大气课程设计说明书

1、环境工程专业程设计说明书题目： （SZL4-13 锅炉除尘系统设计）姓 名：丁政可班 级：环境工程13-1 班学 号：01指导教师：刘彦飞课程名称：大气污染控制工程设计时间：2016/5/23 2016/6/03颗粒污染物控制课程设“成绩评定评分评分依据分值得分平 时 成 统纪使按爱术推射到达与计生,夏中的各项双拿新中的各项娥章制度,但堪列3分*以内5分4分能湮ir赳达&4家.企有洋以姚e衽度现象3分迟到区法反戌章虱攫，有方假哨区2分出反凄用圳度,存在打黑.大部旧呼现象,无故不来1分冬性能够认*折W,全程出，度高克谈情双”,能高顺也独立完成出计任务,正电%JE /世检分用、杆二k44b

2、 ft 设if上书一定见解和独创；勇于承担任务、犯苦力力完成r作大A10分能终”人听讲.殳丹参1度收今.先成情况较舒笺及立葭版及计打务.在收计：4 定地第,镇改担仔务盛成工ft iitt 大.7 H分星A型携认真药讲系A叁与设计大郭分过程.完成恰况一收.达奥及松2it大件中H!定的主要要求，添建Q计态0端正，能完成一定的1：作S-6分基女但终认真当汗,只参与 小司分04完成情况小理出,JIW展本分引向划、在投计中工作校努力 谋肝能计中无适纪行为.3 4分1人真所洪.不牟、仝过程,完成不了设计过震,文不掂止.未达到课程设计大纲中的基本要求.或未健拿加派段设计的时间Si说仝出时同的一分N一以；寻.

3、卜2分点桂我»同完成仝部&计任务.5分按七点检代时同完成全用,曲科少加分ilU或KUI情状4分技力白冷色,：苗完成全M设计仟务.用有较多计算或日计播深3分按力a粒出时间完成部分&计狂务.2分按节6楼看时曲未完成代L任务.1分课 程 设 计 说 明 书措 版 展 危 性设计设明书技注求II版.员叼下磷.&计公大人小与正文女学人小八IK.公式0寸代AFift.文中我室收计美观、夕衣头 字号格式正端.18-20 分Wil说明书校菱求坂见有部分例识.吱页码不止喃，戌公式大小、上文文字大小不h配成公式我*代入出分用误JR代不消.或文中嶷格没计不美观,或无哀头.改字号格式

4、不止心.12T7 分设计说明书原被a或扑饭存在大佑设,页码小山病,沦计公式大小。d.文文字大小大兀配.公式敏7代人航分临谒恰代不 清，文中我幡设计不发虫,无表失,字号格式不止眄.-12分内 容 及 i£ 确 性洪明仁的娥福.号由仝曲.文为eu港计为=仝*公式长江正确这；介印.*歌二界有依娓,ftit-iiwwffiE璃18 20 分说明仁的即取低a,考电人圆相个而.又再转通或次计内客校全面,公K表送正©, Ri十分理.格敢选畀有依!«.0计计 算蛤震正确.1277 分说明书的所-皎,¥亳何国仅依设计£杷流爰沙，.,女就通哌性质竿,设充内容蛟至面

5、.公式我这群分锚识或代人散内布 议.每致幺纬但分无依必,设计RHta具部分6汴塔仪.0-1.课 程 设 计 图 纸规他性个部符合版定总论人:分桁合以下规定窗抵偿小、税室表出计通；折断WiflJ法符合黑定而林中的汉字来用国标长仿术字体R字方符合修定.国徉比例逸小台通；债久三法符合规定：形管澧断开时朱q折晚用0正辆：的或行号及遥止蝌：标高格式正嘀1尺寸标注格式正硝，尺寸标注会达正BL Xdr .级或一Sb注，对的T校省各他部。件均有表达.18-20 分治分&合以上.城定12-17 分仝部下桁介蝶之或0大施分下着介以上嫌定A12分正 嬉 性全部符合烧HW您大邯分符合以下规定：在跺生04平川刃

