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1、1952*林3大孝本科课程设计1大气污染控制工程）题目：某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计学院：环境科学与工程学院专业名称：环境科学班级：环境12姓名：王静宇指导教师：李敏二。一五年六月目录前言1第一局部课程设计的目的和任务2第二局部课程设计原始资料3第三局部设计计算书3一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算3二、除尘器的选择55三、确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置6四、烟囱的设计6五、系统阻力的计算7六、风机和电动机选择及计算1011七、系统中烟气温度的变化11第四局部绘制图纸12锅炉烟气除尘系统平面布置图和系统剖面图见附图1、2。12主要参考书目12前言按照国际标准化组织(ISO)作出
2、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，到达了足够的时间，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：气错胶状态污染物和气体状态污染物。随着工业的开展，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开展水平级能源的结构来看，i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拟困难。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
3、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(格、镒、镐、铅、汞、伸等)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
4、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、呼吸道红肿等病症，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。第一局部课程设计的目的和任务设计目的：通过课程设计进一步消化和稳固本课程所学的内容，并使所学的知识系统化，培养运用所理论知识进行净化系统设计的初
5、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。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 .除尘器的比拟和选择：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。并计算各管道的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统阻力。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、型号及电动机的种类、型号和功率。6 .编写设计说明书：设计说明书按设计程
6、序编写，包括方案确实定、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、小结及参考文献等局部，文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整、装订成册。7 .图纸要求：除尘系统平面布置图和剖面图各张（2号图）。系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号，并附明细表。锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但应能说明建筑外形和主要结构型式。在平面布置图中应有方位标志（指北针）。第二局部课程设计原始资料锅炉型号：SZL4-13型，共4台（2.8MWX4）设备耗煤量：500kgh排烟温度：180C空气过剩系数：1.3烟气密度（标准状态下）：1.34kgm3排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比
7、例：16%烟气在锅炉出口的阻力：800Pa当地大气压；97.86kPa冬季室外空气温度：-1C空气含水（标准状况下）：0.01293kgm3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：CY=65%;HY=5%;SY=1%;OY=4%;NY=1%;WY=6%;AY=16%;VY=14%按锅炉大气污染排放标准（GB132712001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状况下）：200mgm3二氧化硫排放标准（标准状况下）：900mgm3净化系统布置场地如图12所示的锅炉房北侧15m以内。图1锅炉房平面布量图图2剖面图第三局部设计计算书一、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Q
8、ll=4.760.867Cy+5.56H+0.7Sy-0.7Or）（n3）（1.1）式中CY,HY,SY,OY分别为煤中各元素所含的质量分数。解得:=4.76X(1.86765%+5.565%+0.71%-0.7X4%)=7.00m3kg2 .标准状态下理论烟气量(设空气含湿量12.93gm3)式中：一一标准状态下理论空气量，Cn”kg)；WY一一煤中水分所占质量分数，%；NYN元素在煤中的质量分数，。解得=1.867X(0.65+0.3751%)+1.246%+0.016X7.00+0.79X7.00+0.81%=7.008m3kg3 .标准状态下实际姻气量QS=a+L016(fQ/Ag)(
