马克思类文献

苏州科技学院天平学院

课程设计说明书

课程名称： 大气污染控制工程课程设计

题 目： 10t/h 燃煤锅炉除尘系统设计 学生姓名： 钱都 学号： 0830103324 系 别： 城建环保系 专业班级： 环工0823 指导老师： 孙志高 刘成刚

2011年7月

目 录

1 设计题目 2 设计目的 3 设计原始资料 4 设计内容和要求 5 计算 5.1

烟气的计算

5.1.1 5.1.2 5.2

除尘器的选型

5.2.1 5.2.2 5.3

除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置5.3.1 5.3.2 5.4 烟囱的设计 5.5 系统阻力的计算 5.6 风机的选型 5.7 电动机的选型 6

主要参考文献

3 3 3 4 4 5 6 9 9 2

10 12 13 14

一、课程设计的题目：10t/h燃煤锅炉除尘系统设计

二、课程设计的目的：

通过该课程设计的学习和运用，强化除尘器的概念，掌握除尘器的燃煤锅炉排烟量，烟尘浓度的计算，学会了除尘器的比较和选择，即确定除尘器的类型，型号及规格，主要运行参数。了解管网的布置并掌握其计算要求，即确定各装置位置及管道布置，计算各管段的管径，长度，烟囱高度和出口内径，系统总阻力。此外，掌握风机及电机的选择设计，即根据所需处理的烟气量，排烟温度，系统总阻力等计算，从而学会如何选择风机种类，型号及电动机的种类，型号和功率。

课程设计需要对理论知识的灵活运用，即要求学生学会融会贯通，加强学生动手能力，课程设计的设计过程中与同学间的讨论，加强了学生的合作意识，团结精神。

课程设计是大气污染控制工程教学中一个重要的实践环节，综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，进一步巩固和提高理论知识。通过课程设计，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： DZL 具体参数见附录 锅炉蒸发量为10t/h

3

排烟温度取150℃；空气过剩系数α=1.35；烟气密度（标态）1.36kg/m；室外空气平均温度6℃；锅炉出口前烟气阻力1000Pa；排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例为18％；烟气其他性质按空气计算； 煤的工业分析值：

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（GB13217-2001）中二类区标准执行：标准状态下烟尘浓度排放标准：200mg/m3。

除尘系统布置场地如图所示的锅炉房北侧15m以内

3

省煤器锅炉烟气出口省煤器

四、设计内容和要求

1. 2. 3. 4.

除尘系统设计方案的分析、确定； 燃煤锅炉排烟量、烟尘浓度的计算；

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；

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、系统总阻力；

5. 风机及电机的选择设计：根据所需处理的烟气量、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. 编写设计说明书：设计说明书的内容包括方案的确定、设计计算、设备选择和有关设计

的简图等内容，文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整。

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，并装订成册。 7．图纸要求：按照工程制图要求绘制除尘工艺系统平面和立面图各一张(2号或3号图)，需

人工铅笔绘图。图应按比例绘制、标出设备、管件编号及明细表。

五、计算

CY＝68％ HY＝4％ SY＝1％ OY＝5％ NY＝1％ WY＝6％ AY＝15％ VY＝13％

（一）烟气量、烟尘计算

1、 标准状态下理论空气量

4.76(1.867C5.56H0.7S0.7O) (m3/Kg) Qa式中 CY，HY，SY，OY一一分别为煤中各元素所含的质量分数。

YYYY4.76(1.867C5.56H0.7S0.7O) (m3/Kg) 解： Qa 4.761.8670.685.560.040.70.010.70.05 =6.97 (m3/Kg)

4

YYYY

2、 标准状态下理论烟气量(设空气含湿量12.93g/m3))

1.867(CY0.375SY)11.2HY1.24WY0.016Qa0.79Qa0.8NY (m3/Kg) Qs －标准状态下理论空气量，m3／kg； 式中：Qa WY－煤中水分所占质量分数，％

NY－N元素在煤中所占质量分数，％ 解：

1.867(CY0.375SY)11.2HY1.24WY0.016Qa0.79Qa0.8NY Qs1.8670.680.3750.0111.20.041.240.060.0166.970.796.970.80.01=7.42(m3/Kg)

