大气污染控制工程课程设计

大气污染控制工程大气污染控制工程 课程设计课程设计 题 目 SZL4 13SZL4 13 型燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计型燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计 班 级 环境环境 N121N121 学 号 201245849533201245849533 学生姓名 顾丹阳顾丹阳 指导老师 王成贤王成贤 完成日期 20152015 年年 6 6 月月 7 7 日日 0 目目 录录 前前 言言 1 第第 1 章大气污染控制工程课程设计任务章大气污染控制工程课程设计任务 书书 2 1 1 设计题 目 2 1 2 设计任 务 2 1 3 原始资 料 2 第第 2 章烟气量烟尘和二氧化硫浓度计章烟气量烟尘和二氧化硫浓度计 算算 3 2 1 标准状态下理论空气 量 3 2 2 标准状态下理论湿烟气 量 3 2 3 标准状态下实际烟气 量 3 2 4 标准状态下烟气含尘浓 度 1 4 2 5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计 算 4 第第 3 章除尘装置的选择设章除尘装置的选择设 计计 4 3 1 除尘装置应达到的净化效 率 4 3 2 除尘器的选 择 5 3 2 1 除尘况烟气流 量 5 3 2 2 除尘器型号的确 定 5 第第 4 章确定除尘设备风机和烟囱的位置及管道布章确定除尘设备风机和烟囱的位置及管道布 置置 6 4 1 各装置及管道布置的原 则 6 4 2 管径的确 定 6 第第 5 章烟囱的设章烟囱的设 计计 7 2 5 1 烟囱高度的确 定 7 5 2 烟囱直径的计 算 7 5 3 烟囱的抽 力 8 第第 6 章系统阻力的计章系统阻力的计 算算 8 6 1 摩擦压力损 失 8 6 2 局部压力损 失 9 6 3 各管段压力损失计 算 9 第第 7 章风机和电动机选择及计章风机和电动机选择及计 算算 12 7 1 风机风量的计 算 12 7 2 风机风压的计 算 3 12 7 3 选用风机型号及参 数 13 7 4 电动机功率的计 算 13 7 5 选用电机型号及参 数 14 第第 8 章总章总 结结 15 第第 9 章参考文章参考文 献献 15 前前 言言 凡是能使空气质量变差的物质都是大气污染物 大气污染物已知的约有 100 多种 有自然 因素 如森林火灾 火山爆发等 和人为因素 如工业废气 生活燃煤 汽车尾气等 两 种 并且以后者为主要因素 尤其是工业生产和交通运输所造成的 主要过程由污染源排 放 大气传播 人与物受害这三个环节所构成 4 影响大气污染范围和强度的因素有污染物的性质 物理的和化学的 污染源的性质 源强 源高 源内温度 排气速率等 气象条件 风向 风速 温度层结等 地表性 质 地形起伏 粗糙度 地面覆盖物等 防治方法很多 根本途径是改革生产工艺 综合利用 将污染物消灭在生产过程之中 另外 全面规划 合理布局 减少居民稠密区的污染 在高污染区 限制交通流量 选择 合适厂址 设计恰当烟囱高度 减少地面污染 在最不利气象条件下 采取措施 控制污 染物的排放量 中国已制订 中华人民共和国环境保护法 并制订国家和地区的 废气排放标准 以减轻大气污染 保护人民健康 大气污染物按其存在状态可分为两大类 一种是气溶胶状态污染物 另一种是气体状 态污染物 气溶胶状态污染物主要有粉尘 烟液滴 雾 降尘 飘尘 悬浮物等 气体状 态污染物主要有以二氧化硫为主的硫氧化合物 以二氧化氮为主的氮氧化合物 以一氧化 碳为主的碳氧化合物以及碳 氢结合的碳氢化合物 大气中不仅含无机污染物 而且含有 机污染物 大气污染控制工程课程设计任务书大气污染控制工程课程设计任务书 第 1 章并且随着人类不断开发新的物质 大气污染物的种类和数量也在不断变 化 就连南极和北极的动物也受到了大气污染的影响 1 1 设计题目 SZL4 13 型燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计 1 2 设计任务 燃煤锅炉燃烧过程排放的烟气中含有大量的烟尘和二氧化硫 如不采取有效的治理措 施 将会对周围大气环境及居民健康造成严重影响与危害 因此 本设计结合燃煤锅炉烟 气排放特点 根据所提供的原始参数及资料 拟设计一套燃煤采暖炉房烟气除尘系统 要 求设计的净化系统效果好 操作方便 投资省 且出口烟气浓度达到锅炉大气污染物排放 标准 GB13271 2001 中二类区标准 即 烟尘排放浓度 200mg Nm3 1 3 原始资料 锅炉型号 SZL4 13 型 额定蒸发量 2 8MW h 锅炉台数 3 台 5 设计耗煤量 650 kg h 台 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 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 烟尘的排放因子 25 烟气其它性质按空气计算 