大气污染控制工程》教学实习

《大气污染控制工程》教学实习四川农业大学环境科学与工程系2008.10第一部分设计题材•一、设计题目•某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计•二、设计目的•通过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：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•四、设计内容和要求•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。第二部分设计指导•一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算•1.标准状态下理论空气量计算)/()7.07.056.5867.1(76.43'kgmOSHCQYYYYa式中：CY,HY,SY,OY: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)/(8.079.0016.024.12.11)375.0(867.13'''kgmNQQWHSCQYaaYYYYS式中：Qa’—标准状态下理论空气量，m3/kgWY—煤中水分所含质量分数，%；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(016.1aSSQQQ（m3/kg）式中：α—空气过剩系数；QS'_标准状态下理论烟气量，m3/kg;Qa'—标准状态下理论空气量，m3/kg。注意：标准状态下烟气流量Q以m3/h计，因此，Q=QS×设计耗煤量•4.标准状态下烟气含尘浓度)/(3mkgQAdCSYsh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•5.标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算)/(102362mmgQSCSYSO式中：SY—煤中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。•二、系统中烟气温度的变化•当烟气烟道较长时，必须考虑烟道温度的降低。除尘器、风机、烟囱的烟气流量应按各点的温度计算。•1、烟气在管道中的温度降VCQFqt1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1.352~1.357kJ/m3.℃）q—管道单位面积散热损失,室内为4187kJ/(m2.h)，室外为5443kJ/(m2.h)•2、烟气在烟囱中的温度降DAHt2式中：H—烟囱高度，m;D—合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/hA—温度系数，可由下表查得：表烟囱温降系数烟囱种类钢烟囱（无衬筒）钢烟囱（有衬筒）砖烟囱（H50m,壁厚小于0.5m）砖烟囱（壁厚大于0.5m）A20.80.40.2•三、除尘器的选择•1、除尘器应达到的除尘效率CCS1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、除尘器的选择根据烟尘的粒径分布或种类、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的种类、型号及规格，并确定除尘器的运行参数，如气流速度、压力损失和捕集粉尘量等。•四、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Qd4(m)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，对于锅炉烟囱，v=10~15，m/s。）管径计算出后，要进行圆整（取接近的较大的整数，查手册），再用圆整后的管径计算出实际烟气流速。实际烟气流速要符合要求。•五、烟囱的设计•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，如下表所示：锅炉总额定出力/(t/h)＜11~22~66~1010~2026~35烟囱最低高度/m202530354045•2.烟囱直径的计算•烟囱出口内径可按下式计算：)(0188.0mQd式中：Q—通过烟囱的总烟气量，m3/h;v—按下表选取烟囱出口烟气流速，m/s。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6~102.5~3•烟囱底部直径)(221mHidd式中：d2—烟囱出口直径，m;H—烟囱高度，m；i—烟囱锥度，通常取i=0.02~0.03。•3、烟囱的抽力)(273127310342.0PaBttHSpky式中：H—烟囱高度，m；tk—外界空气温度，℃；tp—烟囱内烟气平均温度，℃；B—当地大气压，Pa。•六、系统阻力的计算•1、摩擦压力损失•对于圆管)(22PadLpL式中：L—管道长度，m；d—管道直径，m；ρ—烟气密度，kg/m3；ν—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/d的函数。可以查手册得到（实际中对金属管道λ值可取0.02,对砖砌或混凝土管道λ值可取0.04）。•2、局部压力损失)(22PadLp式中：ξ—异形管件的局部阻力系数，可在有关的手册中查到，或通过实验得到；ν—与ξ相对应的断面平均气流速度，m/s；ρ—烟气密度，kg/m3.•七、风机和电动机选择计算•1、风机风量的计算)/(325.1012732731.13hmBtQQpy式中：1.1—风量备用系数；Q—标准状态下风机前表态下风量，m3/h；tp—风机前当前温度，℃，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度；B—当地大气压，kPa。•2、风机风压的计算)(293.1335.1012732732.1PaBttShHyypyy式中：1.2—风机备用系数；ΣΔh—系统总阻力，Pa；tp—风机前烟气温度，℃；ty—风机前性能表中给出的试验用气体温度，℃；ρy—标准状态下烟气密度，1.34kg/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要的风机型号。•3、电动机功率的计算2110003600yyeHQN（kW)式中：Qy—风机风量，m3/h；Hy—风机全压，Pa；η1—风机在全压头时的效率（一般风机为0.6，高效风机约0.9）；η2—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。