除尘系统平面、剖面布置图.docx

大气污染控制工程课程设计任务书题目：某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计学院（部）：专业班级：廿学生姓名：学指导教师：学2012年月日大气污染控制课程设计任务书一、课程设计的题目某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计二、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。三、设计原始资料锅炉：共4台排烟温度：160烟气密度（标准状态下）：1.34kgm3o排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：一空气含水（标准状态下）按0.01293kgmo烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：C=68%Hy=4%SY=1%Cy=5%NY=1%W=6A=15V=13%按锅炉大气污染物排放标准（GB132712001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200mgm3o二氧化硫排放标准（标准状态下）：900mgm3o净化系统布置场地如图1所示的锅炉房北侧15m以内。四、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。净化系统布置区域（距锅炉房15m以内）2 .净化系统设计方案的分析确定。3 .除尘器的比较和选择：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。-1I图2I-I剖面图6,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、小结及参考文献等部分，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(1)除尘系统图1张(1号图或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。(2)除尘系统平面、剖面布置图23张(1号、2号或3号)，如图1和图2o图中设备管件应标注编号，编号应与系统图对应。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)。五、主要参考书目(1)郝吉明，马广大主编.大气污染控制工程.北京：高等教育出版社，2002(2)钢铁企业采暖通风设计手册.北京：冶金工业出版社，2000(3)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(4)航天部第七研究设计院编.工业锅炉房设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1986(5)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(6)风机样本.各类风机生产厂家(7)工业锅炉旋风除尘器指南.1984前言5第1章烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算21.1 标准状态下理论空气量61.2 标准状态下理论烟气量61.3 标准状态下实际烟气量71.4 标准状态下烟气含尘浓度71.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算8第2章除尘器的选择82.2除尘器的选择8第3章确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置73.1 各装置及管道布置的原则73.2 管径的确定73.3 烟道的设计计算8第4章烟囱的设计94.1 烟囱高度的确定94.2 烟囱直径的计算94.3 烟囱的抽力10第5章系统阻力的计算115.1 摩擦压力损失115.2 局部阻力损失125.3 总的阻力损失13第6章系统中烟气温度的变化156.1 烟气在管道中的温度降196.2 烟气在烟囱中的温度降19第7章风机和电动机选择及计算217.1 标准状态下风机风量的计算217.2 风机风压的计算217.3 电动机功率的计算217.4 风机和电机的选择22第八章小结239第九章参考文献20-XX-刖三按照国际标准化组织（ISo）作出的定义，“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，达到了足够的时间，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。随着工业的发展，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发展水平级能源的结构来看，一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较困难。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、锦、镐、铅、汞、碑等）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、呼吸道红肿等症状，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1章烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算煤燃烧的假设：（1）煤中固定氧可用于燃烧；（2）煤中硫主要被氧化成二氧化硫；（3）不考虑氮氧化物的生产；（4）煤中的氮在燃烧时转化为氮气。1.1 标准状态下理论空气量Qa=4.76(1.8670+5.56H'+0.75，-0.70，)(加7kg)式中S,H',Sv,(P分别为煤中各元素所含的质量分数。计算：错误！未指定书签Q=4.76×(1.867X0.68+5.56×0.04+0.7×0.01-0.7X0.05)=6.97(m3/依)1.2 标准状态下理论烟气量(设空气含湿量12.39g/)Qs=1.867(Cv+O.375Sv)+11.2Hv+L24Wv+0.016z+O.79”+0.8N'(/Zg)式中。