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1、-大气污染控制工程课程设计 题 目 SZL4-13型燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计 班 级 环境N121 学 号 201245849533 学生姓名 顾丹阳 指导老师 王成贤 完成日期 2015年6月7日 -第 18 页-目 录前言1第1章大气污染控制工程课程设计任务书2 1.1设计题目2 1.2设计任务2 1.3原始资料2第2章烟气量烟尘和二氧化硫浓度计算3 2.1标准状态下理论空气量3 2.2标准状态下理论湿烟气量3 2.3标准状态下实际烟气量32.4标准状态下烟气含尘浓度42.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算4第3章除尘装置的选择设计4 3.1除尘装置应达到的净化效率4 3.2除尘器的
2、选择5 3.2.1除尘况烟气流量5 3.2.2除尘器型号的确定5第4章确定除尘设备风机和烟囱的位置及管道布置6 4.1各装置及管道布置的原则6 4.2管径的确定6第5章烟囱的设计7 5.1烟囱高度的确定7 5.2烟囱直径的计算7 5.3烟囱的抽力8第6章系统阻力的计算8 6.1摩擦压力损失8 6.2局部压力损失9 6.3各管段压力损失计算9第7章风机和电动机选择及计算12 7.1风机风量的计算127.2风机风压的计算127.3选用风机型号及参数 137.4电动机功率的计算137.5选用电机型号及参数14第8章总结15第9章参考文献15 前 言 凡是能使空气质量变差的物质都是大气污染物。大气污染
3、物已知的约有100多种。有自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气等）两种，并且以后者为主要因素，尤其是工业生产和交通运输所造成的。主要过程由污染源排放、大气传播、人与物受害这三个环节所构成。 影响大气污染范围和强度的因素有污染物的性质（物理的和化学的），污染源的性质（源强、源高、源内温度、排气速率等），气象条件（风向、风速、温度层结等），地表性质（地形起伏、粗糙度、地面覆盖物等）。 防治方法很多，根本途径是改革生产工艺，综合利用，将污染物消灭在生产过程之中；另外，全面规划，合理布局，减少居民稠密区的污染；在高污染区，限制交通流量；选择合适厂址，设计恰当烟囱
4、高度，减少地面污染 ；在最不利气象条件下，采取措施，控制污染物的排放量。 中国已制订中华人民共和国环境保护法，并制订国家和地区的“废气排放标准”，以减轻大气污染，保护人民健康。 大气污染物按其存在状态可分为两大类。一种是气溶胶状态污染物，另一种是气体状态污染物。气溶胶状态污染物主要有粉尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘、悬浮物等。气体状态污染物主要有以二氧化硫为主的硫氧化合物，以二氧化氮为主的氮氧化合物，以一氧化碳为主的碳氧化合物以及碳、氢结合的碳氢化合物。大气中不仅含无机污染物，而且含有机污染物。 大气污染控制工程课程设计任务书第1章 并且随着人类不断开发新的物质，大气污染物的种类和数量也在不断变化
5、。就连南极和北极的动物也受到了大气污染的影响！ 1.1设计题目SZL4-13型燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计1.2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。1.3原始资料 锅炉型号：SZL4-13型，额定蒸发量2.8MW/h锅炉台数：3台设计耗煤
6、量：650 kg/(h台）排烟温度：160烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：1.4烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：1空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3烟尘的排放因子：25%烟气其它性质按空气计算。排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例：表1 燃煤煤质（按质量百分含量计，%）CYHYSYOYNYWYAYVY6841.651614.413第2章 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算2.1标准状态下理论空气量Qa=4.76(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY) (m3/kg)式中：CY, HY, SY
7、, OY 分别为煤中各元素所含的质量分数。 2.2标准状态下理论湿烟气量（设空气含湿量12.93g/m3） Qs=1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016Qa+0.79Qa+0.8NY (m3/kg)式中：Qa标准状态下理论空气量，m3/kg；WY煤中水分所占质量分数，%； NYN元素在煤中所占质量分数，。 2.3标准状态下实际烟气量Qs=Qs+1.016(a-1) Qa (m3/kg) 式中： a空气过量系数 Qs标准状态下理论烟气量，m3/kg； Qa标准状态下理论空气量，m3/kg。 标准状态下烟气流量Q以m3/h计，因此，Q= Qs设计耗煤量2.4标准
