大气污染控制课程设计.docx
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大气污染控制课程设计
设计名称
某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计
设计目的
通过课程设计进一步消化和巩固《大气污染控制工程》课程所学内容，并使所学的知识系统化，初步培养运用所学理论知识进行净化系统设计的能力。
通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定除尘系统的设计方案、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。
原始资料
锅炉型号：
SZL4—13型，共4台
设计耗煤量：
600kg/h（台）
煤的工业分析值：
CY=68%HY=4%SY=1%OY=5%
NY=1%WY=6%AY=15%
空气过剩系数：
=1.4
空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3
排烟温度：
130℃
烟气密度（标准状态下）：
1.34kg/m3
排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：
16%
烟气在锅炉出口前阻力：
800Pa
烟气其他性质按空气计算
烟尘浓度排放标准（标准状态下）：
200mg/m3（情形一）
20mg/m3 （情形二）
当地大气压力：
97.86kPa
冬季室外空气温度：
－1℃
锅炉平面和立面布置图见图1和图2，净化系统布置场地为锅炉房北侧15m以内。
图1平面布置图
图2剖面布置图
详细设计
1、燃煤锅炉排烟量和烟尘浓度的计算
1.1标准状态下理论烟气量的计算
以每100g煤为例，计算每小时产生烟气量：
表1理论烟气量计算表
元素
百分比/%
质量/g
相对原子质量
摩尔数
生成物
生成物摩尔数
C
68
68
12
5.667
CO2
5.667
H
4
4
1
4.000
H2O
（1）
2.000
O
5
5
16
0.3125
O2
0.15625
N
1
1
14
0.07143
N2
0.03572
S
1
1
32
0.03125
SO2
0.03125
WATER
6
6
18
0.3333
H20
（2）
0.3333
ASH
15
15
——
——
——
——
每100g煤燃烧所需标准理论空气量
空气所带的水分
理论产生烟气摩尔数
标准状态下理论烟气体积：
1.2标准状态下实际烟气量
标准状态下实际烟气摩尔数：
标准状态下实际烟气体积：
锅炉型号：
SZL4—13型，共4台,设计耗煤量：
600kg/h（台）
故每台锅炉每小时产生烟气量为：
1.3工况下实际烟气量
1.4标准状态烟尘浓度的计算
标准状态下烟尘浓度：
2、除尘器的比较和选择
2.1除尘效率
入口处烟尘浓度C=2.294g/m3，要求出口处烟尘浓度C2降为200mg/m3
2.2旋风除尘器的选型
2.2.1选型原则
（1）旋风除尘器的净化气体量应与实际需要处理含尘气体相一致，选择除尘器直径应尽量小些。
在必要时选用多管除尘器。
（2）旋风除尘器入口风速要保持在18~23m/s。
低于18m/s时，其除尘效率下降，高于23m/s时，除尘效率提高不明显，但阻力损失增加，耗电量也增多。
（3）选择除尘器时，要根据工况考虑阻力损失及结构形式，尽可能使之动力消耗减少，且便于制造维护。
（4）旋风除尘器能捕集到的最小尘粒应等于或小于被处理气体的粉尘粒度。
（5）当含尘气体温度很高时，要注意保温，避免水分在除尘器内凝结。
根据不同情况，除尘器内的最低温度要高于露点30
~50
。
（6）旋风除尘器结构的密闭要好，确保不漏风。
尤其是负压操作，更应注意卸料锁风装置的可靠性。
（7）易燃易爆粉尘（如煤粉），应设有防爆装置。
防爆装置的通常做法是在入口管道上加上一个安全防爆阀门。
（8）当粉尘粘性较小时，最大允许含尘质量浓度与旋风筒直径有关，即直径越大其允许含尘质量浓度也越大。
2.2.2选型
经过比较与筛选，XLP/A,B型旋风除尘器，φ300~3000，风量700~104980m3/h，阻力为1000Pa
XLP型包括XLP/A与XLP/B两种型号干式旋风除尘器，XLP原为CLP型，由于旁路的利用，利于含尘气体中较细粉尘的分离，属于高效旋风除尘器之一。
结构特征：
具有螺旋线形的粉尘旁路分离室，排出管较浅，螺旋蜗壳形的窄长入口及细长的外形。
XLP/A标定的阻力系数为8.0，XLP/B为5.8；选用除尘器时，XLP/A入口气流速度一般取12~16米/秒。
根据处理气体量的不同，XLP/A、XLP/B各分为七种规格，根据安装在风机前后位置不同，又各分为X型（吸出式）和Y型（压入式）。
其中X型号在除尘器本体上增加了出口蜗壳。
对于除尘器，根据入口蜗壳旋转方向不同又分为N型（左回旋）和S型（右回旋）。
选用XLP/A—9.4，
进口风速为17m/s，处理风量为10650m3/h，位于吸入端出口带蜗壳，阻力损失为142.0Pa。
表2旋风除尘器型号尺寸表
型号
D
H
H1
H2
L
W
C
C1
a
XLP/A-9.4
940
4055
907
1827
1226
1222
590
592
245
a1
b
b2
D1
D2
D3
D4
n-d
n1-d1
291
735
781
560
606
165
197
16-φ13
16-φ13
图3旋风除尘器构造图
3、管道设计
烟气流量为
，即2.664m3/s，锅炉烟尘流速为10~15m/s，选择薄钢板圆形管道，管道内壁粗糙度K为0.15，选择烟尘流速v=15m/s，则烟道内径D:
查表圆整后确定管径D=500mm
则实际流速v：
查得单位长度摩擦阻力Rm=4.1Pa/m。
表3排烟系统沿程损失计算表
管段编号
管径（mm）
