大气污染控制工程课件设计2014

大气污染控制工程课程设计任务书

一、设计题目

某燃煤采暖锅炉房烟气除尘脱硫系统设计。

二、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、SO2排放浓度≤900mg/Nm3。

三、原始资料

锅炉型号：SZL4-13型，额定蒸发量2.8MW/h

设计耗煤量：见附表。

排烟温度：180℃

烟气密度（标准状态下）：1.50kg/m3

空气过剩系数：α＝1.3

排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例，见附表。

烟气在锅炉出口前阻力：800Pa

当地大气压力：970hPa

冬季室外空气温度：2℃

空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3

烟气其它性质按空气计算。

燃煤煤质如下表所示。

表燃煤煤质（按质量百分含量计，%）

组别C Y H Y S Y O Y N Y W Y A Y V Y

(1) 68 4 1 5 1 6 15 13

(2) 68 4 1.2 5 1 6 14.8 13

(3) 68 4 1.4 5 1 6 14.6 13

(4) 68 4 1.6 5 1 6 14.4 13

(5) 68 4 1.8 5 1 6 14.2 13

(6) 68 4 2 5 1 6 14 13

净化系统布置场地如下图所示的锅炉房北侧20m以内。

四、设计内容及要求

1、编写设计计算书

设计计算内容包括以下几方面：

（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）除尘或脱硫设备的比较和选择：确定除尘或脱硫设备的类型、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。并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径及系统总阻力。

（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）需要说明的其他问题。

（7）编写设计说明书：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、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺、内容正确完整。

2、绘制设计图（提供其中一份图纸）

（1）工艺流程示意图。

（2）平面布置图。应按比例绘制，锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但应能表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）。

（3）锅炉烟气除尘脱硫系统图。应按比例绘制、标出设备、管件编号，并附明细表。

（4）主要除尘脱硫设备剖面图。只需标出设备的主要性能参数（主要尺寸），内部结构不用细画。五、提交成果

（1）完成设计说明书1份。

（2）附图CAD图纸（只需提供其中一份图纸）：工艺流程图1张、平面布置图1张、除尘或脱硫系统图1张、主要除尘或脱硫设备剖面图1张。注意，图纸的标注与设计说明书相匹配。

六、提交截止时间和途径

（1）截止到2014年4月20日24：00

（2）通过网路平台提交：https://www.360docs.net/doc/1d9823676.html,，登录后选择：课程设计（二）

《大气污染控制工程》课程设计基本参数

姓名锅炉台数（台）设计耗煤量kg/(h·台）烟尘的排放因子（％）煤质组别查文红 2 650 30（1）柴明星 3 650 29（2）陈梦娜 2 650 28（3）陈天扬 3 650 27（4）陈威 2 650 26（5）陈友墙 3 650 25（6）高赛 2 650 24（1）葛泽彬 3 650 23（2）韩宏阳 2 650 22（3）何佳敏 3 650 21 （4）黄竹君 2 650 20 （5）林成烽 3 650 30（6）林元该 2 650 29（1）凌城霄 3 650 28（2）刘美萍 2 650 27（3）刘石宏 3 650 26（4）马杭卿 2 650 25（5）茅春辉 3 650 24（6）戚盼盼 2 650 23（1）沈郴晨 3 650 22（2）沈莉 2 650 21 （3）沈奕昕 3 650 20 （4）舒娟 2 650 30（5）宋丹娜 2 50030（2）陶威靖 3 50029（3）王栋 2 50028（4）王毅 3 50027（5）吴纯杰 2 50026（6）谢军 3 50025（1）徐觉增 2 50024（2）徐林丽 3 50023（3）

许淑林 2 50022（4）杨建邦 3 50021 （5）杨凯薇 2 50020 （6）余翔 3 50030（1）俞主强 2 50029（2）詹玲君 3 50028（3）张爱蓉 2 50027（4）张福亿 3 50026（5）张敏捷 2 50025（6）张权 3 50024（1）郑娴 2 50023（2）周虹燕 3 50022（3）周明峰 2 50021 （4）周舟 3 50020 （5）

设计计算参考：

（一）烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算

1.标准状态下的理论空气量

Ｑａˊ＝4.76（1.867ＣY＋5.56H Y＋0.7ＳY－0.7ＯY）（ｍ3／㎏）

式中ＣY，ＣY，ＳY，ＯY――分别为煤中各元素所含的质量分数。

2.标准状态下的理论烟气量

Ｑｓˊ＝1.867（ＣY＋0.375S Y）＋11.2ＨY＋1.24ＷY＋0.016Ｑａˊ＋0.79Ｑａˊ

+0.8N Y （ｍ3／㎏）

式中Ｑａˊ--标准状态下的理论空气量，ｍ3／㎏

ＷY—煤中水分所占质量分数，%

N Y –N元素在煤中所占质量分数，%

3.标准状态下实际烟气量

Ｑｓ =Ｑｓˊ+ 1.016(α－1) Ｑａˊ（ｍ3／㎏）

式中α—空气过量系数

注意：标准状态下烟气流量Q以ｍ3／h计，因此，Q =Ｑｓ×设计耗煤量。

4.标准状态下烟气含尘浓度

C =( d sh×A Y )/Ｑｓ (㎏/ｍ3)

