颗粒污染物控制课程设计实例

颗粒污染物控制课程设计一、课程设计标题问题某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计二、课程设计的目的通过课程设计进一步消化和安定本能课程所学内容，并使所学的常识系统化，培养运用所学理论常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、方法及步调，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台设计耗煤量：600kg/h(台)排烟温度：160℃尺度状态下烟气密度：1.34kg/m³空气过剩系数：α排烟中飞灰占煤中不成燃烧成分的比例：16%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa冬季室外空气温度：-1℃尺度状态下空气含水按/m³烟气其他性质按空气计算煤的工业阐发值：C Y=68% H Y=4% S Y =1% O Y=5%N Y=1% W Y=6% A Y=15% V Y=13%按锅炉大气污染物排放尺度〔GB 13271-2001〕中二类区尺度执行。

尺度状态下烟尘浓度排放尺度：200mg/m³尺度状态下二氧化硫排放尺度：900mg/m³净化系统安插场地为锅炉房北侧15m以内。

四、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尺度状态下理论空气量Q’a Y+5.56 H Y +0.7 S Y -0.7 O Y〕〔m³/kg〕式中 C Y, H Y, S Y, O Y——别离为煤中各元素所含的质量分数。

Q’a = ×××××0.05)= 6.97〔m³/kg〕⑵尺度状态下理论烟气量〔设空气含湿量/m³Q’s=1.867〔C Y+0.375 S Y〕+11.2 H Y+1.24 W Y+0.016 Q’a +0.79 Q’a +0.8 N Y〔m³/kg〕式中 Q’a——尺度状态下理论空气量，m³/kg；W Y——煤中水分的质量分数；N Y—— N 元素在煤中的质量分数。

Q ’s = ××××0.06+×××= 7.42〔m ³/kg 〕 ⑶ 尺度状态下实际烟气量Q s = Q ’s +1.016〔α-1〕Q ’a 〔m ³/kg 〕 式中 α——空气过剩系数；Q ’s ——尺度状态下理论烟气量，m ³/kg ；Q ’a ——尺度状态下理论空气量，m ³/kg 。

尺度状态烟气流量Q 应以m ³/h 计，因此，Q=Q s ×设计耗煤量 Q s ×〔1.4-1〕×6.97=10.25〔m ³/kg 〕 Q = Q s ×设计耗煤量 ×600=6150〔m ³/h 〕 ⑷ 烟气含尘浓度C = d sh ·AYQ s(kg/m ³)式中 d sh ——排烟中飞灰占煤中不成燃成分的质量分数；A Y——煤中不成燃成分的含量；Q s ——尺度状态下实际烟气量，m ³/kg 。

C = ×10-3(kg/m ³)×103〔mg/m ³)⑸ 尺度状态下烟气中二氧化硫的浓度计算C SO2 = 2S Y Q s× 106〔mg/m ³)式中 S Y——煤中硫的质量分数；Q s ——尺度状态下燃煤发生的实际烟气量，m ³/kg 。

C SO2 = 2××10.25 ×106×103〔mg/m ³)2、除尘器的选择 ⑴ 除尘效率η=1-CsC式中 C ——尺度状态下烟气含尘浓度，mg/m ³；Cs ——尺度状态下锅炉烟尘排放尺度中规定值，mg/ m ³。

η=1- 错误! = 91.45% ⑵ 除尘器的选择 工况下烟气流量 TT Q Q '=' (m ³/h) 式中 Q ——尺度状态下的烟气流量，m ³/h ； T′ ——工况下烟气温度，K ； T ——尺度状态下温度，273K 。

Q ′= 6150×(273+160)273 = 9754 (m ³/h)那么烟气流量为Q ′3600 = 97543600=2.7(m ³/s) 按照 工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定尘器：由陕西蓝天锅炉设备制造所提供的“XDCG 型陶瓷多管高效脱硫除尘器〞〔 国家级科技成果重点推广计 划 工程〕中拔取XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器。

产物 性能规格见表3-3-1，设备外形布局尺寸见表3-3-2。

表3-3-2 XDGC4型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型布局尺寸图3-3-1 XDCG1型陶瓷多管高效脱硫除尘器外形布局尺寸3、确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道安插。

并计算各管道的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。

⑴ 各装置及管道安插的原那么按照 锅炉运行情况及锅炉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，管道的安插也就底子可以确定了。

