大气污染控制工程课程设计实例

1、大气污染控制工程课程设计实例一、课程设计题目某燃煤采暧锅炉烟气除尘系统设计二、课程设计的目的通过课程设讣使学生进一步消化和巩固本能课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养 学生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，使学生了解工程设汁的内 容、方法及步骤，培养学生确左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、设计原始资料锅炉型号：SZL4-13型，共4台设计耗煤量：600kg/li(台)排烟温度：160°C烟气密度：134kg/Nm3空气过剩系数：=1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16%烟气在锅炉岀口前阻力：

2、800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：1°C空气含水按0.01293kg/ Nm3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：L =68%,H =4%,S' ,? =6%.A=15%,yr=13%按锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)中二类区标准执行：烟尘浓度排放标准：200mg/ Nm3二氧化硫排放标准：900mg/ Nm3净化系统布置场地为锅炉房北侧15m以内。四、设计计算1.燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算(1)理论空气呈：Q； =4.76(l.867Cr + 5.56/7r + 0.7SY -0.1OY)(m/kg)式中：hy .

3、sY、o'分别为煤中各元素所含的质量百分数。Qc；= 4.76 x(1.867x 0.68 + 5.56 x 0.04 + 0.7 xO.Ol-0.7 x 0.05)=6.97(mN / kg)(2) 理论烟气虽(设空气含湿M 12.93g/in)Q： =1.867(C +0.375Sr) + ii.2/7r +1.24lVr +0.016Q； +0.790； +0.8N (m3N/kg)式中：理论空气虽(mykg)W'一煤中水分所占质疑百分数：nJ元素在煤中所占质量百分数Qs '= 1.867 x (0.68 + 0.375 x0.01) + 11.2x 0.04 +

4、 1.24x 0.06+ 0.016x 6.97 + 0.79 x 6.97 + 0.8x0.01=7.42( m,/kg)(3) 实际烟气呈：Q=Q：+1.016(a 1)0；(m/kg)式中：一空气过量系数。理论烟气量(m/kg)理论空气量(m/kg)烟气流量0应以I讥/h汁，因此。Q = Qs x设讣耗煤呈：Q =7.42 + 1.016x(1.4-1)x6.97=10.25(m?N/kg)Q = Qsx设计耗煤量= 10.25x600=6150m 3N/h)(4) 烟气含尘浓度：C =二(kg/m)Q、式中： s排烟中飞灰占煤中不可燃成分的百分数：A一煤中不可燃成分的含量；0实际烟气量

5、(mykg)«-0.16x0.15c =10.25= 2.34xl0"3(kg/n?N)=2.34x 103(mg/m3N)(5)烟气中二氧化硫浓度的计算(mg/ m)式中：S” -煤中含硫的质量分数。Qs燃煤产生的实际烟气量（mVkg）2 x 0 01 x 0 98 x 10210.25= 1.91xl03(n/m3N)2 除尘器的选择（1）除尘效率式中：0-烟气含尘浓度 ing/m；G锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m07 = 1-=91.45%2.34x10"（2）除尘器的选择工况下烟气流量：2 = T(m7h)；式中，Q标准状态下的烟气流量，m7h：厂一工

6、况下烟气温度，k；T 一标准状态下温度273k.小 6150x(273+160)Q =273=9754( m5/h)巴¥ = 2.7(n?/s)36003600根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确怎除尘器：由陕西蓝天锅炉设备 制造有限公司所提供的“XDCG型陶瓷多管高效脱硫除尘器”（国家级科技成果重点推广计划 项目）中选取XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器。产品性能规格见表1,设备外型结构尺寸 见表2。表1 XDC64型陶瓷多管高效脱硫除尘器产品性能规格型配套锅炉处理烟除尘排烟设备阻脱硫重fit号容址(J/H)气虽(m7h)效率(%)黑度力(Pa)效率(%)gXDGC4

7、412000>98兰1级林格曼黑度800-1400>852800表2 XDCG4型陶瓷多管高效脱藤除尘器外型结构尺寸(见图1)HHih2HsABCDEF44294270141430503510608535000000000图1 XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型结构尺寸3确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置。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(1) 各装置及管道布苣的原则根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确左各装置的位置。一旦确左各装置的位宜，管 道的布宜也就基本可以确立了。对各装苣及管逍的布置应力求简单、紧凑、管路短、占地而 积小，并使安装、操作

8、和检修方便。(2) 管径的确左式中，0工况下管道内的烟气流量(mVs)：“一烟气流速(m/s)(对于锅炉烟尘v=10.15m/s)o 取 v=14 m/s.I 4x2.73.14x14= 0.49(in)圆整并选取风道：钢制板风管夕卜径D (mm)外径允许偏差<mm>壁厚(mm)500±10.75内径=di=500-2 x 0.75=495.5mm由公式d =可计算出实际烟气流速:4x2.73.14x0.49552= 13.84 烟囱的设计(1)烟囱髙度的确淀首先确泄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3)确左烟囱的高

9、度。表3锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力(t/h)<1r<22 * <66-<10102026 *<35烟囱最低高度(m)202530354045锅炉总额定出力:4x4=16 (t/h) 故选泄烟囱高度为40m.(2)烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：0.0188(m)V GT式中：0通过烟囱的总烟气呈：(nf/h)一按表4选取的烟囱出口烟气流速(m/s“0.0叫呼=1.83m表4 烟囱出口烟气流速m/s通风方式运行情况全负荷时辰小负荷机械通风10*204P自然通风6*102.5*3选宦 m=4ni/s圆整取d=1 <8m烟囱底部直径心=d 2 + 2 i

