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1、沈阳* *大学环境工程学课程设计题 目：某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计院 系：环境与安全工程学院专 业：班 级：学生姓名：指导教师：2012 年9 月 日1前言1.1我国大气治理概况我国大气污染紧张，污染废气排放总量处于较高水平。为节制和整治大气污 染，“九五”以来，我国在污染排放节制技能等方面开展了大量研究研发工作， 取患了许多新的成果，大气污染的防治也取得重要进展。在“八五”、“九五” 期间，国家辟出专款开展全球气候变化预先推测、影响和对策研究，在温室气体 排放和温室效应机理、海洋对全球气候变化的影响、气候变化对社会形态经济与 自然资源的影响等方面取得很猛进展。近年来，我国环境监测能力有
2、了很大提高， 初步形成了具有中国特色的环境监测技能和管理系统，环境监测工作的进展明 显。“九五”期间全国主要污染物排放总量节制计划基本完成。在国内生产总值 年均增长8.3%的情况下，在大气污染防治方面，2000年全国二氧化硫、烟尘、 工业粉尘等项主要污染物的排放总量比“八五”末期分别下降了 1015%。结合经济结构调整，国度取缔、关停了8.4万多家技能落后、浪费资源、劣 质、污染环境和不切合安全生产条件的污染紧张又没有治理前景的小煤矿、小钢 铁、小水泥、小玻璃、小炼油、小火电等“十五小”企业，对高硫煤实行限产， 有用地削减了污染物排放总量。1.2大气污染防治技能为节制和整治大气污染，“九五”以
3、来，我国在石炭洁净加工研发技能、石 炭洁净高效燃烧技能、石炭洁净转化技能、污染排放节制技能等方面开展了大量 研究和研发，取患了许多新的成果。如果中国的燃煤电站的烟气排放要达到目前发达国度规定的水平，SO2的排 放量将从每一年680万吨下降至170万吨，NOx的排放量将从100%下降至30%，DO2也将减排2500万吨。中国节制和整治大气污染任重而道远。设计尺度主要参考大气污染物排放限值，工艺运行设计达到国度GB13271-91锅炉大气污染物排放尺度。除尘脱硫设计原则(1)脱硫率80%。除尘效率97%;(2)技能较为成熟，运行费 用低;投资省;(4)能利用现有设施;(5)建造工期短，方便;系统简
4、便，易于操 作管理；(7)主体设备的使用寿命8 a ;(8)烟气脱硫以氧化镁为主要吸收剂，并充 分利用锅炉排渣水的脱硫容量,达到以废治废，降低运行成本的目的。2设计任务书2.1设计题目某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计2.2原始资料锅炉型号：SZL4-13型，共8台(2.8MWX8)设计耗煤量：600kg/台排烟温度：160C烟气密度：1.34kg/m3；空气过剩系数：a =1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：-1C空气含水(标准状态下)：0.01293kg/m3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：CY:
5、 68% HY: 4%SY:1% OY:5% NY:1% WY:6%AY:15% VY=13%该锅炉排放污染物标准(GB13271-2001)中二类区标准执行，需要达到指标: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 /m32.3设计目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学的内容，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、查阅有关设计手册、编写设计说明书的能 力。3设计计算过程3.1.燃
6、煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算3.1.1标准状态下理论空气量Q/4.76X (1.867Cy+5.56Hy+0.7Sy-0.7Oy)式中Cy ,Hy,Sy,Oy分别为煤中各元素所含的质量分数。Q，广4.76X (1.867+0.86+5.56X0.04+0.7X0.01-0.7X0.05) =6.79(ms/kg)3.1.2标准状态下理论烟气量(设空气含湿量12.93g/kg )Q 二1.867(Cy+O.375Sy)+11.2Hy+1.24Wy+0.016 Q 疽0.79 Q，/0.8NY(m3/kg)式中Qa标准状态下理论空气量，Wy煤中水分的质量分数；Ny N元素在煤中的质量分数
7、；Q 二1.867X(0.68+0.375X0.01)+11.2X0.04+1.24X0.06+0.016X6.97+0.97 X 6.97+0.8X0.01二7.42(m3/kg)3.1.3标准状态下实际烟气量Q = Qs +1.016(。-1) Qs (ms/kg)式中一一空气过量系数标准状态下理论烟气量，(ms/kg)标准状态下理论空气量，(ms/kg)标准状态下烟气流量Q应以(ms/h)计，因此，Q= Q设计耗煤量Q =7.42+1.016X (1.4-1) X6.97=10.25(ms/kg)Q= Q设计耗煤量= 10.25X6006150(ms/h)3.1.4烟气含尘浓度C = d
