大气污染课程设计说明书

苏州科技学院天平学院

课程设计说明书

课程名称： 大气污染控制工程课程设计 题 目：1t/h燃煤锅炉除尘系统设计 学生姓名： 学号： 系 别： 专业班级： 指导老师：

2011年7月

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目录

1 2 3 4 4.1

4.1.1 4.1.2 4.13 4.14 4.2

4.2.1 4.22 4.3

4.3.1 4.3.2 4.4

4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.5

前言 设计目的 设计任务 设计参数及要求 设计计算 烟气量、烟尘计算

标准状态下理论空气量 标准状态下理论烟气量 标准状态下实际烟气量 标准状态下烟气含尘浓度 除尘器的选型

除尘器应达到的除尘效率 除尘器的选择 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置各装置及管道布置的原则 管径的确定 烟囱的计算

烟囱高度的确定 烟囱直径的计算 烟囱的抽力 系统阻力的计算

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4 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 8 8 9

4.5.1 摩擦压力损失 4.5.2 局部压力损失 4.6

风机选择及计算

9 9 10 10 10 4.6.1 风机风量的计算 4.6.2 风机风压的计算 4.7 5 6 电动机的选型 小结 主要参考文献

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前言

在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。而大气污染可以说主要是人类活动造成的，大气污染对人体的舒适、健康的危害包括对人体的正常生活和生理的影响。目前，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。该燃煤电厂的大气污染物主要是颗粒污染物，而且排放量比较大所以必须通过有效的措施来进行处理，以免污染空气，影响人们的健康生活。

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一、设计目的

课程设计是大气污染控制工程教学中一个重要的实践环节，综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，进一步巩固和提高理论知识。通过课程设计，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。

本设计为一吨每小时燃煤锅炉除尘系统设计，能使学生得到一次综合训练，特别是： 1.工程设计的基本方法、步骤，技术资料的查找与应用。 2.基本计算方法和绘图能力的训练。

3.综合运用本课程及有关课程的理论知识解决工程中的实际问题。 4.熟悉、贯彻国家环境保规及其他有关。

二、设计任务 1. 2. 3. 4.

除尘系统设计方案的分析、确定； 燃煤锅炉排烟量、烟尘浓度的计算；

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；

管网布置及计算：确定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、系统总阻力；

5. 风机及电机的选择设计：根据所需处理的烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算、选择

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：设计说明书的内容包括方案的确定、设计计算、设备选择和有关设计

的简图等内容，文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整。

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，并装订成册。 图纸要求：按照工程制图要求绘制除尘工艺系统平面和立面图各一张(2号或3号图)，需人工铅笔绘图。图应按比例绘制、标出设备、管件编号及明细表。

三、设计参数及要求

排烟温度取150℃；空气过剩系数α=1.35；烟气密度（标态）1.36kg/m；室外空气平均温度6℃；锅炉出口前烟气阻力1000Pa；排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例为18％；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％

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按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标准执行：标准状态下烟尘浓度排放标准：200mg/m3。

除尘系统布置场地如图所示的锅炉房北侧15m以内

省煤器锅炉烟气出口省煤器

四、课程设计算：

CY＝68％ HY＝4％ SY＝1％ OY＝5％ NY＝1％ WY＝6％ AY＝15％ VY＝13％ （一）烟气量、烟尘计算 1、 标准状态下理论空气量

4.76(1.867CY5.56HY0.7SY0.7OY) Qa =4.761.86768%+5。.564%+0.71%+0.75%） =6.97 (m3/Kg)

式中 CY，HY，SY，OY一一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))

1.867(CY0.375SY)11.2HY1.24WY0.016Qa0.79Qa0.8NY Qs =1.867（68%+0.3751%）+11.24%+1.246%+0.0166.968+0.796.968+0.81%

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=7.42(m3/Kg)

 －标准状态下理论空气量，m3／kg； 式中：Qa WY－煤中水分所占质量分数，％

NY－N元素在煤中所占质量分数，％ 3、 标准状态下实际烟气量

1.01( QsQs61)Qa =7.423+1.016（1.35-1）6.968 =9.90 (m3/Kg) 式中

—空气过量系数；

—标准状态下理论烟气量，m3／kg； Qs—标准状态下理沦空气量，m3／kg Qa 注：标准状态下烟气流量Q以m3／h计。

4、 标准状态下烟气含尘浓度

dshAY=18%15%/9.901=0.00273Kg/m3） CQs 式中 dsh—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；

QS—标准状态下实际烟气量，m3／kg.

