大气课设案例

大气污染控制工程课程设计案例一.设计原始资料1.锅炉设备的主要参数锅炉型号：SZL4—13型，共4台(2.8MW×4)设计耗煤量：600kg/h(台)排烟温度：160℃2.烟气密度（标准状况下）：1.34㎏/3m空气含水（标准状况下）：0.01293㎏/3m烟气在锅炉出口的阻力：800Pa排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16%当地大气压；97.86KPa冬季室外空气温度：-1℃空气过剩系数：a=1.43.煤的工业分析值：C=68%；H=4%；S=1%；N=1%；W=6%；A=15%；V=13%O=5%4.应用基灰分：13.38%；应用基水分：16.32%；可燃基挥发分：41.98%；应用基低位发热量：16768Kj/kg（由于媒质波动较大，要求除尘器适应性较好）5.按锅炉大气污染排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行烟尘浓度排放标准（标准状况下）：200㎎/3m二氧化硫排放标准（标准状况下）：700㎎/3m净化系统布置场地在锅炉房北侧15米以内二.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⑴标准状态下理论空气量OSHCQa7.07.056.5867.176.4)05.07.001.07.004.056.568.0867.1(76.4aQ=6.97)/(3kgm式中C，H，S，O——分别代表煤中各元素所含得质量分数⑵标准状态下理论烟气量NQQWHSCQaaS8.079.0016.024.12.11)375.0(867.197.6016.006.024.104.02.1101.0375.068.01.867Qs）（01.08.097.679.0=7.42(kgm/3)式中aQ——标准状态下理论空气量W-----煤中水分的质量分数N-----N元素在煤中的质量分数(3)标准状态下实际烟气量)/()1(016.1Q3skgmQaQas标准状态下烟气流量Q应以hm/3计,因此,设计耗煤量sQQ）（kgmQ/25.1097.6)14.1(016.142.73设计耗煤量sQQ=10.25×600=6150(hm/3)式中a-----空气过量系数sQ------标准状态下理论烟气量,kgm/3aQ------标准状态下理论空气量,kgm/3(4)烟气含尘浓度)m/kg(QAdC3ssh)/(1034.225.1015.016.0C33mkg)/(102.3433mmg式中shd-------排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数A-------煤中不可燃成分的含量sQ------标准状态下实际烟气量,(kgm/3)(5)标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算)/(102362mmgQSCsso6so1025.1098.001.02C2)/(1091.133mmg式中S------煤中硫的质量分数sQ------标准状态下燃煤产生的实际烟气量,(kgm/3)2.除尘器的选择(1)除尘效率CCs1η31034.22001η=91.45%式中C------标准状态下烟气含尘浓度,3/mmgsC------标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值,3/mmg(2)除尘器的选择工作状况下烟气流量)h/m(TTQQ3273)160273(1506Q=9754)h/m(3式中Q-----标准状态下烟气流量,)h/m(3T-----工况下烟气温度,KT------标准状态下温度,273K则烟气流速为)/(7.23600975436003smQ所以采用XDCG型陶瓷多管高效脱硫除尘器，应附除尘器产品性能规格.3.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。（1）各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况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，并使安装，操作方便。（2）管径的确定vQd442.70.4914d（m）式中Q——工作状态下管道内的烟气流量，s/m3v=烟气流速（对于锅炉烟尘v=10~15sm/）取v=14sm/圆整并选取风道表1风管管径数据外径钢制板风管mmD/外径允许偏差/mm壁厚/mm50010.75内径=d=500-2*100=495.5(mm)由公式vQd4可计算出实际烟气流速：8.134955.014.37.24422dQv（sm/）4.烟囱的设计⑴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)，然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定确定烟囱的高度.表2锅炉烟囱的高度锅炉总额定出力(t/h)21~22~66~1010~2026~35烟囱最低高度（m）202530354045锅炉总额定出力:4*4=16(t/h)故选定烟囱高度为40m⑵烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：Qd0188.0Q——通过烟囱的总烟气量，hm/3——按表3选取的烟囱出口烟气流速，sm/。表3烟囱出口烟气流速通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风10~204~5自然通风6~82．5~3选定=4sm/)(83.14975440188.0md圆整取d=1.8m烟囱底部直径Hidd221式中2d——烟囱出口直径，mH——烟囱高度，mi——烟囱锥度，取i=0.02~0.03取i=0.02则md5.30402.0283.11⑶烟囱的抽力BttHSpky)27312731(0342.031086.97)160273112731(040342.0yS=183aP式中H——烟囱高度，mkt——外界空气温度，Copt——烟囱内烟气平均温度，CoB——当地大气压，aP5.系统阻力的计算⑴摩擦压力损失22vdLPL式中L——管道长度，md——管道直径，m——烟气密度，3/mkgv——管中气流平均速率——摩擦阻力系数(实际中对金属管道取0.02,砖砌或混凝土管道取0.04)a.对于圆管L=9.5m)/(48.034427334.11602732733mkgnρρ)(4.3028.3148.05.05.902.02PapLΔb.对于砖拱形烟道(见图1)222)2(242BBDAππD=500mm故B=450mm则R=XA式中,A为面积,X为周长图1砖砌拱形烟道示意图(2)局部压力损失22vpρξΔ(Pa)式中ξ——异形管件的局部阻力系数可查到v——与ξ像对应的断面平均气流速率,m/sρ——烟气密度,3m/kg除尘器进气管(见图2)的计算图2中一为渐缩管渐缩管的计算α≤45℃时,ξ=0.1取α=45℃,v=13.8m/s)(0.828.1384.01.0222PavpρξΔ图2除尘器入口前管道示意图图2二为中30℃Z形弯头)(6.0595.039.2985.2mh157.0,12.05.0/6.0/ξ取DhξξξRe由手册查得0.1Reξξ=1.0×0.157=0.157)(6.21213.848.0157.0222PavpρξΔ图2三为中渐扩管79.144985.014.3135.0221AA查《大气污染控制工程》附表十一,并取α=30°则ξ=0.19)(2.51213.848.019.0222PavpρξΔl3=(1-0.4985)×tan15。/2=0.93（m）除尘器出气管(见图3)的计算α为渐扩管的计算α≤45℃时,ξ=0.1取α=30℃,v=13.8m/s)(8.0213.848.01.0222PavpρξΔL=0.93(m)图3除尘器出口至风机入口段管道示意图图3中b、c均为90°弯头D=500，取R=D，则ξ=0.23)P(4.18213.884.023.02vpa22两个弯头aPpp8.364.18223.对T形三通管（如图4）图4T形三通管示意图ξ=0.78)P(4.26213.884.078.02vpa22对于T形合流三通ξ=0.55)P(44213.884.055.02vpa22系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为800Pa,除尘器阻力1400Pa）1400800444.628.360.82.156.120.81.844.30h=2601.5(Pa)6.风机和电动机选择及计算(1)标准状况下风机风量的计算锅炉烟气除尘系统平面布置图和剖面图