大气污染控制工程课程设计说明书完整版附图纸Word文档格式.docx

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1.34kg/m3

颗粒真密度:

1.33×

103kg/m3

流体介质粘度:

1.30×

103

空气过剩系数：

1.4

排烟中飞灰占煤中不可染成分比例：

16％

烟气在锅炉出口前阻力：

800Pa

煤的工业分析值：

CY=68%HY=4%SY=1%OY=5%

NY=1%WY=6%AY=16%VY=13%

3.工作地点水文气象资料（以便做好防潮防冻等相关防护措施）:

周围风速:

4m/s

年降水量:

60cm3

风向:

西北风

当地大气压力：

97.86kPa

空气湿度：

0.0129kg/m3（标准状态）

最低气温：

-1℃

露点：

-9℃

结点：

-4℃

4.土建基础情况〔以便考虑基础是否承重环保设备自重等因素〕；

5.地下水位距地面1.0～2.0m，对设备基础无侵蚀性，水位年变化约2m左右；

6.生产废气单位的排气量年度变化情况，在附近约5公里处有无较大型社区，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〔尤其对于湿式除尘很有必要〕；

8.收集到的粉尘如何处理运输；

9.设备服役期限等相关数据资料;

10.执行标准：

按照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）：

200mg/m3

二氧化硫排放标准（标准状态下）：

900mg/m3

11.净化系统布置场地如图1、图2所示的锅炉房南侧15m以内。

图1锅炉房平面布置图

图2I-I剖面图

四、课程设计内容及要求

1.燃煤锅炉排烟量以及烟尘和二氧化硫浓度的计算。

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。

4.管网布置及计算：

计算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以及系统总阻力（即压降）。

5.风机及电机的选择设计：

根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。

6.编写设计说明书：

设计说明书按照设计程序编写，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。

课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺、内容正确完整，格式工整、装订成册。

7.图纸要求

（1）除尘系统图一张（2号图或者3号图）。

系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号，并附明细表。

系统图需要在标题栏区域注明各部件编号、图号；

根据各部件图详细情况，对各部件继续进行拆分，画出相应零件图，具体数量依据零部件标示清晰状况而定；

标准件和外购件需要在总装配图上注明，并在标题栏区。

标准件指螺栓螺母垫圈等，外购件是指风机、电机等配套设备。

（2）除尘系统平面、剖面布置图2～3张（3号图或者4号图）。

图中设备管件应标注编号，编号应与系统图对应。

布置图应按比例绘制。

（3）绘制设备零件图纸。

8.设计成果提交形式：

设计说明书要力求文字通顺、简明扼要，图表要清楚整齐，每个图、表都要有名称和编号，并与系统图中内容一致。

课程设计图纸应能较好地表达设计意图，图面布局合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定。

最后成果及图表要字体工整，合订时，设计说明书在前，附表和附图分别集中，依次放在后面。

五、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.钢铁企业采暖通风设计手册.北京：

冶金工业出版社,2000

3.同济大学等编.锅炉及锅炉房设备.北京:

中国建筑工业出版社,1986

4.航天部第七研究设计院编.工业锅炉房设计手册.北京:

建工出版社

5.陆耀庆主编.供暖通风设计手册.北京:

建工出版社,1987

6.陈庆佳主编.最新风机产品样本设计参数与风机应用机产品技术标准使用手册.当代中国音像出版社，2007

7.工业锅炉旋风除尘器指南.1984

8.黄学敏,张承中主编.大气污染控制工程实践教程.北京：

化工出版社,2003

9.张殿印,王纯主编.除尘工程设计手册,北京:

