课

程

设

计

第一章 设计背景资料

1.1工程概况

   目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要表现有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。而大气污染可以说主要是由于人类活动造成的，大气污染对人体健康的危害包括对人的正常生活和生理方面的影响。现在，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。燃煤电厂的大气污染物主要是颗粒污染物，而且排放量比较大，所以必须通过有效的措施来进行治理，不至于影响到人们的健康生活。

1.2 原始资料

锅炉规格 ：SZL4-13型，共3台 （2.8MW×3）

设计耗煤量 ： 650kg/h台

烟气出口温度 ：160℃

空气过剩系数 ：α=1.4

排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比列为 ：22%

烟气出口前阻力 ：800pa

室外温度 ：-1℃

当地大气压 ：97.86kpa

烟气密度（标准状态下）：1.34Kg/m3

空气中含水（标准状态）按 ：0.01293kg/m3

烟气其它性质按空气计算

煤的工业分子成分：

CY=Y= Sy=1.2%  Y=5%

NY=Y=  AY=14.8%    Y=13% 

排放标准 ：GB13271-2001二类地区标准执行

烟尘浓度排放标准（标准状态）：200mg/m3

SO2浓度排放标准（标准状态）：900mg/m3

净化场地布置 ：

锅炉出气口管径为600mm，其中心线高程为2.39m，其长度为600mm，所有管道总长为9.5m，室内锅炉距外墙2.18m。

第二章 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算

2.1标准状态下理论空气量

                   =4.76(1.867*68%+5.56*4%+0.7*1.2%–0.7*5%)(m3/kg)                  =6.975(m3/kg)

式中、、、分别为煤中各元素所含的质量分数；

2.2标准状态下理论烟气量

      =1.867(68%+0.375*1.2%)+11.2*4%+1.24*6%+0.016*6.975+0.79*6.975+0.8*1%

        =7.430(m3/kg)

式中  ——标准状态下理论空气量，m3/kg；(设计空气含湿量12.93g/m3)

——N元素在煤中所占质量分数，%；

——煤中水分所占质量分数，%；

2.3标准状态下实际烟气量

                             =7.430+1.016(1.4–1)* 6.975

                             =10.26(m3/kg)

式中  ——空气过量系数；

——标准状态下实际烟气量，m3/kg；

——标准状态下理论烟气量，m3/kg；

——标准状态下理论空气量，m3/kg；

注意 ：标准状态下烟气流量以m3/h计，因此，=

                                              =10.26*650*3

                                                   =20007(m3/h)

2.4标准状态下烟气含尘浓度

                                  =3.173×10-3 (kg/ m3)

式中  ——排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；

——煤中不可燃成分的含量；

——标准状态下实际烟气量，m3/kg；

2.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

                                  =1.871×103(mg/m3)

式中  ——煤中含可燃硫的质量分数；

——标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m3/kg；

第三章 除尘器的选择

3.1除尘器应达到的除尘效率

                     =95.2%

式中   ——标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3；

       ——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3；

3.2 除尘器应达到的除SO2效率

                       =51.9%

式中   ——标准状态下烟气含SO2浓度，mg/m3；

       ——标准状态下锅炉SO2排放标准中规定值，mg/m3；

3.3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。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。

工况下烟气流量    Q' =

                    =

                    = 32848.2(m3/h)

式中   Q ——标准状态下烟气流量，m3/h；

       T’ ——工况下烟气温度，K；

       T ——标准状态下温度，273K。 

     则烟气流速为==9.12(m3/s)

根据工况下烟气流量、烟气流速及要求达到的除尘效率确定除尘器，选用LCMP型脉冲除尘器LCMP192-12-2700型

LCMP192-12-2700型脉冲除尘器

若采用先除尘后脱硫工艺，本设计建议脱硫设施采用填料塔进行吸收净化，只确定其塔径和填料层高度。具体步骤如下：

①吸收剂的选择。

本设计选用石灰石浆液作为吸收液。

②填料的选择。

填料可为气体液两相提供良好的传质条件。选用的填料应满足以下基本条件：具有较大的比表面积和良好的润湿性；具有较高的孔隙率（多在0.45-0.95）；对气流的阻力较小；尺寸适当。通常不应大于塔径的；耐腐性、机械强度大、造价低、堆积密度小、稳定性好等。几种填料的特性见表1。

 液泛气速与填料塔的压降

图1 填料塔液泛点与压降的通用关系图

图中最上方的三条线分别为弦栅、整砌拉西环及各类型乱堆填料的液泛线，三条线左下方的线为等压降线。

图中横坐标为，纵坐标为根据上表

选择25乱堆陶瓷拉西环

假设温度在脱硫塔内其降为20C,吸收塔操作压力101325Pa

Mm=29.35 

 气体密度ρG=1.22 kg/m3

ρL kg/m3

Qml=76000kg/h,      Qmg=13362×1.22=16301. kg/h

==0.163

=0.035 =1 Ψ=1 Φ=450 ɡ=9.81

=  m/s

D=圆整后3m

其中，——液气比    

   、——气体、液体密度，kg/m3

—— 液体粘度，Pa·s;

  —— 填料因子，m-1

  —— 水的密度与液体的密度之比；

  —— 空塔气速，m/s

  g —— 重力加速度

填料塔塔径的计算

填料塔直径D取决于处理的气体量Q和适宜的空塔气速，即：

D=

Q（m3/s）一般由生产任务所给定；一般由填料塔的液泛速度确定根据生产经验，取值可由填料塔的液泛速率确定，即=0.66~0.80，也可从有关手册中查得。小则塔径大，动力消耗少，但设备投资高；反之，大则压降大，塔径小，动力消耗大，但是设备投资少。由上式计算出的塔径应按照国内压力容器公称直径标准（JB-1153-73）圆整，直径在1m以下时，间隔为100mm；直径在100mm以上时，间隔为200mm。