3、 标准状态下实际烟气量

1.016(1)Qa (m3/Kg) QsQs式中

—空气过量系数；

—标准状态下理论烟气量，m3／kg；Qa—标准状态下理沦空气量，m3／kg Qs另：标准状态下烟气流量Q以m3／h计，因此，Q＝Qs×设计耗煤量。

解：

1.016(1)Qa QsQs =7.42+1.016(1.35-1)6.97

=9.90 m3／kg Q＝Qs×设计耗煤量

5

查表知：蒸发量=10t/h时，燃料消耗量=1740

所以，Q=9.901801782.00m3／h 所以，Q=9.90×1740=17226.00m3／h

4、 标准状态下烟气含尘浓度

dshAY （Kg/m3） CQs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.

dshAY 解：C

Qs

=

0.180.15

9.903=2.710 m3／kg.

（二）除尘器的选择

1、 除尘器应达到的除尘效率

1CS C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／m

解：1CS C200106 =1—- 32.710 =92.59%

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。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。

工作状况下烟气流量 QQT3(m/h) T6

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

则烟气流量为 Q’/3600， （m3/s） 解：QQT3(m/h) T=17226.00×[（273+150）÷273 ]

=26690.84(m3/h)

XD-Ⅱ型多管旋风除尘器

简介：

XD—Ⅱ型多管旋风除尘器是一种高效的除尘器，除尘效率可达95%以上，除尘器本体阻力低于900Pa，用现有的锅炉引风机就能保证锅炉正常运行。本除尘器负荷适应性好，在70%负荷时，除尘效率在94%以上。

XD—Ⅱ型多管旋风除尘器内的旋风子是采用铸铁或陶瓷制造的，厚度大于6mm，因此有良好的耐磨性能。它是工业锅炉烟气除尘和其他粉尘治理的理想设备。 技术性能：

规格型号 配用锅炉(t/h) 处理烟气量(m/h) 除尘效率(%) 本体阻力(Pa) 分割粒径 重量 XD-Ⅱ-0.5 0.5 1500 3XD-Ⅱ-1 1 3000 XD-Ⅱ-2 2 6000 XD-Ⅱ-4 4 12000 ＞95 ＜900 3.05 XD-Ⅱ-6 6 18000 XD-Ⅱ-10 10 30000 XD-Ⅱ-20 20 60000 XD-Ⅱ-35 35 105000 310 570 960 1900 2910 6100 11750 20300 7

外型尺寸：

所以采用 XD-Ⅱ-10 除尘器 阻力选择 900

8

（三）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

4Q' （m）

dv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＝10～15m／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。

解：烟气流量: Q’/3600=7.414（m3/s），取v=12 m／s d=√[﹙4×7.414﹚÷﹙3.14×12﹚] =0.787（m）

取整d=800mm 内径d1=800-2×1 =798（mm）

v=4Q/πd²=4×7.414/（3.14×0.798²）=14.83 m／s 符合要求

（四）烟囱的设计

1、烟囱高度的确定

首先确定所用烟囱的锅炉的蒸发量（t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定(见下表)确定烟囱的高度。

锅炉蒸发量=10t/h, 烟囱高度=40m

2、烟囱直径的计算

烟囱出口内径可按下式计算

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Q' （m）

d0.0188v式中 Q — 通过烟囱的总烟气量，m3／h；

v — 按下表选取的烟囱出口烟气流速，m/ s。本设计取4-5m/s 解：

表3 烟囱出口烟气流速（m/s）

运行情况 通风方式 全负荷时 机械通风 自然通风

取v=4 m/s

'Q

d0.0188v最小负荷 4～5 2.5～3 10～20 6～10

=0.0188√26690.84/4 =1.60m 烟囱底部直径：

d1d22iH (m)

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。

d1d22iH=1.60＋2×0.02×40 = 3.2m

3、 烟囱的抽力

Sy0.0342H(11)B (Pa)

