大气污染控制工程课程设计报告书(共21页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上课 程 设 计 任 务 书一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，要求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，并进一步巩固和提高理论知识。通过设计，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。二 设计资料 煤质表飞灰含氧量水分含氮量含硫量61.6%2.60.8%1.2设计参数：锅炉台数：6台设计耗煤量：600kg/h（台）烟气粘度：2.4X105pa.s烟气温度：473K空气过剩系数：a=1.2烟气在锅炉出口前阻力：1000pa烟气密度：1.18kg/m3按锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)中二类区标准执行：标准状态下烟尘允许排放浓度：200mg/m3标准状态下二氧化硫允许排放浓度：900mg/m3三设计内容和要求在课程设计实践过程中，灵活运用学习的除尘系统的基本原理、基本装置。结合相关文献资料的收集查阅，掌握除尘系统的设计。1.燃煤锅炉除尘系统简介；除尘系统的设计； 2.根据燃煤量、煤质等数据计算烟气量及烟尘浓度；选择除尘器；3.确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置，并计算各管段的管径、长度；4.烟囱的设计；5.系统阻力的计算；6.风机和电动机的选择和计算；7.绘制锅炉烟气除尘系统平面布置图和剖面图各1张。四主要参考文献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，2006.2同济大学等编.锅炉及锅炉设备.北京：中国建筑工业出版社，1986.3蒋文举主编.大气污染控制工程.北京：高等教育出版社，2006.4金国淼等编.除尘设备.北京：化学工业出版社，2002.5左其武，张殿印.北京：化学工业出版社，2010.6杨旭中. .北京：中国电力出版社，2006.目 录专心-专注-专业1 前 言随着工业的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长的时间内不会有根本性的改变。大气质量是环境质量的一个重要内容。人的生存每时每刻都离不开空气，大气质量与人类生存环境息息相关，所以对大气污染的治理与控制非常重要。大气流动性强、涉及面广，而且一旦受污染后，修复比较困难。虽然人们在大气环境整治方面做了大量工作，但目前的空气质量仍然不尽如人意，因此防止污染、改善空气环境成为当今迫切的环境任务。燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染里我们赖以生存的环境。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主，其中尘和酸雨危害最大，而且污染程度还在加剧。因此控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO_2危害的关键问题。除尘脱硫一体化是将高温煤气中的粉尘颗粒和气态SO_2在一个单独的捕集单元中脱硫。除尘脱硫一体化装置可概括为干法和湿法两种目前国内外已开发了大量脱硫除尘一体化装置，主要有水膜除尘器、文丘里旋风水膜除尘器、卧式旋风水膜除尘器、喷淋塔除尘脱硫装置、冲击式水浴除尘器、自激式除尘器旋流板塔脱硫除尘一体化装置以及高压静电滤槽复合型卧式除尘器等湿式处理装置。由于除尘脱硫一体化工艺具有投资少、运转费用低、脱硫率适中、操作管理简便、结构 紧凑、占地面积小等优点，因此被广泛应用。 2 烟气量烟尘浓度和二氧化硫浓度的计算2.1 标准状态下理论空气量 标准状态下理论空气量 式中 ， ， ，分别为煤各元素所含的质量分数。代入 72% ，4%，1%，5%， 4.76×（1.867×87.8% 0 0.7×1.2%0.7×1.6%） 7.79 (/kg)2.2 标准状态下理论烟气量标注状态下理论烟气量（设空气含湿量为12.93 ）（/kg）式中 标准状态下理论空气量，； 煤中水分所占质量分数，； N元素在所占质量分数，； 1.867×（0.8780.375×1.2%）01.24×2.6%0.016×7.790.79×7.790.8×0.8% 7.97 （/kg）2.3 标准状态下实际烟气量 式中 1.27.971.016×(1.21) ×7.799.55 （/kg）标准状态下烟气流量Q应以/h计，因此，Q=设计耗煤量则 标准状态下实际烟气流量QQ设计耗煤量 9.55×600 5730 （/h）2.4 标准状态下烟气含尘浓度烟气含尘浓度 （kg/）式中 排烟中飞灰占不可燃成分的质量分数煤中不可燃成分的含量；标准状态下实际烟气量，（kg/）。 