颗粒污染物控制课程设计实例

颗粒污染物控制课程设计实例 某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计 通过课程设计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 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 房屋状态说明书下载罗氏说明书下载焊机说明书下载罗氏说明书下载GGD说明书下载 的能力。 锅炉型号：SZL4—13型，共4台 设计耗煤量：600kg/h(台) 排烟温度：160? 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 状态下烟气密度：1.34kg/m? 空气过剩系数：α=1.4 排烟中飞灰占煤中不可燃烧成分的比例：16% 烟气在锅炉出口前阻力：800Pa 当地大气压：97.86kPa 冬季室外空气温度：-1? 标准状态下空气含水按0.01293kg/m? 烟气其他性质按空气计算 煤的工业分析值： CYYYY=68% H=4% S =1% O=5% YYYY N=1% W=6% A=15% V=13% 按锅炉大气污染物排放标准（GB 13271-2001）中二类区标准执行。 标准状态下烟尘浓度排放标准：200mg/m? 标准状态下二氧化硫排放标准：900mg/m? 净化系统布置场地为锅炉房北侧15m以内。 1、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算 ? 标准状态下理论空气量 Q’YYYYa=4.76（1.867C+5.56 H +0.7 S -0.7 O）（m?/kg） YYYY 式中 C, H, S, O——分别为煤中各元素所含的质量分数。 ’ Qa = 4.76?(1.867?0.68+5.56?0.04+0.7?0.01-0.7?0.05) = 6.97（m?/kg） ? 标准状态下理论烟气量（设空气含湿量12.93g/m? ’YYYY’’YQsaa=1.867（C+0.375 S）+11.2 H+1.24 W+0.016 Q +0.79 Q +0.8 N（m?/kg） ’ 式中 Qa——标准状态下理论空气量，m?/kg； Y W——煤中水分的质量分数； 1 Y N—— N元素在煤中的质量分数。 ’Qs = 1.867?（0.68+0.375?0.01）+11.2?0.04+1.24?0.06+ 0.016?6.97+0.79?6.97+0.8?0.01 = 7.42（m?/kg） ? 标准状态下实际烟气量 ’’ Qsa= Q+1.016（α-1）Q（m?/kg） s 式中 α——空气过剩系数； ’ Qs——标准状态下理论烟气量，m?/kg； ’ Qa——标准状态下理论空气量，m?/kg。 标准状态烟气流量Q应以m?/h计，因此，Q=Q?设计耗煤量 s Q=7.42+1.016?（1.4-1）?6.97=10.25（m?/kg） s Q = Q?设计耗煤量 s = 10.25?600 =6150（m?/h） ? 烟气含尘浓度 Yd?Ash C = (kg/m?) Qs 式中 d——排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数； shY A——煤中不可燃成分的含量； Q——标准状态下实际烟气量，m?/kg。 s 0.16?0.15-3C = =2.34?10 (kg/m?) 10.25 3 =2.34?10 （mg/m?) ? 标准状态下烟气中二氧化硫的浓度计算 Y2S6 C = ? 10 （mg/m?) SO2Qs Y式中 S——煤中硫的质量分数； Q——标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m?/kg。 s 2?0.01?0.986 C= ?10 SO2 10.25 3 =1.91?10 （mg/m?) 2、除尘器的选择 ? 除尘效率 Cs η=1- C 式中 C——标准状态下烟气含尘浓度，mg/m?； Cs——标准状态下锅炉烟尘排放标准中 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 值，mg/ m?。 200 η=1- 2.34?10 = 91.45% 3 ? 除尘器的选择 ,QT 工况下烟气流量 , (m?/h) Q,T 式中 Q ——标准状态下的烟气流量，m?/h； T′ ——工况下烟气温度，K； 2 T——标准状态下温度，273K。 6150?(273+160) Q′= = 9754 (m?/h) 273 Q′9754 则烟气流量为 = =2.7(m?/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定 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 视频线规格配置磁共振要求常用水泵型号参数扭矩规格钢结构技术规格书 见表3-3-1，设备外形结构尺寸见表3-3-2。 表3-3-1 XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器产品性能规格 配套锅炉 处理 除尘效率 设备阻力 脱硫效率 质量 型号 容量/(J/H) 烟气量 /% 排烟黑度 /Pa /% /kg /(m?