大气课程设计说明书.docx
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大气课程设计说明书
南昌航空大学
课程设计说明书
课程名称：
大气污染控制工程课程设计
题目：
4t/h燃煤锅炉除尘系统设计
学生姓名
：
学号：
专业班级：
环境工程
指导老师：
熊辉
2011年11月
目录
前言
4
设计目的
6
设计任务
6
设计参数及要求
7
确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置
8
管径的确定
9
烟囱的计算
13
烟囱高度的确定
13
烟囱直径的计算
13
烟囱的抽力
13
系统阻力的计算
14
摩擦压力损失
15
局部压力损失
15
风机选择及计算
15
风机风量的计算
15
风机风压的计算
16
电动机的选型
16
小结
16
主要参考文献
17
前言
在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。
而大气污染可以说主要是人类活动造成的，大气污染对人体的舒适、健康的危害包括对人体的正常生活和生理的影响。
目前，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。
该燃煤电厂的大气污染物主要是颗粒污染物，而且排放量比较大所以必须通过有效的措施来进行处理，以免污染空气，影响人们的健康生活。
我国是一个以煤为主要能源的国家，70％以上的锅炉为燃煤锅炉，锅炉蒸发量≤6t／h的占总量的6o％左右，>35t／h所占比例低于10％，大量的燃煤锅炉是导致SO：
排放量急剧增加的主要原因。
同时所产生的烟尘给大气和环境造成严重污染，SO：
排放量的增加，造成了越来越大面积的酸雨化，它不仅给人们造成一定的经济损失，而且也制约了我国社会经济发展。
在我们公司技术研发中心工程技术人员的共同努力下，从我们当地的资源及环境情况出发，设计了一种新型水浴冲击式系列锅炉脱硫除尘装置，现已申请为国家专利，于2004年被授权。
该装置适用于蒸发量10t／h及以下机械引风的燃煤锅炉产品，原理是在引风机的作用下，利用锅炉的排污水、炉渣水和除尘器除下的灰水作为脱硫和除尘的吸收液，通过酸碱中和、加水洗涤来完成脱硫除尘。
工业锅炉大量排放的烟尘、SO2和NOx等是我国大气污染物的主要来源之一。
为控制其对大气的污染,需对排放大气的烟气进行脱硫除尘处理。
我国工业锅炉数量多、吨位小、分布广。
据统计,1995年我国共有工业锅炉50*104台,其中单台容量4t/h的占82%。
总生产能力为126*104t/h,平均单台容量只有2.5t/h。
我国工业锅炉的燃料以燃煤为主,控制燃煤工业锅炉污染物排放对改善我国大气质量具有重要作用。
烟气脱硫技术的新进展
目前的烟气脱硫技术研究方向主要有两个：
一是对已有技术进行改造，以降低脱硫设备建设、运行及维护成本以提高脱硫效率；二是研究开发新的脱硫方法。
如脉冲电晕、等离子技术、生物烟气脱硫等。
1、设计目的
课程设计是大气污染控制工程教学中一个重要的实践环节，综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，进一步巩固和提高理论知识。
通过课程设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养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。
本设计为4吨每小时燃煤锅炉除尘系统设计，能使学生得到一次综合训练，特别是：
1.工程设计的基本方法、步骤，技术资料的查找与应用。
2.基本计算方法和绘图能力的训练。
3.综合运用本课程及有关课程的理论知识解决工程中的实际问题。
4.熟悉、贯彻国家环境保护法规及其他有关政策。
二、设计任务
1.除尘系统设计方案的分析、确定；
2.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；
3.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、系统总阻力；
4.风机及电机的选择设计：
根据所需处理的烟气量、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。
三，确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置
1，锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值
燃煤锅炉选：
其它锅炉，二类区，烟尘排放浓度（mg/m3）二时段｛200｝，烟气黑度为1级，SO2排放浓度900mg/m3
采用直管冲击式除尘器型号风量
2，净化方案
适合粒径范围1-10效率80%-95%阴力600—1200PA设备费用少，运行费中下
3，工艺
··
CaO+H2O-----Ca（OH）
SO2+H2O====H2SO3
Ca（OH）2+H2SO3====CaSO3+2H2O、
Ca（OH）2+CO2====CaCO3+H2O
当脱硫除尘装置内水的pH值降到7甚至7以下时，下流动，烟气或向上或向下旋转，就有了与水膜足够
CaSO3+H2SO3====SO3）2
CaCO3+H2SO3====3+H2O+CO2T
4，烟气量的确定，气的性质确定
排气量3000m3/h4t/h总12000m3/h
