大气污染控制工程课程设计.doc

.1 设计背景资料1.1 工程概况 目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要表现有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。而大气污染可以说主要是由于人类活动造成的，大气污染对人体健康的危害包括对人的正常生活和生理方面的影响。现在，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。燃煤电厂的大气污染物主要是颗粒污染物，而且排放量比较大，所以必须通过有效的措施来进行治理，不至于影响到人们的健康生活。1.2 原始资料锅炉规格 ：SZL4-13型，共4台设计耗煤量 ： 600kg/h4台烟气出口温度 ：150空气过剩系数 ：=1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比列为 ：18%烟气出口前阻力 ：800pa室外温度 ：0当地大气压 ：97.86kpa空气中含水（标准状态）按 ：0.01293kg/m3烟气其它性质按空气计算煤的工业分子成分：C68% 、 H4% 、 O5% 、 N1% 、 S1% 、 H2O6% 、 不可燃15% 排放标准 ：GB13271-2001二类地区标准执行烟尘浓度排放标准（标准状态）：200mg/m3SO2浓度排放标准（标准状态）：900mg/m3净化场地布置 ：锅炉出气口管径为600mm，其中心线高程为2.39m，其长度为600mm，所有管道总长为9.5m，室内锅炉距外墙2.18m。2 烟气量,烟尘和二氧化硫浓度的计算2.1 标准状态下理论空气量=4.76(1.867*68%+5.56*4%+0.7*1%0.7*5%)(m3/kg) =6.97(m3/kg)式中、分别为煤中各元素所含的质量分数；2.2 标准状态下理论烟气量 =1.867(68%+0.375*1%)+11.2*4%+1.24*6%+0.016*6.97+0.79*6.97+0.8*1% =7.42(m3/kg)式中 标准状态下理论空气量，m3/kg；(设计空气含湿量12.93g/m3)N元素在煤中所占质量分数，%；煤中水分所占质量分数，%；2.3标准状态下实际烟气量 =7.42+1.016(1.2 1)* 6.97 =8.84(m3/kg)式中 空气过量系数；标准状态下实际烟气量，m3/kg；标准状态下理论烟气量，m3/kg；标准状态下理论空气量，m3/kg；标准状态下烟气流量以m3/h计，因此，= =8.84*600 =5302(m3/h)2.3 标准状态下烟气含尘浓度 =0.0031(kg/ m3)式中 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；煤中不可燃成分的含量；标准状态下实际烟气量，m3/kg；2.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 =2.3*103(mg/m3)式中 煤中含可燃硫的质量分数；标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m3/kg；3. 除尘器的选择3.1除尘器应达到的除尘效率 =91.45%式中 标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3； 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m33.2除尘器应达到的除二氧化硫效率 =53.85%式中 标准状态下烟气含SO2浓度，mg/m3； 标准状态下锅炉SO2排放标准中规定值，mg/m3；3.3除尘器的选择 根据烟尘的粒径分布或种类、工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数，如气流速度、压力损失、捕集粉尘量等。 工况下烟气流量 Q = = =8215.19 (m3/h)式中 Q 标准状态下烟气流量，m3/h； T 工况下烟气温度，K； T 标准状态下温度，273K； 则烟气流速为：=2.3(m3/s) 根据工况下烟气流量、烟气流速及要求达到的除尘效率确定除尘器，“XD-型多管旋风除尘器”中选取XD-4型多管旋风除尘器。产品性能规格见表2-1，设备外形结构尺寸见表2-2。表2-1 XD-4型多管旋风除尘器性能规格型号配用锅炉/th-1处理烟气量/m3h-1除尘效率/%本体阻力/Pa分割粒径/m质量/kgXD-4412000959003.051900表2-2 XD-4型多管旋风除尘器外形尺寸结构 （图2-1）型号ABH0CEFKLMXD-41238191839362843210011601106178650型号进风口侧出风口上出风口d内口尺寸法兰孔距内口尺寸法兰孔距内径法兰孔距XD-4320*181014*1333*125260*109010*1443*107600644*16孔204. 