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1、颗粒污染物控制课程设计一、课程设计题目某燃煤采暖锅炉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。三、设计原始资料锅炉型号：SZL413型，共4台设计耗煤量：600kg/h（台）排烟温度：160C标准状态下烟气密度：1.34kg/m3空气过剩系数：a排烟中飞灰占煤中不可燃烧成分的比例：16%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa冬季室外空气温度：-1C
2、标准状态下空气含水按/m3 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（GB 13271-2001）中二类区标准执行。标准状态下烟尘浓度排放标准：200mg/m3标准状态下二氧化硫排放标准：900mg/m3净化系统布置场地为锅炉房北侧15m以内。四、设计计算1、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算 标准状态下理论空气量QY+5.56 HY +0.7 SY -0.7 OY）（m3/kg）a式中Cy, Hy, Sy, Oy分别为煤中各元素所含的质量分数。Q = XXXXX0.05）a=
3、6.97（m3/kg）标准状态下理论烟气量（设空气含湿量/m3Q =1.867（CY+0.375 SY）+11.2 HY+1.24 WY+0.016 Q +0.79 Q +0.8 NY（m3/kg）saa式中Q标准状态下理论空气量，m3 /kg；aWy煤中水分的质量分数；Ny N元素在煤中的质量分数。Q= XXXX0.06+sXXX=7.42 (m3 /kg)标准状态下实际烟气量Q= Q +1.016 (a1) Q(m3/kg)s s a式中a空气过剩系数；Q标准状态下理论烟气量，m3 /kg；sQ 标准状态下理论空气量， m3/kg。a标准状态烟气流量Q应以m3 /h计，因此，Q=Q X设计
4、耗煤量sQX(1.4-1)X6.97=10.25(m3/kg)sQ = Q X设计耗煤量sX600=6150(m3/h)烟气含尘浓度d Ay/，八C = FQ (kg/m3)s式中d 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；shAy煤中不可燃成分的含量；Q标准状态下实际烟气量m/kg。sC =X10-3(kg/m3)X103 (mg/m3) 标准状态下烟气中二氧化硫的浓度计算2Sy、C = X 106 (mg/m) SO2 Qs式中Sy煤中硫的质量分数；Q标准状态下燃煤产生的实际烟气量m/kg。s2XXX106C =SO2 10.25X103 (mg/m3)2、除尘器的选择除尘效率Csn =1-
5、n 1 C式中C标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3；Cs标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/ m。n=1错误！ = 91.45%除尘器的选择工况下烟气流量 Q= T (m /h)式中 Q 标准状态下的烟气流量， m3/h；T工况下烟气温度，K；T标准状态下温度，273K。,6150X(273+160)，、Q=273= 9754 (m3 /h)Q/ 9754则烟气流量为 3600 = 3600 =2.7(m3/s)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 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
6、XDCG 4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3-3-1 XDCG4型陶瓷多管咼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/(m3 /h)除尘效率/%排烟黑度设备阻力/Pa脱硫效率/%质量/kgXDGC441200098W1级 林格曼黑度8001400852800表3-3-2 XDGC4型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型结构尺寸HH1H2H3ABCDEF44602985423570014001400300503501000图3-3-1 XDCG1型陶瓷多管高效脱硫除尘器外形结构尺寸3、确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置
