某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计说明书.doc

大气污染控制工程大气污染控制工程 课程设计任务书课程设计任务书 题目 题目 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 专业班级 专业班级 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 20122012 年年 月月 日日 大气污染控制工程大气污染控制工程 课程设计任务书课程设计任务书 颗粒物污染控制颗粒物污染控制 一 一 题目题目 某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计 二 二 目的目的 通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容 并使所学的知识系统化 培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力 通过设计 了解工程设 计的内容 方法及步骤 培养学生确定大气污染控制系统的设计方案 进行设 计计算 绘制工程图 使用技术资料 编写设计说明书的能力 三 三 设计原始资料设计原始资料 锅炉型号 SZL4 13 型 共 4 台 2 8MW 4 排烟温度 160 烟气密度 标准状态下 1 34kg m3 空气过剩系数 1 4 排烟中飞灰占煤中不可燃成份的比例 16 烟气在锅炉出口前阻力 800Pa 当地大气压力 97 86kPa 冬季室外空气温度 1 空气含水 标准状态下 按 0 01293kg m3 烟气其他性质按空气计算 煤的工业分析值 设计耗煤量 500kg h 台 Car 58 20 Har 4 36 Sar 1 20 Oar 5 Nar 1 12 War 5 2 Aar 24 92 Var 23 2 按锅炉大气污染物标准 GB13271 2001 中二类区标准执行 烟尘浓度排放标准 标准状态下 200mg m3 二氧化硫排放标准 标准状态下 900mg m3 净化系统布置场地如图 1 所示的锅炉房北侧 15m 以内 四 四 设计内容和要求设计内容和要求 1 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算 2 净化系统设计方案的分析确定 3 除尘器的比较和选择 确定除尘器类型 型号及规格 并确定其主要运行参 数 4 管网布置及计算 确定各装置的位置及管道布置 并计算各管段的管径 长 度 烟囱高度和出口内径以及系统总阻力 5 风机及电机的选择设计 根据净化系统所处理烟气量 烟气温度 系统总阻 力等计算选择风机种类 型号机电动机的种类 型号和功率 编写设计说明书 设计说明书按设计程序编写 包括方案的确定 设计计算 设备选择和有关设计的简图等内容 课程设计说明书应有封面 目录 前言 正文 小结及参考文献等部分 文字应简明 顺畅 内容正确完整 书写工整 装订成册 6 图纸要求 1 除尘系统图一张 2 号图 系统图应标出设备 管件编号 并附明细表 2 除尘系统平面 剖面布置图各 1 张 2 号或 3 号图 如图 1 和图 2 布 置图应按比例绘制 图中设备 管件应标注编号 编号应与系统图对应 在平面布置图中应有方位标志 指北针 A A 图 1 锅炉房平面布置图 图 2 A A 剖面图 五 五 主要参考书目主要参考书目 1 童志权主编 大气污染控制工程 北京 机械工业出版社 2006 2 同济大学等编 锅炉及锅炉房设备 北京 中国建筑工业出版社 1986 3 航天部第七设计院编 工业锅炉房设计手册 北京 中国建筑工业出版社 1986 4 陆耀庆主编 供暖通风设计手册 北京 中国建筑工业出版社 1987 5 风机样本 各类风机生产厂家 6 工业锅炉旋风除尘器指南 1984 课程设计成绩评定表课程设计成绩评定表 课程设计评分 按下表要求评定 评分项目 设计说明 书质量 50 分 图纸质 量 30 分 任务完成 情况 10 分 学习态度 10 分 合计 100 分 得分 指导教师评语 指导老师签名 年 月 日 教研室主任审核意见 教研室主任签名 年 月 日 目目 录录 前 言 1 第 1 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 2 章 除尘器的选择 4 2 2 除尘器的选择 4 第 3 章 确定除尘器 风机和烟囱的位置及管道的布置 7 3 1 各装置及管道布置的原则 7 3 2 管径的确定 7 3 3 烟道的设计计算 8 第 4 章 烟囱的设计 9 4 1 烟囱高度的确定 9 4 2 烟囱直径的计算 9 4 3 烟囱的抽力 10 第 5 章 系统阻力的计算 11 5 1 摩擦压力损失 11 5 2 局部阻力损失 12 5 3 总的阻力损失 13 第 6 章 系统中烟气温度的变化 15 6 1 烟气在管道中的温度降 15 6 2 烟气在烟囱中的温度降 15 第 7 章 风机和电动机选择及计算 17 7 1 标准状态下风机风量的计算 17 7 2 风机风压的计算 17 7 3 电动机功率的计算 17 7 4 风机和电机的选择 18 第八章 小结 19 第九章 参考文献 20 最新可编辑 word 文档 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 随着工业的发展 能源的消耗量逐步上升 大气的污染物的排放量相应增 加 就现在我国的经济和技术发展水平级能源的结构来看 