建筑工程设计大气污染控制工程课程设计计算书.docx
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建筑工程设计大气污染控制工程课程设计计算书
【建筑工程设计】大气污染控制工程课程设计计算书
《大气污染控制工程》课程设计计算书
一.设计原始资料
直吹式煤粉炉,3台
设计耗煤量:
36.4t/h(台)
锅炉额定蒸发量10t/h(台)
主蒸汽压力9.8Mpa
锅炉排烟量44000m3/h
排烟温度:
140~150℃,本设计取150℃
排烟中飞灰占煤中不可燃成分比例:
15%
空气过剩系数a=1.8
烟气在锅炉出口前阻力:
800Pa
当地大气压力:
100kPa
冬季室外空气温度:
-1℃
空气含水(标准状态下)按0.01293kg
烟气其他性质按空气计算
飞灰化学成分质量分数(%)飞灰化学成分质量分数(%)
SiO255.56~62.8Al2O315.79~19.38
Fe2O37.0~12.2CaO2.0~4.0
MgO1.2~4.4K2O2.3~3.3
Na2O0.8~2.2SO21.0~2.7
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):
200mg/m3
二.设计计算
2.1燃煤锅炉烟气量
------工况下理论烟气量,
Q-----标准状态下烟气流量,
-----工况下烟气温度,K
T------标准状态下温度,273K
2.1.2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
-------煤中不可燃成分的含量
------标准状态下实际烟气量,()
2.2除尘器的选择
2.2.1除尘效率
=99.35%
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,
2.2.2除尘器的选择
则烟气流速为
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。
选择LCPM型脉冲除尘器。
型号为:
LCPM320-20-2700。
技术性能见表1。
表1LCPM320-20-2700除尘器技术性能
型号
处理烟气量/(m3·h-1)
过滤风速()
滤袋尺寸
(mm)
除尘器阻力/(KPa)
除尘器效率/(%)
LCPM320-20-2700
19200-57600
1-3
2700
0.6-1.2
>99.5
设备安装尺寸见表2。
表2LCPM320-20-2700除尘器安装尺寸
型号
外形尺寸
进口尺寸
出口尺寸
接口标高
长
宽
高
A
B
N1
n
f
e
H1
H2
H3
LCPM320-20-2700
4139
4042
4399
2700
3839
500
1090
190
140
2715
2965
10599
2.3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,长度烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。
2.3.1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,并使安装,操作方便。
2.3.2管径的确定
(m)
式中Q——工作状态下管道内的烟气流量,
——烟气流速取14
圆整并选取风道
外径
钢制板风管
外径允许偏差/
壁厚/
900
1.0
内径=d=900-2×1.0=898()
由公式可计算出实际烟气流速:
()
2.4烟囱的设计
2.4.1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,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锅炉烟囱的高度
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
锅炉总额定出力:
10×3=30(t/h)
故选定烟囱高度为45m。
2.4.2烟囱直径的计算
烟囱出口内径可按下式计算:
Q——通过烟囱的总烟气量,
——按表4选取的烟囱出口烟气流速,。
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
10~20
4~5
自然通风
6~10
2.5~3
选定=5
圆整取d=3.1m
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)本设计取i=0.03
2.4.3烟囱的抽力
=202.0
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,
2.5系统阻力的计算
2.5.1摩擦压力损失
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
——摩擦阻力系数
a.对于φ900圆管
L=2.0+0.7+11.6+1.0=15.3(m)
b.对于砖拱形烟道
L=2×10.0=20.0m
=1.27()
D=900mm
故B=712mm
则R=
式中,A为面积,X为周长
c.对风机后的方形风道
L=3×2.0=6.0m
尺寸:
1250mm×800mm,
则:
R=
式中,A为面积,X为周长
2.5.2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,或通过实验获得;
v——与ξ像对应的断面平均气流速率,m/s
ρ——烟气密度,
(1)除尘器入口前管道的计算(附图1)
图中一为渐扩管
查表取α=30℃
则:
ξ=0.27
图中二为30℃Z形弯头
由手册查得
ξ=1.0×0.15=0.15
L2=h/tan30=0.58/tan30=1.004m
图中三为天圆地方
连接φ900圆管和500mm×1050mm方管
设ξ=0.26长L=0.70m
则
(2)除尘器出口至风机入口段管道的计算(附图2)
a为天圆地方
连接190mm×140mm和方管φ900圆管
设ξ=0.30长L=0.8m
则
b、c均为90°弯头
D=900mm,取R=D,则ξ=0.24
两个弯头
(3)T形三通管
ξ=0.76
对于T形合流三通
ξ=0.58
系统总阻力(其中锅炉出口前阻力为800Pa,除尘器阻力1200Pa)
2.6风机和电动机选择及计算
2.6.1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,C°,如管道不太长,可以近似取锅炉排烟温度;
B——当地大气压力,kPa
2.6.2风机风压的计算
式中1.2——风压备用系数;
——系统总阻力,Pa。
Sy——烟囱抽力,Pa。
tp——风机前烟气温度,C°。
ty——风机性能表中给的试验用气体温度,C°。
——标准状态下烟气密度,(γ=1.34kg/m3)
根据和选定4-68No.12.5C型工况序号为5的引风机,性能表如下
机号传动方式
转速/(t/min)
工况序号
流量/(m3/h)
全压/Pa
内效率/%
内功率/kW
所需功率/kW
12.5C
1120
5
79342
1770
92.0
65.06
78.75
2.6.3电动机功率的计算
式中Qy——风机分量,m3/h;
Hy——风机风压,Pa;
η1——风机在全压头是的效率(一般风机为0.6,高效风机约为0.9);
η2——机械传动效率,当风机与电机直连传动是η2=1,用联轴器连接是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=1.2.
根据电动机的功率,风机的转速、传动方式选定JO293-4型电动机。
2.7系统中烟气温度的变化
2.7.1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/(m2·℃)
q——管道单位面积散热损失。
室外q1=4187kJ/(m2·℃)
室内q2=5443kJ/(m2·℃)
室内管道长:
L=2.18-0.6-1.49=0.09(m)
F2=L·D=3.14×0.09×1.40=0.40(m2)
室外管道长:
L=2.0-0.09=1.91(m)
F1=L·D=3.14×2.63×1.40=11.56(m2)
2.7.2烟气在烟囱中的温度降
式中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,可由表5查的。
表5烟囱温度系数
烟囱种类
钢烟囱(无衬筒)
钢烟囱(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
总温度降
三、参考文献
[1]郝吉明.马广大等编.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:
中国建筑工业出版社,1986
[5]陆耀庆主编.供暖通风设计手册.北京:
中国建筑工业出版社,1987
[6]风机样本.各类风机生产厂家
[7]工业锅炉旋风除尘器指南.1984
[8]熊振湖等.大气污染防治技术及工程应用.北京:
机械工业出版社,2003
附录
锅炉烟气除尘系统平面布置图和锅炉烟气除尘系统剖面图
致谢
通过课程设计进一步消化和巩固《大气污染控制工程》所学内容,使我的基本理论、基本知识、基本技能得到一次综合性训练,巩固和深化对所学知识的理解和应用。
其次,做本设计可以使我得到很大的提高,可在不同程度上提高调查研究,查阅文献,收集资料和正确熟练使用工具书的能力,提高理论分析、制定设计方案的能力以及设计、计算、绘图的能力;技术经济分析和组织工作的能力;提高总结,撰写设计说明书的能力等。
并非常感谢在本次设计中指导我的闫金霞老师和郭宇杰老师!
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- 建筑工程 设计 大气污染 控制工程 课程设计 计算