8、状态下烟气含尘浓度 (kg/m3) 式中：dsh排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的质量分数，排放因子，； AY煤中灰分（不可燃成分）的含量，； Qs标准状态下实际烟气量，m3/kg。 2.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 (mg/m3)式中：SY煤中含可燃硫的质量分数； 0.8燃料中硫转化为SO2的转化率，一般取80%。 Qs标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m3/kg。 第3章 除尘装置的选择设计3.1除尘装置应达到的净化效率： 式中：C标准状态下烟气含尘，mg/m3； Cs标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3。烟气浓度达到锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二
9、类区标准，即：烟尘排放浓度200mg/Nm3。3.2除尘器的选择3.2.1 除尘器工况烟气流量式中 标准状况下的烟气流量，； 工况下烟气温度，K； 标准状态下的温度，273K；则烟气流速为：3.2.1除尘器型号的确定按设计任务要求选择文丘里湿式除尘器，查询相关资料选择WC型低压文丘里除尘器，是北京有色冶金设计研究总院参照国外设备和有关资料进行研究和设计的一种高效湿式除尘器。是DW型的改进产品。其具体型号参数见下表： 表2 WC型低压文丘里除尘器型号参数型号额定风量m3/h阻力 mm除尘效率%外型尺寸(长*宽*高)mm入口尺寸mm出口尺寸mm设备重量kgWC-0.5500012798106486
10、02600300860500688WC-1.010000210086037005808608501306WC-1.515000210012403700580124011001410WC-2.020000210016203700580162011001959WC-2.525000210020003700580200011002195WC-3.030000210023803700580238012002718WC-4.040000210031404000580314013903829WC-5.050000210039003700580390013905600注：1、允许风量波动20%。2、自流运行
11、耗水量5m3/10000风量，为省水量可循环运行。3、经适当组合，处理风量可达到120000-240000m3/h或更大根据烟气工况流量选择wc-1.5型低压文丘里湿式除尘器第4章 定除尘设备、风机和烟囱的位置及管道布置4.1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。4.2管径的确定 （m）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v1015m/s）。v烟气流速取13m/s
12、则对圆管进行圆整，查全国通用通风管道计算表则表3 圆断面风管统一规格外径/mm钢板通风管外径允许偏差/mm壁厚/mm6502.0内径依据公式计算出实际烟气流速：第5章 烟囱的设计5.1烟囱高度的确定用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量为表4 锅炉烟囱高度表锅炉房装机总容量MW0.70.71.41.42.82.877141428t/h1122441010202040烟囱最低允许高度m202530354045查表可得5.2烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算 （m）式中：Q通过烟囱的总烟气量，m3/h； u按表3选取的烟囱出口烟气流速，m/s。表5 烟囱出口烟气流速（m/s）通风方式运行情况全负荷时
13、最小负荷机械通风102045自然通风6102.53取则烟囱底部直径： (m)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=0.020.03。取 则5.3烟囱的抽力： （Pa）式中：H烟囱高度，m； tk外界空气温度，； tp烟囱内烟气平均温度，； P当地大气压，Pa。则 第6章 系统阻力的计算 6.1摩擦压力损失对于圆管： （Pa） 式中：L管道长度，m； d管道直径，m； 烟气密度，kg/m3； u管中气流平均速率，m/s； 摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度的函数。可以查手册得到（实际中对金属管道值可取0.02，对砖砌和混凝土管道值可取0.04）。取管长
14、L=1.524+1.401+0.692+0.577+1.61+3.801+2.028=11.633（m）=12（m）取=0.02，则 6.2 局部压力损失 （Pa）式中：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； u与相对应的断面平均气流速率，m/s； 烟气密度，kg/m3。(1) 二个渐扩管，查表，取=30，得=0.7 (2) 三个90弯头，查表，取=0.25 （3）一个T型合流三通管，=0.55 系统总阻力（其中锅炉出口阻力为800Pa，除尘器阻力1244.6Pa）为6.3各管段压力损失计算管段1：根据查“计算表”得实际流速,动压摩擦压力损失为:各部件局部压力损失： 集气
