1、长江大学大 气 污 染 控 制 工 程课 程 设 计题目名称： GZ 市燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统 院 （系）： 化工学院 专业班级： 环工 11101 学生姓名： 鲁文龙 学 号： 201102859 指导教师： 谢芳琴 时 间： 2014/10/11 长江大学目录前言.课程设计任务书. 课程设计说明书11 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算32 除尘器的选择.43 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置54 烟囱的设计.65 系统阻力的计算76 风机和电机的选择及计算.107 系统烟气温度的变化128 主要参考书目.13小结.13 附图.14致谢.16 长江大学前言1.1 设计目的通过设计
2、进一步消化和巩固本能课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。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。1.2 设计任务GZ 市燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统。1.2 设计依据及原则执行标准：广东省地方标准锅炉大气污染物排放标准DB44765-2010 中 A 类区标准1.3 锅炉房基本概况锅炉型号：SZL4-13 型，共 4 台（2.8MW*4）设计耗煤量：600kg/h（台）排烟温度：180C烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m 3空气过剩系数：a=1
3、.5排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：18%烟气在锅炉出口前阻力：750 Pa当地大气压：98 Pa冬季室外空气温度：-3C空气含水（标准状态下）按 0.0129kg/m3设空气含湿量=12.93g/m 3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：CY=68% HY=4% SY=1% OY=5%NY=1% WY=6% AY=15% VY=13%按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：120mg/m 3二氧化碳排放标准（标准状态下）：400mg/m 3净化系统布置场地如图所示的锅炉房北侧 15m 以内。长江大学长江大学1大气污染控制工程课
4、程设计任务书一、课程设计的题目GZ 市燃煤锅炉房烟气除尘系统设计二、课程设计的目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学的内容，使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行系统设计的初步能力。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。三、设计原始资料1 应用领域：水泥建材行业、冶金行业、采暖通风行业、工民建等。2 运行工况：锅炉型号 SZL4-13 型，共 4 台（2.8MW/台）设计耗煤量：（400-800）kg/h/台排烟温度：（140-180）烟气密度（标态）：1.34kg/m 3空气过
5、剩系数：=1.1-1.5排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：18%烟气在锅炉出口前的阻力：750Pa烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：C Y=68%，H Y=4%，S Y=1%，O Y=5%，N Y=1%，W Y=6%，A Y=15%，V Y=13%。3 水文气象资料周围风速：5m/s年降水量：60cm 3风向：西北风当地大气压力：98kPa空气湿度：0.0129kg/m 3冬季室外最低气温：-34 土建基础情况：工厂原有土建基础良好，对净化系统的施工无不良影响。5 地下水位：地下水位距地面 4m 以下，对设备基础无侵蚀性。6 生产废气单位的排气量年度变化情况：附近 2km 以内无较大大规模
6、社区，周围无教育、科研等科教文化区。7 附近水源及自来水供应状况：附近 5km 以内有一重要的流域水，自来水供应方便。8 收集粉尘处理运输：收集到的粉尘经过简单无害化处理后，就地掩埋或填坑处理。9 设备服役期限等相关数据资料：预计设备的使用年限在 20 年，设备维护管理以及更新设置专人负责管理。10 执行标准：广东省地方标准锅炉大气污染物排放标准DB44765-2010 中 A 类区标准11 净化系统布置场地：净化系统布置场地见附图锅炉房平面布置及除尘系统布置区域图，从待选的 A、B、C、D 四个不同方位选择一个作为净化系统的场地，进行布置。四、课程设计内容及要求1 燃煤锅炉排烟量以及烟尘和二
7、氧化硫浓度的计算。2 净化系统设计方案的分析确定。3 除尘器的比较选型：确定除尘器类型、型号及规格，主要运行参数。4 管路布置及计算：计算各装置的位置及管路布置。计算各管段的管径、长度，烟囱高度长江大学2和出口内径以及系统总阻力和总处理量。5 风机及电机的选择设计：根据系统总阻力和总处理量计算选择风机种型号及电动机型号。6 编写设计说明书：包括方案的确定、设计计算、设备选择和有关设计的简图等内容。应有封面、目录、前言、正文、小节及参考文献等部分。7 图纸要求：除尘系统平面布置图 1 张、除尘系统剖面图 1 张，除尘系统图 1 张。8 课程设计提交要求：依次按设计任务书，设计说明书，附表和附图的
8、顺序，合订成册。长江大学31 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算（1） 标准状态下理论空气 34.78(165.0.7.)(/yyyyaQCHSOmkg式中 C ,H ,S ,O 分别为煤中各元素所含的质量分数。yy计算：3.*(0.*.4.1*0.5)697m/)akg（2） 标准状态下理论烟气量 )/(8.079.016.241)35.0(8.1 3 kgmNQWHSCQ yaayyyys 式中 -标准状态下理论空气量，a kgm/3-煤中水分所占质量分数，yW%-N 元素在煤中所占质量分数，N计算： 3=1.867*0.+5*.01.24+1.*06.197+9=4(m/)sQkg（ ）（
9、3） 标准状态下实际烟气量(m3N/kg）as)1(06.式中： 空气过量系数。理论烟气量（m 3N/kg）sQ理论空气量（m 3N/kg）a烟气流量 Q 应以 m3N/h 计，因此。 设计耗煤量sQ33N7.421.06(.51)6.979(/kg).657(m/h)ss设 计 耗 煤 量长江大学4（4） 烟气含尘浓度(kg/m3)sYhQAdC式中： dsh排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的质量分数，排放因子，；AY煤中灰分（不可燃成分）的含量，；Qs标准状态下实际烟气量，m 3/kg。C=1815/10.96 = 2.4610 -3 (kg/m3)（5） 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的
