大气污染控制工程课程设计2014
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大气污染控制工程课程设计任务书
一、设计题目
某燃煤采暖锅炉房烟气除尘脱硫系统设计。
二、设计任务
燃煤锅炉燃烧过程排放的烟气中含有大量的烟尘和二氧化硫,如不采取有效的治理措施,将会对周围大气环境及居民健康造成严重影响与危害。因此,本设计结合燃煤锅炉烟气排放特点,根据所提供的原始参数及资料,拟设计一套燃煤采暖炉房烟气除尘系统。要求设计的净化系统效果好、操作方便、投资省,且出口烟气浓度达到锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)中二类区标准,即:烟尘排放浓度≤200mg/Nm3、SO2排放浓度≤900mg/Nm3。
三、原始资料
锅炉型号:SZL4-13型,额定蒸发量2.8MW/h
设计耗煤量:见附表。
排烟温度:180℃
烟气密度(标准状态下):1.50kg/m3
空气过剩系数:α=1.3
排烟中飞灰占煤中灰分(不可燃成分)的比例,见附表。
烟气在锅炉出口前阻力:800Pa
当地大气压力:970hPa
冬季室外空气温度:2℃
空气含水(标准状态下)按0.01293kg/m3
烟气其它性质按空气计算。
燃煤煤质如下表所示。
表燃煤煤质(按质量百分含量计,%)
净化系统布置场地如下图所示的锅炉房北侧20m以内。
四、设计内容及要求
1、编写设计计算书
设计计算内容包括以下几方面:
(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)除尘或脱硫设备的比较和选择:确定除尘或脱硫设备的类型、型号及规格,并确定其主要运行参数。
(4)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及系统总阻力。
(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。
(6)需要说明的其他问题。
(7)编写设计说明书:设计说明书按设计程序编写,包括方案的确定、设计计算、设备选择等内容。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,文字应简明、通顺、内容正确完整。
2、绘制设计图(提供其中一份图纸)
(1)工艺流程示意图。
(2)平面布置图。应按比例绘制,锅炉房及锅炉的绘制可以简化,但应能表明建筑外形和主要结构型式。在平面布置图中应有方位标志(指北针)。
(3)锅炉烟气除尘脱硫系统图。应按比例绘制、标出设备、管件编号,并附明细表。
(4)主要除尘脱硫设备剖面图。只需标出设备的主要性能参数(主要尺寸),内部结构不用细画。五、提交成果
(1)完成设计说明书1份。
(2)附图CAD图纸(只需提供其中一份图纸):工艺流程图1张、平面布置图1张、除尘或脱硫系统图1张、主要除尘或脱硫设备剖面图1张。注意,图纸的标注与设计说明书相匹配。
六、提交截止时间和途径
(1)截止到2014年4月20日24:00
(2)通过网路平台提交:,登录后选择:课程设计(二)
《大气污染控制工程》课程设计基本参数
设计计算参考:
(一)烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算
1.标准状态下的理论空气量
Qaˊ=4.76(1.867CY+5.56H Y+0.7SY-0.7OY)(m3/㎏)
式中CY,CY,SY,OY――分别为煤中各元素所含的质量分数。
2.标准状态下的理论烟气量
Qsˊ=1.867(CY+0.375S Y)+11.2HY+1.24WY+0.016Qaˊ+0.79Qaˊ +0.8N Y (m3/㎏)
式中Qaˊ--标准状态下的理论空气量,m3/㎏
WY—煤中水分所占质量分数,%
N Y –N元素在煤中所占质量分数,%
3.标准状态下实际烟气量
Qs =Qsˊ+ 1.016(α-1) Qaˊ(m3/㎏)式中α—空气过量系数
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
C =( d sh×A Y )/Qs (㎏/m3)
式中 d sh–-排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数;
A Y --煤中不可燃成分的含量
5.标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算
Cso2 =(2S Y)/ Qs×106 (mg/m3)
S Y --煤中可燃硫的质量分数
(二)系统中烟气温度的变化
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。
1.烟气在管道中的温度降
Δt1 = (q×F)/(Q×C V) ( ˚C )
式中Q—标准状态下烟气流量Q, m3/h
F—管道散热面积,m2
C V --标准状态下烟气比热容(一般为1.352~1.357kJ/m3.˚C)
q—管道单位面积散热损失
室内q = 4187 kJ/(m2·h)
室外q = 5443 kJ/(m2·h)
2. 烟气在烟囱中的温度降
Δt2 = (H×A)/(D1/2) ( ˚C )
式中D—合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和, t/h
H—烟囱高度,m
A -–温降系数,可由表1-1 查得。
表1-1烟囱温降系数
(三)除尘器的选择
1. 除尘器应达到的除尘效率
η= 1-Cs/C
式中Cs---标准状态下烟气含尘浓度,(mg/m3)
C-- 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和种类、工况下的烟气量、烟气温度计要求达到的除尘效率定除尘器的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数,如气流速度、压力损失、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。一旦确定了各装置的具体位置,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
d = (4Q/πv)1/2
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 = 10~15 m/s)。
管径计算出以后,要进行圆整(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(表1-2)确定烟囱的高度。
表1-2 锅炉烟囱高度表
烟囱出口内径可按下式计算
d = 0.0188 ( Q/v)1/2 (m)