；一标准状态下理论空气量，m"kgW,-煤中水分所占质量分数，%Ny-N元素在煤中所占质量分数，%计算.Q=1.867×(68%+0.375×1%)+11.2×4%+1.24×6%+0.016×6.97+0.79×6.97+0.8×l%=7.42(zw3/kg)1.3 标准状态下实际烟气量Qs=Qs+L01&二-DQ.(M/依)计算：Qs=7.42÷1.016(1.3-l)×6.979.54(?3/)由设计原始资料24李泽鹏抛煤机炉强制送风12002X设计耗煤量=9.54X1200=11448(w3)式中夕-空气过量系数；标准状态下理论烟气量，m'/kg1.4 标准状态下烟气含尘浓度z*4vC=号一(依加)式中心厂-排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数;4-煤中不可燃成分的含量；标准状态下实际烟气量，m3kg.计算:0.16×15%C=9.54=2.52x1（3（依/祖3）1.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算2Sl-vCsG=P-Xl06(mg加)式中夕-煤中可燃硫的质量分数Q-标准状态下燃煤产生的实际烟气量，而/kg计算：Uo=4管X106=2096.43(MgM第2章除尘器的选择2.1 除尘效率1CS=1-C式中。一一标准状态下烟气的含尘浓度，"夕/加3Cs-标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，咫/m计算:200粉尘一_2.52x103=92.06%2.2 除尘器的选择工况下烟气量Q=爷Wh)式中。一标准状态下的烟气流量，m3h;厂一工况下烟气温度，K；T一标准状态下温度，273Ko°.J448x劈+273）=57（而.）=5.04（BS）根据、0查手册后选用XP-IooO型旁路式旋风除尘器，。该除尘器主要适用于清除非粘固灰尘、煤炭、泥沙、烟尘及其它粉尘等。其性能和尺寸分别见表2-1、2-2<>表2-1XP-100O旁路式除尘器性能型号规格进口风速m2Is处理风量n1/h阻力Pa效率%外形尺寸（直径X高）mm重量kgXP-I(MM)14-2215000-20000800-2160>91,68800×3450325表2-2XP-100O旁路式旋风除尘器的尺寸型号DDlD2HHlH2ABMdh质量kgXP-100O800894400344810642280510232640200180250.2图3-1XP型旁路式旋风除尘器第3章确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置3.1 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。3.2 管径的确定式中。一工况下管道内的烟气流量，/H3/5;V烟气流速，m/s（对于锅炉烟尘v=10-15ms）.取y=12m/s,4×504d=J=0.73加，取0.7MV×12表3.3风管直径规格表外径D/mm钢制板风管外径允许偏差mm壁厚mm700±10.8圆整并选取风道：d=700%取钢制板风管壁厚：O.8"7w内径4=7002X2=696mm实际烟气流速=驾=5=13.25m/Sd20.6962乃管径计算出来后，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。3.3烟道的设计计算烟道采用拱形，图形如下图3-2所示:由系统图可以看出，烟道流过的最大烟气量是锅炉烟气量的2倍，再加上烟气系统的漏风率，则烟道内最大烟气流量为：Q=I.1*2*18157=39945.4m3Ih查表可知，砖制烟道的最适合烟速是6-8ms,初定烟速为7ms,则烟道面积为A=Q烟/V烟=39945.4/(3600*7)=1.59而A=B2+(y)2=0,605A=B2÷3则B=1753mm圆整取B=1750mm则A=1.58m2校正气速m/sv=39945.4/(3600*1.58)=7.023ms,在范围内。第4章烟囱的设计4.1 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(th),然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定(表4-1),确定烟囱的高度。表4-1锅炉烟囱的高度锅炉总额出力(thj)<1122661010202635烟囱最低高度/m202530354045锅炉总额出力：4×4=16(th)故选定烟囱的高度为40m。4.2 烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算:df=0.0188J（加）V式中。一通过烟囱的总烟气量，J/”?；G一按表42选取的烟囱出口烟气流速，m/so表4-2烟囱出口烟气流速/(ms)通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风102045自然通风6102.5-3采用机械通风，选定。=4n/shQ157J=0.0188J-=1.27m烟囱底部直径4=出+2”式中4一烟囱出口直径，m；H烟囱高度，m；i烟囱锥度(通常取i=0.020.03)0取i=0.02,贝J4=1.27+2X0.02×40=2.87(m)4.3 烟囱的抽力S= 0.0342 H(-273 +1273乜)× B(Pa)式中”-烟囱高度，九-外界空气温度，°Cfp-烟囱内烟气平均温度，°CB当地大气压，Pa计算：S=0.0342×40×()×97.86×IO3=I83Pa273-1273+160第5章系统阻力的计算5.1 摩擦压力损失对于圆管W=J吟(Pa)d2式中L一管道长度，m；d管道直径，m；一烟气密度，kg/m3；v管中气流平均速率，m/s；4摩擦阻力系数，式气体雷诺数Re和管道相对粗糙度。的函数。a可以查手册得到(实际对金属管道几可取0.02,对砖砌或混凝土管道/1可取0.04)Oa.对于¢45°圆管1.=9.3m273273 + 160(kgm3)273=1.34×-=0.84433上=0.02x23=69(4)ld20.72b.对于砖砌拱形烟道耶L=入/(PCI)RS2式中，L为四个锅炉出口最远距离的一半，为9.9m；为0.04；RS为截面积与润湿周边的比，即周边x=3B+(B)2=3x0.65+邑等空)=2.971mRS =0.5882.971= 0.198又4=0.04,v=7.023,代入上式:= 10.36(P)9.9××o84×三324*0.19825.2局部阻力损失M=W(Pa)式中，一异形管件的局部阻力系数，可在相关手册中查到，或通过实验获得；u与，相对应的断面平均气流速率，ms;p烟气密度，kgm305.2.1 两个渐缩管，查表，取=45°,则？