6、中.平面图叼#H工用及攻仃管合理,标泞表达正脩.？血由区 有说叨性文7成&格！ 面科,图中.特第友达用炉。除4设8位皆关系.除尘检8K寸&r1rM阳尺寸对应，下正布JtM注龙达正嘀；在滋生来铁义而书中.M高匚峭，廿iB及充稼IS件应有中心微,立面由设*位1W美泰也、 平面不对应,风机心轲正.18 20 分迎分符合以上展定12-17 分全倒不符合甄定或怆人的分不行价以卜娥定«12分教师答字日期成绩任务书(1)摘要(3)除尘系统计算(4)一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度计算(4)二、除尘器选型(6)三、除尘器设计计算(8)四、烟囱设计(11)五、系统阻力计算(12)六、系统

7、中烟气温度的变化(14)七、风机的计算与选用(15)结论(16)参考文献(16)颗粒污染物控制课程设计任务书适用专业环境工程一、课程设计题目某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统的设计二、课程设计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除尘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、CAD 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 （2.8MW 4）设计耗煤量：680Kg/h 台排烟温度：160烟气密度（标准状态下

8、）： 1.34 kg /m 3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%烟气在锅炉出口前的阻力：800 Pa当地大气压力：97.86 Kpa冬季室外温度：-20 空气中含水（ 排标准状态下）10g/kg烟气其它性质按近似空气计算YYS =1%O =5%YYA =15%V =13%煤的工业分析值：C Y =68%H Y =4%YYN =1%W =6%（GB13271 2001）中二类一时段标准执行。按锅炉大气污染物排放标准锅炉房及场地布置见图。四、计划安排1、资料查询0.5 天2、及设计计算（4.5 天）3、说明书编制及绘图（5 天）五、设计内容和要求1、 、 燃煤锅炉排烟量

9、及烟尘和二氧化硫浓度计算2、 净化系统设计方案的分析确定3、 除尘器的选择和比较：确定除尘器的类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。4、 管布置及计算：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、系统阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类和功率。六、成果1、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(工艺管网简图和设备外形图) 等内容。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等内容，书写工整或打印输出，装订成册。2、图纸(

10、1) 除尘器图一张(2 号图 )。系统图应按比例绘制、标出设备部件编号，并附明细表。(2) 除尘系统平面布置图、剖面布置图各一张(1 号或 2 号 ) ， 可以有局部放大图(3 号 ) 。 布置图应按比例绘制。 锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但能表明建筑的外形和主要结构形式。在在图上中应有指北针方位标志。七、主要参考资料(1) 郝吉明，马广大主编。大气污染控制工程。北京高教出版社，2002。(2) 吴忠标主编。大气污染控制工程。北京科学技术出版社，2002。(3) 胡传鼎著。通风除尘设备设计手册。北京化学工业出版社，2003。(4) 张殿印，王纯主编。除尘工程设计手册。北京化学工业出版社，200

11、3。(5)工业锅炉房设计手册。(6)风机样本教研究室主任：2016 年 月 日指导教师：2016 年 月 日摘要本次设计的除尘器的是立式多管旋风除尘器。根据任务书给出的相关数据计算出锅炉的实际烟气量，进而计算出相关的其他因素，即包括旋风除尘器中旋风子的数量，多管旋风除尘器的外壳尺寸，以及进气口、出气口距地面的高度和大小。根据所得数据可粗略的画出旋风除尘器的结构与布置。二、烟气管道的布置由上计算出的实际烟气量和烟气流速计算出排烟管道的直径，设计出管道的大致布置图，根据自己的想法涉及管路的铺设，已达到管道的铺设路径越短，阻力损失越小为宜，再根据除尘手册里查找相关弯管的阻力系数，计算弯管的局部阻力损

