《大气污染控制工程》教学实习报告

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《大气污染控制工程》教学实习

某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统

设 计

《大气污染控制工程》教学实习

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目 录

一 设计目的………………………………………………………………………………… 2

二设计原始资料及要求 …………………………………………………………………… 2

三 除尘工艺系统设计与计算……………………………………………………………… 3

3.1燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算.………………………………………3

3.1.1标准状态下理论空气量.………………………………………………………………3

3.1.2标准状态下理论烟气量.………………………………………………………………3

3.1.3标准状态下实际烟气量.………………………………………………………………4

3.1.4标准状态下烟气含尘浓度.……………………………………………………………4

3.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算.……………………………………………5

3.2管径的确定.………………………………………………………………………………5

3.3温降的计算.………………………………………………………………………………5

3.3.1烟气在管道中的温度降.………………………………………………………………5

3.3.2烟囱高度的确定.………………………………………………………………………6

3.3.3烟气在烟囱中的温度降.………………………………………………………………6

3.4净化系统设计方案的分析确定.…………………………………………………………6

3.4.1除尘器应达到的除尘效率.……………………………………………………………6

3.4.2除尘脱硫设备选择.……………………………………………………………………7

3.5烟囱的设计.………………………………………………………………………………7

3.5.1烟囱直径的计算.………………………………………………………………………7

3.5.2烟囱底部直径的计算.…………………………………………………………………8

3.5.3烟囱的抽力.……………………………………………………………………………8

3.6系统阻力的计算.…………………………………………………………………………8

3.6.1摩擦压力损失.…………………………………………………………………………8

3.6.2局部压力损失.…………………………………………………………………………9

3.7风机和电动机选择及计算.………………………………………………………………9

3.7.1风机风量的计算.………………………………………………………………………9

3.7.2风机风压的计算.…………………………………………………………………… 10

3.7.3电动机功率的计算.………………………………………………………………… 10

四 结 语……………………………………………………………………………………11

五 参考文献…………………………………………………………………………………11 《大气污染控制工程》教学实习

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一、设计目的

随着社会经济的发展,城市化与工业化进程的加速,以及煤、油为主的能源框架,环境污染越来越严重。而在我国的能源结构中以燃煤为主,众所周知煤炭在燃烧过程中会产生较多的污染物,尤其是向大气中排放酸性污染物,在大气迁移过程中形成酸性沉降物,即酸雨,而酸雨控制又得广泛关注。

本设计是某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计,主要目的就是除尘与烟气脱硫,以达到污染物排放标准,其中主要包括除尘器的选择、烟气管网的布置及风机及电机的选择设计。

通过此次课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容,并使所学的知识系统化,培养运用所学知识进行净化系统设计的初步能力。通过此次设计,可以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。

二、设计原始资料及要求

(一) 设计原始资料:

表1 设计原始资料

项目 参数

锅炉型号 SZL4—13型,共4台(2.8MW×4),即每台锅炉每秒产热量为2.8×103kJ

设计耗煤量 600kg/h(台),水的蒸发热为:2570.89kJ/kg

排烟温度 160℃

烟气密度(标准状态下) 1.34kg/m3

空气过剩系数 α=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 -1℃

空气含水(标准状态下) 0.01293kg/m3

烟气其他性质按空气计算

煤的工业分析基 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 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

二氧化硫排放标准(标准状态下) 900mg/m3 《大气污染控制工程》教学实习

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(二)设计要求

1、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。

2、净化系统设计方案的分析确定。

3、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。

4、管网计算: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以及系统总的阻力。

5、风机及电机的选择设计:根据净化系统所处理烟气量、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。

三、除尘工艺系统设计与计算

3.1燃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

kgmOSHCQYYYYa/7.07.056.5867.178.43'

式中 CY, HY, Sy, OY — 分别为媒中各元素所含的质量分数。

已知煤中各种成分的质量分数为:煤的工业分析值:

CY=68% HY=4% Sy=1% OY=5%

NY=1% WY=6% AY=15% VY=13%

各数值带入上式可得理论空气量:

Q'a=4.78×(1.867×0.68+5.56×0.04+0.7×0.01-0.7×0.05)=6.9977 m3/kg

3.1.2标准状态下理论烟气量

Qs'=1.867(CY+0.375 Sy)+11.2HY+1.24WY+0.16Q'a+0.79Q'a+0.8NY (m3/kg)

式中 Q'a:标准状态理论空气量,

WY: 煤中水分子所占质量分数,

NY: N元素在媒中所占质量分数.