式中 d sh–-排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；

A Y --煤中不可燃成分的含量

5.标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

Cso2 =(2S Y)/ Ｑｓ×106 (mg/ｍ3)

S Y --煤中可燃硫的质量分数

（二）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

Δt1 = (q×F)/(Q×C V) ( ?C )

式中Q—标准状态下烟气流量Q, ｍ3／h

F—管道散热面积，ｍ2

C V --标准状态下烟气比热容（一般为1.352～1.357kJ/m3.?C）

q—管道单位面积散热损失

室内q = 4187 kJ/（ｍ2·h）

室外q = 5443 kJ/（ｍ2·h）

2. 烟气在烟囱中的温度降

Δt2 = (H×A)/(D1/2) ( ?C )

式中D—合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和, t／h

H—烟囱高度，ｍ

A -–温降系数，可由表1-1 查得。

表1-1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H<50m

壁厚< 0.5m

砖烟囱

壁厚> 0.5m

A 2 0.8 0.4 0.2

（三）除尘器的选择

1. 除尘器应达到的除尘效率

η= 1－Cs/C

式中Cs---标准状态下烟气含尘浓度，(mg/ｍ3)

C-- 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，(mg/ｍ3)

2.除尘器的选择

根据烟尘的粒径分布和种类、工况下的烟气量、烟气温度计要求达到的除尘效率定除尘器的种类、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。

（四）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具体位置，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。

2.管径的确定

d = (4Q/πv)1/2

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 = 10～15 m/s）。

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。

（五）烟囱的设计

1. 烟囱高度的确定

首先确定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1-2）确定烟囱的高度。

表1-2 锅炉烟囱高度表

锅炉总额定出力（t/h） <1 1～2 2～6 6～10 10～20 26～35

烟囱最低高度（m）20 25 30 35 40 45

2. 烟囱直径的计算

烟囱出口内径可按下式计算

d = 0.0188 ( Q/v)1/2 (m)

式中 Q----通过烟囱的总烟气量，m 3/h

v----按表1-3选取的烟囱出口烟气流速，m/s 表1—3 烟囱出口烟气流速 通风方式 运 行 情 况

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

烟囱底部直径

d 1 = d 2 + 2·i ·H ( m ) 式中d 2--- 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 3. 烟囱的抽力 Sy = 0.0342 H （

K t +2731—P

t +2731

）·B (Pa)

式中 H---- 烟囱高度，m

t K ---- 外界空气温度，?C

t P ---- 烟囱内烟气平均温度，?C B---- 当地大气压，Pa

（六） 系统阻力的计算

1．摩擦压力损失

Δp L = λ·L/d ·ρv 2

/2 (Pa) 式中 L---管道长度，m ;

d---管道直径，m ;

ρ---烟气密度，㎏/m3 ;

v ---管中平均气流速率， m/s ;

λ--- 摩擦阻力系数 ，可以查手册得到（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） 2. 局部压力损失

Δp m = ξ·（ρv 2

/2 ） （Pa ）

式中 ξ---异型管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过试验获得。 （七） 风机和电动机选择计算

1.风机风量的计算

Qy =1.1 Q ×

273273P t + ×B

325

.101 ( m 3/h) 式中1.1--- 风量备用系数；

Q---- 标准状态下风机前表态下风量，m 3/h ；

Tp--- 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； B --- 当地大气压力，kPa 2. 风机风压的计算 Hy = 1.2 (

∑

Δh －Sy ) (Pa) ×

Y P t t ++273273×B 325.101×Y

ρ293

.1 （Pa ）

式中 1.2 --- 风压备用系数；

Δh --- 系统总阻力，Pa

Sy --- 烟囱抽力，Pa

tp --- 风机前烟气温度，?C

ty --- 风机性能表中给出的试验用气体温度，?C

ρy --- 标准状况下烟气密度，1.34 ㎏/m3

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的风机型号。

3．动机功率的计算

Ne = ( QyHyβ) / ( 3600×1000η1η 2 ) ( kW)

式中η1--- 风机在全压头时的效率（一般风机为0.6，高效风机为0.9 ）

η 2 ---机械传动效率，当风机与电机直联传动时η2=1，用联轴器连接时η2= 0.95～0.98，用V形传动时η2= 0.95

β---- 电动机备用系数，对引风机，β= 1.3。

根据电动机的功率，风机的转速，传动方式选择电动机的型号。

附图示例：

A-A侧面图

锅炉烟气除尘系统立面图

设计说明

烟道为砖烟道，导角为45度，与圆管连接处采取密封措施，所有器件接口处均用法兰盘连接

序号名称个数规格型号备注

1 烟道 1 H=40m上径直径800，下径直径500，厚300 砖烟道

2 人孔 1 500×400

3 导流板 1

4 烟道 1 1000×1000 砖烟道

5 圆管外径直径500，壁厚0.75 钢制

6 V形带 5

7 风机 4 Y5-47Ⅱ型No.7C

8 电动机 4 Y180-2

9 弯头8 90度圆形，直径500

10 天圆地方12

11 降尘器 4 XLD-4型

12 弯头 4 30度Z型

13 锅炉 4 SZL4-13

锅炉烟气除尘系统布置图