12、失。同时，计算出圆管与除尘器进、出口连接处的管道天方地圆的角度、长度以及通过手册查出的阻力系数计算出阻力损失，根据所得的具体尺寸绘制出锅炉房烟气管道的布置图。三、风机的计算和选型由上可以得出的结论是弯管以及天方地圆的局部压力损失，和烟道铺设的沿程压力损失，进一步求得总的压力损失。根据已知公式所得数据可计算出风机的风量，风机的风压以及电动机功率。最后根据所得的三个数据在相关书籍中选出适合的风机型号。最后求得电动机功率，看其是否满足风机功率的要求，若符合要求，则设计成功，若不符合，则还需要重新选择风机的型号。一、除尘系统计算烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算1、标准状态下理论空气量YYYY由煤质中C

13、 =68%， H =4%， S =1%， O =5%，可得Va04.76(1.867CY 5.56H Y 0.7SY 0.7OY )4.76 1.867 68% 5.56 4% 0.7 1% 0.70 5%36.9684(m3 / kg)YYYY式中 C ， H Y ， S ， O 分别为煤中各元素所含的质量分数2、标准状态下理论烟气量由已知知：WY 6%, N Y 1%空气的含湿量为10g/kg ，则：0YYYY00YVf0g1.867(CY0.375SY) 11.2H Y1.24W Y 0.016Va0 0.79Va00.8NY1.867(68% 0.375 1%) 11.24% 1.24

14、 6% 0.016 7.00.79 6.970.8 1%7.4235(m3/kg)YY式中 W , N 分别为煤中水分和N 元素的质量分数，则3、标准状态下的实际烟气量式中 ：空气过剩系数为1.4 ，则Vfg Vf0g 1.016(1)Va07.4235 1.016 (1.4 1) 6.968410.2555(m3 / kg)4、标准状态下烟气含尘浓度由于： f16%, AY 15%f AyVfg106(mg/m3)式中 f , AY 分别为排烟中飞灰占煤中不可燃成分和煤中不可燃成分的含量的质量分数，则则：16% 15%10.255106 2.34 103mg/ m3标准状态下烟气中二氧化硫浓

15、度计算：由Sy 1% 知：CSO22SyVfg106(mg/m3) , 则CSO 2 1% 106 1.95 103mg/m3SO2 10.2555、实际工况下的实际烟气量T / 160 273433K ,T 273 KV fg/V fg T /T10 .25(273160 )27316 .257 (m 3 h )5、工况下烟气流量Q Vfg/ 设计耗煤量 11050( m3/h)二、除尘器的选择根据烟尘的粒径分布、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。选型过程中要通过分级效率进行总除尘效率的校正。除

16、尘应达到的总效率S12S1式中S1 , S2分别为除尘器进口和出口的烟气中颗粒物的流量(kg/h) 。查得大气污染物排放标准(GB13271 2001)中二类区一时段的排放标准为S2 250mg/m3，其中/33S1 C T/ /T 2.34 103 (273 160) /273 3711.43mg / m3，则250125093.3%3711.43三、除尘器总除尘效率的校正根据文献(1 )中表18-2 不同燃烧方式烟尘的颗粒分散度查得粒径<55 1010 2020 3030 4747 6060 74> 74分散度3.15.411.38.811.76.96.346.5得到新粒径分布

17、区间的颗粒分散度粒径<55 1010 2020 3030 4040 5050 6060 70> 70分散度%3.15.411.38.89.15.94.2349.2粒径分布<55 1010 2020 3030 4040 5050 6060 70> 70分级效率%36.9366.5885.5594.7297.9394.9599.6499.8499.93igi 36.93% 3.1% 66.58% 5.4% 85.55% 11.3% 94.72% 8.8% 97.93% 9.1%94.95% 5.9% 99.64% 4.2% 99.84% 3% 99.93% 49.2%（1.