化学工业出版社,2003

课程设计计算书

1.烟量气、烟尘和二氧化硫浓度的计算

（1）标准状态下理论空气量

式中CY，HY，SY，OY——分别为煤中各元素所含的质量分数。

（2）标准状态下理论烟气量（设空气含湿量12.93g/m3）

式中——标准状态下理论空气量，（）；

WY——煤中水分所占质量分数，%；

NY——N元素在煤中的质量分数，%。

（3）标准状态下实际烟气量

式中a——空气过剩系数；

——标准状态下理论烟气量，；

——标准状态下理论空气量，。

标准状态下烟气流量Q应以计，因此，。

（4）标准状态下烟气含尘浓度

式中——排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；

AY——煤中不可燃成分的含量；

——标准状态下实际烟气量，。

（5）标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

式中S——煤中含可燃硫的质量分数；

——标准状态下燃煤产生的实际烟气量，。

2．除尘器的选择

（1）除尘器应达到的除尘效率

式中C——标准状态下烟气含尘浓度，；

——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，。

（2）除尘器工况烟气流量

式中——标准状况下的烟气流量，；

——工况下烟气温度，K；

——标准状态下的温度，273K。

则烟气流速为：

（3）除尘系统选择方案

净化系统的布置要考虑到占地面积小，沿程损失少，一次投资小、维修管理方便以及系统总除尘效率高等。

在净化系统处理烟气过程中不能产生二次污染，要做好系统的密封性和处理烟气的高效率。

该燃煤厂锅炉排放烟量不大，但其烟气含尘浓度及含硫浓度都比较大，选择除尘器时应该考虑除尘效率、处理烟气流量、脱硫效率等。

烟尘浓度排放标准规定的排放量是200mg/m3，二氧化硫排放标准规定的二氧化硫排放量要达到900mg/m3。

本工艺方案是按锅炉大气污染排放标准（GB13271-2001）中的二类区标准进行设计。

根据烟尘的粒径分布或种类、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的种类、型号及规格。

本设计确定除尘器为无锡市四方锅炉设备制造有限公司生产的ZST-4旋风水膜脱硫除尘器（按Q/320211ARQ01-2002《旋风水膜脱硫除尘器》和Q/320283JUHF01-2002《高效脱硫消烟水膜除尘器》标准进行制造、试验和验收。