8、sh 9 Ay (kg/m3)Qs式中d 排烟中飞尘占煤不可燃成分的质量分数;AY煤中不可燃成分的含量；Q 标准状态下实际烟气量，S.1.5标准状态下烟气中二氧 化硫浓度计算八2Sy _ z ,、C = -q x 106 (mg/m 3)式中Sy煤中硫的质量分数;标准状态下燃煤产生的实际烟气量，C =SO22 x 0.01x 0.98 -10.25x 106(mg/m3)= 1.91 x 103 (mg/m3)3.2除尘器的选择3.2.1除尘效率n= 1 - C C 式中C标准状态下烟气含尘浓度，CS 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，(mg/m3)门=1 - 200 = 91.45%2.3
9、4 x 1033.2.2除尘器的选择工况下烟气流量Q =罕(m3/h)式中Q标准状态下的烟气气流量，T工况下烟气温度，K；T标准状态下温度，273K。八，6150 x (273 +160)Q =273 = 9754(m 3/h)则烟气流速为= 竺4 = 2.7(m 2/s)3600 3600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3-3-1，设备外形结构尺寸见表3-3-2。表 3-3-1XDGC4型陶瓷多
10、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/(/h)除尘效率/%排烟黑度设备阻力/脱硫效率/%质量/XDGC481200098兰1级 林格曼 黑度8001400 852800表3-3-2XDGC4型陶瓷多管高效脱硫除尘器 外型结构尺寸HHHHABCDEF446029854235700140014003005035010004管道的布置与计算确定除尘器、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。4.1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确
11、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。4.2管径的确定d =：丝（m）t兀v式中Q 工况下管道内的烟气气流量，m3/s；v烟气流速，m/s （对于锅炉烟尘=1015m/s）。取 v=14m/s=0.49(m)圆整并选取风道外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm50010.75内径=d=500-2 X 0,75=495.5(mm)由公式d=、丝可计算出实际烟气流速兀v=13.8(m/s)4Q _4 x 2.7石 _ 3.14 x 0.495525烟囱的设计5.1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
12、后根据锅炉大气污 染物排放标准中的规定（表3-3-3）确定烟囱的高度。表3-3-3锅炉烟囱的高度锅炉总额定出力/（t/h）1122661010202635烟囱最低高度/m202530354045锅炉总额定出力：4X 8=32(t/h)故选定烟囱高度为45m5. 2烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：d = 0.0188 JQ(m)o式中Q通过烟囱的总烟气量，m3/hw按表3-3-4选取的烟囱出口烟气流速，m/s。3-3-4烟囱出口烟气流速/m/s通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风102045自然通风6102.53选定w=4m/sd 2 =0.0188 寸 8x 9754 = 2.63
13、(m)圆整取d=2.6m 烟囱底部直径d - d + 2.i.H (m)式中d 2烟囱出口；H烟囱高度，m；I 烟囱锥度；(通常取i=0.020.03)。 取 i=0.02d = 2.63 + 2 x 0.02 x 45 = 4.43(m)5.3烟囱的抽力1Sy = 0.0342H(式中 H烟囱高度;m;1 ).B(P ) 273 +1 aktk 外界空气温度，Ctp 烟囱内烟气平均温度当地大气压，PaCS = 0.0342 x 45 x(6.系统阻力的计算)x 97.86 x103273 -1 273 +160= 206( Pa)6.1摩擦压力损失对于圆管Ap =X (P )L d 2a，式
14、中 L管道长度，m；d管道直径，m；P 烟气密度，kg/皿U 管中气流平均速率，m/s；人一一摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度-的函数。d可以查手册得到(实际中对金属管道人值可取0.02,对砖砌或混凝土管道人值可 取 0.04)。a，对于4 500管道L=9.5mp = p 27 = 1.34x竺=0.84(kg /m3)n 273 +1604439.5 0.84 x 13.82Ap = 0.02 x 5 x2= 30.4(P )b.对于砖砌拱形烟道A=2 X 彳 D2 = B2 + ?(勺2D=500mm故 B=450mm则R= X式中，A为面积，X为周长。6. 2局部压力损失牛(尸)2 a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;V-&相对应的断面平均气流速率，m/sP -烟气密度，kg/m3 a 45 C时，g =0. 1 取以-45oC, v=13.8m/s. 七 pv20.84x13.82