排烟中飞灰占煤中灰分 不可燃成分 的比例 表 1 燃煤煤质 按质量百分含量计 CYHYSYOYNYWYAYVY 6841 651614 413 6 第第 2 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 2 1 标准状态下理论空气量 Qa 4 76 1 867CY 5 56HY 0 7SY 0 7OY m3 kg 式中 CY HY SY OY 分别为煤中各元素所含的质量分数 05 0 7 016 0 7 004 0 56 5 68 0 867 176 4 a Q kgm 468 7 3 2 2 标准状态下理论湿烟气量 设空气含湿量 12 93g m3 Q s 1 867 CY 0 375SY 11 2HY 1 24WY 0 016Q a 0 79Q a 0 8NY m3 kg 式中 Q a 标准状态下理论空气量 m3 kg WY 煤中水分所占质量分数 NY N 元素在煤中所占质量分数 468 7 016 006 0 24 1 04 0 2 11 16 0 375 0 68 0 867 1 s Q 01 0 8 0468 7 79 0 931 7 3 kgm 2 3 标准状态下实际烟气量 Qs Q s 1 016 a 1 Q a m3 kg 式中 a 空气过量系数 Q s 标准状态下理论烟气量 m3 kg Q a 标准状态下理论空气量 m3 kg 468 7 14 1 016 1 931 7 s Q 966 10 3 kgm 标准状态下烟气流量 Q 以 m3 h 计 因此 Q Qs 设计耗煤量 9 7127650966 10 3 hmQ 7 2 4 标准状态下烟气含尘浓度 kg m3 s Y sh Q Ad C 式中 dsh 排烟中飞灰占煤中灰分 不可燃成分 的质量分数 排放因子 AY 煤中灰分 不可燃成分 的含量 Qs 标准状态下实际烟气量 m3 kg 10677 3 33 966 10 144 0 28 0 mkgC 10677 3 33 mmg 2 5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 mg m3 6 10 8 02 2 s Y SO Q S C 式中 SY 煤中含可燃硫的质量分数 0 8 燃料中硫转化为 SO2的转化率 一般取 80 Qs 标准状态下燃煤产生的实际烟气量 m3 kg 10334 2 10 336 966 10 016 08 02 2 mmgCso 第第 3 章章 除尘装置的选择设计除尘装置的选择设计 3 1 除尘装置应达到的净化效率 C Cs 1 式中 C 标准状态下烟气含尘 mg m3 Cs 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值 mg m3 烟气浓度达到锅炉大气污染物排放标准 GB13271 2001 中二类区标准 即 烟尘排 8 放浓度 200mg Nm3 56 949512 01 3 10677 3 200 3 2 除尘器的选择 3 2 1 除尘器工况烟气流量 3 hm T TQ Q 式中 标准状况下的烟气流量 Qhm 3 工况下烟气温度 K T 标准状态下的温度 273K T 42 11305 3 273 273160 9 7127 hmQ 则烟气流速为 14 3 140 3 3 3600 42 10572 3600 sm Q 3 2 1 除尘器型号的确定 按设计任务要求选择文丘里湿式除尘器 查询相关资料选择 WC 型低压文丘里除尘器 是北 京有色冶金设计研究总院参照国外设备和有关资料进行研究和设计的一种高效湿式除尘器 是 DW 型的改进产品 其具体型号参数见下表 表 2 WC 型低压文丘里除尘器型号参数 型号 额定风量 m3 h 阻力 mm OH2 除尘效率 外型尺寸 长 宽 高 mm 入口尺寸 mm 出口尺 寸 mm 设备重量 kg WC 0 550001064 860 2600300 860 500688 WC 1 0100002100 860 3700580 860 8501306 WC 1 5150002100 1240 3700580 1240 11001410 WC 2 0200002100 1620 3700580 1620 11001959 WC 2 5250002100 2000 3700580 2000 11002195 WC 3 0300002100 2380 3700580 2380 12002718 WC 4 040000 127 98 2100 3140 4000580 3140 13903829 9 WC 5 0500002100 3900 3700580 3900 13905600 注 1 允许风量波动 20 2 自流运行耗水量 5m3 10000 风量 为省水量可循环运行 3 经适当组合 处理风量可达到 120000 240000m3 h 或更大 根据烟气工况流量选择 wc 1 5 型低压文丘里湿式除尘器 第第 4 章章 定除尘设备 风机和烟囱的位置及管道布置定除尘设备 风机和烟囱的位置及管道布置 4 1 