一煤炭为主要能源 的状况在人的生存每时每刻都离不开空气 大气质量与人类生存环境息息相关 所以对大气的修复比较困难 虽然人们在大气环境整治方面坐了大量的工作 但目前的空气质量仍然不尽人意 因此防止污染 改善空气环境成为当今迫切 的环境任务 燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境 我 国的大气是以煤烟型污染为主 其中尘与酸雨危害最大 因此 净化燃煤烟气 中的粉尘和二氧化硫是我过改善大气空气质量 减少酸雨的关键问题 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 最新可编辑 word 文档 第第 1 章章 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 0 57 0 2 1699 0 36 4 556 5 2 58866 1 6 20kgm 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 2 501293 0 20 6 24 1 36 4111 1 2 58866 1 12 1 8 020 6 79 0 2 1699 0 6 21kgm 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 2 6 14 1 24 1 2 6 14 1 21 6 73 8 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 VQ 7 436650073 8 Q 台 h m3 最新可编辑 word 文档 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 1057 4 73 8 24 92 16 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 1075 2 73 8 20 1 22 2 f S SO V w C 3 mkg 最新可编辑 word 文档 第第 2 2 章章 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 6 95 100 1057 4 200 1 3 3 mh 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 94 6925 273 160273 7 4366 Q 3 hm924 1 3 sm 根据 查手册后选用 XP 800 型旁路式旋风除尘器 该除尘器主要适 Q 用于清除非粘固灰尘 煤炭 泥沙 烟尘及其它粉尘等 其性能和尺寸分别见 表 2 1 2 2 表 2 1 XP 800 旁路式除尘器性能 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 直径 高 mm 重量 kg XP 80014 225950 9350800 2160 91 68 800 3450 325 最新可编辑 word 文档 表 2 2 XP 800 旁路式旋风除尘器的尺寸 型号DD1D2HH1H2ABMdh质量 kg XP 800800894400344810642280510232640200180250 2 最新可编辑 word 文档 图图 3 13 1 XPXP 型旁路式旋风除尘器型旁路式旋风除尘器 最新可编辑 word 文档 第第 3 章章 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 d 0 452m 12 924 14 圆取整 d 450mm 查管径手册相关参数 取标准 d 450 mm 管道参数见下表 3 1 表 3 1 管道参数 钢制板风管 外径 D mm 外径允许偏差 mm壁厚 mm 450 1 0 75 内径 450 2 0 75 448 5 mm 1 d 由公式可计算出实际烟气流速 v Q d 4 22 44 1 924 12 185 3 14 0 4485 Q v d sm 式中 Q 工况下管内烟气流量 m3 s 最新可编辑 word 文档 v 烟气流速 m s 可查有关手册确定 对于锅炉烟尘 v 10 15 m s 管径计算出来后 要进行圆整 查手册 再用圆整后的管径计算出实际烟 气流速 实际烟气流速要符合要求 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 1 1 2 6925 9415237 068Q hm 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 15237 068 0 605 3600 7 AQV 烟烟 而 22 0 605 2 2 B AB 则 B 659 mm 圆整取 B 650mm 则 A 0 588 2 m 校正气速 在范围内 15237 068 7 198 3600 0 588 v sm 最新可编辑 word 文档 第第 4 章章 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 11 22 66 1010 2026 35 烟囱最低高度 m202530354045 锅炉总额出力 4 4 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10 204 5 自然通风6 102 5 3 最新可编辑 word 文档 选定4 m s 则 2 4 1 1 6925 