确定除尘器，风机和烟囱的位置及管道的位置4.1各装置及管道的布置原则 根据锅炉运行情况和锅炉房现场的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。4.2管径的确定 式中 Q-工况下管内烟气流量，m3/s；V-烟气流速，m/s， (可查有关手册确定，对于锅炉烟尘)；取V=13m/s则 d = 0.47m圆整 d=0.50m 查手册得知壁厚为0.75mm 则内径 d1=500-2*0.75=498.5mm 由公式可算出实际烟气流速 v=11.7m/s5烟囱的设计5.1 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下表确定烟囱的高度。锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力/(t/h) 1122661010202635烟囱最低高度/m202530354045 锅炉总的蒸发量4*4=16(t/h)， 则选烟囱高度为40m。5.2烟囱直径的确定 烟囱出口内径可按下式计算式中 通过烟囱的总烟气量，m3/h ；v按表4-2选取的烟囱出口烟气流速，m/s；选v=4m/sd =1.70 (m)烟囱底部直径 =1.70+2*0.025*40 =3.70(m)式中 烟囱出口直径，m ；烟囱高度，m ；烟囱锥度，通常取 =0.020.03;5.3烟囱的抽力 =174(pa)式中 烟囱高度，m ；外界空气温度， ；烟囱内烟气平均温度， ；当地大气压，Pa；6.系统阻力的计算6.1摩擦压力损失对于圆管式中 管道长度，m ；管道直径，m ；烟气密度，kg/m3 ；管中气流平均速率，m/s ；摩擦阻力系数，是气体雷诺数和管道相对粗糙度的函数。可以查手册得到(实际中对金属管道值可取0.02，对砖砌或混凝土管道值可取0.04；=0.86kg/m3=31.5(pa)6.2局部压力损失 式中 异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得 ；与相对应的断面平均气流速率，m/s ；烟气密度，kg/m3;图中一为渐缩管。45时，=0.1取=45，=13.9m/s =8.1(pa) l1=0.05*tan67.5=0.12(m)图中二为30Z形弯头 查=0.157=Re 由手册查得Re=1.0=1.0*0.157=0.157 =12.7(pa)图中三为渐扩管查手册得=0.19 =15.4(pa)l3=0.93(m) 图除尘器出口至风机入口段管段示意图图中a为渐扩管。45时，=0.1取=30，=13.9m/s=8.1(pa) L=0.93(m)图5-2中b、c均为90弯头查表得=0.23 =18.7(pa)两个弯头=2=2*18.7=37.4(pa)图 T形三通管示意图 对于如图所示T形三通管 =0.78 =63.3(pa) 对于T形合流三通 =0.55 =44.6(pa)系统总阻力(其中锅炉出口前阻力为800 pa，除尘器阻力为1400 pa)=30.8+183+8.1+12.7+15.4+8.1+37.4+63.3+44.6+800+1400 =2603.4 (pa)7.风机及电动机的选择及计算7.1风机风机量的计算 =9356.67m3/h)式中 1.1风量备用系数 ；标准状态下风机前表态下风量，m3/h ；风机前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度 ；当地大气压力，kPa；7.2风机风压的计算 =2604 (pa)式中 1.2风压备用系数 ；系统总阻力，Pa ；烟囱抽力，Pa ；风机前烟气温度， ；风机性能表中给出的试验用气体温度， ；标准状况下烟气密度，1.34kg/m3 ；根据Qy和Hy选定型号为Y5-50-12 No6C的引风机，其性能如表6-1表7-1 Y5-50-12 No6C型引风机性能型号转速/rmin-1流量/ m3h-1全压/pa介质温度/有效功率/kw全压效率/%Y5-50-12 No6C27201156830792009.8983.6型号噪声配用电动机传动皮带（内周长*根数）dB(A)dB(SA)型号转速/rmin-1功率/kwY5-50-12 No6C8713.8Y160L-2B329318.5B2261*37.3电动机功率的校核计算 =15.4(kw)式中 风机风量，m3/h ；风机风压，Pa ；风机在全压头时的效率(一般风机为0.6，高效风机约为0.9) ；机械传动效率，当风机与电机直联传动时=1，用联轴器连接时=0.950.98，用V形带传动时=0.95 ；电动机备用系数，对引风机，=1.3 ；根据电动机的功率，风机的转速， Y160L-2B3型电动机基本可以满足要求。8. 系统中烟气温度的变化8.1烟气在管道中的温度降式中 标准状态下烟气流量，m3/h ；管道散热面积，m2 ；标准状态下烟气平均比热容(一般为1.3521.357 kJ/m3) ；管道单位面积散热损失 ；室内=4187 kJ/m2h ；室外=5443 kJ/m2h ； 室内管道长 ：L=2.18-0.12-0.6=1.46 (m) F=LD=3.14*1.46*0.5=2.29(m2) 室外管道长 ：L=