18、14483 3.59532 9.66715 8.33536 8.91163 5.60205 4.18488 2.9952 49.16556）% 故总除 93.6%尘效率igi 93.6%>93.3% ，所以能实现达标排放。四、除尘器设计计算及管道的布置1、各装置及管道布置的原则锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定装置的位置。一旦确定了各装置的位置，管道的布置也就基本确定了。对各装置入管道的布置应力求简单，紧湊，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。2、除尘器旋风子的数量（ 1 ）工况下烟气流量（第一部分计算已得出）Q Vf/g 设计耗煤量11050（ m3/ h）（2） 旋风子

19、个数/n =Q/q(个)式中q 每个旋风子的工作流量m3 h ，可有（旋风子的工作流量表）查的。表 1旋风子直径 D g毫米）烟气导向装置允许含尘浓度（g m3 )旋风子的工作流量（m3 h)旋风子 的阻力旋风子 的工作型式叶片 倾斜角最大最小系数流量表取旋风250花瓣型25302007533735/765865/900630/655740/7708565子直径Dg =250mm， 叶片倾角=30°，旋风子的工作流量q=865，=85则： n =Q/q=11050/750=14.74根据计算的n/ 确定纵横向的旋风子的排数n1 及 n2 , 则实际采用的旋风子数量n 为n n1 n2

20、 =（纵向旋风子数）×（横向旋风子数）15=5 3（ n1一般取15,16,20,25 ）3、除尘器的外壳尺寸a 深度（烟气纵向）S：S （n1 1）e 2f（5 1） 280 2 1751470 （mm）b、宽度（烟气横向）N：N （n2 1）e 2f（3 1） 280 2 175910（mm）式中 e纵（横）向旋风子中心线间距，mm（ e=280mm） ；f 旋风子中心线至除尘器壳体内壁间距，mm（ f =1mm） 。4、除尘器进气室高度（ 1 ）进气室上沿指旋风子导流器上沿的高度2Q 1000 2278QH3600v（e d1）n2 60 v（e d1）n2 60278 110

21、50 10 （280 133） 3 60613（mm）式中 v 除尘器进口管内烟气的平均流速 （ 米 / 秒 ）；当n1<6 时，v 10 米 / 秒当n1>6 时，v14 米 /秒；（取 v =10m/s）d1 旋风子的内管直径（mm） ；（查表取d1 =133mm）e相邻旋风子的中心线间距（mm） 。（ e=175mm）2）进口法兰宽11 N 100 1210 mm3）进口法兰高h1Q110503 0 541m 541 mm，v1 : 6m/s 8m/s, 试取 8m/s3600v1 l1 3600 8 810 10-3.进气室高度：H 1 H 导流器高度旋风子管体高度613

22、100 900 1613 mm5、除尘器集气室高度（ 1 ）出口法兰宽12 N 100810 mm2）出口法兰高h2Q3600v1 l1110503600 8 810 100.541m 541 mm，v1 : 6m/s 8m/s , 试取8m/s3）则除尘器集气室高度为：H 2 h2 50 541 50 591 mm（上角铁与出口法兰重合）6、集尘斗高度910-1002 0.57614 mmN -100H3o3 2cot60 o7、除尘器支腿高灰斗距地面高一般为800mm1000m，此处取 m800mmH4 H3 800 1414 mm则，除尘器总高为：H H 1 H 2 H 4 1613 5

23、41 14143568 mm8、管径的确定式中 v 烟气流速(m/s) ；管内流速试取为m/s，则4 110503.14 13.41 3600540 mm，取整后得D=550mm经核算v2 12.92m/s ( 10m/s15m/s) ，因此除尘器出口实际流速v2 13 m/s五、系统中烟气温度的变化当烟气管道较长时，必须考虑烟气温度的降低。除尘器、风机、烟囱的烟气流量应按各点的温度计算。1、烟气在管道中的温度降qFt1( )1 Q CV式中 Q - 标准状态下的烟气流量，( m3/h ) ；CV - 标准状态下烟气的比热容(1.352 1.357kJ/m 3)；F 烟道散热面积，(m2) ；

