東北石油大學大氣課程設計

1、第1章 設計任務書1.1 課程設計的題目t/h燃煤量的采暖鍋爐房旋風水膜除塵器除塵系統(tǒng)設計。1.2 課程設計的目的通過課程設計進一步消化和鞏固本課程所學內容，并使所學的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學理論知識進行凈化系統(tǒng)設計的初步能力。通過設計，了解工程設計的內容、方法及步驟，培養(yǎng)學生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設計方案、進行設計計算、繪制工程圖、使用技術資料、編寫設計說明書的能力。1.3 設計依據(jù)一、 大氣質量標準 當?shù)卮髿赓|量執(zhí)行大氣環(huán)境質量標準“GB13271-2001”中的二級標準。 二、 煙塵排放濃度 執(zhí)行大氣環(huán)境質量標準“GB13271-2001”中的二級標準。1.4 設計原始資料×4

2、）t/h排煙溫度：1603空氣過剩系數(shù)：排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：16%煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa冬季室外空氣溫度：1空氣含水（標準狀態(tài)下）按0.01293 kg/m3 煙氣其它性質按空氣計算煤的工業(yè)分析值：CY=68% HY=4% SY=1% QY=5% NY=1% WY=6% AY=15% VY=13%按鍋爐大氣污染物排放標準（GB132712001）中二類區(qū)標準執(zhí)行。煙塵濃度排放標準（標準狀態(tài)下）：200 mg/m3二氧化硫排放標準（標準狀態(tài)下）：900 mg/m3凈化系統(tǒng)布置場地如圖311所示的鍋爐房北側15m以內。1.5 設計內容和要求1. 燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化

3、硫濃度的計算。2. 凈化系統(tǒng)設計方案的分析確定。3. 除塵器的比較和選擇：確定除塵器類型、型號慣用語規(guī)格，并確定主要運行參數(shù)。4. 管網(wǎng)布置及計算：確定各裝置的位置及管道布置。并計算管段的管徑、長度、煙囪高度和出口內徑以及系統(tǒng)總阻力。5. 風機及電機的選擇設計：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計算選擇風機種類、型號及電動機的種類、型號必功率。6. 編寫設計說明書：設計說明書按設計程序編寫，包括方案的確定、設計計算、設備選擇和有關設計的簡圖等內容。課程設計說明書應有封面、目錄、前言、正文、小結及參考文獻等部分，文字應簡明、通順、內容正確完整，書寫工整、裝訂成冊。7. 圖紙要求（1

4、）除塵系統(tǒng)圖一張（1號圖或2號圖）。系統(tǒng)圖應按比例繪制、標出設備、管件編號，并附明細表。（2）除塵系統(tǒng)平面、剖面布置圖23張（1號、2號或3號），如圖11和12,圖中設備管件應標編號，編號應與系統(tǒng)圖對應。布置圖應按比例繪制。鍋爐房及鍋爐的繪制可以簡化，但應能表明建筑外形和主要結構型式。在平面布置圖中應有方位標志（指北針）。第二章 除塵器的選型及計算2.1 鍋爐煙氣量的計算一、煤燃燒的假設： （1）煤中固定氧可用于燃燒； （2）煤中硫主要被氧化成二氧化硫； （3）不考慮氮氧化物的產生； （4）煤中的氮在燃燒時轉化為氮氣。二、標準狀況下理論空氣量以1kg煤燃燒為基礎，則： 重量（g） 摩爾數(shù)（mo

5、l） 需氧量（mol） H 40 40 10 S 10 0.3125 0.3125 O 50 3.125 -3.125 N 10 0.3571 0 H2O 60 3.333 故有： 標準狀況下理論需氧量： 標準狀況下理論空氣量：式中 標準狀態(tài)下理論空氣量，() ；三、標準狀況下理論煙氣量（空氣含水為0.01293 g/m3）： ： ：故有：標準狀況下理論需氧量： 四、標準狀況下實際煙氣量式中 a空氣過剩系數(shù)；標準狀態(tài)下理論煙氣量，；標準狀態(tài)下理論空氣量，。則：標準狀態(tài)下煙氣流量Q應以計，因此，：2.2 除塵器的選擇一、除塵器應達到的除塵效率： =91.45%式中 標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度，mg/