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 m v Q d 4 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 v 10 15m s v 烟气流速取 13m s 47 3768 3 3 42 11305 hmQ 则 320 0 1314 3 3600 47 37684 3600 44 md v Q v Q 对圆管进行圆整 查 全国通用通风管道计算表 则mmmd320320 0 表 3 圆断面风管统一规格 钢板通风管 外径 mm外径允许偏差 mm壁厚 mm 6501 2 0 内径mmd3160 22320 1 10 依据公式计算出实际烟气流速 m v Q d 4 35 13 3600316 0 14 3 47 37684 4 22 smv d Q 第第 5 章章烟囱的设计烟囱的设计 5 1 烟囱高度的确定 用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量为 4 838 2MW 表 4 锅炉烟囱高度表 MW 0 70 7 1 41 4 2 82 8 77 1414 28 锅炉房装机总容量 t h 11 22 44 1010 2020 40 烟囱最低允许高度m202530354045 查表可得 烟囱 mH40 5 2 烟囱直径的计算 烟囱出口内径可按下式计算 m u Q d0188 0 式中 Q 通过烟囱的总烟气量 m3 h u 按表 3 选取的烟囱出口烟气流速 m s 表 5 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 11 取则 4smu 122 10188 0 4 2 9 7127 md 烟囱底部直径 m Hidd 2 21 式中 d2 烟囱出口直径 m H 烟囱高度 m i 烟囱锥度 通常取 i 0 02 0 03 取 则02 0 i 722 24002 0 2122 1 1 md 5 3 烟囱的抽力 Pa P tt HS pk y 273 1 273 1 0342 0 式中 H 烟囱高度 m tk 外界空气温度 tp 烟囱内烟气平均温度 P 当地大气压 Pa 则 01 1831086 97 400342 0 3 160273 1 1273 1 paSy 第第 6 章章 系统阻力的计算系统阻力的计算 6 1 摩擦压力损失 对于圆管 Pa 2 2 u d L pL 式中 L 管道长度 m d 管道直径 m 烟气密度 kg m3 u 管中气流平均速率 m s 摩擦阻力系数 是气体雷诺数 Re 和管道相对粗糙度的函数 可以 d K 查手册得到 实际中对金属管道 值可取 0 02 对砖砌和混凝土管道 值可取 0 04 12 取管长 L 1 524 1 401 0 692 0 577 1 61 3 801 2 028 11 633 m 12 m 取 0 02 则 68 6302 0 2 35 1334 1 45 0 12 2 PaPL 6 2 局部压力损失 Pa 2 2 v p 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 u 与 相对应的断面平均气流速率 m s 烟气密度 kg m3 1 二个渐扩管 查表 取 30 得 0 7 17 1677 02 2 35 1334 1 2 paPL 2 三个 90 弯头 查表 取 0 25 56 8925 0 3 2 35 1334 1 2 paPL 3 一个 T 型合流三通管 0 55 67 6555 0 2 35 1334 1 2 paPL 系统总阻力 其中锅炉出口阻力为 800Pa 除尘器阻力 1244 6Pa 为 23676 124480067 6556 8917 167pah 6 3 各管段压力损失计算 管段 1 根据查 计算表 得 13 47 3768 3 1 smvhmqv 实际流速 动压 0586 0 320 dmmd smv 0 10 1 pap074 60 13 摩擦压力损失为 palP v dl 20 35074 600586 0 10 2 2 1 各部件局部压力损失 集气罩 弯头 直流三通12 0 9025 0 9078 0 0 12 0 25 0 78 1 15 paP v m 0851 69074 6015 1 21 2 管段 3 根据 查 计算表 得smvhmqqq vvv 13 42 10572 3 213 d 530mm 动压 109 368pa v 13 5m s0308 0 d 摩擦压力损失为 palP v dl 69 33368 1090308 0 10 2 2 3 局部压力损失为合流三通对应总管动压的损失 除尘器压力损失为11 0 1244 6pa paP v m 63 12566 1244368 10911 0 23 2 管段 4 气体流量同管段 3 即根据 查smvhmqq vv 13 42 10572 3 34 计算表 得 d 530mm 动压 109 368pa v 13 5m s0308 0 d 