7、。并计算各管道的管径、长度、烟囱高度和出口内径以 及系统总阻力。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。管径的确定(m)式中Q工况下管道内的烟气流量，m/s；v烟气流速，m/s (对于锅炉烟尘u=1015 m/s)。取 v =14 m/s则 d =错误！ = 0.49 ( m ) 圆整并查圆形通风管道规格选取风道外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm内径001d1=500-2X0.75=495.5 (mm)
8、由公式 d=寸nv可计算出实际烟气流速：4Qv= nd24、烟囱的设计= 错误! = 13.8 ( m/s )烟囱高度的确定首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量(t/h),然后根据锅炉大气污染物排放标准中(表 3-3-3)的规定确定烟囱的高度。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：4X4=16 (t/h)故选定烟囱高度为40m。 烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：d = 0.0188 严(m )式中Q通过烟囱的总烟气量，(m3 /h)；s按表3-3-4选取的烟囱出口烟气流速，m/s。
9、4X9754厂= 1.83m)表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s二4 m/s圆整取d=1.8 m。烟囱底部直径 d = d + 2iH (m) 12式中d烟囱出口直径，m；2H 烟囱咼度，m；i烟囱锥度(通常取i=0.020.03),取i=0.02。d = 1.83+2XX40=3.5 (m)1 烟囱的抽力Sy = 0.0342肛273+七-273+ t ) B (Pa)kp式中H烟囱高度，m； tk外界空气温度，C；kt烟囱内烟气平均温度，C；pB当地大气压，Pa。S X40Xy(273T1273+160X
10、X103= 183(Pa)5、系统阻力的计算 摩擦压力损失L P v 2对于圆管 ApL =入d 2 (Pa)式中L管道长度，m ；d管道直径，m ；P烟气密度，kg/ m3；v管中气流平均速率，m/s；入一一摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度的函数。可以查手册得到(实际中对金属管道入值可取0.02，对砖砌或混凝土管道入值可取0.04)。a、对于500管道 L=273273,、P=Pn+ X443 = %4 (kg/m3)9.5/ 、Ap X X= 30.4 (Pa)L 0.5b、对于砖砌拱形烟道(参见图3-3-2)nnA = 2X4 D2 =B2 + D=500mmA 故 B=4
11、50 mm 贝 R =-X式中，A为面积，X为周长。 局部压力损失P v2 ,、Ap=E 2 （Pa）式中E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E相对应的断面平均气流速率，m/s；P烟气密度，（kg/m3）。图3-3-3中一为渐缩管。图3-3-3除尘器入口前管道示意图aW45。时，E取玄=45 ， v =13.8 m/sAp = ：pu 2=O.lx0.84 x 13.822=8.0(Pa)i X tan 67.5 = 0.12 (m)1图3-3-2中二为30CZ形弯头h = 2.985 - 2.39 = 0.595 = 0.6(m) h/D = 0.6/0.5 =
12、 0.12,取E = E LRe由手册查得L =1.0ReLXAp = pu2=0.157 x0.84 X13.822=12.6 (Pa)图 3-3-3 中三为渐扩管0.35 x 13.14 x0.498524=1.79查大气污染控制工程附表一，并取a=30 则Epu 2=0.19 x0.84 x 13.822=15.2(Pa)(1-0.4985)3=2X tan15 = 0.93(m)图3-3-4中a为渐扩管图3-3-4除尘器出口至风机入口段管道示意图aW45。时，E取玄=30C, v =13.8 m/spu2=0.1x0.84 X13.822=8.0(Pa)L=0.93（m）图3-3-4中
13、b、c均为90弯头D=500，取 R=D，则Ap =匚pu2= 0.23x0.84 X13.82=18.4(Pa)两个弯头Ap，= 2Ap = 2X18.4=36.8(Pa) 对于如图3-3-5所示T形三通管图3-3-5 T形三通管示意图Ap =：pu 2=0.78 X0.84 x 13.822=62.4 (Pa)对于T形合流三通 gpu2=0.55 x0.84 X13.822= 44(Pa)系统总阻力(其中锅炉出口前阻力为800Pa，除尘器阻力1400Pa )为工h=30.4+84.1+8.0+12.6+15.2+8.0+36.8+62.4+44+800+1400(Pa)6、风机和电动机的选择及计算 标准状态下风机风量的计算=1.1Q 273 +1101.325p X273 B风量备用系数QtpQ = 1.1X6150XY 风机风压的计算标准状态下风机前风量，m3/h； 当地大气压，kP
