7 m/s，则烟道 面积为 681 . 0 73600 77.17153 / 烟烟 vqa 而 681 . 0 ) 2 ( 2 22 b ba 则 b=699 mm 圆整取 b= 700 mm 则 a=0.681 2 m 校正气速 ，在范围内。997 . 6 681 . 0 3600 77.17153 vsm/ 大气污染控制工程课程设计 6 第四章第四章 烟囱的设计烟囱的设计 4.1 烟囱高度的确定烟囱高度的确定 首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量 (t/h)，然后根据锅炉大气 污染物排放标准中的规定（表 4-1） ，确定烟囱的高度。 表 4-1 锅炉烟囱的高度 锅炉总额出力 (t/hj) 1122661010202635 烟囱最低高度/m202530354045 锅炉总额出力：44=16 (t/h) 故选定烟囱的高度为 40m。 4.2 烟囱直径的计算烟囱直径的计算 烟囱出口内径可按下式计算： q d0188 . 0 )(m 式中 通过烟囱的总烟气量，；qhm / 3 按表 4-2 选取的烟囱出口烟气流速，m/s。 表 4-2 烟囱出口烟气流速/(m/s) 运行情况 通风方式 全负荷时最小负荷 机械通风102045 自然通风6102.53 大气污染控制工程课程设计 7 选定4 m/s 则74 . 1 4 17.77971 . 14 0188 . 0 2 dm 圆整取7 . 1 2 dm 烟囱底部直径 hidd2 21 式中 烟囱出口直径，m； 2 d 烟囱高度，m；h 烟囱锥度（通常取 =0.020.03） 。ii 取 =0.025，i 则= 1.7 + 20.02540=3.7 (m) 1 d 4.3 烟囱的抽力烟囱的抽力 (pa)b tt hs pk y ) 273 1 273 1 (0342 . 0 式中 烟囱高度，m；h 外界空气温度，； k t 烟囱内烟气平均温度，； p t 当地大气压，pa。b (pa)00.1831086.97) 160273 1 1273 1 (400342 . 0 3 y s 大气污染控制工程课程设计 8 第五章第五章 系统阻力的计算系统阻力的计算 5.1 摩擦压力损失摩擦压力损失 对于圆管 (pa) 2 2 v d l pl 式中 管道长度，m；l 管道直径，m；d 烟气密度，； 3 /mkg 管中气流平均速率，m/s；v 摩擦阻力系数，式气体雷诺数 re 和管道相对粗糙度的函数。 d k 可以查手册得到（实际对金属管道可取 0.02，对砖砌或混凝土管道可 取 0.04） 。 a对于500 圆管 l=12.5 m 84 . 0 433 273 34 . 1 160273 273 n )/( 3 mkg 89.25 2 103.1184 . 0 5 . 0 5 . 12 02 . 0 2 l p)(pa b对于砖砌拱形烟道 2 2 v r l p s l )(pa 式中，为四个锅炉出口最远距离的一半，为 9.9 m；l 为 0.04； 为截面积与润湿周边的比，即周边 s r 大气污染控制工程课程设计 9 2/ )(3bbx199 . 3 ) 2 7 . 014 . 3 (7 . 03 m 213 . 0 199 . 3 681 . 0 s r 又，代入上式：04 . 0 997 . 6 v 得 pa56 . 9 2 997. 684. 0 213. 04 04. 0 9 . 9 2 l p 5.2 局部阻力损失局部阻力损失 2 2 v pl )(pa 式中 异形管件的局部阻力系数，可在相关手册中查到，或通过实验 获得； 与相对应的断面平均气流速率，m/s；v 烟气密度，。 3 /mkg 5.2.1 两个渐缩管，查表，取=45，则=0.1 36.10 2 103.1184 . 0 1 . 02 2 l p)(pa 5.2.2 四个 90弯头，查表，取=0.23 91.11 2 103.1184 . 0 23 . 0 2 l p)(pa 四个弯头，则63.47909.114p)(pa 5.2.3 一个渐扩管，16 . 1 4 4985 . 0 14 . 3 565 . 0 4 . 0 2 1 2 f f 查表，取=30，得=0.07 62 . 3 2 103.1184 . 0 07 . 0 2 l p)(pa 大气污染控制工程课程设计 10 5.2.4 e 为渐缩管，查表，取=45，则=0.10 18 . 5 2 103.1184 . 