5、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。
系统图
四、管径的确定
1，冲击管要求风速15m/s又
=1.34则动压为
=150.75
查计算表：
根据最低风速、动压和气量，选用D=540mm合适，此时
风速为15m/s管径为540mm风量：
12190m3/h
=0.0299动压=150.75pa
2，各管段的压力损失
①管段ABAB=3.85m
风速15m/s540mm风量：
12190m3/h
=0.0299动压=135.2pa
则摩擦压力损失为
=3.8x0.0299x150.75=17.126pa
有一个渐
缩管1
=1.235如下图
查表可知ζ=0.1
则局部压力损失
0.1*150.75pa=15.71pa
②管段BDCD=3.16m
风速15m/s540mm风量：
12190m3/h
=0.0299动压=150.75pa
则摩擦压力损失为
=3.16×135.2×0.0299=14.24PA
有一个弯头1如下图
R/D=1.5ζ=0.25
则局部压力损失
0.25×150.75=37.69pa
③管段DG
两个弯头
弯头2与弯头3
则局部损失为
0.5×150.75=75.37pa
除尘器的选择
采用冲击式水浴除尘器
△
△p为除尘器阻力PAh为插入水深度Mmg为重力加速度m/s2v为喷头的出口速度m/sBC为系数B=37-1.05F/fC=0.4+0.004F/fF除尘器断面积m2f为进风管的横断面积M2
取h=20mmg=9.8v=15m/s
取除尘器压力损失△p=750Pa
④EF管段EF=2.5m
风速15m/s540mm风量：
12190m3/h
=0.0299动压=150.75pa
则摩擦压力损失为
=2.5×150.75×0.0299=11.27pa
一个渐扩管
F1/F2=2.25
ζ=0.23
0.23×150.75=34.67pa
五、烟囱的设计
1、烟囱高度的确定
首先确定所用烟囱的锅炉的蒸发量（t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定确定烟囱的高度。
4t/h最低高度为30米。
烟囱高度取30米。
2、烟囱直径的计算
烟囱出口内径可按下式计算
=
=0.536（m）
式中Q—通过烟囱的总烟气量，m3／h；
v—按下表选取的烟囱出口烟气流速，m/s。
本设计取15m/s
烟囱底部直径
d1＝d2+2×i×H=0.536+2
0.025
30=2.03（m）
式中d2－烟囱出口直径，”；
H一烟囱高度，m；
i——烟囱锥度，通常取i＝0.02一0.03
1、烟囱的抽力
=0.0342
30
（
）
1.01
105
=143.48（Pa）
式中H—烟囱高度m，；
tk－外界空气温度，℃
tp一烟囱内烟气平均温度，℃
B—当地大气压，Pa
六、系统阻力的计算
管段号
锅炉出气阻力
AB
BD
DG
除尘器阻力
EF
烟囱阻力
总损失
摩擦损失
17.126pa
14.24pa
11.27pa
42.63pa
局部损失
1000pa
15.71pa
37.69pa
75.37pa
750pa
34.67pa
143.38pa
1913.44pa
1956.07pa
系统摩擦损失：
=42.63pa
局部损失：
=163.44pa
锅炉出气阻力
=1000pa
烟囱阻力
=143.38pa
除尘器阻力
=750pa
总阻力
=1956.07pa
七，风机和电动机选择及计算
1、风机风量的计算
=1.1
12190=14201（m3/h）
式中1.1风量备用系数；
Q—标准状态下风机前标态下风量（烟气量），m3／h；
tP一风机前烟气温度，℃，若管道不太长，可以近似取锅锅炉排烟温度；
B——当地大气压力，kPa。
2、风机风压的计算
*
=1.2
1956.07
=2347.28（Pa）
式中1.2——风压备用系数；
计算出风机风量Qy和风机风压Hy后，可按风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需风机的型号。
选用风机：
Y5-47-6C离心引风机选用转速n=1600r/minQ=14201m3
2347.28pa
所以选用Y180M-2电动机功率22KW
复合电动机功率
=
=21.12（KW）
式中Qy—风机风量，m3/h；
Hy—风机风压，Pa
ηl一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）
η2一机械传动效率，当风机与电机直联传动时η2＝1。
用联轴器连接时η2＝0.95～0.98，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。
所以配套电动机满足需求
八，小节
我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手画图操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在设计过程中，我学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
六.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）全国通用管道计算表．中国建筑工业出版社，1977.
（3）环境工程设计手册（修订版）主编：
魏先勋湖南科学技术出版社，2002
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