流速（m/s）
单位长度摩擦阻力
（Pa/m）
管长（m）
阻力（Pa）
1
600
9.43
1.6
0.6
2.46
2
500
13.57
4.1
2.0
8.2
3
500
13.57
4.1
0.5
2.05
4
500
13.57
4.1
0.5
2.05
5
500
13.57
4.1
3.85+0.5=4.35
18.04
6
500
13.57
4.1
0.5
2.05
总沿程阻力P1
34.85
表4排烟系统局部阻力损失计算表
位置
类型
局部阻力系数
流速（m/s）
阻力（Pa）
1-2
渐缩管
0.10
9.43
3.90
2-3
乙型管
0.16
13.57
12.91
除尘器XLP/A-9.4（X型）
—
—
17（进口气速）
142.0
除尘器入口
天圆地方（渐扩）
0.10
13.57
8.07
除尘器出口
天圆地方（渐缩）
0.04
13.57
3.23
4-5
弯头
0.25
13.57
20.19
5—风机
弯头
0.25
13.57
20.19
5—风机
渐扩管
0.10
13.57
8.07
风机—烟道
天圆地方（渐扩）
0.10
13.57
8.07
总局部阻力P2
226.63
其中局部阻力损失
工况下烟气密度
总阻力损失
P=P1+P2+P3=1061.38Pa
P3——烟气在锅炉出口前阻力，800Pa
4、烟囱设计
4.1烟囱高度的确定
SZL4—13型，共4台，额定蒸发量为4t/h，每个新建锅炉房只能设一根烟囱，烟囱高度应根据锅炉房装机总容量，按下表规定执行。
表5烟囱高度的确定
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
选择烟囱高度H=40m。
根据1997年1月1日后大气污染物排放限值的国家标准，当最高允许排放浓度为120mg/m3及以上，排气筒高度为40m时，采用二级标准，最高允许排放速率为39kg/h。
4.2烟囱出口截面积的计算
根据公式：
其中，S——烟囱出口截面积，m2
——烟气量，m3/h
vg——烟气自烟囱口排出的速度，m/s
合理的排烟速度与当地的风速之比值为1.5：
1，设10m处风速为6m/s（四级风），40m处风速修正为1.3
vg取为11.7m/s。
烟囱直径：
4.3烟囱底部内径
根据
D——烟囱底部内径；
i——烟囱锥度，通常取i=0.02～0.03，本计算中取i=0.02；
4.4烟囱抽力的计算
4.4.1烟气在管道中的温度降
q——管道单位面积散热损失，室内取4187kJ/（m2·h），室外取5443kJ/（m2·h）
Q——标准状态下烟气流量，m3/h
F——管道散热面积，m2
CV——标准状态下烟气平均比热容，一般取1.352~1.357KJ/（m3·
4.4.2烟气在烟囱中的温度降
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，取为0.4
4.4.3烟囱内烟气的平均温度
烟囱入口处烟气温度t1=130-7.65=122.35
烟囱出口处烟气温度t2=t1-4=122.35-4=118.35
烟囱内烟气的平均温度t=（t1+t2）/2=120.35
烟囱内烟气的平均流量为
4.4.4烟囱抽力的计算
H—烟囱高度，m
tk—外界空气温度，
tp—烟囱内烟气的平均温度，
B—当地大气压，Pa
5、风机与电机的选择
5.1风机风量计算
1.1——风量备用系数；
Q——标准状态下风机前表态下风量，m3/h；
tp——风机前烟气温度，
，若管道不长，可以近似取锅炉排烟温度；
P——当地大气压力，kPa
5.2风机风压计算
其中，1.2—风压备用系数；
P—系统总压力，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验用气体温度，
—标准状况下烟气密度，为1.34kg/m3
5.3风机的选型
选用Y6—30—13型锅炉引风机，采用后倾式平直叶片，叶轮与进风口接合处为流线型过渡，具有不粘灰、气态效率高，低噪声、功率小等特点。
输送烟气温度可达350
，采用三角皮带传动，可与0.2~4t/h的锅炉配套。
选用机号为8.6的Y6—30—13型引风机。
表6引风机与电机的选型
型号
机号
配用锅炉（t/h）
设计风量（m3/h）
设计风压（Pa）
转速（r/min）
轴功率（kW）
工作温度（
）
电机型号
功率
转速（r/min）
噪声（dB）
Y6—30—13
8.6
4
16900
2687
1650
11.5
300
Y180M-4
18.5
1470
82
参考文献
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高等教育出版社,2002
[2]唐敬拎,张禄虎编.除尘装置系统及设备设计选用手册.北京:
化学工业出版社,2005
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机械工业出版社,2007
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化学工业出版社,2005
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化学工业出版社,2004
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化学工业出版社,2005
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化学工业出版社,2007
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冶金工业出版社,2003
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