15、罩，弯头，直流三通=0.12+0.25+0.78=1.15管段3：根据，查“计算表”得d=530mm,动压=109.368pa，v=13.5m/s摩擦压力损失为:局部压力损失为合流三通对应总管动压的损失，除尘器压力损失为1244.6pa 管段4：气体流量同管段3，即根据，查“计算表”得d=530mm,动压=109.368pa，v=13.5m/s摩擦损失压力为：该管段有弯头两个，查表得则局部压力损失管段5：气体流量同管段:4，即根据，查“计算表”得d=530mm,动压=109.368pa，v=13.5m/s摩擦损失压力为：该管段局部压力损失主要包括通风机进出口及排风口伞型风帽的压力损失，通风机进
16、口压力损失不计，出口，伞型风帽，则局部压力损失管段2：根据查“计算表”得实际流速,动压摩擦损失压力为 该管段 集气罩，弯头，合流三通并联管路压力平衡：10%节点压力不平衡，采用调整管径的方法，进行压力平衡调整。取,则v=15m/s，符合1015m/s 总压力损失210.027+1290.32+71.52+193.535=1633.8201(pa)管段编号123452流量5286.215286.2110572.4210572.4210572.425286.21管长l/m105105125管径d/mm360360530530530300流速 m/s14.614.613.513.513.5150.0
17、4910.04910.03080.03080.03080.0614动压127.988127.988109.368109.368109.368135.044摩擦压力损失62.8431.4233.6916.8440.4241.46局部压力损失系数1.150.570.110.251.40.57局部压力损失147.18772.951256.6354.68153.11576.97管段总压力损失210.027104.371290.3271.52193.535118.43管段总压力累计1633.8201备注压力不平衡第7章 风机和电动机选择及计算7.1风机风量的计算 （m3/h）式中：K1考虑系数漏风所附加
18、的安全系数。一般管道取K=0.1；除尘管道取K=0.10.15；（取0.1） Q标准状态下风机前标态下风量，m3/h； tp风机前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度； P当地大气压力，kPa。7.2风机风压的计算（m3/h）式中：K2考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数。一般管道取K=0.10.15，除尘管道取K=0.10.2；（取K=0.2） h系统总阻力，Pa； Sy烟囱抽力，Pa；0、p0、T0风机性能表中给出的标准状态的空气密度、压力、温度。一般说，p0=101.3kPa，对于引风机T0=200，0=0.745kg/m3。、p、T运行工况下进入风机时的空气密度、
19、压力、温度。7.3选用风机型号及参数选用472型离心式通风机，其性能见下表表6 472型离心式通风机性能表（摘录）7.4电动机功率的计算 （kW）式中：Qy风机风量，m3/h； py风机风压，Pa； 1风机在全压头时的效率（一般风机为0.6，高效风机约为0.9）； 2机械传动效率，当风机与电动机直联传动时21，用连轴器时20.950.98，用V形带传动时20.95； 电动机备用系数。对引风机，1.3。7.5选用电机型号及参数根据风量=12052.0059， =2824.34，查表后选择Y5-47型锅炉引风机，配对电机型号为Y225S-4，具体参数如下表8所示：表7 所选风机及型号参数机号转速r
20、/min全压Pa流量m/h电动机最高温度/型号功率kw9C1800246130111Y225S-437250219732247第8章 总结这次大气污染控制工程课程设计我主要设计SZL4-13型燃煤采暖锅炉烟气除尘系统。这次课题让我可以综合利用所学到的大气污染控制工程的知识，分析各种除尘器的优缺点来确定除尘器的选择，熟练掌握管网设计的方法来布置管道主要是确定烟尘浓度计算，除尘器设计和管网的布置。由于所学知识的局限性，我们对这类污染处理的核心技术了解甚少，对于实际设计计算缺乏实践，对于一些常规的设计计算有许多不合理的地方。尽管已经利用各种渠道搜集了一些资料，但仍然稍嫌不足，而且能够利用的资料也比较
21、少还望老师能够见谅。希望能得到老师宝贵的建议。第9章 参考文献9.1课程设计教材郝吉明，马广大等编著. 大气污染控制工程. 第3版.北京：高等教育出版社，20109.2主要参考资料蒲恩奇，任爱玲等编.大气污染治理工程. 北京：高等教育出版社，2002张殿印，王纯主编.除尘工程设计手册.化学工业出版社，20003.9黄学敏等主编。大气污染控制工程实践教程，化学工业出版社，2003除尘设备设计安装.运行维护及标准规范操作指南(上)(中)(下).吉林音像出版社,2003.9罗辉主编. 环保设备设计与应用. 北京：高等教育出版社，1997钢铁企业采暖通风设计手册.北京：冶金工业出版社，2000陆耀庆主编.供暖通风设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1987同济大学等编. 锅炉及锅炉房设备. 北京：中国建筑工业出版社，1986风机样本.各类风机生产厂家