设空气含湿量12.93g/m3,将上面数值代入公式

同理可求得标准状态下理论烟气量

Qs'=1.867×(0.68+0.375×0.01)+11.2×0.04+1.24×0.06+(0.16+0.79)×6.9977+0.8×0.01=8.455 m3/kg 《大气污染控制工程》教学实习

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3.1.3标准状态下实际烟气量

)/(1016.13kgmQQQass

。;标准状态下理论空气量;标准状态下理论烟气量空气过剩系数;其中:kgmkgm/Q/Q3a3s

已知空气过剩系数为1.4,

可求出标准状态下实际烟气量

QS=8.455+1.106×(1.4-1)×6.9977=11.30m3/kg

注意:标准状态下烟气流量Q以m3/h计,因此:

设计耗煤量sQQ

已知设计耗煤量:600kg/h(台)

则标准状态下烟气流量Q=11.30×600×4=27120m3/h

3.1.4标准状态下烟气含尘浓度

)/(3mkgQAdCsYsh

式中 dsh—排烟中飞灰占媒中不可燃成分的质量分数;

AY —煤中不可燃成份的含量;

Qs —标准状态下实际烟气量,m3/kg。

已知: dsh=16% QY=15% Qs=11.30m3/kg

代入上式求得标准状态下烟气含尘浓度

002124.011.300.15*16.0C

3.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

)m/mg(102C36so2sYQS

式中Sy—煤的含可燃硫的质量分数;

Qs—标准状态下燃煤产生的实际烟气量,m3/kg

已知: Sy =1% , Qs=11.30 m3/kg 代入上式可得CSO2 =1.77×103mg/m3

3.2管径的确定 《大气污染控制工程》教学实习

5 )(4mQd

式中 Q—工况下管内烟气流量

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)。

已知:每台锅炉的烟气流量Q=6780m3/h,取v=12m/s,可得d=0.45m

圆整后取d=0.45m,可算得v=11.85m/s。

3.3温降的计算

当烟气管道较长时,必须考虑烟气温度的降低。除尘器、风机、烟囱的烟气流量应按各点的温度计算。

3.3.1烟气在管道中的温度降

vCQFqt1 C0

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1.352~1.375kJ/m3.℃)

q—管道单位面积散热损失。

室内q=4187kJ/(m2.h);室外q=5443kJ(m2.h),Q=6780m3/h,取Cv=1.360kJ/m3.℃,而F=LS=∏LD

已知室内两段:L1=0.68m,D1=0.6m;L2=1.4m,D2=0.45m

室外:墙到除尘器进口管道距离L3=3.29m,直径计D3=0.45m;

除尘器到风机的管道距离L4=4.2m, 直径计D4=0.45m;

风机到烟道入口的管道距离L5=2.2m,直径计D5=0.45m;

烟道入口到烟囱底部的烟道距离L6=12.79m,F=0.64m2;

则⊿t1=0.58℃,⊿t2=1.99℃,⊿t3=2.74℃,⊿t4=3.5℃,⊿t5=1.83℃,⊿t6=4.83℃

风机进口前温度降⊿t=⊿t1+⊿t2+⊿t3+⊿t4 =8.81℃

风机前温度t1=T-⊿t=160-8.81=151.2℃

到达烟囱入口温度将⊿t’=⊿t1+⊿t2+⊿t3+⊿t4+⊿t5+⊿t6=15.47℃

因此到达烟囱入口烟气温度t2=T-⊿t’=160-15.47=144.53℃

3.3.2烟囱高度的确定