環(huán)境工程課程設(shè)計(jì)某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　燃煤采暖鍋爐煙氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)院(部)： 環(huán)境與生物工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 環(huán)境工程2班 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p>

2、<p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2015年 6 月 24 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概述2</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)目的2</b&

3、gt;</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)任務(wù)2</b></p><p>　　1.2設(shè)計(jì)依據(jù)及原則2</p><p>　　1.3鍋爐房基本概況2</p><p>　　1.4通風(fēng)除塵系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)程序3</p><p>　　2 煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算4</p>&

4、lt;p>　　2.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量4</p><p>　　2.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量4</p><p>　　2.3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量4</p><p>　　2.4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度5</p><p>　　2.5標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算5</p><p>　　3 除塵器的選擇6&l

5、t;/p><p>　　3.1除塵器應(yīng)該達(dá)到的除塵效率6</p><p>　　3.2除塵器的選擇6</p><p>　　4 確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置8</p><p>　　4.1各裝置及管道布置的原則8</p><p>　　4.2管徑的確定8</p><p><b>

6、;　　5煙囪的設(shè)計(jì)9</b></p><p>　　5.1煙囪高度的確定9</p><p>　　5.2煙囪直徑的計(jì)算9</p><p>　　5.3煙囪的抽力10</p><p>　　6 系統(tǒng)阻力計(jì)算11</p><p>　　6.1摩擦壓力損失11</p><p>　　6.2

7、局部壓力損失12</p><p>　　7 系統(tǒng)中煙氣溫度的變化15</p><p>　　7.1煙氣在管道中的溫度降15</p><p>　　7.2煙氣在煙囪中的溫度降15</p><p>　　8 風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選擇及計(jì)算17</p><p>　　8.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算17</p><

8、;p>　　8.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算17</p><p>　　8.3電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算18</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　致 謝21</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p&

9、gt;<b>　　1.1設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通過設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固本能課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。通過設(shè)計(jì)，了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計(jì)說明書的能力。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)任務(wù)&

10、lt;/b></p><p>　　運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)某一燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)。</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)依據(jù)及原則</p><p>　　按《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2014）中的在用鍋爐標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。</p><p>　　鍋爐房尺寸10m×26m，屋頂標(biāo)高6.5m。</p><p&g

11、t;　　1.3設(shè)計(jì)原始資料：</p><p>　　某燃煤采暖鍋爐房，概況如下：</p><p>　　鍋爐型號(hào)：SHL4-13型（額定熱功率2.8MW），共3臺(tái)</p><p>　　設(shè)計(jì)耗煤量：600 kg/h·臺(tái)</p><p><b>　　排煙溫度：200℃</b></p><p>　

12、　空氣過剩系數(shù)：1.2</p><p>　　排煙中飛灰占煤不可燃成分的比例：16%</p><p>　　鍋爐阻力：800Pa</p><p>　　當(dāng)?shù)卮髿鈮海?8kPa</p><p><b>　　煤的工業(yè)分析值：</b></p><p>　　CY=68% HY=4% SY=1%

13、 OY=5% </p><p>　　NY=1% WY=6% AY=15% VY=13% </p><p>　　鍋爐外形尺寸：4866×3660×2550</p><p>　　鍋爐煙囪尺寸：φ600</p><p>　　鍋爐煙塵中的顆粒物粒度分布如下表：</p><p>

14、　　1.4通風(fēng)除塵系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)程序</p><p>　　燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化碳濃度的計(jì)算。</p><p>　　凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析確定。</p><p>　　除塵器的比較和選擇：確定除塵器類型、型號(hào)及規(guī)格，并確定其主要運(yùn)行參數(shù)。</p><p>　　管網(wǎng)布置及計(jì)算：確定各裝置的位置及管道布置。并計(jì)算各管道的管徑、長度、煙囪高度和

15、出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。</p><p>　　風(fēng)機(jī)及電機(jī)的選擇設(shè)計(jì)：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(jì)算選擇風(fēng)機(jī)種類、型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的種類、型號(hào)和功率。</p><p>　　編寫設(shè)計(jì)說明書：設(shè)計(jì)說明書按設(shè)計(jì)程序編寫、包括方案的確定，設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計(jì)的簡圖等類容。課程設(shè)計(jì)說明書應(yīng)有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻(xiàn)等部分、文字應(yīng)簡明、通順，內(nèi)容正確完整，裝訂成冊(cè)