C 6.283× （kg/） 6283（）2.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度烟气中二氧化硫浓度 式中 煤中可燃硫的质量分数 × 2510 （mg/）3 除尘器的选择3.1 除尘器应达到的除尘效率式中 标准状态下烟气含尘浓度，mg/标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/。代入 C=6283, =200, 196.8%3.2 除尘器的选择 工况下烟气流量 式中 标准状态下的烟气流量，工况下烟气温度，K标准状态下温度，273 K 9928 （/s）则烟气流速为 ÷36009928÷36002.76 （/s）根据工况下的烟气量及要求达到的除尘效率确定除尘器：由泊头；蓝天除尘设备有限公司所提供的 “CCT型前置冲击湍球脱硫除尘气体净化器及磨石改造除尘器”中选取CCT4型前置冲击湍球脱硫除尘气体净化器及磨石改造除尘器。产品性能规格见表1，设备外形结构尺寸见表2.图1CCT-4型前置冲击湍球脱硫除尘气体净化器及磨石改造除尘器外形结构尺寸4 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置4.1 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。4.2 管径的确定 (m)式中 Q工况下管内烟气流量，；v烟气流速，(对于锅炉烟尘=10-15 m/s)取=14 m/s 则 d= 0.501 (m)园整并选取风道表3 风道直径规格表外径D/mm钢制板风管外径允许偏差壁厚/mm500±10.75内径： =500-2×0.75=498.5 (mm)由公式d= 可计算出实际烟气流速：= = 14.1 （m/s）符合锅炉烟尘=10-15 m/s 5 烟囱的设计5.1 烟囱高度的确定 首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量（t/h）,然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（表4）确定烟囱的高度。 表4 锅炉烟囱的高度锅炉总额定出力/（t/h）11-22-66-1010-2026-35烟囱最低高度/m202530354045锅炉总额定出力：4×6=24 （t/h）故选定烟囱的高度为 44 m 。5.2 烟囱直径的计算(1）烟囱出口内径可按下式计算: d=0.0188 (m)式中 通过烟囱的总烟气量，；按表5 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时机械通风10-204-5自然通风6-102.5-3选定4 m/s d0.0188 2.29 m园整取 d2.3 m 。(2)烟囱底部内径：=2×i×H式中 烟囱出口直径，m烟囱高度，m；i烟囱锥度（通常取i=0.02-0.03）。 取i=0.02 ，=2.32×0.02×444.06 m 圆整取 4 m 。5.3 烟囱的抽力0.0342H() ·B (Pa)式中 H烟囱的高度，m； 外界空气温度，10 ； 烟囱内烟气平均温度，200； B当地大气压，96880 Pa 。 =0.0342×44×() ×96880 (Pa) =213.3 (Pa)6 系统阻力计算6.1 摩擦压力损失（1）对于圆管： ×× (Pa)式中 管道直径,m烟气密度，kg/m3管中气流平均速率, m/s管道长度,m.摩擦阻力系数（实际中对金属管道可取0.02，对砖砌或混凝土管道可取0.04）。