10、计算(mg/m3)6102sYSOC式中：S Y煤中含可燃硫的质量分数；Qs标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m 3/kg。= 20.010.98106/10.96 = 1788(mg/m3)2SO2 除尘器的选择（1）除尘装置应达到的净化效率： Cs式中： C标准状态下烟气含尘、SO 2浓度，mg/m 3；Cs标准状态下锅炉烟尘、SO 2排放标准中规定值，mg/m 3。除尘效率： -120/2460= 95.121（2）除尘器的选择工况下烟气流量： （m 3/h） ；TQ式中， 标准状态下的烟气流量，m 3/h；工况下烟气温度，k；T标准状态下温度 273k。33657(2180)109/h.
11、(m/s)6Q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除尘器：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 1，设备外型长江大学5结构尺寸见表 2。表 1 XDCG4 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（m 3/h）除尘效率（%）排烟黑度设备阻力（Pa）脱硫效率（%）重量（kg）XDGC4 4 12000 981 级林格曼黑度800-1400 85 2800表 2 XDCG4 型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型结构尺寸（
12、见图 1）H H1 H2 H3 A B C D E F4460 2985 4235 700 1400 1400 300 50 350 1000图 1 XDCG4 型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型结构尺寸3 确定除尘机、风机、烟囱的位置及管道布置。并计算各管段的路径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。 （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。（2） 管径的确定 )(4mQd式中Q工况下管道内烟气流量， s/3烟气流
13、速 m/s (对于锅炉烟尘 =10-15 m/s)取 =14 m/s结果为d=0.52 (m)圆整并选取风道:表 4.5 风道直径规格表钢制板风管外径 D/mm外径允许偏差/mm 壁厚/mm长江大学6500 1 0.75内径 : 1d500-20.75=498.5(mm)由公式 )(4mQ可计算出实际烟气流速：V=15.38(m/s)4 烟囱的设计（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 3）确定烟囱的高度。表 3 锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力（t/h） 1 12 2 6 6 10 1020 26 35烟囱最低高度
14、（m） 20 25 30 35 40 45锅炉总额定出力：4 4=16（t/h）故选定烟囱高度为 40m。（2） 烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：（m）Qd018.式中：Q通过烟囱的总烟气量（ m3/h）按表 4 选取的烟囱出口烟气流速（m/s）表 4 烟囱出口烟气流速 m/s运 行 情 况通 风 方 式全负荷时 最小负荷机 械 通 风 1020 45自 然 通 风 610 2.53选定 =4m/s 46570.181.2dm长江大学7圆整取 d=1.5m烟囱底部直径（m ）Hid21式中：d 2烟囱出口直径（m ） ；H烟囱高度（m） ；i烟囱锥度（通常取 i=0.020.03） 。
15、取 i=0.02，d1=1.52+2 0.02 40=3.12m。（3） 烟囱的抽力（Pa）BttHSpky 27310342.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） 。 310.342()98107326()ySPa5 系统阻力的计算（1） 摩擦压力损失对于圆管， （Pa）2.dLP式中， L管道长度（m ）d管道直径（m） ； 烟气密度（kg/m 3） ； 管中气流平均速率（m/s） ； 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dK手册得到（实际中对金属管道 值可取 0.02，对砖砌或混凝土管道 值可
16、取 0.04） 。长江大学8对于 500 圆管L=9.5m 32732731.40.81(/)805n kgm96.4LPPa（2） 局部压力损失（Pa）2式中：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；与 相对应的断面平均气流速率（m/s） ；烟气密度（kg/m 3） 。 度一 二 三图 3 除尘器入口前管道示意图图 3 中一为减缩管45时，=0.1取 =45、=15.38m/s220.815.39.8()PPa)(.67tan05.1 ml图 3 中二为 30Z 型弯头 )(6.059.3.298.h，取1.06D17Re长江大学9由通风817 页表 18-17 得 =1
17、.0Re157.0.122.8.3. 15.04()PPa图 3 中三为渐扩管 79.1485.0122A查大气污染控制工程附表十一，并取 o30则 19.0220.815.8.()PPa93.tan)495.1(3 ml o 风 机度 弯 头除 尘 器 出 口图 4 除尘器出口至风机入口段管道示意图图 4 中 a 为渐扩管 1.05时 ，o取 3,8/ms22.5.3019.8().()PPal图 4 中 b、c 均为 90o 弯头长江大学10,23.0,50则取 DR则2.81503()PPa两个弯头 2.4.6对于如图 5 所示 T 型三通管：图 5 T 型三通管示意图78.0220.8
18、1.374.()PPa对于 T 型合流三通：5.0220.815.3.69()PPa系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为 750Pa，除尘器阻力 1400 Pa）：36.494.2584.07.25.697014h217()Pa6 风机和电机的选择及计算（1） 标准状态下风机风量的计算（m 3/h）BtQpy 325.1027.式中：1.1风量备用系数；Q风机前风量（m 3N/h） ；tp风机前烟气温度（ ） ，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度；B当地大气压力（kPa） 。长江大学11327180.3251.659240m/hyQ（2） 风机风压的计算（Pa）Yypyy BtSH293.15.