16、。</p><p><b>　　圖紙要求</b></p><p><b>　　除塵系統(tǒng)圖一張。</b></p><p>　　除塵系統(tǒng)平面圖、剖面布置圖2-3張。圖中設(shè)備管件應(yīng)標(biāo)注編號(hào)，編號(hào)應(yīng)與系統(tǒng)圖對(duì)應(yīng)。</p><p>　　2 煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算</p><p>

17、;　　2.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量</p><p><b>　　建立煤燃燒的假定：</b></p><p>　　煤中固定氧可用于燃燒；</p><p>　　煤中硫主要被氧化為 SO2；</p><p>　　不考慮NOX的生成；</p><p>　　煤中的N在燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化為N2。</p>

18、<p>　　標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量：</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　=68%，=4%，=1%，=5%——分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。</p><p><b>　　結(jié)果為</b></p><p><b>　　=6.97 </b><

19、/p><p>　　2.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量：</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，；</p><p>　　——煤中水分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，6%；</p><p>　　——N元素在煤中所占質(zhì)

20、量分?jǐn)?shù)，1%。</p><p><b>　　結(jié)果為</b></p><p><b>　　=7.42 </b></p><p>　　2.3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量：</p><p><b>　　式中</b></p

21、><p><b>　　——空氣過量系數(shù)；</b></p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量，；</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量，；</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量應(yīng)以計(jì)，因此，</p><p><b>　　結(jié)果為 </b></p><

22、p><b>　　=8.84 </b></p><p><b>　　=5304 </b></p><p>　　2.4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度：</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　

23、　——排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，16%；</p><p>　　——煤中不可燃成分的含量；15%</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，。</p><p><b>　　結(jié)果為 </b></p><p>　　C=0.00271 =2710 </p><p>　　2.5標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙

24、氣中二氧化硫濃度的計(jì)算</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——煤中含可燃硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；1%</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量, 。</p><p>　　結(jié)果為 =2220 </p><p><b>　　3

25、 除塵器的選擇</b></p><p>　　3.1除塵器應(yīng)該達(dá)到的除塵效率</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度，；</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，。</p><p><b>　　結(jié)果為 </b></p><p><b>　　3.2除塵

26、器的選擇</b></p><p><b>　　工況下煙氣流量：</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，</p><p>　　——工況下煙氣溫度，K</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，373 K<

27、/p><p><b>　　結(jié)果為</b></p><p>　　根據(jù)工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達(dá)到的除塵效率確定除塵器：選擇XLD-4型多管式旋風(fēng)除塵器，產(chǎn)品性能規(guī)格見表3.1</p><p>　　表3.1除塵器產(chǎn)品性能規(guī)格</p><p>　　表3.2 除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸（見圖3.1）</p><p&

28、gt;　　圖3.1 除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　4 確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置</p><p>　　4.1各裝置及管道布置的原則</p><p>　　根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況及鍋爐現(xiàn)場的實(shí)際情況確定各裝置的位置。一旦確定各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對(duì)各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單、緊湊、管路短、占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。

29、</p><p><b>　　4.2管徑的確定</b></p><p><b>　　管道直徑：</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——工況下管道內(nèi)煙氣流量，</p><p>　　——煙氣流速 m/s (對(duì)于鍋爐煙塵=1

30、0-15 m/s)取=14 m/s</p><p><b>　　結(jié)果為</b></p><p>　　d=0.46 (m)</p><p><b>　　圓整并選取風(fēng)道:</b></p><p>　　表4.5 風(fēng)道直徑規(guī)格表</p><p><b>　　內(nèi)徑 :<

31、/b></p><p>　　500-2×0.75=498.5(m/s)</p><p><b>　　由公式</b></p><p>　　可計(jì)算出實(shí)際煙氣流速：</p><p>　　V=12.0 (m/s)</p><p><b>　　5煙囪的設(shè)計(jì)</b><

32、;/p><p>　　5.1煙囪高度的確定</p><p>　　首先確定共用一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定（表5.1）確定煙囪的高度。</p><p>　　表5.1 鍋爐煙囪的高度</p><p>　　鍋爐總額定出力：4×3=12（t/h）,故選定煙囪高度為40 m </p>

33、;<p>　　5.2煙囪直徑的計(jì)算</p><p>　　煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——通過煙囪的總煙氣量，；</p><p>　　——按表5.2選取的煙囪出口煙氣流速，m/s</p><p>　　表5.2煙囪出口煙氣流速

