颗粒污染资料物控制课程设计实例Word格式.docx
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0.68+5.56×
0.04+0.7×
0.01-0.7×
0.05）
=6.97（m³
⑵标准状态下理论烟气量（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
式中Q’a——标准状态下理论空气量，m³
/kg；
WY——煤中水分的质量分数；
NY——N元素在煤中的质量分数。
Q’s=1.867×
（0.68+0.375×
0.01）+11.2×
0.04+1.24×
0.06+
0.016×
6.97+0.79×
6.97+0.8×
0.01
=7.42（m³
⑶标准状态下实际烟气量
Qs=Q’s+1.016（α-1）Q’a（m³
式中α——空气过剩系数；
Q’s——标准状态下理论烟气量，m³
Q’a——标准状态下理论空气量，m³
/kg。
标准状态烟气流量Q应以m³
/h计，因此，Q=Qs×
设计耗煤量
Qs=7.42+1.016×
（1.4-1）×
6.97=10.25（m³
Q=Qs×
=10.25×
600
=6150（m³
/h）
⑷烟气含尘浓度
C=
（kg/m³
）
式中dsh——排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；
AY——煤中不可燃成分的含量；
Qs——标准状态下实际烟气量，m³
C=
=2.34×
10-3（kg/m³
=2.34×
103（mg/m³
）
⑸标准状态下烟气中二氧化硫的浓度计算
CSO2=
×
106（mg/m³
式中SY——煤中硫的质量分数；
Qs——标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m³
106
=1.91×
2、除尘器的选择
⑴除尘效率
η=1-
式中C——标准状态下烟气含尘浓度，mg/m³
；
Cs——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m³
。
η=1-
=91.45%
⑵除尘器的选择
工况下烟气流量
（m³
式中Q——标准状态下的烟气流量，m³
/h；
T′——工况下烟气温度，K；
T——标准状态下温度，273K。
Q′=
=9754（m³
则烟气流量为
=
=2.7（m³
/s）
根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定
尘器：
由陕西蓝天锅炉设备制造有限公司所提供的“XDCG型
陶瓷多管高效脱硫除尘器”（《国家级科技成果重点推广计
划》项目）中选取XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器。
产品
性能规格见表3-3-1，设备外形结构尺寸见表3-3-2。
表3-3-1XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器产品性能规格
型号
配套锅炉
容量/（J/H）
处理
烟气量
/（m³
除尘效率
/%
排烟黑度
设备阻力
/Pa
脱硫效率
/%
质量
/kg
XDGC4
4
12000
>
98
≤1级
林格曼黑度
800～1400
>
85
2800
表3-3-2XDGC4型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型结构尺寸
H
H1
H2
H3
A
B
C
D
E
F
4460
2985
4235
700
1400
300
50
350
1000
图3-3-1XDCG1型陶瓷多管高效脱硫除尘器外形结构尺寸
3、确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置。
并计算各管道的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。
⑴各装置及管道布置的原则
根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确定各装置的位置。
一旦确定各装置的位置，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。
⑵管径的确定
（m）
式中Q——工况下管道内的烟气流量，m³
/s；
ν——烟气流速，m/s（对于锅炉烟尘u=10～15m/s）。
取ν=14m/s
则d=
=0.49（m）
圆整并查圆形通风管道规格选取风道
外径D/mm
钢制板风管
外径允许偏差/mm
壁厚/mm
500
±
1
0.75
内径=d1=500-2×
0.75=495.5（mm）
由公式d=
可计算出实际烟气流速：
ν=
=
=13.8（m/s）
4、烟囱的设计
⑴烟囱高度的确定
首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量（t/h）,然后根据锅炉大气污染物排放标准中（表3-3-3）的规定确定烟囱的高度。
表3-3-3锅炉烟囱的高度
锅炉总额定出力
（t/h）
<
1～2
2～6
6～10
10～20
26～35
烟囱最低高度/m
20
25
30
35
40
45
锅炉总额定出力：
4×
4=16（t/h）
故选定烟囱高度为40m。
⑵烟囱直径的计算
烟囱出口内径可按下式计算：
d=0.0188
（m）
式中Q——通过烟囱的总烟气量，（m³
/h）；
ω——按表3-3-4选取的烟囱出口烟气流速，m/s。
表3-3-4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
4～5
自然通风
2.5～3
选定ω=4m/s
d=0.0188
=1.83（m）
圆整取d=1.8m。
烟囱底部直径d1=d2+2·
i·
H（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=0.02～0.03），取i=0.02。
