颗粒污染物控制课程设计实例Word格式文档下载.docx

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标准状态下二氧化硫排放标准:

900mg/m³

净化系统布置场地为锅炉房北侧15m以内。

四、设计计算

1、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算

⑴标准状态下理论空气量

Q’a=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。

Q’a=4.76×

(1.867×

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=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·

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·

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

(Pa)

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

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

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