=0.1AnCCl0.84×13.252-runPl=2×0.1×=14.75(尸。)5.2.2 四个90°弯头，查表，取？=0.23AnCCr0.84×13.252vc/nPt=0.23X=16.96(Pa)四个弯头，则P=4×16.96=67.84(Prz)5.2.3 一个渐扩管，区=-04x056543Zl0.4485-,3.14×4查表，取a=30°,得7=0.07Anc50.84×13.252/n、Pl0.07X=5.16(Pa)5.2.4 e为渐缩管，查表，取=45°,则7=0.10AnCS0.84×13.252rrrnAPl=0.10×=737(Pd)烟道中的T形三通如图5-1所示:通往烟囱烟道图5-1T形三通管查表，得7=0.78AnCrC0.84×13.252、Pl0.78×=57.51(Pa)烟道的T形三通合流管如图5-2所示：I烟道风机出口管5-2T形合流三通查表，得？=0.55Pl=0.55×0.84×13.252=40.55(Pa)其中锅炉出口前阻力为800Pa,除尘器阻力为800Pa,则P=15.9+10.36+14.75+67.84+5.16+7.37+57.51+40.55+800+800=1819.44(Pa)图5-3除尘器入口管道示意图图5-4除尘器出口至风机入口段管道示意图第6章系统中烟气温度的变化6.1 烟气在管道中的温度降式中。一标准状态下烟气流量，mihF管道散热面积，m1；。一标准状态下烟气平均比热容(一般为1.325-1.357U/w30C);q一管道单位面积散热损失，U(m3)o室内1=4187V(m3);室外q2=54330/(加。室内管道长：1.1=2.2-0.6-0.12=1.48(m)耳二万4O=3.14xl.48x0.45=2.09(m2)室外管道长:1.2=12.5-1.48=11.02(=L2D=3.14×11.02×0.45=15.57(w2)6.2 烟气在烟囱中的温度降式中H烟囱高度，m。一合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/hA温降系数，可由表5-1查得。表5-1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（HV50m）壁厚小于0.5m砖烟囱壁厚大于0.5mA20.80.40.240×0.44/、/,=-=4(C)16总温度降:T=r1+r2=6.16+4=10.16()第7章风机和电动机选择及计算7.1 标准状态下风机风量的计算273+tn1013,Q"11QFjl丁画)/11Ii/.C273+160101.325“，。八3z1×=1.1×11448X×=20680.40(w/h)27397.86式中1.1风量备用系数;。一标准状态下风机前风量，m'Ih;fp风机前烟气温度，,若管道不长，可以近似取锅炉排烟温度;3当地大气压力，kPaO7.2 风机风压的计算1Hy=L2(ZM-SV)X-Pa1293=1.2(1819.44-183)×=1894.85(Pa)式中1.2风压备用系数；一系统总阻力，Pa；Sy-烟囱抽力，Pa;4一标准状态下烟气密度，（7=1.34依/加3）。7.3 电动机功率的计算Qy3600× IOOO771¾= 24.83(KW)_20680.40x1894.85x1.3-3600×1000×0.6×0.95式中Qy一风机风量，加3/%；Hy一风机风压，Pa；%一风机在全压头时的效率（一般风机为0.6）；%一机械传动效率，用V形带传动时二0.95；£一电动机备用系数，对引风机，夕=1.3。7.4 风机和电机的选择根据风量=20680.40根3/，Hy=1894.85Pa,查表后选择Y4-68NO.9D型引风机，配对电机型号为Y180L-4,具体参数如下表所示：表7-1所选风机及型号参数产品型号转速rmin序号全压Pa流量m7h电动机型号功率kWY1-68NO.9D14501195218442262328864Y180L-42221756-134431984-41345Y200L-430960185358914978-27374Y160M-67.5第八章小结写完这个课程设计,我的内心极度忐忑。从拿到课程设计题目的第一天起,我尽量每天完成一部分，然而，事实证明，我的进度实在是慢了。直到要交课程设计的前一两天，依然还有很大一部分没有开始构思。其实，我有点慌张了，鸭梨山大。通过这次的课程设计，我理论实践能力得到了很大的提高，我受益良多。这次的课程设计得以完成当然，我首先得感谢王老师，能为我们选择合适的设计题目，让我们在掌握所学的知识的基础上能比较轻松的完成任务又能达到巩固学习知识的目的，同时在课程设计上给我的指导，以及给我提供了这么多有用的资料，使设计能顺利进行。其次，我要感想我们小组的成员们，在我们的思考与讨论下，我们才得以知道该怎么去做，该怎么去选才能是我们设计的东西更好。通过这次的课程设计，我再一次巩固了我所学在课堂上学的大气污染控制工程课程的理论知识，并对它们的应用有了进一步的了解。同时，应为我选择了用打印的设计说明书，从而使自己的文字编排能有了一定的提高。我在书写的同时尝试用CAD去绘画其中图片，因为我们还没有学习这门课，所以是慢慢摸索,从不懂到略微懂，虽然我花了不少时间在上面，但从图片的效果来看，还是很不错的，做完之后真的很有成就感。在这次的课程设计过程中，我认识到了自己专业知识的不足，做事态度和能力的欠缺等诸多缺点，我以后一定会加倍努力，勤奋学习。总之这次的课程设计让我受益良多。最后，我要再一次感谢所有在课程设计中帮助过我的老师和同学们。第九章参考文献1童志权主编.大气污染控制工程.北京：机械工业出版社，20062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，19863鹿政理等编环保设备设计手册-2大气污染控制设备.北京：化学工业出版社，2002.54刘天齐，黄小林，邢连壁，耿其博.三废处理工业手册（废气卷）.北京:化学工业出版社，1998.5动力手册编写组.工业锅炉房设备手册。北京：国防工业出版社，1975.6风机样本.各类风机生产厂家7工业锅炉旋风除尘器指南，1984