/h) ?1级 XDGC4 4 12000 >98 林格曼黑度 800～1400 >85 2800 表3-3-2 XDGC4型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型结构尺寸 H H1 H2 H3 A B C D E F 4460 2985 4235 700 1400 1400 300 50 350 1000 图3-3-1 XDCG1型陶瓷多管高效脱硫除尘器外形结构尺寸 3、确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置。并计算各管道的管径、长度、烟囱高度和出口内径以 及系统总阻力。 ? 各装置及管道布置的原则 根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定各装置的位置，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。 ? 管径的确定 3 4Qd, (m) ,, 式中 Q——工况下管道内的烟气流量，m?/s； ν——烟气流速，m/s（对于锅炉烟尘u=10～15 m/s）。 取ν=14 m/s 4?2.7 则d = = 0.49 ( m ) 3.14?14 圆整并查圆形通风管道规格选取风道 内外径D/mm 钢制板风管 径外径允许偏差/mm 壁厚/mm = 500 ?1 0.75 d1=500-2?0.75=495.5（mm） 4Q 由公式 d= 可计算出实际烟气流速： πν 4Q4?2.7 ν= = = 13.8 ( m/s ) πd223.14?0.4955 4、烟囱的设计 ? 烟囱高度的确定 首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量（t/h）,然后根据锅炉大气污染物排放标准中（表 3-3-3）的规定确定烟囱的高度。 表3-3-3 锅炉烟囱的高度 锅炉总额定出力 <1 1～2 2～6 6～10 10～20 26～35 （t/h） 烟囱最低高度/m 20 25 30 35 40 45 锅炉总额定出力：4?4=16（t/h） 故选定烟囱高度为40m。 ? 烟囱直径的计算 烟囱出口内径可按下式计算： Qd = 0.0188 ( m ) ω 式中 Q——通过烟囱的总烟气量，(m?/h)； ω——按表3-3-4选取的烟囱出口烟气流速，m/s。 表3-3-4 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 10～20 4～5 自然通风 6～10 2.5～3 选定ω= 4 m/s 4?9754 d = 0.0188 = 1.83 （ m ） 4 4 圆整取d=1.8 m。 烟囱底部直径 d = d + 2?i?H （m） 12 式中 d——烟囱出口直径，m； 2 H——烟囱高度，m； i——烟囱锥度（通常取i=0.02～0.03），取 i=0.02。 d = 1.83+2?0.02?40=3.5（m） 1 ? 烟囱的抽力 11 S= 0.0342H( - )?B (Pa) y 273+t273+ tkp 式中 H——烟囱高度，m； t——外界空气温度，?； k t——烟囱内烟气平均温度，?； p B——当地大气压，Pa。 113 S= 0.0342?40?（ - ）?97.86?10 y 273-1273+160 = 183 （Pa） 5、系统阻力的计算 ? 摩擦压力损失 2ρνL对于圆管 Δp =λ ? (Pa) Ld2 式中 L——管道长度，m ； d——管道直径，m ； 3ρ——烟气密度，kg/ m； ν——管中气流平均速率，m/s； K λ——摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度 的函数。可以查 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 得到d （实际中对金属管道λ值可取0.02，对砖砌或混凝土管道λ值可取0.04）。 a、对于Ф500管道 L=9.5m 2732733 ρ=ρ = 1.34? = 0.84 (kg/m) n 273+160443 29.50.84?13.8 Δp = 0.02? ? = 30.4 (Pa) L0.52 b、对于砖砌拱形烟道（参见图3-3-2） 5 ππB222A = 2? D =B + （ ） 422 D=500mm A故 B=450 mm 则 R = X 式中，A为面积，X为周长。 ? 局部压力损失 2ρν Δp=ξ? (Pa) 2 式中 ξ——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； ν——与ξ相对应的断面平均气流速率，m/s； 3 ρ——烟气密度，(kg/m)。 图3-3-3中一为渐缩管。 图3-3-3 除尘器入口前管道示意图 а?45?时，ξ=0.1 取а= 45?，ν=13.8 m/s 220.84，13.8,,,p,,,0.1，,8.0, (Pa) 22 ι=0.05?tan 67.5 = 0.12 （m） 1 图3-3-2中二为30?Z形弯头 h = 2.985 - 2.39 = 0.595 = 0.6 （m） ′ h/D = 0.6/0.5 = 0.12,取ξ=0.157 ′ ξ=ξξRe 由手册查得ξ=1.0 Re ξ=1.0?0.157=0.157 220.84，13.8,, ,p,,,0.157，,12.6,(Pa) 22 6 图3-3-3中三为渐扩管 A0.35，11 ,,1.79 20.4985A23.14，4 查《大气污染控制工程》附表十一，并取а=30? 