環(huán)境工程課程設(shè)計某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概述2</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計目的2</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計任務(wù)2</b></p><p>　　1.2設(shè)計依據(jù)及原則

2、2</p><p>　　1.3鍋爐房基本概況2</p><p>　　1.4通風除塵系統(tǒng)的主要設(shè)計程序3</p><p>　　2 煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計算4</p><p>　　2.1標準狀態(tài)下理論空氣量4</p><p>　　2.2標準狀態(tài)下理論煙氣量4</p><p>　　2.

3、3標準狀態(tài)下實際煙氣量4</p><p>　　2.4標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度5</p><p>　　2.5標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算5</p><p>　　3 除塵器的選擇6</p><p>　　3.1除塵器應(yīng)該達到的除塵效率6</p><p>　　3.2除塵器的選擇6</p><

4、p>　　4 確定除塵器、風機和煙囪的位置及管道的布置8</p><p>　　4.1各裝置及管道布置的原則8</p><p>　　4.2管徑的確定8</p><p><b>　　5煙囪的設(shè)計9</b></p><p>　　5.1煙囪高度的確定9</p><p>　　5.2煙囪直徑的計

5、算9</p><p>　　5.3煙囪的抽力10</p><p>　　6 系統(tǒng)阻力計算11</p><p>　　6.1摩擦壓力損失11</p><p>　　6.2局部壓力損失12</p><p>　　7 系統(tǒng)中煙氣溫度的變化15</p><p>　　7.1煙氣在管道中的溫度降15&l

6、t;/p><p>　　7.2煙氣在煙囪中的溫度降15</p><p>　　8 風機和電動機的選擇及計算17</p><p>　　8.1標準狀態(tài)下風機風量計算17</p><p>　　8.2風機風壓計算17</p><p>　　8.3電動機功率計算18</p><p>　　9 通風除塵系統(tǒng)布

7、置圖19</p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p><b>　　致 謝22</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計目的</b></p><p>

8、;　　通過設(shè)計進一步消化和鞏固本能課程所學內(nèi)容，并使所學的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學理論知識進行凈化系統(tǒng)設(shè)計的初步能力。通過設(shè)計，了解工程設(shè)計的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計方案、進行設(shè)計計算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書的能力。</p><p><b>　　1.2設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　運用所學知識設(shè)計某一燃煤采暖鍋爐房煙氣

9、除塵系統(tǒng)。</p><p>　　1.2設(shè)計依據(jù)及原則</p><p>　　嚴格按照鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271-2001）中二類區(qū)標準、煙塵濃度排放標準、二氧化碳排放標準進行設(shè)計計算。</p><p>　　1.3鍋爐房基本概況</p><p>　　鍋爐型號：SZL4-13型，共4臺（2.8MW*4）</p><p

10、>　　設(shè)計耗煤量：600kg/h（臺）</p><p>　　排煙溫度：160°C</p><p>　　煙氣密度（標準狀態(tài)下）：1.34kg/m3</p><p>　　空氣過剩系數(shù)：a=1.4</p><p>　　煙氣在鍋爐出口前阻力：800 Pa</p><p>　　當?shù)卮髿鈮海?7.86 Pa<

11、/p><p>　　冬季室外空氣溫度：-1°C</p><p>　　空氣含水（標準狀態(tài)下）按0.01293kg/m3</p><p>　　設(shè)空氣含濕量=12.93g/m3</p><p>　　煙氣其他性質(zhì)按空氣計算</p><p>　　煤的工業(yè)分析值：CY=68% HY=4% SY=1% OY=5%</

12、p><p>　　NY=1% WY=6% AY=15% VY=13%</p><p>　　按鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271-2001）中二類區(qū)標準執(zhí)行。</p><p>　　煙塵濃度排放標準（標準狀態(tài)下）：200mg/m3</p><p>　　二氧化碳排放標準（標準狀態(tài)下）：900mg/m3</p><p>

13、　　凈化系統(tǒng)布置場地如圖所示的鍋爐房北側(cè)15m以內(nèi)。</p><p>　　1.4通風除塵系統(tǒng)的主要設(shè)計程序</p><p>　　燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化碳濃度的計算。</p><p>　　凈化系統(tǒng)設(shè)計方案的分析確定。</p><p>　　除塵器的比較和選擇：確定除塵器類型、型號及規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。</p><

14、p>　　管網(wǎng)布置及計算：確定各裝置的位置及管道布置。并計算各管道的管徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。</p><p>　　風機及電機的選擇設(shè)計：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計算選擇風機種類、型號及電動機的種類、型號和功率。</p><p>　　編寫設(shè)計說明書：設(shè)計說明書按設(shè)計程序編寫、包括方案的確定，設(shè)計計算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計的簡圖等類容。課程設(shè)計說