）。

其生产性能规格见表-1,设备外形架构尺寸见图-1。

表--1ZST-4型旋风水膜脱硫除尘器性能规格表

型号

配套锅炉容量

（t/h）

处理烟气量

（m3/h）

除尘效率（%）

排烟黑度

设备阻力（Pa）

脱硫效率（%）

ZST-4

4

12000

>

98

林格曼黑度<

1

<

1200

82

图-1ZST-4型旋风水膜脱硫除尘器外形结构尺寸

3．确定除尘器、风机很烟囱的位置及管道的布置

（1）各装置及管道布置的原则

根据锅炉运行情况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。

本方案的管道确定如图-2所示。

（2）管径的确定

式中Q——工况下管道内的烟气流量，；

——烟气流速，m/s，（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘=10～15m/s）。

取v=13m/s

取整d=500mm

表-2管道参数

外径D/mm

钢制板风管

外径允许偏差/mm

壁厚/mm

500

+1

0.75

则管的内径为：

由公式计算实际烟气流速

图--2净化系统管道布置图

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

1～2

2～6

6～10

10～20

26～35

烟囱最低高度/m

20

25

30

35

40

45

锅炉总的蒸发量/（t/h）：

，则烟囱最低高度为40m。

（2）烟囱直径的计算

烟囱出口内径可按下式计算：

式中Q——通过烟囱的总烟气量，；

——按表4选取的烟囱出口烟气流速，。

取v=4m/s（见表-4）

表--4烟囱出口烟气流速

通风方式

运行情况

全负荷时

最小负荷

机械通风

4～5

自然通风

6～8

2.5～3

则圆整取d=1.7m。

烟囱底部直径：

式中——烟囱出口直径，m；

H——烟囱高度，m；

i——烟囱锥度，通常取i=0.02～0.03。

取i=0.02

（3）烟囱的抽力

式中H——烟囱高度，m；

——外界空气温度，；

——烟囱内烟气平均温度，；

B——当地大气压，。

5．系统阻力的计算

（1）摩擦压力损失

对于圆管

式中L——管道长度，m；

d——管道直径，m；

——烟气密度，；

——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K/d的函数。

可以查手册得到（实际中对金属管道值可取0.02，对砖砌或混凝土管道值可取0.04）。

1）对于圆形管道

直径为500mm的管道

密度换算：

摩擦压力损失：

2）对于砖砌拱形烟道（如图-3）

D=500mm；

故B=531mm；

则（其中A为面积，X为周长）；

图-3砖砌拱形烟道示意图

因A=0.3925m2

则

又

取

（2）局部压力损失

（Pa）

式中ξ——异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到；

v——与ξ像对应的断面平均气流速率，m/s；

ρ——烟气密度，。

1）进气管部分局部水头损失的计算

a）渐缩管（如附图-4）

b）90°

弯头弯管

两个圆形90°

弯头

圆管直径D=0.5m，取曲率半径R=D，查表得

c）渐扩管

查《三废处理工程技术手册—废气卷》625页表17-23部分管件局部阻力系数，取α=30°

，得

2）出气管部分局部水头损失的计算

a）90°

弯头弯管（如附图-5）

三个圆形90°

圆管直径D=0.5m，取曲率半径R=D，查表得

b）三通管

图-6T型三通管示意图

a.对于图-6所示的三通管，

b.对于T形合流三通管，

（3）系统总阻力计算（其中锅炉出口前阻力800Pa，除尘器阻力1200Pa）

6．风机和电动机的选择及计算

（1）标准状态下风机风量的计算

式中1.1——风量备用系数；

Q——标准状态下风机前风量，m3/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。

（2）风机风压的计算

式中1.2——风压备用系数；

——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，℃；

ρy——标准状况下烟气密度，1.34kg/m3。

表-5Y5-50-12.6C型引风机性能表

转速（r/min）

流量（m3/h）

全压（Pa）

有效功率（KW）

全压效率（%）

Y5-50-12.6C

2500

10632

2601

7.68

383.8

根据的值，选定Y5-50-12.6C型号的风机，其性能规格如下表-5所示。

（3）电动机功率的计算

式中Qy——风机风量，m3/h；

Hy——风机风压，Pa；

η1——风机在全压头时的效率（一般风机为0.6，高效风机为0.9）；

η2——机械传动效率，当风机与电机直接传动时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。

根据电动机的功率Ne，选定与Y5-50-12.6C型引风机配套的Y160M2-2B3型号

电动机。

其性能表如下表-6所示。

表-6Y160M2-2B3型电动机的性能表

电动机

功率（KW）

Y160M2-2B3

2930

15

7．系统中烟气温度的变化

当烟气管道较长时，必须考虑烟气温度的降低。

除尘器、风机、烟囱的烟气流量应按各点的温度计算。

（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；

F——管道散热面积，m2；

CV——标准状态下烟气平均比热容（一般为1.352~1.357kJ/m3•℃）；

Q——管道单位面积散热损失。

室内q=4187kJ/（m2•h）

室外q=5443kJ/（m2•h）、

室内管道长度及面积：

室外管道长度及面积：

（2）烟气在烟囱中的温度降

D——合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之合，t/h；

表-7烟囱降温系数

烟囱种类

钢烟囱

（无衬筒）

（有衬筒）

砖烟囱（H＜50m）

壁厚小于0.5m

砖烟囱壁厚大于0.5m

A

2

0.8

0.4

0.2

A——降温系数，可由表-7查得。

总温度降为

8．绘制图纸

锅炉烟气除尘系统平面布置图和系统剖面图、弯道示意图分别见附图-4、附图-5、附图-7和附图-8所示。

9．主要参考书目

1.郑铭.环保设备原理设计与应用[M].化学工业出版社

2.刘新旺.锅炉房工艺与设备[M].科学出版社

3.郝吉明，王书肖，陆永琪.燃煤二氧化硫污染控制技术手册[M].北京：

化学工业出版社环境科学与工程出版中心，2001。

4.黄学敏，张承中.大气污染控制工程实践教程[M].北京：

化学工业出版社，2003

5.宋瑞祥.中国环保产业高新技术的应用和发展[M].环境保护，1999。

6.王玉彬.大气环境工程师实用手册[M].北京：

中国环境科学出版社，2003

7.郭静，阮宜纶.大气污染控制工程[M].北京：

化学工业出版社教材出版中心，2001。

8.航天部第七研究设计院编.工业锅炉房设计手册[M].北京，中国建筑工业出版社，1986

9.奚士光等主编.锅炉及锅炉房设备[M].北京，中国建筑工业出版社，1994

10.金国淼主编.除尘设备设计[M].上海科学技术出版社，1985

11.鹿政理主编.环境保护备选用手册——大气污染控制设备.大连市环境科学设计研究院组织编写

12.刘天齐，黄小林，邢连壁等.三废处理工程技术手册废气卷[M].北京:

化学工业出版社，1999。

13.郝吉明，马广大.大气污染控制工程[M].北京：

高等教育出版社，2002

14.陈庆佳主编.最新风机产品样本设计参数与风机应用机产品技术标准使用手册.当代中国音像出版社，2007

学会低调，取舍间必有得失，不用太计较。

学着踏实而务实，越努力越幸运。