综合上各因素可选出XDCG4型陶瓷夺冠高效脱硫除尘器，详情如下：

除尘脱硫设备结构图

表3 XDCG4型陶瓷夺冠高效脱硫除尘器产品性能规格

第四章  确定除尘脱硫设备、风机和烟囱的位置及管道的布置

4.1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。

4.2管径的确定

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)；

取v =12m/s

则                    d

                           = 0.984(m)

圆整                  d=1.000m

     查手册得知壁厚为1mm

     则内径                    d1=1000-2*1=998mm

     由公式可算出实际烟气流速

                             v==11.54m/s

第五章 烟囱的设计

5.1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4-1)确定烟囱的高度。

表4-1   锅炉烟囱高度表

  则选烟囱高度为38m。

5.2烟囱直径的计算

烟囱出口内径可按下式计算

式中   ——通过烟囱的总烟气量，m3/h ；

——按表4-2选取的烟囱出口烟气流速，m/s ；

表4-2   烟囱出口烟气流速/(m/s)

d

                               =0.9836(m)

烟囱底部直径

                                =0.9836+2*0.025*38

                                =2.884(m)

式中     ——烟囱出口直径，m ；

——烟囱高度，m ；

——烟囱锥度，通常取 =0.02~0.03 ；

5.3烟囱的抽力

                         =173.85(pa)

式中     ——烟囱高度，m ；

——外界空气温度，℃ ；

——烟囱内烟气平均温度，℃ ；

P——当地大气压，Pa ；

第六章 系统阻力的计算

6.1摩擦压力的损失

对于圆管

式中     ——管道长度，m ；

——管道直径，m ；

——烟气密度，kg/m3 ；

——管中气流平均速率，m/s ；

——摩擦阻力系数，是气体雷诺数和管道相对粗糙度的函数。可以查手册得到(实际中对金属管道值可取0.02，对砖砌或混凝土管道值可取0.04) ；

==0.84 kg/m3

=10.63(pa)

6.2局部压力损失

式中  ——异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得 ；

——与相对应的断面平均气流速率，m/s ；

——烟气密度，kg/m3 ；

渐缩管 800mm- 600mm共6个，查手册:开口角度a=45℃时，ζ=0.34,v =11.56m/s

= 114.5(Pa)

渐扩管350mm-600mm共2个，查手册:开口角度a=60oC,得ζ=0.174

=59.34(Pa)

吸入四通共1个，查手册得：ζ=0.76，v=20.15m/s

90oC弯头共6个，查手册得：

系统总阻力(其中锅炉出口前阻力为800Pa，除尘器阻力为1400Pa)

=173.85+10.63+114.5+59.34+34.10+84.19+800+1400

=2676.61 (Pa) 

第七章 风机和电动机选择及计算

7.1风机风量的计算

                           = 12047.3(m3/h)

式中  1.1——风量备用系数 ；

——标准状态下风机前表态下风量，m3/h ；

——风机前烟气温度，℃，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度 ；

——当地大气压力，kPa ；

7.2风机风压的计算

                     =2746.8(pa)

式中   1.2——风压备用系数 ；

——系统总阻力，Pa ；

——烟囱抽力，Pa ；

——风机前烟气温度，℃ ；

——风机性能表中给出的试验用气体温度，℃ ；

——标准状况下烟气密度，1.34kg/m3 ；

根据Qy和Hy选定型号为G4-37-11 No9C的引风机，其性能如表7-1

表7-1   Y5-50-12 No6C型引风机性能

                                 =20.96(kw)

式中    ——风机风量，m3/h ；

——风机风压，Pa ；

——风机在全压头时的效率(一般风机为0.6，高效风机约为0.9) ；

——机械传动效率，当风机与电机直联传动时=1，用联轴器连接时=0.95~0.98，用V形带传动时=0.95 ；

——电动机备用系数，对引风机，=1.3 ；

根据电动机的功率，风机的转速， Y220L2-6型电动机基本可以满足要求。

第八章 小结

通过这个课程设计巩固大气污染控制工程所学内容，使所学的知识系统化，了解了工程设计的内容、方法及步骤、通过亲自动手查阅大量的参考书目和数据资料，了解了许多燃煤采暖锅炉房烟气除尘设计的类型及其各自采用的设计数据，使自己具备编写设计说明书的初步能力。

通过画高程图复习了机械制图即工程制图的基本要求，通过画平面图熟悉了计算机绘图的基本操作，对工程设计的流程有了一个全面的认识，当然在设计过程中也遇到了很多问题，比如对于工具书的使用不熟练，有些参数甚至不会查，这主要是平时不对工具书进行钻研，对工具书接触少的结果，鉴于现在学生的特点，希望老师能在以后大气课程讲授的过程中突出工具书的使用，因为作为工科学生这些都是必要的。

参考文献

1郝吉明，马广大等编著。大气污染控制工程。北京：高等教育出版社，2002

2天齐，黄小林，邢连壁等编。三废处理工程技术手册。废气卷。北京：化学工业出版社，2001.9

3郝吉明，马广大等编著。大气污染控制工程实验。第二版。北京：1990

4郭正编著。环境工程施工与核算。北京：中国环境科学出版社，2005.6

5吴忠标编著。大气污染控制技术。北京：化学工业出版社，2002

6郭静，阮宜纶主编。大气污染控制工程。北京：化学工业出版社，2001

7陆跃庆编。供暖通风设计手册。北京：中国建筑工业出版社，1987下载本文