15、明書應(yīng)有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻等部分、文字應(yīng)簡明、通順，內(nèi)容正確完整，裝訂成冊。</p><p><b>　　圖紙要求</b></p><p><b>　　除塵系統(tǒng)圖一張。</b></p><p>　　除塵系統(tǒng)平面圖、剖面布置圖2-3張。圖中設(shè)備管件應(yīng)標注編號，編號應(yīng)與系統(tǒng)圖對應(yīng)。</p>&

16、lt;p>　　2 煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計算</p><p>　　2.1標準狀態(tài)下理論空氣量</p><p><b>　　建立煤燃燒的假定：</b></p><p>　　煤中固定氧可用于燃燒；</p><p>　　煤中硫主要被氧化為 SO2；</p><p>　　不考慮NOX的生成；&l

17、t;/p><p>　　煤中的N在燃燒時轉(zhuǎn)化為N2。</p><p>　　標準狀態(tài)下理論空氣量：</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　=68%，=4%，=1%，=5%——分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分數(shù)。</p><p><b>　　結(jié)果為</b></

18、p><p><b>　　=6.97 </b></p><p>　　2.2標準狀態(tài)下理論煙氣量</p><p>　　標準狀態(tài)下理論煙氣量：</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——標準狀態(tài)下理論空氣量，；</p><p>　　——煤

19、中水分所占質(zhì)量分數(shù)，6%；</p><p>　　——N元素在煤中所占質(zhì)量分數(shù)，1%。</p><p><b>　　結(jié)果為</b></p><p><b>　　=7.42 </b></p><p>　　2.3標準狀態(tài)下實際煙氣量</p><p>　　標準狀態(tài)下實際煙氣量：<

20、;/p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　——空氣過量系數(shù)；</b></p><p>　　——標準狀態(tài)下理論煙氣量，；</p><p>　　——標準狀態(tài)下理論空氣量，；</p><p>　　標準狀態(tài)下煙氣流量應(yīng)以計，因此，</p><

21、;p><b>　　結(jié)果為 </b></p><p><b>　　=10.25 </b></p><p><b>　　=6150 </b></p><p>　　2.4標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度</p><p>　　標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度：</p><p&g

22、t;<b>　　式中 </b></p><p>　　——排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù)，16%；</p><p>　　——煤中不可燃成分的含量；15%</p><p>　　——標準狀態(tài)下實際煙氣量，。</p><p><b>　　結(jié)果為 </b></p><p>　　C

23、=0.00234 =2340 </p><p>　　2.5標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——煤中含可燃硫的質(zhì)量分數(shù)；1%</p><p>　　——標準狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量, 。</p><p>　　結(jié)果為

24、 =1910 </p><p><b>　　3 除塵器的選擇</b></p><p>　　3.1除塵器應(yīng)該達到的除塵效率</p><p>　　——標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度，；</p><p>　　——標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值，。</p><p><b>　　結(jié)果為

25、 </b></p><p><b>　　3.2除塵器的選擇</b></p><p><b>　　工況下煙氣流量：</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——標準狀態(tài)下的煙氣流量，</p><p>　　——工況下

26、煙氣溫度，K</p><p>　　——標準狀態(tài)下溫度，373 K</p><p><b>　　結(jié)果為</b></p><p>　　根據(jù)工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率確定除塵器：選擇XLD-4型多管式旋風除塵器，產(chǎn)品性能規(guī)格見表3.1</p><p>　　表3.1除塵器產(chǎn)品性能規(guī)格</p>&l

27、t;p>　　表3.2 除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸（見圖3.1）</p><p>　　圖3.1 除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　4 確定除塵器、風機和煙囪的位置及管道的布置</p><p>　　4.1各裝置及管道布置的原則</p><p>　　根據(jù)鍋爐運行情況及鍋爐現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定各裝置的位置，管道的布置也就基本

28、可以確定了。對各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單、緊湊、管路短、占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。</p><p><b>　　4.2管徑的確定</b></p><p><b>　　管道直徑：</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——工況下管道內(nèi)

29、煙氣流量，</p><p>　　——煙氣流速 m/s (對于鍋爐煙塵=10-15 m/s)取=14 m/s</p><p><b>　　結(jié)果為</b></p><p>　　d=0.49 (m)</p><p><b>　　圓整并選取風道:</b></p><p>　　表4.5

30、 風道直徑規(guī)格表</p><p><b>　　內(nèi)徑 :</b></p><p>　　500-2×0.75=498.5(m/s)</p><p><b>　　由公式</b></p><p>　　可計算出實際煙氣流速：</p><p>　　V=13.8 (m/s)<

31、;/p><p><b>　　5煙囪的設(shè)計</b></p><p>　　5.1煙囪高度的確定</p><p>　　首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量（t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定（表5.1）確定煙囪的高度。</p><p>　　表5.1 鍋爐煙囪的高度</p><p>　　