19、0273)(.1式中： 1.2风压备用系数；系统总阻力（Pa）hSy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（） ； y标况下烟气密度（ =1.34kg/m3N） 。27180.251.931.2(49.0.6) 4375)yHPa根据 选定 Y5-47-136.5C 工况序号为 2 的引风机，性能表为：yQ和机号传动方式转速（r/min）工况序号流量（m 3/h）全压（Pa）内效率（%）内功率（kw）所需功率（kw）6.5C 2620 2 11930 2992 78.6 12.61 17.66（3） 电动机功率的计算（kw）2106yHQNe式中：Q y风
20、机风量（m 3/h） ；Hy风机风压（Pa） ； 1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） ； 2机械传动效率，当风机与电机直联传动时 2=1，用联轴器连接时 2=0.950.98，用三角皮带传动时 2=0.95；电动机备用系数，对引风机，=1.3。（kw ）140.5371.8.67369Ne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。长江大学127 系统烟气温度的变化（1） 烟气在管道中的温度降 )(CQFqtv式中标准状态下烟气流量，m 3/h管道散热面积， m2F标准状态下烟气平均比热容（一般为 1.3521.357KJ/( ）VC
21、Cm3管道单位面积散热损失 KJ/(m 3h)q查相关数据可知室内 1=4187 KJ/(m3h)室外 2=5443 KJ/(m3h)q室内管道长： mL56.12.08.1204.ldF室外管道长： 75.9222 96.1.01.3ml取 =1.353KJ/( ）VCCm124872.50431.968.436175vvqFt CQ（2）烟气在烟囱中的温度降 )(CDAHt式中 烟囱高度，m合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和， ht/温度降系数，可由表 3-4 查得。A表 3-4 烟囱温降系数烟囱种类 钢烟囱 钢烟囱 砖烟囱， 砖烟囱（壁厚大长江大学13（无衬筒） （有衬筒） H50m（
22、壁厚小宇 0.5m）于 0.5m）A 2 0.8 0.4 0.2因烟囱高度为 35m50m，故 A 取 0.4计算： CDHt 95.48032tT.195.48.218 主要参考书目1刘天齐三废处理工程技术手册（废气卷） 化学工业出版社，19992郝吉明，马广大大气污染控制工程（第三版） 北京：高等教育出版社，20093黄学敏大气污染控制工程实践教程化学工业出版社，20034DB44765锅炉大气污染物排放标准2010小结通过此次对某燃煤采暖锅炉房烟气系统的设计，在消化的同时加固了对专业课程所学的内容，在设计过程中清楚地了解到整个系统流程及其各组成部分所起的作用，在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己对专业知识更加深入的认识，为自己日后的工作明确了方向。通过本次设计充分运用了 CAD 的知识，让我的设计能够不断地完善，但从本次设计中让我体会到了一些专业知识的不足之处，有些除尘器运用起来并不是很熟练，仅能通过查阅资料来完成，相信通过本次实训，在以后的实践或设计中能够对除尘器进一步的运用并做出符合要求设计。长江大学14附图 1 锅炉烟气除尘系统平面图长江大学15A-A 侧面图附图 2 锅炉烟气除尘系统立面图长江大学16致谢感谢谢老师给予我课程设计上的指导，让我的设计任务能圆满完成；感谢所有在设计中帮助过我的良师益友和同学们.