对于直径500mm圆管：设 L=18 m 则 0.02×× 113（Pa）（2） 对于砖砌拱形烟道(见图2) 图2 砖砌拱形烟道示意图 A2× D500 mm式中A为面积得 B531 mm式中，A为面积，X为周长X2×B2×0.5311.90（m）则 R 0.207 m设 烟道长度10 m其中 0.04则 ×× (Pa) 0.04××113 （Pa）6.2 局部压力损失式中 异形管件的局部阻力系数，与相对应的断面平均气流速率，m/s 烟气密度，kg/m3（1） 图3 中a为渐缩管 图3 除尘器入口前管道示意图时，0.1取，14.1 m/sP0.1×1.18×÷211.7 （Pa） 0.05×tan67.50.12（m）（2） 图3 中 b 为渐扩管 0.7 依此查得0.09则 P0.09×10.6 (Pa) =0.5 m 图4 中a为渐缩管图4 除尘器出口至风机入口管道示意图此渐缩管的规格与图4中的是相同的。0.1P0.1×11.7（Pa） 图4 中b为 弯管（视为两个弯管相接） 0.157P2×0.175× 41 （Pa） 图4 中c为弯头 0.23P0.23×27 （Pa）（3） 图5 为T型三通 图5 为T型三通示意图 对于T型分流三通0.78 P0.78× 91.5（Pa） 对于T型合流三通0.55P0.55×64.5（Pa）则 系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为1000 Pa，除尘器阻取1000 Pa）84.511311.710.611.7412791.564.510001000 2433.2 （Pa）7 风机和电动机选择及计算7.1 标准状态下风机风量计算式中 1.1风量备用系数； Q标准状态下风机前表风量； 风机前烟气温度，若管道不太长，可以进似取锅炉排烟温度； 当地大气压，96.880 kPa。 1.1×5730××11421.6 （/h）7.2 风机风压计算式中 1.2 风量备用系数； 系统总阻力，Pa； 烟囱抽力，Pa； 风机前的烟气温度，； 风机性能表中给出的试验用气体温度，；（参考德惠风机选型系统） 标准状况下烟气密度，1.34 1.2×（2590.5213.3）××2105 （Pa）根据和，选定Y5-47型No.7c的引风机，性能如表6。表6 引风机性能表机号传动方式转速（r/min）流量（/h）全压（Pa）内效率（%）内功率（kw）所需功率（kw）C式23201166330307912.42177.3电动机功率计算式中 风机风量； 风机风压； 风机在全压头时的效率,0.81（一般风机为0.6，高效风机约为0.9）； 机械传动效率，当风机与电动机直连传动时=0.95； 电动机备用系数，对风机，=1.3。11.3 (kw)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。8 系统中烟气温度的变化8.1 烟气在管道中的温度降 （）式中Q 标准状态下烟气流量，m3/h管道散热面积，m2 标准状态下烟气平均比热容（一般为1.3521.357KJ/(m3·°C）管道单位面积散热损失 KJ/(m3·h)室内 =4187 KJ/(m3·h)室外=5443 KJ/(m3·h)室内管道长： L=2.20-0.6-0.12=1.1.48 m FD·L3.14×0.5×1.482.32 m2室外管道长：L18-1.4816.52 m FD·L3.14×.5×16.5225.94 m2 19.4 （）8.2 烟气在烟囱中的温度降式中 烟囱高度，m。温度系数，可由表3-2-6查得。合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h；表7 烟囱温降系数烟囱类型钢烟囱（无衬筒）钢烟囱（有衬筒）砖烟囱（H50m）壁厚小于0.5m砖烟囱壁厚大于0.5mA20.80.40.2 3.6 （）总温度降 t19.43.623 （）9 绘制图纸锅炉烟尘除尘系统平面布置图和剖面图，见附图1和附图2。心得体会本次大气污染控制工程课程设计主要设计了燃煤暖锅炉烟气除尘系统。通过本次课程设计，我不但回顾了课本中学习的内容、巩固了知识，另一方面，也对当前环保产业的发展有了直观的认识，特别是除尘设备的发展现状。从风量计算，浓度计算，除尘效率到管线布置，我们初步将学过的知识统合地应用了一遍，为以后的工作打下了一定基础。由于是第一次设计，其中难免有些不足甚至错误，还请老师批评指正。谢 辞 参 考 文 献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，20062同济大学等编.锅炉及锅炉设备.北京：中国建筑工业出版社，19863蒋文举主编.大气污染控制工程.北京：高等教育出版社，20064 金国淼等编.除尘设备.北京：化学工业出版社，2002.5左其武，张殿印.北京：化学工业出版社，2010.6杨旭中. .北京：中国电力出版社，2006.