32、鍋爐總額定出力：4×4=16（t/h）,故選定煙囪高度為40 m </p><p>　　5.2煙囪直徑的計算</p><p>　　煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算：</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——通過煙囪的總煙氣量，；</p><p>　　——按表5.2選取

33、的煙囪出口煙氣流速，m/s</p><p>　　表5.2煙囪出口煙氣流速/ (m/s)</p><p><b>　　選定=4m/s</b></p><p><b>　　結(jié)果為 :</b></p><p><b>　　d=1.83（m）</b></p><p&

34、gt;　　圓整取d=1.8 m。</p><p><b>　　煙囪底部直徑：</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——煙囪出口直徑，m；</p><p><b>　　——煙囪高度，m；</b></p><p>　　——煙

35、囪錐度（通常取i=0.02-0.03）。</p><p><b>　　取i=0.02</b></p><p><b>　　結(jié)果為:</b></p><p><b>　　d1=3.5（m）</b></p><p><b>　　5.3煙囪的抽力</b><

36、/p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　——煙囪高度，m；</b></p><p>　　——外界空氣溫度， °C</p><p>　　——煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，°C</p><p>　　——當?shù)卮髿鈮?，Pa。</p>&

37、lt;p><b>　　結(jié)果為:</b></p><p>　　Sy=183（Pa）</p><p><b>　　6 系統(tǒng)阻力計算</b></p><p><b>　　6.1摩擦壓力損失</b></p><p><b>　　（1）對于圓管：</b><

38、;/p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——摩擦阻力系數(shù)（實際中對金屬管道可取0.02.對磚砌或混凝土管道可取0.04）。</p><p><b>　　——管道直徑,m</b></p><p>　　——煙氣密度，kg/m3</p><p>　　——管中氣流平

39、均速率, m/s</p><p><b>　　——管道長度,m</b></p><p>　　對于直徑500mm圓管：</p><p><b>　　L=9.5m</b></p><p><b>　　=n</b></p><p><b>　　結(jié)果為

40、:</b></p><p>　　（2）對于磚砌拱形煙道（見圖6.1）</p><p><b>　　D=500 mm</b></p><p><b>　　式中 S為面積，</b></p><p><b>　　結(jié)果為：</b></p><p>&

41、lt;b>　　B=450 mm</b></p><p>　　圖6.1 磚砌拱形煙道</p><p><b>　　6.2局部壓力損失</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——異形管件的局部阻力系數(shù)，</p><p>　　——與

42、相對應(yīng)的斷面平均氣流速率，m/s</p><p>　　——煙氣密度，kg/m3</p><p>　　圖6.2中一為漸縮管。</p><p>　　圖6.2 除塵器入口前管道示意圖</p><p>　　≦45度時，=0.1，</p><p>　　取=45度，=13.8m/s</p><p><

43、;b>　　結(jié)果為：</b></p><p><b>　　8.0（Pa）</b></p><p>　　L1=0.05×tan67.5=0.12（m）</p><p>　　圖6.2中二為30度Z形彎頭</p><p>　　H=2.985-2.39=0.595=0.6（m）</p>&

44、lt;p>　　H/D=0.6/0.5=0.12</p><p><b>　　取=0.157</b></p><p>　　==1.57 （=1.0）</p><p><b>　　結(jié)果為：</b></p><p><b>　　12.6（Pa）</b></p>

45、<p>　　圖6.2中三為漸闊管</p><p>　　圖6.3中a為漸擴管</p><p>　　圖6.3 除塵器出口至風機入口段管道示意圖</p><p>　　≦45度時，=0.1，</p><p><b>　　取=30度，</b></p><p><b>　　=13.8m

46、/s</b></p><p><b>　　結(jié)果為：</b></p><p><b>　　8.0（Pa）</b></p><p><b>　　L=0.93(m)</b></p><p>　　圖6.3中b、c均為90度彎頭</p><p>　　D

47、=500，取R=D</p><p><b>　　則=0.23</b></p><p><b>　　結(jié)果為：</b></p><p><b>　　18.4（Pa）</b></p><p><b>　　兩個彎頭</b></p><p>

48、　　對于如圖6.4中所示T形三通管</p><p><b>　　=0.78</b></p><p><b>　　62.4（Pa）</b></p><p>　　對于T形合流三通=0.55</p><p><b>　　結(jié)果為：</b></p><p><

49、;b>　　44（Pa）</b></p><p>　　系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為800Pa，除塵器阻力1128Pa）為:</p><p>　　7 系統(tǒng)中煙氣溫度的變化</p><p>　　7.1煙氣在管道中的溫度降</p><p><b>　　式中</b></p><p>　