6、m3； 標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值，mg/m3；二、 除塵器應達到的除SO2效率： =53.85%式中 C標準狀態(tài)下煙氣含SO2濃度，mg/m3； Cs標準狀態(tài)下鍋爐SO2排放標準中規(guī)定值，mg/m3；三、除塵器的選擇根據(jù)煙塵的粒徑分布或種類、工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率確定除塵器的種類、型號及規(guī)格。確定除塵器的運行參數(shù)，如氣流速度、壓力損失、捕集粉塵量等。每臺鍋爐工況下煙氣流量： Q= =* =12193 (m3/h)式中 Q 標準狀態(tài)下煙氣流量，m3/h； T 工況下煙氣溫度，K； T 標準狀態(tài)下溫度，273K。 則煙氣流速為=3.4(m3/s)臥式旋風水膜除塵器的

7、型號及性能:型號91011風量m³/h額定氣量200002500030000使用范圍165002100021000260002500033000耗水量及供水量定期供水T，hD1 （Dg）404040D2（Dg）656565連續(xù)供水T，hD1 （Dg）252525D電磁閥111 圖號CT 531（九）CT 531（十）CT 531（十一）主要尺寸L415547405320D165618081958H433345604898A92510001075B166017001890C556608658E720800880F272296321G118013401580壓力損失Pa115120125

8、除塵器質量Kg160524812926旋風脫水圖號CT531（十四）CT531（十五）CT531（十六）主要尺寸L423547605200D165618081958H359837904083C556608658E700800880F27229632118509001000A92510001075壓力損失Pa110115120質量Kg150422642636根據(jù)條件選擇型號是9號。 確定除塵器、風機和煙囪的位置及管道的布置一、旋風水膜除塵器 旋風除塵器是利用旋轉氣流對粉塵產生離心力，使其從氣流中分離出來，分離的最小粒徑可達到5-10微米。其結構簡單、緊湊、占地面積小、造價低、維護方便、可耐高溫高

9、壓，可用于特高濃度（高達500g/m3以上）的粉塵。（1）旋風除塵器內部沒有運動部件，維護方便。（2）制作、管理十分方便。（3）處理相同風量的情況下體積小，結構簡單，價格便宜。（4）作為預除塵器使用時，可以立式安裝，使用方便。（5）處理大風量時便于多臺并聯(lián)使用，效率阻力不受影響。（6）可耐400高溫，如采用特殊的耐高溫材料，還可以耐受更高的溫度。（7）除塵器內設耐磨內襯后，可用以凈化含高磨蝕性粉塵的煙氣。（8）以干法清灰，有利于回收有價值的粉塵。（1）卸灰閥如果漏損會嚴重影響除塵效率。（2）磨損嚴重，特別是處理高濃度或磨損性大的粉塵時。（3）除塵效率不高(對捕集粒徑小于5um的微細粉塵和塵粒密

10、度小的粉塵，效率較低)，單獨使用有時滿足不了含塵氣體排放濃度的要求。（4）由于除塵效率隨筒體直徑增加而降低，因而單個除塵器的處理風量受到一定限制。綜上所述，根據(jù)煙塵的粒徑分布或種類、工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率確定除塵器的種類、型號及規(guī)格。本設計確定除塵器為干濕一體除塵器D1345（其為旋風水膜除塵器的一種）。干濕一體除塵器是將旋風除塵器內筒作為水膜除塵器的筒體，是旋風和水膜兩種除塵作用有效地結合在一起，是含塵氣體在一個除塵裝置中得到二次凈化，以提高除塵效率。含塵氣體從入口進入裝置內，先經(jīng)過一級旋風除塵器除塵，然后進入內筒（內壁有流動的水膜），再進行二次離心水膜除塵。由于增加了

11、第一級干式除塵所以進口允許最高含塵濃度可高一些，可達到4g/m3。進口速度以183，壓力損失為640930Pa。干濕一體除塵器結構圖請見附錄一。二、風機和煙囪首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量(t/h)，然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定(表5-1)確定煙囪的高度。表4-1 鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力/(t/h)< 1122661010202635煙囪最低高度/m202530354045×4）鍋爐總的蒸發(fā)量4*4=16(t/h)，則選煙囪高度為40m。煙囪出口內徑可按下式計算：式中 Q通過煙囪的總煙氣量，m3/h ； V按表4-2選取的煙囪出口煙氣流速，m/s ；

12、表4-2 煙囪出口煙氣流速/(m/s)通 風 方 式運 行 情 況全負荷時最小負荷機 械 通 風1020自 然 通 風6.010選v=4m/s =2.08(m) =2.08+2*0.025*40 =4.08(m)式中 d2煙囪出口直徑，m ；煙囪高度，m ；煙囪錐度，通常取 =0.020.03 ； =183(pa) 式中 煙囪高度，m ； 外界空氣溫度， ； 煙囪內煙氣平均溫度， ； 當?shù)卮髿鈮海琍a ；三、管道的布置根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定了各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對各裝置及管道的布置應力求簡單，緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝、