则ξ=0.19 220.84，13.8,, ,p,,,0.19，,15.2,(Pa) 22 (1-0.4985) ι= ?tan15?= 0.93(m) 32 图3-3-4中а为渐扩管 图3-3-4 除尘器出口至风机入口段管道示意图 а?45?时，ξ=0.1 取а= 30?，ν=13.8 m/s 220.84，13.8,,,p,,,0.1，,8.0, (Pa) 22 L=0.93（m） 图3-3-4中b、c均为90?弯头 D=500，取R=D，则ξ=0.23 220.84，13.8,,则 ,p,,,0.23，,18.4,(Pa) 22 7 两个弯头?p′= 2?p = 2?18.4=36.8(Pa) 对于如图3-3-5所示T形三通管 图3-3-5 T形三通管示意图 ξ= 0.78 220.84，13.8,,,p,,,0.78，,62.4,(Pa) 22 对于T形合流三通 ξ= 0.55 220.84，13.8,, ,p,,,0.55，,44,(Pa) 22 系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为800Pa，除尘器阻力1400Pa）为 ??h=30.4+84.1+8.0+12.6+15.2+8.0+36.8+62.4+44+800+1400 =2601.5(Pa) 6、风机和电动机的选择及计算 ? 标准状态下风机风量的计算 t273，101.325 pQQ,1.1,， ,B273 式中 1.1——风量备用系数 Q ——标准状态下风机前风量，m?/h； t——当地大气压，kPa。 p 273，160101.325 Q,1.1，6150，，,11109.8（m?/h） ,27397.86 ? 风机风压的计算 273，t101.3351.293p,1.2(,,)，，(Pa) HhS,,,273，tB,,, 8 式中 1.2 ——风压备用系数； ??h——系统总阻力，Pa； S——烟囱抽力，Pa； y t——风机前烟气温度，?； p t——风机性能表中给出的试用气体温度，?； y ρ——标准状态下烟气密度，（γ=1.34kg/ m?）。 y 273，160101.3351.293 (Pa) H,1.2(2601.5,183)，，,2400,273，25097.861.84 根据Q和H选定Y5-47-136.5C工况号为2的引风机，性能表如下： yy 机号传动 转速/ 工况 流量/ 全压/ 内效率/ 内功率/ 所需功率/ 方式 (r/min) 序号 ( m?/h) Pa % kw kw 6.5C 2620 2 11930 2992 78.6 12.61 17.66 ? 电动机功率的计算 QH, ,,(KW) N,e3600，1000,,12 式中 Q——风机风量，m?/h； y H——风机风压，Pa； y η——风机在全压时的效率（一般风机为0.6，高效风机约为0.9）； 1 η——机械传动效率，当风机与电机直联传动时η=1，用连轴器连接时η=0.950.98，222 用V形带传动时η=0.95； 2 β——电动机备用系数，对引风机，β=1.3。 11109，2400，1.3 N,,16.9(KW) e3600，1000，0.6，0.95 根据电动机的功率、风机的转速、传动方式选定Y180M-2型电动机。 7、系统中烟气温度的变化 ? 烟气在管道中的温度降 q,F ,t, 1Q,C式中 Q——标准状态下烟气流量，m?/h； v F——管道散热面积，?； C——标准状态下烟气平均比热容，一般为1.352～1.357kJ/(m???)； v q——管道单位面积散热损失。 室内q=4187kJ/(?/h) 室外q=5443 kJ/(?/h 室内管道长：L=2.18-0.6-0.12=1.46（m） F=πL?D=3.14?1.46?0.5=2.29（?） 室外管道长：L=9.5-1.46=8.04（m） F=πL?D=3.14?8.04?0.5=12.62（?） 9 qFqF,,1122t,,，1QCQC,,vv qFqF,，1122, QC,v 4187，2.29，5443，12.62,()6.50，1.354 ,9.4 ? 烟气在烟囱中的温度降 H,A （?） ,t,2D 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和，t/h； A——温降系数，可由表3-3-5查得。 表 3-3-5 烟囱温降系数 烟囱种类 钢烟囱 钢烟囱 砖烟囱(H<50m) 砖烟囱壁厚 （无衬筒） （有衬筒） 壁厚小于0.5m 大于0.5m A 2 0.8 0.4 0.2 40，0.4,t,,4（?） 24，4 总温度降 ?t = ?t+ ?t= 9.4 + 4 = 13.4（?） 1 2 锅炉烟气除尘系统平面布置和剖面图分别见图纸。 1 中华人民共和国国家标准，环境空气质量标准GB 3095-1996 2 中华人民共和国国家标准，大气污染物综合排放标准GB 16297-1996 3中华人民共和国国家标准，锅炉大气污染排放标准 GB 13271-2001 4 蒋展鹏 主编. 环境工程学（第二版）. 北京：高等教育出版社，1992 5 郑铭 主编. 环保设备----原理、设计、应用. 北京：化学工业出版社，2006 6 郝吉明，马广大主编. 大气污染控制工程（第二版）. 北京：高等教育出版社，1996 7 马广大等主编. 大气污染控制工程. 北京：中国环境科学出版社，1998 8 刘宏，赵如金主编. 工业环境工程. 北京:化学工业出版社，2004 9 周迟竣，王连军主编. 实用环境工程设备设计. 北京：兵器出版社， 10