对各装置及管道的安插应力求简单、紧凑、管路短、占地面积小，并使安装、操作和检修便利。

⑵ 管径确实定πυQd 4=(m)式中 Q ——工况下管道内的烟气流量，m ³/s ；ν——烟气流速，m/s 〔对于锅炉烟尘u=10～15 m/s 〕。

取ν=14 m/s那么d = 错误! = 0.49 ( m )圆整并查圆形通风管道规格拔取风道d1=500-2×0.75=495.5〔mm 〕由公式 d=4Qπν可计算出实际烟气流速： ν= 4Qπd2 = 错误! = 13.8 ( m/s )4、烟囱的设计⑴ 烟囱高度确实定首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量〔t/h 〕,然后按照 锅炉大气污染物排放尺度中〔表3-3-3〕的规定确定烟囱的高度。

锅炉总额定出力：4×4=16〔t/h 〕 应选定烟囱高度为40m 。

⑵ 烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：d = 0.0188Qω( m ) 式中 Q ——通过烟囱的总烟气量，(m ³/h)；ω——按表3-3-4拔取的烟囱出口烟气流速，m/s 。

表3-3-4 烟囱出口烟气流速/(m/s)选定ω= 4 m/s4×97544= 1.83 〔 m 〕 圆整取d=1.8 m 。

烟囱底部直径 d 1 = d 2 + 2·i ·H 〔m 〕式中 d 2——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〕，取 i=0.02。

d 1 = 1.83+2××40=3.5〔m 〕 ⑶ 烟囱的抽力 S y = 0.0342H(1273+t k -1273+ t p)·B (Pa)式中 H ——烟囱高度，m ；t k ——外界空气温度，℃；t p ——烟囱内烟气平均温度，℃； B ——本地大气压，Pa 。

Sy×40×〔1273-1 -1273+160〕××103= 183 〔Pa 〕 5、系统阻力的计算 ⑴ 摩擦压力损掉对于圆管 Δp L =λL d ·ρν22 (Pa)式中 L ——管道长度，m ；d ——管道直径，m ；ρ——烟气密度，kg/ m 3；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 和管道相对粗拙度 Kd 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〕。

a 、对于Ф500管道 L=ρ=ρn 273273+160 ×273443 = 0.84 (kg/m 3)Δp L ×9.50.5×= 30.4 (Pa)b 、对于砖砌拱形烟道〔拜见图3-3-2〕A = 2×π4 D 2 =B 2+ π2 〔 B 2〕2D=500mm故 B=450 mm 那么 R = AX式中，A 为面积，X 为周长。

⑵ 局部压力损掉Δp=ξ·ρν22(Pa)式中 ξ——异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过尝试获得； ν——与ξ相对应的断面平均气流速率，m/s ； ρ——烟气密度，(kg/m 3)。

图3-3-3中一为渐缩管。

图3-3-3 除尘器入口前管道示意图а≤45°时，ξ取а= 45°，ν=13.8 m/s0.828.1384.01.0222=⨯⨯=•=∆ρυζp (Pa) ι1×tan 67.5 = 0.12 〔m 〕图3-3-2中二为30℃Z 形弯头h = 2.985 - 2.39 = 0.595 = 0.6 〔m 〕 h/D = 0.6/0.5 = 0.12,取ξ′ξ=ξRe ξ′由手册查得ξRe =1.0 ξ×6.1228.1384.0157.0222=⨯⨯=•=∆ρυζp (Pa)图3-3-3中三为渐扩管79.144985.014.3135.0221=⨯⨯=A A 查 大气污染控制工程 附表十一，并取а=30° 那么ξ2.1528.1384.019.0222=⨯⨯=•=∆ρυζp (Pa) ι3=(1-0.4985)2 ×tan15°= 0.93(m)图3-3-4中а为渐扩管图3-3-4 除尘器出口至风机入口段管道示意图 а≤45°时，ξ取а= 30℃，ν=13.8 m/s0.828.1384.01.0222=⨯⨯=•=∆ρυζp (Pa) L=0.93〔m 〕图3-3-4中b 、c 均为90°弯头D=500，取R=D ，那么那么 4.1828.1384.023.0222=⨯⨯=•=∆ρυζp (Pa)两个弯头△p ′= 2△p = 2×18.4=36.8(Pa) 对于如图3-3-5所示T 形三通管图3-3-5 T 形三通管示意图 ξ4.6228.1384.078.0222=⨯⨯=•=∆ρυζp (Pa)对于T 形合流三通ξ4428.1384.055.0222=⨯⨯=•=∆ρυζp (Pa) 系统总阻力〔此中锅炉出口前阻力为800Pa ，除尘器阻力1400Pa 〕为∑△h=30.4+84.1+8.0+12.6+15.2+8.0+36.8+62.4+44+800+1400 (Pa)6、风机和电动机的选择及计算 ⑴ 尺度状态下风机风量的计算 Bt Q Q p 325.1012732731.1⨯+•=γ ——风量备用系数Q ——尺度状态下风机前风量，m ³/h ； t p ——本地大气压，kPa 。