50、　——標準狀態(tài)下煙氣流量，m3/h</p><p>　　——管道散熱面積，m2</p><p>　　——標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為1.352—1.357KJ/(m3·°C）</p><p>　　——管道單位面積散熱損失 KJ/(m3·h)</p><p>　　室內(nèi)=4187 KJ/(m3·h)&l

51、t;/p><p>　　室外=5443 KJ/(m3·h)</p><p><b>　　室內(nèi)管道長：</b></p><p>　　L=2.18-0.6-0.12=1.46</p><p>　　F=∏L·D=2.29 (m2)</p><p><b>　　室外管道長</

52、b></p><p>　　L=9.5-1.46=8.04 (m)</p><p>　　F=∏L·D=12.69 (m2)</p><p>　　7.2煙氣在煙囪中的溫度降</p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　——煙囪高度，m。<

53、;/b></p><p>　　——溫度系數(shù)，可由表7-2-1查得。</p><p>　　——合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和，t/h；</p><p>　　表7.1 煙囪溫降系數(shù)</p><p><b>　　總溫度降：</b></p><p>　　8 風機和電動機的選擇及計算</p

54、><p>　　8.1標準狀態(tài)下風機風量計算</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　1.1——風量備用系數(shù)，</p><p>　　——標準狀態(tài)下風機前表態(tài)下風量，m3/h</p><p>　　——風機前煙氣溫度，若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度, °C</p&

55、gt;<p>　　——當?shù)卮髿鈮海琸P</p><p><b>　　結(jié)果為</b></p><p>　　Qy=11109.8 （m3/h）</p><p><b>　　8.2風機風壓計算</b></p><p><b>　　式中</b></p>&

56、lt;p>　　1.2——風機備用系數(shù)；</p><p>　　——系統(tǒng)總阻力，Pa；</p><p><b>　　——煙囪抽力，Pa</b></p><p>　　——風機前煙氣溫度，°C</p><p>　　——風機性能表中給出的試驗用氣體溫度，°C</p><p>　　—

57、—標準狀態(tài)下煙氣密度，kg/m3</p><p><b>　　結(jié)果為</b></p><p>　　Hy=2400 (Pa)</p><p>　　根據(jù)Hy和Qy，選定Y5-47Ⅱ型No.7c的引風機，Y5-47Ⅱ型引風機是在原Y5-47Ⅱ型引風機性能基礎(chǔ)上改進的產(chǎn)品，該引風機最佳工況點的全壓內(nèi)效率為85.6%，與原Y5-47Ⅱ型引風機相比較，由

58、于進行了一系列改進，使噪聲值有顯著降低，噪聲指標為12.5dB。性能表如下。</p><p>　　表8.2 引風機性能表</p><p>　　8.3電動機功率計算</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——風機風量，m3/h</p><p><b>　　——風機風

59、壓，Pa</b></p><p>　　——風機在全壓頭時的效率（一般風機為0.6，高效風機約為0.9）</p><p>　　——機械傳動效率，當風機與電機直聯(lián)傳動時=1，用聯(lián)軸器連接時=0.95—0.98，用V型帶傳動時=0.95</p><p>　　——電動機備用系數(shù)，對引風機，=1.3</p><p>　　Ne=16.9

60、 (kW)</p><p>　　根據(jù)電動機的功率、風機的轉(zhuǎn)速、傳動方式選定Y180M-2型電動機。</p><p>　　9 通風除塵系統(tǒng)布置圖</p><p>　　鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)布置圖和立面圖分別見圖9.1和9.2。</p><p><b>　　A-A側(cè)面圖</b></p><p>　　圖9.1

61、 鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)立面圖</p><p>　　圖9.2 鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)布置圖</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　孫一堅主編.工業(yè)通風. 北京：中國建筑工業(yè)出版社,1994</p><p>　　陸耀慶主編.供暖通風設(shè)計手冊. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987</p>&

62、lt;p>　　郝吉明，馬廣大主編.大氣污染控制工程. 北京：高等教育出版社，2002</p><p>　　中國石化集團上海工程有限公司，金國淼.石油化工設(shè)備設(shè)計選用手冊—除塵器設(shè)計.北京：化學工業(yè)出版社，2008</p><p>　　孫研，通風機選型使用手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000</p><p><b>　　致 謝</b&g

63、t;</p><p>　　感謝***教授在百忙之中輔導我的課程設(shè)計，讓我的設(shè)計能圓滿完成。***教授工作認真、一絲不茍，雖然工作繁忙，但還是抽出時間指導我和同學們的設(shè)計，我的設(shè)計中有很多錯誤和缺陷，***教授都一一指出，不辭辛苦的幫我修改，讓我看到一個真正的科研人員的做事態(tài)度和敬業(yè)精神，非常佩服。每次去老師的辦公室一待就是一兩個小時，都會讓我的設(shè)計有所提高，更加完善，符合設(shè)計的要求。在這幾個星期的課程設(shè)計中，讓我