24、q 烟道单位面积散热损失( 室内 4187kj.h, 室外 5443kJ.h)41873.140.55(3.164)t15 .494 110 .256801 .3522、烟气在烟囱中的温度降t2( )式中H- 烟囱高度(m);(t/h)D- 合用同一个烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，A 降温系数，可由表-1 查得。表 1 烟囱温降系数烟囱种类钢烟囱(无衬筒)钢烟囱 ( 有衬筒 )砖烟囱砖烟囱(H<50m,壁厚 <0.5 m) (H<壁厚 >0.5 m)则：t2H A 40 0.4D 164六、烟囱的设计1、烟囱的高度首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量D（t/h） ，

25、然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定 （ 见表 2） 确定烟囱的高度。表 2 锅炉烟囱高度表（H）锅炉总额定出力（t/h )<11 22 66 1010 2026 35烟囱最低高度/m202530354045D 4 4 16t/h由表可知烟囱的高度H=40m2、烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算d10.0188QVZ式中Qz 通过烟囱的总烟气量；V 按表 3 选取的烟囱出口流速，（ m/s） 。表 3 烟囱出口烟气流速（m/s）运行情况全负荷最小负荷机械通风10 204 5自然通风6 102.5 3由表可知烟囱出口流速取最小负荷4m/s，则11050 4d20.018841 .97

26、 m烟囱底部直径d1 d2 2 i H式中d2 - 烟囱出口直径，（m）；i - 烟囱锥度，通常取i =0.02 0.03 ，则3、烟囱的抽力11SY 0.0342H() B273 tK 273 tp式中 t k 外界空气温度，( ) ；tp 烟囱内烟气平均温度，( )；B 当地大气压，(Pa) ，113SY 0.0342 35 () 97.86 103 220pa273-200 273 160七、系统阻力计算1、局部压力损失v2p(Pa)式中- 异形管件的局部阻力系数；v- 管气流速(m/s) ； ( v = 12.24m/s )2732733= n=1.34=0.84(kg/m )n 27

27、3+160273+1601 ) 90°圆管弯头处的局部阻力损失：选取弯头半径与圆管半径的比值为1:1 ，查表可得= 0.33则 P=(0.22 × 0.84 × 13.41 × 13.41)/2=16.62(Pa)。由设计流程图可知，管道共存在2 处90°圆管弯头，则P=16.62× 2=33.24 ( Pa)2)锅炉的局部阻力损失P 800Pa43)省煤器的局部阻力损失150Pa4)旋风除尘器的局部阻力损失800Pa综上可得总的局部阻力损失P总 =33.24 800 150 800 = 1783.24(Pa)2 . 磨擦压力损失(沿

28、程阻力损失)对于圆管pL LDv2(Pa) ；2式中 L 管道长度，D 管道直径，- 烟气密度，(m) ；(m)；kg/m 3) ； (= 0.84 kg/m 3)B - 当地大气压力，(Pa) ；v- 管中气流平均速度(m/s) ； ( v = 12.24m/s)- 磨擦阻力系数，可查手册，（ 一般对于金属管道可取 0.02 ， 水泥和砖砌管道可取0.04）= 0.02 ）由设计流程图可知：L=7.16m则：pLL v2L D2即 Pl= 20.01Pa则总的阻力损失P = PPL Sy= 1783.24+20.01-220=1583.25(Pa)八、风机的计算与选用1、风机风量的计算QY (1k1) Q273 tq 101.325273式中k1 管道漏风系数，一般在0.10.15 之间，取值0.1 ；Q 标态下烟气流量，（ m3/h ） ；tq 风机前温度，管