0 10 . 0 2 l p)(pa 烟道中的 t 形三通如图 5-1 所示： 烟道 通往烟囱 图 5-1 t 形三通管 查表，得=0.78 39.40 2 103.1184 . 0 78 . 0 2 l p)(pa 烟道的 t 形三通合流管如图 5-2 所示： 风机出口管 烟道 6-3 t 形合流三通 查表，得=0.55 48.28 2 103.1184 . 0 55 . 0 2 l p)(pa 5.3 总的阻力损失总的阻力损失 大气污染控制工程课程设计 11 其中锅炉出口前阻力为 800 pa，除尘器阻力为 800 pa 则80080048.2839.4018 . 5 62 . 3 63.4736.1056 . 9 89.25p 11.1771)(pa 大气污染控制工程课程设计 12 第六章第六章 系统中烟气温度的变化系统中烟气温度的变化 6.1 烟气在管道中的温度降烟气在管道中的温度降 （） v cq fq t 1 式中 标准状态下烟气流量，；qhm / 3 管道散热面积，；f 2 m 标准状态下烟气平均比热容（一般为 1.3251.357） ； v c 3 /mkj 管道单位面积散热损失，。q)/( 3 hmkj 室内 =4187； 1 q)/( 3 hmkj 室外 =5433。 2 q)/( 3 hmkj 室内管道长： 48 . 1 12. 06 . 02 . 2 1 l)(m 32 . 2 5 . 048 . 1 14 . 3 11 dlf)( 2 m 室外管道长： 02.1148. 1 5 . 12 2 l)(m 30.175 . 002.1114 . 3 22 dlf)( 2 m 则 （）91.15 326 . 1 4916 30.17543332 . 2 4187 326 . 1 2211 1 q fqfq t 6.2 烟气在烟囱中的温度降烟气在烟囱中的温度降 大气污染控制工程课程设计 13 （） d ah t 2 式中 烟囱高度，mh 合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/hd 温降系数，可由表 5-1 查得。a 表 5-1 烟囱温降系数 烟囱种类 钢烟囱 （无衬筒） 钢烟囱 （有衬筒） 砖烟囱（h50 m） 壁厚小于 0.5 m 砖烟囱 壁厚大于 0.5 m a （）4 16 4 . 040 2 t 总温度降： （）91.19491.15 21 ttt 大气污染控制工程课程设计 14 第七章第七章 风机和电动机选择及计算风机和电动机选择及计算 7.1 标准状态下风机风量的计算标准状态下风机风量的计算 b t qq p r 3 . 101 273 273 1 . 1 hm/ )( 3 式中 1.1风量备用系数； 标准状态下风机前风量，；qhm / 3 风机前烟气温度，若管道不长，可以近似取锅炉排烟温度； p t 当地大气压力，kpa。b 77.8874 86.97 3 . 101 273 160273 49161 . 1 r q)/( 3 hm 7.2 风机风压的计算风机风压的计算 y yy shh 293 . 1 )(2 . 1 pa 式中 1.2风压备用系数； 系统总阻力，； h pa 烟囱抽力，； y spa 标准状态下烟气密度， （ =1.34） 。 y 3 /mkg 89.1838 34 . 1 293 . 1 )00.18311.1771(2 . 1 y hpa 7.3 电动机功率的计算电动机功率的计算 21 10003600 yyh q ne)(kw 大气污染控制工程课程设计 15 式中 风机风量，； y qhm / 3 风机风压，； y hpa 风机在全压头时的效率（一般风机为 0.6） ； 1 机械传动效率，用 v 形带传动时=0.95； 2 2 电动机备用系数，对引风机，=1.3。 34.10 95 . 0 6 . 010003600 3 . 189.183877.8874 ne)(kw 7.4 风机和电机的选择风机和电机的选择 根据风量=8874.77，=1838.89，查表后选择 y9-35-11no.12 y qhm / 3 y hpa 型引风机，配对电机型号为 jo2-81-6，具体参数如下表所示： 表 7-1 所选风机及型号参数 电动机 转速 r/min全压 pa流量 m /h 3 型号功率 kw 重量/kg 9602077.619620jo2-81-6301258 大气污染控制工程课程设计 16 第八章第八章 小结