13、操作和檢修方便。管徑的確定式中 Q工況下管內煙氣流量，m3/s；煙氣流速，m/s， (可查有關手冊確定，對于鍋爐煙塵)；取=13m/s d = 5m 則內徑 d1=550-2*0.75=548.5mm由上述公式可算出實際煙氣流速系統(tǒng)阻力的計算一、摩擦壓力的損失對于圓管： 式中 管道長度，m ； 管道直徑，m ； 煙氣密度，kg/m3 ；管中氣流平均速率，m/s ；摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)和管道相對粗糙度的函數(shù)?？梢圆槭謨缘玫?實際中對金屬管道值可取0.02，對磚砌或混凝土管道值可取0.04) ；二、局部壓力損失 式中 異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關手冊中查到；圖5-1 除塵器入口前管道示意

14、圖圖5-1中一為漸縮管。45時，取=45， =8.6(pa) l1=0.05*tan67.5=0.12(m)圖5-1中二為30°Z形彎頭 查=Re' 由手冊查得 =13.5(pa)圖5-1中三為漸擴管查手冊得=16.3(pa)圖5-2 除塵器出口至風機入口段管段示意圖圖5-2中a為漸擴管。45時，取=30，圖4-2中b、c均為90°彎頭 兩個彎頭'=2=2*19.8=39.6(pa) 圖5-3 T形三通管示意圖對于如圖5-3所示T形三通管 對于T形合流三通 =47.2(pa)系統(tǒng)總阻力(其中鍋爐出口前阻力為800 pa，除塵器阻力為1400 pa)=29.7

15、+208+8.6+13.5+16.3+8.6+39.6+67.0+47.2+800+1400 =2638.5 (pa)一、系統(tǒng)總阻力的計算由以上計算可知，系統(tǒng)的總阻力為（其中鍋爐出口前阻力800Pa，除塵器阻力取900Pa）： 二、標準狀況下風機風量的計算式中 1.1風量備用系數(shù)；Q標準狀態(tài)下風機前風量，m3/h；tp風機前煙氣溫度， 。若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度；B當?shù)卮髿鈮毫?，kPa。三、標準狀況下風機風壓的計算式中 1.2風壓備用系數(shù)；系統(tǒng)總壓力，Pa；Sy煙囪抽力，Pa；tp風機前煙氣溫度；ty風機性能表中給出的試驗用氣體溫度，為200；y3。 四、電動機功率的計算式中 Qy

16、風機風量，m3/h；Hy風機風壓，Pa；1風機在全壓頭時的效率（低效風機為0.6，高效風機為0.9），取0.8；2機械傳動效率，在本設計中取2=0.95； 。根據(jù)的值，選定Y6-41-C型號的風機，其性能規(guī)格如表3-4所示。表3-4 Y6-41-C型風機規(guī)格參數(shù)型號名稱配用電機（KW-P）風量（m3/h）全壓（Pa）主軸轉速（r/min）Y6-41-C鍋爐引風機15-47800-151002236-29912100適用范圍：鍋爐煙道排風，配用風機的電機一般由風機生產廠配套供應。當煙氣管道較長時，必須考慮煙氣溫度的降低。除塵器、風機、煙囪的煙氣流量應按各點的溫度計算。一、煙氣在管道中的溫度降式中

17、 Q標準狀態(tài)下煙氣流量，m3/h ； F管道散熱面積，m2 ；標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容(一般為1.3521.357 kJ/m3·) ；管道單位面積散熱損失 ；室內=4187 kJ/m2·h ；室外=5443 kJ/m2·h ； 室內管道長 ：L=2.18-0.12-0.6=1.46 (m) F=L·D=3.14*1.46*0.5=2.29(m2) 室外管道長 ：L=9.5-1.46=8.04 (m) F=L·D=3.14*8.04*0.5=12.62(m2)二、煙氣在煙囪中的溫度降 式中 H煙囪高度，m ； D合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和，t/h ； A溫降系數(shù)，可由表3-2-1查得 ； 表7-1 煙囪溫降系數(shù)煙囪種類鋼煙囪(無襯筒)鋼煙囪(有襯筒)磚煙囪(<50m)磚煙囪2第三章 繪制圖紙圖紙見附錄（旋風水膜除塵器結構圖、鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)平面布置圖、鍋