10、 H (ni)式中：皿一烟囱出口直径（m）：一烟囱髙度（111）:/-烟囱锥度（通常取#=0.02*0.03 ）o取 #0.02,di=1.83+2 x 0.02 x 40=3.5m。（3）烟囱的抽力/ 、=0.0342/7 !B （Pa）-I273 + /&273 + 0 丿式中，府一烟囱高度（m）：外界空气温度（°C）；烟囱内烟气平均温度（°C）：5当地大气压（Pa）。S = 0.0342 x40x()x97.86x10,y273 -1273 +160= 183 (Pa)5.系统阻力的il算(Pa)(1)摩擦压力损失对于圆管,式中» Z管道长度（m）&

11、quot;一管道直径（in）：Q-烟气密度（k前mJ一管中气流平均速率（m/s）：人一摩擦阻力系数，是气体雷诺数弘和管道相对粗糙度弓的函数。可以査手册得到（实际中对金属管道X值可取0.02,对砖砌或混凝土管道x值可取0.04 )oa. 对于©500圆管L=9.5m沪0.02 X竺84心8二血纵如£0.5b.对于砖砌拱型烟道A = 2x-D2 =B2 +-（-）242 2D = 500/77/7?故 B = 450"A则R = X式中，A为面积，X为周长。（2）局部压力损失2AP = < 卩。（Pa）2图2砖砌拱型烟道示意图式中：异形管件的局部阻力系数，可在有

12、关手册中査到，或通过实验获得:U与E相对应的断面平均气流速率（m/s）：P 一烟气密度（唧水）。图3中一为减缩管a W45°C时，=0.1取（】=45°C、u=13.8m/sAP = § 少= 0.1x °84 % 13.8- = & o（pd）2 2lx = 0.05 x tan 67.5 = 0 12（?）图3中二为3O CZ型弯头h = 2.985 - 2.39 = 0.595 = 0.6（加）% = °%5 = °2,取=0.157由通风817页表1&17得Rc=1.0 = 1.0x0.157 = 0.157N

13、P = pu'2=0.157 x0.84 x 13.822= 126(P“)图3中三为渐扩管0.35 x 13.14 x0.4985 24-= 1.79查大气污染控制工程附表十一，并取a = 30则 § = 0.19“丸巫= 0.19x空止=152(加)2 2仃一(：9心 x tan 15。= 0.93(/«)除尘器出口E = 5C0久度弯头风机图4除尘器出口至风机入口段管道示意图图4中a为渐扩管a <45°时，§ = 0.1取a = 30", u = 13.8/?/5o pu2 0.84X13.82AP = f= 0.1 x=

14、8.0(Pa)"2 2/ = 0.93(/«)图4中b. c均为90弯头D = 500，取 R = D.则纟=023,则 P = g - = 0.23x- = 1 &4(P“)2 2两个弯头 AP'= 2AP = 2xl 8.4 = 36.&P")对于如图5所示T型三通管：vl lvF ”、=4、v3 3图5 T型三通管示意图g = 0.78AP =纟響= 0.78 x竺空= 62.4（如对于T型合流三通： = 0.55=0.55 x0.84X13.822= 44(%)X系统总阻力(其中锅炉出口前阻力为SOOPa,除尘器阻力1400 Pa)

15、：YzV? = 30.4 + 84+ &0 +12.6+15.2 + 8.0 + 36.8 + 62.4 + 44 + 800+1400=26015(甩)6.风机和电动机选择及计算（1）风机风量的计算0. =1.10-273B(nf/h)式中：1.1-风量备用系数：0风机前风量（m/h）；风机前烟气温度（°C）,若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度:3当地大气压力（kPa）。273 +160101.32597.86= 11109.8m3/h（2）风机风压的计算Hy =1.2(工 Z-Sy)273 + /、.101.335 1.293xB PY(Pa)式中：1.2-风压备用系数

16、;工/?系统总阻力（Pa）5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CC）；Ql标况下烟气密度（r=1.34kg/m3N）oHy =1.2(2601 .5-183)273 +160273 + 250101.325x97.861.293x1.34= 2400 (Pg)根据0、.和选左¥5-47-136.5C工况序号为2的引风机，性能表为: <Q、H、卩3600x1000(kw)机号转速工流虽全压内效内功率所需功传动方式(r/mln)况序号(m7h)(Pa)宰(%)(kw)率（kw）6.5C2620211930299278612.6117.66（3）电动机

17、功率的计算式中:风机风量（myh）：兀一风机风压（Pa）：X风机在全压头时的效率（一般风机为06,高效风机约为09）；X机械传动效率，当风机与电机宜联传动时n尸1,用联轴器连接时n2=0.95* 0.98,用三角皮带传动时n 2=0.95：B电动机备用系数，对引风机，0=1.3。=16.9 (kw)11109x2400x1.33600x1000x0.6x0.95根据电动机的功率.风机的转速、传动方式选Y180M-2型电动机。7、系统中烟气温度的变化（1）烟气在管道中的温度降(°C)式中：0烟气流量(ni/h)1管逍散热而积(m2)烟气平均比热(一般 C=1.352*1.357kJ/m3 C)： 0管逍单位面积散热损失。室内 47=4187kJ/m2*h室外 g=5443kJ/nfh室内管道长：L=2.18-0.6-0.12=1.46mF = 7d D = 3.14x1.46x0.5 = 2.29m2室外管道长 L=9.5-1.46=8.04mF = 7d D = 3.14x8.04x0.5 = 12.