d1=1.83+2×
0.02×
40=3.5（m）
⑶烟囱的抽力
Sy=0.0342H（
-
）·
B（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，℃；
B——当地大气压，Pa。
Sy=0.0342×
40×
（
）×
97.86×
103
=183（Pa）
5、系统阻力的计算
⑴摩擦压力损失
对于圆管ΔpL=λ
·
（Pa）
式中L——管道长度，m；
d——管道直径，m；
ρ——烟气密度，kg/m3；
ν——管中气流平均速率，m/s；
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，对砖砌或混凝土管道λ值可取0.04）。
a、对于Ф500管道L=9.5m
ρ=ρn
=1.34×
=0.84（kg/m3）
ΔpL=0.02×
=30.4（Pa）
b、对于砖砌拱形烟道（参见图3-3-2）
A=2×
D2=B2+
（
）2
D=500mm
故B=450mm则R=
式中，A为面积，X为周长。
⑵局部压力损失
Δp=ξ·
（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；
ν——与ξ相对应的断面平均气流速率，m/s；
ρ——烟气密度，（kg/m3）。
图3-3-3中一为渐缩管。
图3-3-3除尘器入口前管道示意图
а≤45°
时，ξ=0.1
取а=45°
，ν=13.8m/s
（Pa）
ι1=0.05×
tan67.5=0.12（m）
图3-3-2中二为30℃Z形弯头
h=2.985-2.39=0.595=0.6（m）
h/D=0.6/0.5=0.12,取ξ′=0.157
ξ=ξReξ′
由手册查得ξRe=1.0
ξ=1.0×
0.157=0.157
图3-3-3中三为渐扩管
查《大气污染控制工程》附表十一，并取а=30°
则ξ=0.19
ι3=
tan15°
=0.93（m）
图3-3-4中а为渐扩管
图3-3-4除尘器出口至风机入口段管道示意图
а≤45°
取а=30℃，ν=13.8m/s
L=0.93（m）
图3-3-4中b、c均为90°
弯头
D=500，取R=D，则ξ=0.23
则
两个弯头△p′=2△p=2×
18.4=36.8（Pa）
对于如图3-3-5所示T形三通管
图3-3-5T形三通管示意图
ξ=0.78
对于T形合流三通
ξ=0.55
系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为800Pa，除尘器阻力1400Pa）为
∑△h=30.4+84.1+8.0+12.6+15.2+8.0+36.8+62.4+44+800+1400
=2601.5（Pa）
6、风机和电动机的选择及计算
⑴标准状态下风机风量的计算
式中1.1——风量备用系数
Q——标准状态下风机前风量，m³
tp——当地大气压，kPa。
（m³
⑵风机风压的计算
式中1.2——风压备用系数；
∑△h——系统总阻力，Pa；
Sy——烟囱抽力，Pa；
tp——风机前烟气温度，℃；
ty——风机性能表中给出的试用气体温度，℃；
ρy——标准状态下烟气密度，（γ=1.34kg/m³
）。
根据Qy和Hy选定Y5-47-136.5C工况号为2的引风机，性能表如下：
机号传动
方式
转速/
（r/min）
工况
序号
流量/
（m³
全压/
Pa
内效率/
%
内功率/
kw
所需功率/
6.5C
2620
2
11930
2992
78.6
12.61
17.66
⑶电动机功率的计算
（KW）
式中Qy——风机风量，m³
Hy——风机风压，Pa；
η1——风机在全压时的效率（一般风机为0.6，高效风机约为0.9）；
η2——机械传动效率，当风机与电机直联传动时η2=1，用连轴器连接时η2=0.950.98，用V形带传动时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、传动方式选定Y180M-2型电动机。
7、系统中烟气温度的变化
⑴烟气在管道中的温度降
式中Q——标准状态下烟气流量，m³
F——管道散热面积，㎡；
Cv——标准状态下烟气平均比热容，一般为1.352～1.357kJ/（m³
℃）；
q——管道单位面积散热损失。
室内q=4187kJ/（㎡/h）
室外q=5443kJ/（㎡/h
室内管道长：
L=2.18-0.6-0.12=1.46（m）
F=πL·
D=3.14×
1.46×
0.5=2.29（㎡）
室外管道长：
L=9.5-1.46=8.04（m）
F=πL·
8.04×
0.5=12.62（㎡）
⑵烟气在烟囱中的温度降
（℃）
式中H——烟囱高度，m；
D——合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h；
A——温降系数，可由表3-3-5查得。
表3-3-5烟囱温降系数
烟囱种类
钢烟囱
（无衬筒）
（有衬筒）
砖烟囱（H<
50m）
壁厚小于0.5m
砖烟囱壁厚
大于0.5m
0.8
0.4
0.2
总温度降△t=△t1+△t2=9.4+4=13.4（℃）
五、绘制图纸
锅炉烟气除尘系统平面布置和剖面图分别见图纸。
六、主要文献
1中华人民共和国国家标准，环境空气质量标准GB3095-1996
2中华人民共和国国家标准，大气污染物综合排放标准GB16297-1996
3中华人民共和国国家标准，锅炉大气污染排放标准GB13271-2001
4蒋展鹏主编.环境工程学（第二版）.北京：
高等教育出版社，1992
5郑铭主编.环保设备----原理、设计、应用.北京：
化学工业出版社，2006
6郝吉明，马广大主编.大气污染控制工程（第二版）.北京：
高等教育出版社，1996
7马广大等主编.大气污染控制工程.北京：
中国环境科学出版社，1998
8刘宏，赵如金主编.工业环境工程.北京:
化学工业出版社，2004
9周迟竣，王连军主编.实用环境工程设备设计.北京：
兵器出版社，
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