34、/ (m/s)</p><p><b>　　選定=4m/s</b></p><p><b>　　結(jié)果為 :</b></p><p><b>　　d=1.50（m）</b></p><p>　　圓整取d=1.50 m。</p><p><b>　

35、　煙囪底部直徑：</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——煙囪出口直徑，m；</p><p><b>　　——煙囪高度，m；</b></p><p>　　——煙囪錐度（通常取i=0.02-0.03）。</p><p><b&

36、gt;　　取i=0.02</b></p><p><b>　　結(jié)果為:</b></p><p>　　d1=3.09（m）</p><p><b>　　5.3煙囪的抽力</b></p><p><b>　　式中</b></p><p><

37、b>　　——煙囪高度，m；</b></p><p>　　——外界空氣溫度， °C</p><p>　　——煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，°C</p><p>　　——當(dāng)?shù)卮髿鈮?，Pa。</p><p><b>　　結(jié)果為:</b></p><p>　　Sy=183（Pa

38、）</p><p><b>　　6 系統(tǒng)阻力計(jì)算</b></p><p><b>　　6.1摩擦壓力損失</b></p><p><b>　?。?）對(duì)于圓管：</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—

39、—摩擦阻力系數(shù)（實(shí)際中對(duì)金屬管道可取0.02.對(duì)磚砌或混凝土管道可取0.04）。</p><p><b>　　——管道直徑,m</b></p><p>　　——煙氣密度，kg/m3</p><p>　　——管中氣流平均速率, m/s</p><p><b>　　——管道長度,m</b></p&

40、gt;<p>　　對(duì)于直徑500mm圓管：</p><p><b>　　L=9.5m</b></p><p><b>　　結(jié)果為:</b></p><p>　　（2）對(duì)于磚砌拱形煙道（見圖6.1）</p><p><b>　　D=500 mm</b></p&

41、gt;<p><b>　　式中 S為面積，</b></p><p><b>　　結(jié)果為：</b></p><p><b>　　B=450 mm</b></p><p>　　圖6.1 磚砌拱形煙道</p><p><b>　　6.2局部壓力損失</b

42、></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——異形管件的局部阻力系數(shù)，</p><p>　　——與相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速率，m/s</p><p>　　——煙氣密度，kg/m3</p><p>　　圖6.2中一為漸縮管。</p><p>　　圖

43、6.2 除塵器入口前管道示意圖</p><p>　　≦45度時(shí)，=0.1，</p><p>　　取=45度，=13.8m/s</p><p><b>　　結(jié)果為：</b></p><p><b>　　8.0（Pa）</b></p><p>　　L1=0.05×ta

44、n67.5=0.12（m）</p><p>　　圖6.2中二為30度Z形彎頭</p><p>　　H=2.985-2.39=0.595=0.6（m）</p><p>　　H/D=0.6/0.5=0.12</p><p><b>　　取=0.157</b></p><p>　　==1.57 （=

45、1.0）</p><p><b>　　結(jié)果為：</b></p><p><b>　　12.6（Pa）</b></p><p>　　圖6.2中三為漸闊管</p><p>　　圖6.3中a為漸擴(kuò)管</p><p>　　圖6.3 除塵器出口至風(fēng)機(jī)入口段管道示意圖</p>

46、;<p>　　≦45度時(shí)，=0.1，</p><p><b>　　取=30度，</b></p><p><b>　　=13.8m/s</b></p><p><b>　　結(jié)果為：</b></p><p><b>　　8.0（Pa）</b>&l

47、t;/p><p><b>　　L=0.93(m)</b></p><p>　　圖6.3中b、c均為90度彎頭</p><p>　　D=500，取R=D</p><p><b>　　則=0.23</b></p><p><b>　　結(jié)果為：</b></p

48、><p><b>　　18.4（Pa）</b></p><p><b>　　兩個(gè)彎頭</b></p><p>　　對(duì)于如圖6.4中所示T形三通管</p><p><b>　　=0.78</b></p><p><b>　　62.4（Pa）</

49、b></p><p>　　對(duì)于T形合流三通=0.55</p><p><b>　　結(jié)果為：</b></p><p><b>　　44（Pa）</b></p><p>　　系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為800Pa，除塵器阻力1128Pa）為:</p><p>　　7 系