摩擦损失压力为 palP v dl 84 16368 1090308 0 5 2 2 4 该管段有弯头两个 查表得 9025 0 则局部压力损失paP v m 68 54368 109225 0 24 2 管段 5 气体流量同管段 4 即根据 查smvhmqq vv 13 42 10572 3 45 计算表 得 d 530mm 动压 109 368pa v 13 5m s0308 0 d 摩擦损失压力为 palP v dl 42 40368 1090308 0 12 2 2 5 该管段局部压力损失主要包括通风机进出口及排风口伞型风帽的压力损失 通风机 进口压力损失不计 出口 伞型风帽 1 0 3 1 4 13 11 0 则局部压力损失paP v m 115 153368 1094 1 25 2 管段 2 根据查 计算表 得 13 21 5286 3 2 smvhmqv 14 实际流速 动压 0491 0 360 dmmd smv 6 14 1 pap988 127 摩擦损失压力为palP v dl 42 31988 1270491 05 22 2 该管段 集气罩 弯头 合流三通12 0 9025 0 20 0 57 0 20 0 25 0 12 0 paP v m 95 72988 12757 0 22 2 并联管路压力平衡 paPPP ml 027 210187 14784 62 111 paPPP ml 37 10495 7242 31 222 10 50 027 210 37 104027 210 1 21 P PP 节点压力不平衡 采用调整管径的方法 进行压力平衡调整 mmPPdd307 027 210 37 104 360 225 0 225 0 122 2 取 则 v 15m s 符合 10 15m s mmd300 2 总压力损失210 027 1290 32 71 52 193 535 1633 8201 pa 5431 PPPPP 管段编号管段编号123452 流量流量 3 hmqv 5286 215286 2110572 4210572 4210572 425286 21 管长管长 l m105105125 管径管径 d mm360360530530530300 流速流速 m s14 614 613 513 513 515 1 md 0 04910 04910 03080 03080 03080 0614 动压动压 pa v 2 2 127 988127 988109 368109 368109 368135 044 摩擦压力损失摩擦压力损失 paPl 62 8431 4233 6916 8440 4241 46 局部压力损失系局部压力损失系 数数 1 150 570 110 251 40 57 局部压力损失局部压力损失 paPm 147 18772 951256 6354 68153 11576 97 15 管段总压力损失管段总压力损失 paP 210 027104 371290 3271 52193 535118 43 管段总压力累计管段总压力累计 paP 1633 8201 备注备注压力不平衡压力不平衡 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 风机风量的计算 m3 h P t QKQ p y 325 101 273 273 1 1 式中 K1 考虑系数漏风所附加的安全系数 一般管道取 K 0 1 除尘管道取 K 0 1 0 15 取 0 1 Q 标准状态下风机前标态下风量 m3 h tp 风机前烟气温度 若管道不太长 可以近似取锅炉排烟温度 P 当地大气压力 kPa 0059 12052 6 6671 1 01 3 86 97 325 101 273 160273 hmQy 7 2 风机风压的计算 m3 h pT Tp ShKShKp yyy 0 0 2 0 2 1 1 式中 K2 考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数 一般管道取 K 0 1 0 15 除尘管道取 K 0 1 0 2 取 K 0 2 h 系统总阻力 Pa Sy 烟囱抽力 Pa 0 p0 T0 风机性能表中给出的标准状态的空气密度 压力 温度 一般说 p0 101 3kPa 对于引风机 T0 200 0 0 745kg m3 p T 运行工况下进入风机时的空气密度 压力 温度 34 2824 13 16025 2643 2 01 3 86 97 325 101 200273 160273 hmPy 16 7 3 选用风机型号及参数 选用 4 72 型离心式通风机 其性能见下表 表 6 4 72 型离心式通风机性能表 摘录 7 4 电动机功率的计算 kW 21 10003600 yy e pQ N 式中 Qy 风机风量 m3 h py 风机风压 Pa 1 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 2 机械传动效率 当风机与电动机直联传动时 2 1 用连轴器时 17 2 0 95 0