大气污染控制工程课程设计91029.doc

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大气污染控制工程
课程设计
ﻩ题 　 目 SZL4—13型燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计 　　 　 　 　　　
ﻩ班 　级 　 　　　 环境N１2１　　　　 　　 　　 　
ﻩ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 　　 　 　　
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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···············································3
2。4标准状态下烟气含尘浓度·············································4
２．５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·······················································1２
７。2风机风压的计算························································1２
7。3选用风机型号及参数··················································· １3
7.４电动机功率的计算·····················································１3
7。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。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:α＝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,%）
CY
ＨY
SＹ
OＹ
NY
ＷＹ
ＡY
VY
68
4
1．６
5
1
6
1４.４
1３

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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, 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）
　 　Q’ｓ=1。867（ＣY＋０.3７5SY)+１1.２HＹ+1.2４WY+0．0１6Q'a+0。79Q＇a+0.８ＮY (m3/ｋg)
式中：Q’a-标准状态下理论空气量,ｍ3/ｋg；
ＷY-煤中水分所占质量分数，%；
ＮＹ-Ｎ元素在煤中所占质量分数,%.
2.3标准状态下实际烟气量
Ｑs=Q’s+1。０16(ａ-1）　Q＇ａ 　 　 　　 (m3／ｋg）
　 式中: ａ-空气过量系数
ﻩﻩ　　　 　Q’s-标准状态下理论烟气量,m3/kg;
ﻩ 　　 Ｑ’a-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,％;
ﻩﻩ AY-煤中灰分(不可燃成分)的含量，％；
ﻩﻩ　 　　 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%。
ﻩ 　 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;
ﻩ 　 　　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kｇ
WC－0。５
5000
１27
>9８
１０64×８6０×2600
30０×860
Φ500
688
WC-1。0
10000
2100×８60×３7０0
58０×860
Φ8５0
１3０6
WC-1.５
１5000
210０×124０×3700
５8０×1２40
Φ1100
１４10
ＷC—2。0
2０0０0
210０×1620×37０0
580×１620
Φ110０
1９59
WＣ-2.5
２５０0０
２1０0×2000×３70０
58０×2000
Φ1100
2１95
WC－3。0
3000０
２１00×2３80×370０
5８0×2３8０
Φ1２0０
2７18
WＣ—４。０
400０0
２1０0×3140×4000
580×3140
Φ13９0
３829
WＣ-5。０
５0０0０
210０×３9０0×37０0
580×3９00
Φ1390
５６００
注:１、允许风量波动±２0％。
2、自流运行耗水量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;
ﻩ ｖ-烟气流速，m/s,（可查有关手册确定,对于锅炉烟尘ｖ＝1０~15m/s)。
v烟气流速取１3ｍ/s
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／mｍ
６５0

２。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
MW
〈0。７
0.７~〈1。4
1．４~〈２.8
2.８~〈７
7～〈１4
１4~〈2８
t／h
〈１
1～<2
２～<4
４～〈10
１0~<２0
20~<４0
烟囱最低允许高度
m
20
25
30
3５
40
4５
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;
ﻩﻩ　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
最小负荷
机械通风
１0~20
4~5
自然通风
6~１0
２。5～３
取则
烟囱底部直径：
　(ｍ)
式中:d２-烟囱出口直径,m;
ﻩ　 H－烟囱高度，m;
ﻩ 　 ｉ-烟囱锥度，通常取ｉ=0。02~０.03。
取　则
5。3烟囱的抽力：
（Pa)
式中:Ｈ-烟囱高度，ｍ;
ﻩﻩ 　 tk-外界空气温度,℃;
ﻩﻩ 　　 ｔp-烟囱内烟气平均温度,℃;
ﻩﻩ 　 　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;
ﻩﻩ　　 　ｄ-管道直径，m；
ﻩﻩ　　 ρ-烟气密度，kg／m3；
ﻩ　　 　ｕ-管中气流平均速率,m/s;
ﻩﻩ　　 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。可以查手册得到（实际中对金属管道λ值可取０．0２,对砖砌和混凝土管道λ值可取0。04)。
取管长L=1.5２４＋1.40１+0。69２＋０。57７+1。61＋３.８0１+２.028=11。6３3(m)＝12(m）
取λ=0。02,则
6。2　局部压力损失
(Ｐａ)
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;
ﻩ 　 ｕ－与ξ相对应的断面平均气流速率，m/s;
ﻩ　　 ρ-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10~１5ｍ/ｓ
总压力损失210．0２７＋1２９０.32+7１。52+193。5３5=1633。８201（pa)
管段编号
１
2
３
4
５
2
流量

52８６.２1
５286.2１
10572.4２
１0572。４2
1０５7２。42
5286.２1
管长ｌ/ｍ
１０
5
10
５
１2
5
管径d／mm
36０
360
５３0
5３0
530
3０0
流速 m／s
14。6
1４．６
13。5
１3．5
１3.5
１５

0．0491
0．04９1
０.03０８
0．0３0８
0．0308
0。0614
动压

１27。988
12７。９8８
109。３6８
109。36８
109。36８
1３5．04４
摩擦压力损失

６２。8４
31.4２
３3。69
１6。84
４０。４2
41。46
局部压力损失系数

1.15
0。57
0。1１
０。25
1。4
０.5７
局部压力损失

147．１87
72．９5
125６。6３
54．68
153.１1５
76。９7
管段总压力损失

210。027
10４.3７
129０.３2
71。52
１93.５35
１1８。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的安全系数.一般管道取K=０。1；除尘管道取K=0.1~0.１5；（取0.1)
ﻩﻩ 　 Ｑ-标准状态下风机前标态下风量，ｍ３／ｈ；
ﻩﻩ 　 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；
ﻩ 　 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。１~0。１5，除尘管道取K＝0。１~０。2；(取Ｋ＝0．2）　
ﻩ　　 ∑△ｈ－系统总阻力,Ｐa;
ﻩﻩ Sy－烟囱抽力,Ｐa;
ρ０、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℃,ρ０＝０.7４５kg/ｍ3。
ρ、p、T-运行工况下进入风机时的空气密度、压力、温度。
7.3选用风机型号及参数
选用4—72 型离心式通风机，其性能见下表
表６　 4-７2 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;
ﻩﻩ △py－风机风压,Pa;
ﻩﻩ 　　η1-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);
ﻩﻩ　 η2-机械传动效率,当风机与电动机直联传动时η2＝1,用连轴器时η2=0。9５～０.９8,用Ｖ形带传动时η2=０。95；
ﻩ β-电动机备用系数.对引风机，β＝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Y5－４7Ⅱ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/mｉn
全压Pａ
流量ｍ/ｈ
电动机
最高温度/℃
型号
功率ｋw
№9Ｃ
１８00
２4６1
30１１1
Y２２５Ｓ—4
３7
２５0
21９7
3224７
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，２01０
9.2主要参考资料
①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
②张殿印,王纯主编。除尘工程设计手册．化学工业出版社,2０003．９
③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
④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
⑤罗辉主编. 环保设备设计与应用．　北京:高等教育出版社,199７
⑥钢铁企业采暖通风设计手册。北京:冶金工业出版社,2000
⑦陆耀庆主编.供暖通风设计手册。北京:中国建筑工业出版社,1９87
⑧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
⑨风机样本。各类风机生产厂家