50、統(tǒng)中煙氣溫度的變化</p><p>　　7.1煙氣在管道中的溫度降</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，m3/h</p><p>　　——管道散熱面積，m2</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為1.352—1.357KJ/(m3

51、·°C）</p><p>　　——管道單位面積散熱損失 KJ/(m3·h)</p><p>　　室內(nèi)=4187 KJ/(m3·h)</p><p>　　室外=5443 KJ/(m3·h)</p><p><b>　　室內(nèi)管道長：</b></p><p&

52、gt;　　L=2.18-0.6-0.12=1.46</p><p>　　F=∏L·D=2.29 (m2)</p><p><b>　　室外管道長</b></p><p>　　L=9.5-1.46=8.04 (m)</p><p>　　F=∏L·D=12.69 (m2)</p>&

53、lt;p>　　7.2煙氣在煙囪中的溫度降</p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　——煙囪高度，m。</b></p><p>　　——溫度系數(shù)，可由表7-2-1查得。</p><p>　　——合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和，t/h；</p>&

54、lt;p>　　表7.1 煙囪溫降系數(shù)</p><p><b>　　總溫度降：</b></p><p>　　8 風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選擇及計(jì)算</p><p>　　8.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　1.1——風(fēng)量備用系數(shù)

55、，</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前表態(tài)下風(fēng)量，m3/h</p><p>　　——風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度, °C</p><p>　　——當(dāng)?shù)卮髿鈮海琸P</p><p><b>　　結(jié)果為</b></p><p>　　Qy=11109.8 （m3

56、/h）</p><p><b>　　8.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　1.2——風(fēng)機(jī)備用系數(shù)；</p><p>　　——系統(tǒng)總阻力，Pa；</p><p><b>　　——煙囪抽力，Pa</b>&l

57、t;/p><p>　　——風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，°C</p><p>　　——風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗(yàn)用氣體溫度，°C</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣密度，kg/m3</p><p><b>　　結(jié)果為</b></p><p>　　Hy=2400 (Pa)</p>

58、<p>　　根據(jù)Hy和Qy，選定Y5-47Ⅱ型No.7c的引風(fēng)機(jī)，Y5-47Ⅱ型引風(fēng)機(jī)是在原Y5-47Ⅱ型引風(fēng)機(jī)性能基礎(chǔ)上改進(jìn)的產(chǎn)品，該引風(fēng)機(jī)最佳工況點(diǎn)的全壓內(nèi)效率為85.6%，與原Y5-47Ⅱ型引風(fēng)機(jī)相比較，由于進(jìn)行了一系列改進(jìn)，使噪聲值有顯著降低，噪聲指標(biāo)為12.5dB。性能表如下。</p><p>　　表8.2 引風(fēng)機(jī)性能表</p><p>　　8.3電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算<

59、/p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/h</p><p><b>　　——風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa</b></p><p>　　——風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率（一般風(fēng)機(jī)為0.6，高效風(fēng)機(jī)約為0.9）</p><p>　　——機(jī)械傳動(dòng)效率，當(dāng)風(fēng)機(jī)與電機(jī)直聯(lián)

60、傳動(dòng)時(shí)=1，用聯(lián)軸器連接時(shí)=0.95—0.98，用V型帶傳動(dòng)時(shí)=0.95</p><p>　　——電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，=1.3</p><p>　　Ne=16 (kW)</p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)方式選定Y180M-2型電動(dòng)機(jī)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></

61、p><p>　　孫一堅(jiān)主編.工業(yè)通風(fēng). 北京：中國建筑工業(yè)出版社,1994</p><p>　　陸耀慶主編.供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987</p><p>　　郝吉明，馬廣大主編.大氣污染控制工程. 北京：高等教育出版社，2002</p><p>　　中國石化集團(tuán)上海工程有限公司，金國淼.石油化工設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊(cè)—除塵器設(shè)

62、計(jì).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008</p><p>　　孫研，通風(fēng)機(jī)選型使用手冊(cè).北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　感謝楊老師在百忙之中輔導(dǎo)我的課程設(shè)計(jì)，讓我的設(shè)計(jì)能圓滿完成。楊老師工作認(rèn)真、一絲不茍，雖然工作繁忙，但還是抽出時(shí)間指導(dǎo)我和同學(xué)們的設(shè)計(jì)，我的設(shè)計(jì)中有很多錯(cuò)誤和