9、1.2)式中a一空气过量系数,取1.3；一一标准状态下理论烟气量，”版；0：一标准状态下理论空气量，门lg.注意：标准状态下烟气流量Q应以/力计，因此，0=2X设计耗煤量Qs=7.008+1.016(1.3-l)7.00=9.1416m3kgQ=5009.1416=4570.8m3h4 .标准状态下烟气含尘浓度dAC=sh(kgm3)(1.3)式中4h一排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数;AY煤中不可燃成分的含量；QS一标准状态下实际烟气量，向1kg。C=电3=28X10gm3Q11A05 .标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算Cw25Qxl6(ww3) (L4)式中s煤中含可燃硫的质量分数;
10、Q一标准状态下燃煤产生的实际烟气量，tnkgCso2=106=2.19mg103m31.除尘器应到达的除尘效率二、除尘器的选择n=-G(2.1)C式中C标准状态下烟气含尘浓度，2g/切CS标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mgm111=1-=92.9%28002 .除尘器工况烟气流量。二半(团3/)(2.2)31式中。一一标准状况下的烟气流量，m/hT一一工况下烟气温度，K；T标准状态下的温度，273Ko那么烟气流速为:Q,36007584.513600=2. 1 Kzzz3 / S)3 .除尘器的选择该燃煤厂锅炉排放烟量不大，但其烟气含尘浓度及含硫浓度都比拟大，选择除尘器时应该考虑除尘效率
11、、处理烟气流量、脱硫效率等。烟尘浓度排放标准规定的排放量是200mgm3,二氧化硫排放标准规定的二氧化硫排放量要到达900mgm3o本工艺方案是按锅炉大气污染排放标准(GB13271-2001)中的二类区标准进行设计。根据烟尘的粒径分布或种类、工况下的烟气量、烟气温度及要求到达的除尘效率确定除尘器的种类、型号及规格。本设计确定除尘器为本设计确定除尘器为无锡市四方锅炉设备制造生产的ZST4旋风水膜脱硫除尘器(按Q/3202HARQO1-2002旋风水膜脱硫除尘器和Q/320283JUHF01-2002高效脱硫消烟水膜除尘器标准进行制造、试验和验收其生产性能规格见表-1,设备外形架构尺寸见图-1。
12、表一1ZST-4型旋风水膜脱硫除尘器性能规格表型号配套锅炉容量(th)处理烟气量(m7h)除尘效率(%)排烟黑度设备阻力(Pa)脱硫效率(%)ZST-441.2000.98林格曼黑度Vl82_855.EI1285.FJ三、确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置1 .各装置及管道布置的原那么根据锅炉运行情况和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，管道的布置也就根本可以确定了。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。2 .管径确实定d=J丝（加）（3.1）式中q，工况下管道内的烟气流量，m3/s；V烟气流速，ms,（可查有关手册确定，
13、对于锅炉烟尘u=1015ms）.管径计算出以后，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。取整d=500mm表-2管道参数那么管的内径为：4外径D/mm=500-20.75=4瓠O外径允许偏差mm壁厚mm由公式淞.跑（田计算丈际烟钝加速0.75四、烟囱的设计1.烟囱高度确实定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量：44=16（th）根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（表3）确定烟囱的高度为40m表-3锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力/（th）112266-1010-2026-35烟囱最低高度/m2025303540452.烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算:
14、d=0.0188p(m)(4.1)式中Q通过烟囱的总烟气量，m3hiV按表4选取的烟囱出口烟气流速，mis,取4ms表-4姻囱出口姻气流速通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风10-2045自然通风682.5-3烟囱底部直径4=4+2i”(机)(4.2)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=0.020.030d1=1.64+20.0340=4.04m3.烟囱的抽力SV0.0342H(1273+0).B(Pa)14.3)式中H烟囱高度，m：tk外界空气温度，;烟囱内烟气平均温度，C；B当地大气压，Pa.五、系统阻力的计算L摩擦压力损失Ag=/Q(Pa)1)对于圆管：d
15、 2(5.1)式中L一一管道长度，计算得12.64m；d一一管道直径，m；P烟气密度，网fnv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K/d的函数。可以查手册得到（实际中对金属管道4值可取0.02,对砖砌或混凝土管道值可取0.04）o2732)一Pn273+180272=L34X-=O.807/ZZZ3)4532）对于砖砌拱形烟道如图-3）A = 2x=F+会/(5. 3)AD=500mm ；故B=530mm ；那么火= （其中A为面积，X为周长）；X因 A-0. 3925 X = 28 + B = I.那么0.39251.8957烟道长为L=20. 23m取
16、A = 0.04=0.207(图4砖砌拱形烟道示意图那么 o = 0. 04 丝3一 S 807x 10 & = 46 OCPa4 0. 207022.局部压力损失A FP工f2（5.4）式中C一一异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到；V与像对应的断面平均气流速率，m/s；P一 烟气密度，kg/a?。1）进气管局部局部水头损失的计算a）渐缩管a45时，（取=45,v=Io.8/S）那么那么71=0.05tan67.5o=0.2mL=0.157=Rc,=0.157X1.0=0.157b)90弯头弯管两个圆形90弯头圆管直径D=0.5m,取曲率半径R=D,查表得，=0.23dp/9noq0.