（二）除尘器的选择 1、 除尘器应达到的除尘效率

1CS=1-200/0.00273106=92.67% 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／m3

2、除尘器的选择

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工作状况下烟气流量

Q＝Qs×设计耗煤量=9.901180=1782.18 (m3/h)

QQT3(m/h)=1782.18（150+273）/273=2761.4(m3/h) T式中Q-----标准状态下烟气流量，(m3/h) T-----工况下烟气温度，K

T------标准状态下温度，273K

则烟气流量为 Q’/3600=2761.4/3600=0.767（m3/s） 所以采用XD-II-1除尘器 阻力选择800（pa） （三）确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置 1、各装置及管道布置的原则

根据锅炉运行情况和锅炉房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。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。 2、 管径的确定

4Q' =40.767=0.285（m）

d3.1412v取d=280mm

式中 Q — 工况下管内烟气流量，m3／s；

v — 烟气流速，m／s，(可查有关手册确定，对于锅炉烟尘v＝10～15m／s) 管径取整采用d=280mm

外径D/mm 外径允许偏差/mm 280 内径D=280-2.075=278.5mm

（四）烟囱的设计 1、烟囱高度的确定

首先确定所用烟囱的锅炉的蒸发量（t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定

钢制板风管 壁厚/mm 0.75 1 8

确定烟囱的高度。

1t/h 最低高度为25米。烟囱高度取25米。 2、烟囱直径的计算 烟囱出口内径可按下式计算

Q'

d0.0188v=0.01880.7673600=0.5（m）

4式中 Q — 通过烟囱的总烟气量，m3／h；

v — 按下表选取的烟囱出口烟气流速，m/ s。本设计取4-5m/s

烟囱底部直径

d1＝d2+2×i×H =0.5+20.02525=1.75 (m)

式中 d2 － 烟囱出口直径，”； H 一烟囱高度，m；

i——烟囱锥度，通常取i＝0.02一0.03 3、 烟囱的抽力

Sy0.0342H(11)B

273tK273tP11)1.01105

2736273150 =0.034225 ( = 105.37 (Pa)

式中 H—烟囱高度m，；

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tk－外界空气温度，℃ tp 一烟囱内烟气平均温度，℃

B—当地大气压，Pa 。

（五）系统阻力的计算

1、 摩擦压力损失 对于圆管：

Lv2pL=0.02 (10.415/0.28)  (1.3612.62/2)= 80.31(Pa)

d2式中 L一管道长度．m； d—管道直径，m； ρ— 烟气密度，kg／m3；

v一 管中气流平均速率，m／s

λ－ 摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度

K的函数。可以查手册得d到(实际中对金属管道λ值可取0.02。对砖砌或混凝土管造λ值可取0.04)。

2、 局部压力损失

圆形弯头ξ=0.28渐缩管ξ=0.10 渐扩管 ξ=0.10 除尘设备局部阻力损失1000pa 锅炉的本体局部损失 900pa。

pv22 =0.28（1.3612.625/2）+0.10（1.3612.62/2)+0.02（1.3612.62/2）

+1000+800

=1933.87(Pa)

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式中  一 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一 与相对应的断面平均气流速率，m／s； ρ — 烟气密度，kg/m3。

（六）、风机和电动机选择及计算 1、 风机风量的计算

Qy1.1Q273tP101.325273150101.325 =1.11782.18=3038.60 （m3/h）

273101273B式中 1.1 一风量备用系数；

Q—标准状态下风机前标态下风量(烟气量)，m3／h；

tP一 风机前烟气温度，℃，若管道不太长，可以近似取锅锅炉排烟温度；

B——当地大气压力，kPa。

2、 风机风压的计算 Hy1.2(hSy)273tP10.13351.293 273tyBy273150101.3351.293

2732001011.36 =1.2（1933.87+80.31-105.37） =1953.98（Pa） 式中 1.2——风压备用系数； h—系统总阻力，Pa； Sy—烟囱抽力，Pa； tP—风机前烟气温度；

ty一风机性能表中给出的试验用气体温度（最高温度不超过523K取473K）

ρy一标准状况下烟气密度， kg／m3。

计算出风机风量Qy和风机风压Hy后，可按风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需风机的型号。

风机型号为Y5-47-4C 3、 电动机功率的计算

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NeQyHy3600100012=

3038.601953.981.3 =3.57（KW）

360010000.61式中 Qy—风机风量，m3/h；

Hy—风机风压，Pa

ηl一风机在全压头时的效率(一般风机为0．6，高效风机约为0．9)

η2一机械传动效率，当风机与电机直联传动时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，风机的转速，传动方式选择 电动机型号Y132M1-6 五 小节

我认为，在这学期的实验中，不仅培养了思考、动手画图操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在设计过程中，我学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

六.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) 全国通用管道计算表．中国建筑工业出版社，1977.

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