94 0 01881 64 4 d m 圆整取 2 1 6d m 烟囱底部直径 Hidd 2 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 02 0 03 ii 取 0 025 i 则 1 6 2 0 025 40 3 6 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 Pa 3 11 0 0342 40 97 86 10183 00 273 1273 160 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 最新可编辑 word 文档 第第 5 章章 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450 圆管 L 9 3m 84 0 433 273 34 1 160273 273 n 3 mkg 2 9 30 84 12 185 0 0211 60 0 52 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 最新可编辑 word 文档 2 3BBx 3 14 0 65 3 0 65 2 971 2 m 0 588 0 198 2 971 S R 又 代入上式 04 0 7 198v 得 Pa 2 0 040 84 7 198 9 910 88 4 0 1982 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 2 0 84 12 185 2 0 112 47 2 L P Pa 5 2 2 四个 90 弯头 查表 取 0 23 2 0 84 12 185 0 2314 34 2 L P Pa 四个弯头 则4 14 3457 37P Pa 5 2 3 一个渐扩管 2 2 1 0 4 0 565 1 43 0 4485 3 14 4 F F 查表 取 30 得 0 07 2 0 84 12 185 0 074 37 2 L P Pa 最新可编辑 word 文档 5 2 4 e 为渐缩管 查表 取 45 则 0 10 2 0 84 12 185 0 106 24 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 2 0 84 12 185 0 7848 64 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 5 2 T 形合流三通 查表 得 0 55 2 0 84 12 185 0 5534 30 2 L P Pa 5 3 总的阻力损失总的阻力损失 最新可编辑 word 文档 其中锅炉出口前阻力为 800 Pa 除尘器阻力为 800 Pa 则11 60 10 88 12 4757 374 376 2448 6434 30800800P 1785 87 Pa 图 5 3 除尘器入口管道示意图 图 5 4 除尘器出口至风机入口段管道示意图 最新可编辑 word 文档 第第 6 章章 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 1 325 1 357 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 0 6 02 2 1 L m 11 3 14 1 48 0 452 09FL D 2 m 室外管道长 02 1148 1 5 12 2 L m 22 3 14 11 02 0 4515 57FLD 2 m 则 1122 1 4187 2 095433 15 57 16 12 1 3264366 7 1 326 q Fq F t Q 6 2 烟气在烟囱中的温度降烟气在烟囱中的温度降 最新可编辑 word 文档 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 H 50 m 壁厚小于 0 5 m 砖烟囱 壁厚大于 0 5 m A20 80 40 2 4 16 4 040 2 t 总温度降 12 16 12420 12ttt 最新可编辑 word 文档 第第 7 章章 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 3 273 160 101 3 1 1 4366 77886 34 27397 86 3 hm 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 7 2 风机风压的计算风机风压的计算 y yy ShH 293 1 2 1 Pa 1 293 1 2 1785 87 183 00 1855 98 1 34 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 7 3 电动机功率的计算电动机功率的计算 最新可编辑 word 文档 21 10003600 yyH Q Ne kw 7886 34 1855 98 1 3 9 27 3600 1000 0 6 0 95 Ne kw 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 7 4 风机和电机的选择风机和电机的选择 根据风量 7886 34 1855 98 查表后选择 Y5 50 12NO 5C y Qhm 3 y HPa 型引风机 配对电机型号为 Y132S2 2B3 具体参数如