17、80710.82那么鸟=2?-=20.23=21.65c)渐扩管查三废处理工程技术手册一废气卷625页表17-23局部管件局部阻力系数，取=30,得=0.07AC0.80710.82CCCC刃K么=0.07=3.29Z20. 64 - 0. 49852X tan 75 = 0. 26 2）出气管局部局部水头损失的计算三个圆形90弯头圆管直径D=0.5m,取曲率半径R=D,查表得，=0.23Q=3X0.230807XIS8=32.4722a）三通管a.对于图-6所示的三通管，7 = 78图5T型三通管示意图M=O.78(X807；I(X&=36.7IPab.对于T形合流三通管，7=55一八LL0
18、807X10.82CLCCC那么=0.55=25.892(3)系统总阻力计算(其中锅炉出口前阻力800Pa,除尘器阻力120OPa)六、风机和电动机选择及计算1 .风机风量的计算2.v =1.10273+ %273(6.1)式中1.1风量备用系数；Q标准状态下风机前风量，m3h;%一风机前烟气温度，假设管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度;B当地大气压力，kPao2 .风机风压的计算/P-C273+0101.3551.293zrvH=2(yh-SLXX(Pa)(6.2)yJ273+qBpx式中1.2风压备用系数;ZM系统总压力，Pa；Sy烟囱抽力,Pa；tp一一风机前烟气温度；ty一一风机性能表
19、中给出的试验用气体温度，；Py标准状况下烟气密度，1.34kgm3.计算出风机风量Qy和风机风压Hy后，可按风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需风机的型号。根据Qy和Hv.的值，选定Y5-50T2.6C型号的风机，其性能规格如下表-5所示。3.电动机功率计算表一5Y5-50-12.6C型引风机性能表型号转速(rmin)流量(mh%全压(Pa)Ne-(jW)有效功率(KW)全压效率(%)Y5-50-12.6C2500lO)lOOO77馋Gi768(6.3)383.8式中Qy风机风量，m3h;Hy风机风压，Pa；Hi一一风机在全压头时的效率(一般风机为0.6,高效风机为0.9)；2一一机械传动
20、效率，当风机与电机直接传动时H2=B用联轴器连接时112=0.95-0.98,用V形带传动时112=0.95；一一电动机备用系数，对引风机，B=I.3。根据电动机的功率Ne,选定与Y5-50-12.6C型引风机配套的Y160M2-2B3型号电动机。其性能表如下表-6所示。表-6Y160M2-2B3型电动机的性能表电动机七、爆酷网象温度的翻怦(KW)当烟气管通榔峭;2踌考虑烟包温度南雅。除尘器、风机、竭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富()O式中Q标准状态下烟气流量，m3h;F管道散热面积，nCv标准状态下烟气平均比热容(一般为1.352T.357kJ/m3t)；Q管道单
21、位面积散热损失。室内q=4187kJ/(m2h)室夕卜q=5443kJ/(m2h)室内管道长度及面积：室外管道长度及面积：那么:2.烟气在烟囱中的温度降(7.2)式中H烟囱高度，m；D合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之合，t/h；A降温系数，可由表7查得。表-7烟囱降温系数烟囱种类钢烟囱（无衬筒）钢烟囱（有衬筒砖烟囱（HV50m）壁厚小于0.5m豉烟囱壁厚大于0.5mA20.80.40.2Hy风机风压，Pa；风机在全压头时的效率（一般风机为06,高效风机为0.9）；2机械传动效率，当风机与电机直接传动时m=1，用联轴器连接时n2=0950.98,用V形带传动时2=095;a HA那么3而=电动
22、机备用系数，对引风机，=1.3040x04甘C总温度降为第四局部绘制图纸锅炉烟气除尘系统平面布置图和系统剖面图见附图1、2。主要参考书目1 .黄学敏，张承中.大气污染控制工程实践教程M.北京：化学工业出版社，20032 .宋瑞祥.中国环保产业高新技术的应用和开展M.环境保护，1999。3 .王玉彬.大气环境工程师实用手册M.北京：中国环境科学出版社，20034 .郭静，阮宜纶.大气污染控制工程M.北京：化学工业出版社教材出版中心，200Io5 .航天部第七研究设计院编.工业锅炉房设计手册M.北京，中国建筑工业出版社，19866 .奚士光等主编.锅炉及锅炉房设备M.北京，中国建筑工业出版社，19947 .金国淼主编.除尘设备设计M.上海科学技术出版社，19858 .鹿政理主编.环境保护备选用手册一一大气污染控制设备.大连市环境科学设计研究院组织编写9 .刘天齐，黄小林，邢连壁等.三废处理工程技术手册废气卷M.北京:化学工业出版社，1999。10 .郝吉明，马广阔.大气污染控制工程M.北京：高等教育出版社，200211 .陈庆佳主编.最新风机产品样本设计参数与风机应用机产品技术标准使用手册.当代中国音像出版社,2007