273tK273tP式中 H—烟囱高度m，； tk－外界空气温度，℃

tp 一烟囱内烟气平均温度，℃

B—当地大气压，Pa。

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解：Sy0.0342H(11)B

273tK273tP =0.0342×40×﹙1/(273＋6) －1/(273+150)) ×101.325×10³ =169.13Pa

（五）系统阻力的计算

1、 摩擦压力损失 对于圆管：

Lv2pL (Pa)

d2式中 L一管道长度．m；

d—管道直径，m；

ρ— 烟气密度，kg／m3；

v一 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的函数。可以查手册得d到(实际中对金属管道λ值可取0.02。对砖砌或混凝土管造λ值可取0.04)。

解: ρ=1.36×273／(273+150)=0.88kg/ m3

L=10m

Lv2pL=0.02×10/0.8×0.88×14.83²/2=31.23Pa

d22、 局部压力损失

pv22 (Pa)

式中  一 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

v一 与相对应的断面平均气流速率，m／s； ρ — 烟气密度，kg/m3。 解：R=1.6-0.80/2=1.20 D=0.80 R/D=1.5

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查表得：0.23

p

v22=0.23×0.88×14.83²/2=22.26Pa

（六）、风机和电动机选择及计算

1、 风机风量的计算

Qy1.1Q273tP101.325 （m3/h） 273B式中 1.1 一风量备用系数；

Q—标准状态下风机前标态下风量(烟气量)，m3／h；

tP一 风机前烟气温度，℃，若管道不太长，可以近似取锅锅炉排烟温度；

B——当地大气压力，kPa。

解：Qy1.1Q273tP101.325 =1.1×17226×﹙273+150）/273×1 273B ＝29359.92（m3/h）

2、 风机风压的计算

Hy1.2(hSy)273tP101.3351.293 （Pa） 273tyBy1.2——风压备用系数；

h—系统总阻力，Pa；

Sy—烟囱抽力，Pa； tP—风机前烟气温度；

ty一风机性能表中给出的试验用气体温度

ρy一标准状况下烟气密度， kg／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风机的型号。

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解：Δp1=4×Δp=4×22.26＝89.04 Pa

h=31.23+89.04+1000+900=2020.23 Pa

Hy1.2(hSy)273tP101.3351.293 273tyBy=1.2×(2020.23﹣169.13) ×(273+150)/(273+250) ×1×1.293/1.36

=1708.08（Pa）

Y5-47锅炉引风机

该风机共有7种机号(4C-12.4D)，适应范围：1-20吨/小时工业锅炉引风,最高效率达90.5%,最高温度不超250℃.

性能参数:

Y5-47型锅炉离心引风机性能参数表

机号 4C 4C 5C 5C 6C 6C 6C 8C 8C 8C 9C 9C 9C 12D 12.4D 转速r/min 2900 3300 2900 2920 2850 2850 2620 1820 1820 1980 1740 1820 1820 1450 1450 全压(Pa) 990-1451 1285-1873 1549-2265 1265-1844 3148 2148-3148 1824-2658 2530 1726-2501 2050-2991 2001-2922 2903-3197 2187-2736 2471-3609 2638-3854 流量(m3/h) 2750-5060 3130-5750 5360-9870 4840-8900 9110-10200 11300-16760 8370-15410 13780-15430 17080-25360 15000-27600 18780-34550 19640-29070 31420-36140 37100-68250 40940-75330 功率(KW) 3 4 7.5 5.5 15 18.5 15 18.5 22 30 37 37 45 75 90 电机型号 Y100L-2 Y112M-2 Y132S2-2 Y132S1-2 Y160M2-2 Y160L-2 Y160M2-2 Y180M-4 Y180L-4 Y200L-4 Y225S-4 Y225S-4 Y225M-4 Y280S-4 Y280M-4

由表查得：选风机型号Y5-47-4C2

3、 电动机功率的计算

NeQyHy3600100012 （KW）

式中 Qy—风机风量，m3/h；

Hy—风机风压，Pa

ηl一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) η2一机械传动效率，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—电动机备用系数，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 解：取10.6

η2 =1

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NeQyHy3600100012

=（29359.92×1708.08×1.3）/(3600×1000×0.6×1) =30.2 Kw

由表查得：选电机型号Y280S-8

六、主要参考书目

(1) 郝吉明，马广大主编．大气污染控制工程．北京：高等教育出版社，2002 (2) 全国通用管道计算表．中国建筑工业出版社，1977.

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