课程设计计算书
1.烟量气、烟尘和二氧化硫浓度的计算
(1) 标准状态下理论空气量
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(设空气含湿量12.93g/m3)
式中 ——标准状态下理论空气量,() ;
WY——煤中水分所占质量分数,% ;
NY——N元素在煤中的质量分数,% 。
(3) 标准状态下实际烟气量
式中 a——空气过剩系数;
——标准状态下理论烟气量,;
——标准状态下理论空气量,。
标准状态下烟气流量Q应以计,因此,。
(4) 标准状态下烟气含尘浓度
式中 ——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;
——标准状态下实际烟气量,。
(5) 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算
式中 S——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,。
2.除尘器的选择
(1) 除尘器应达到的除尘效率
式中 C——标准状态下烟气含尘浓度,;
——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值,。
(2) 除尘器工况烟气流量
式中 ——标准状况下的烟气流量,;
——工况下烟气温度,K;
——标准状态下的温度,273K。
则烟气流速为:
(3)除尘系统选择方案
净化系统的布置要考虑到占地面积小,沿程损失少,一次投资小、维修管理方便以及系统总除尘效率高等。在净化系统处理烟气过程中不能产生二次污染,要做好系统的密封性和处理烟气的高效率。
该燃煤厂锅炉排放烟量不大,但其烟气含尘浓度及含硫浓度都比较大,选择除尘器时应该考虑除尘效率、处理烟气流量、脱硫效率等。烟尘浓度排放标准规定的排放量是200mg/m3,二氧化硫排放标准规定的二氧化硫排放量要达到900mg/m3。本工艺方案是按锅炉大气污染排放标准(GB13271-2001)中的二类区标准进行设计。
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。本设计确定除尘器为无锡市四方锅炉设备制造有限公司生产的ZST-4旋风水膜脱硫除尘器(按Q/320211ARQ01-2002《旋风水膜脱硫除尘器》和Q/320283JUHF01-2002《高效脱硫消烟水膜除尘器》标准进行制造、试验和验收。)。其生产性能规格见表-1,设备外形架构尺寸见图-1。
3.确定除尘器、风机很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,并使安装、操作和检修方便。本方案的管道确定如图-2所示。
(2)管径的确定
式中 Q——工况下管道内的烟气流量,;
——烟气流速,m/s,(可查有关手册确定,对于锅炉烟尘=10~15m/s)。
取 v = 14 m/s
取整d = 500 mm
则管的内径为:
由公式 计算实际烟气流速
4.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-3)确定烟囱的高度。
锅炉总的蒸发量/(t/h):,则烟囱最低高度为40m。
(2) 烟囱直径的计算
烟囱出口内径可按下式计算:
式中 Q——通过烟囱的总烟气量,;
——按表4选取的烟囱出口烟气流速,。
取 v=4 m/s (见表-4)
则圆整取d = 1.7m。
烟囱底部直径:
式中 ——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
(3)烟囱的抽力
式中 H——烟囱高度,m;
——外界空气温度,;
——烟囱内烟气平均温度,;
B——当地大气压,。
5.系统阻力的计算
(1)摩擦压力损失
对于圆管
式中 L——管道长度,m;
d——管道直径,m;
——烟气密度,;
——管中气流平均速率,m/s;
——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(实际中对金属管道值可取0.02,对砖砌或混凝土管道值可取0.04)。
1)对于圆形管道
直径为500mm的管道
密度换算:
摩擦压力损失:
2)对于砖砌拱形烟道(如图-3)
D=500mm ;故B=531mm ;则 (其中A为面积,X为周长);
因 A=0.3925m2
则
又
取
则
(2)局部压力损失
(Pa)
式中 ξ——异形管件的局部阻力系数,可在有关手册中查到;
v——与ξ像对应的断面平均气流速率,m/s;
ρ——烟气密度,。
1)进气管部分局部水头损失的计算
a) 渐缩管(如附图-4)
则
则
b) 90°弯头弯管
两个圆形90°弯头
圆管直径D=0.5m,取曲率半径R=D,查表得
则
c) 渐扩管
查《三废处理工程技术手册—废气卷》625页表17-23部分管件局部阻力系数,取α=30°,得
则
则
2)出气管部分局部水头损失的计算
a) 90°弯头弯管(如附图-5)
三个圆形90°弯头
圆管直径D=0.5m,取曲率半径R = D,查表得
则
b) 三通管
a.对于图-6所示的三通管,
则
b.对于T形合流三通管,
则
(3)系统总阻力计算(其中锅炉出口前阻力800 Pa,除尘器阻力1200 Pa)
6.风机和电动机的选择及计算
(1)标准状态下风机风量的计算
式中 1.1——风量备用系数;
Q——标准状态下风机前风量,m3/h;
tp——风机前烟气温度,℃ 。若管道不太长,可以近似取锅炉排烟温度;
B——当地大气压力,kPa。
(2)风机风压的计算
式中 1.2——风压备用系数;
——系统总压力,Pa;
Sy——烟囱抽力,Pa;
tp——风机前烟气温度;
ty——风机性能表中给出的试验用气体温度,℃;
ρy——标准状况下烟气密度,1.34kg/m3。
(3)电动机功率的计算
式中 Qy——风机风量,m3/h;
Hy——风机风压,Pa;
η1——风机在全压头时的效率(一般风机为0.6,高效风机为0.9);
η2——机械传动效率,当风机与电机直接传动时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Ne,选定与Y5-50-12.6C型引风机配套的Y160M2-2B3型号
电动机。其性能表如下表-6所示。
7.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
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q=4187kJ/(m2•h)
室外q=5443kJ/(m2•h)、
室内管道长度及面积:
室外管道长度及面积:
则
(2)烟气在烟囱中的温度降
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合,t/h;
则
总温度降为
8.绘制图纸
锅炉烟气除尘系统平面布置图和系统剖面图、弯道示意图分别见附图-4、附图-5、附图-7和附图-8所示。
9.主要参考书目
1.郑铭.环保设备原理设计与应用[M].化学工业出版社
2.刘新旺.锅炉房工艺与设备[M].科学出版社
3.郝吉明,王书肖,陆永琪.燃煤二氧化硫污染控制技术手册[M].北京:化学工业出版社环境科学与工程出版中心,2001。
4.黄学敏,张承中.大气污染控制工程实践教程[M].北京:化学工业出版社,2003
5.宋瑞祥.中国环保产业高新技术的应用和发展[M].环境保护,1999。
6.王玉彬.大气环境工程师实用手册[M].北京:中国环境科学出版社,2003
7.郭静,阮宜纶.大气污染控制工程[M].北京:化学工业出版社教材出版中心,2001。
8.航天部第七研究设计院编.工业锅炉房设计手册[M].北京,中国建筑工业出版社,1986
9.奚士光等主编.锅炉及锅炉房设备[M].北京,中国建筑工业出版社,1994
10.金国淼主编.除尘设备设计[M].上海科学技术出版社,1985
11.鹿政理主编.环境保护备选用手册——大气污染控制设备.大连市环境科学设计研究院组织编写
12.刘天齐,黄小林,邢连壁等.三废处理工程技术手册废气卷[M].北京:化学工业出版社,1999。
13.郝吉明,马广大.大气污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2002
14. 陈庆佳主编.最新风机产品样本设计参数与风机应用机产品技术标准使用手册.当代中国音像出版社, 2007
本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/68f5183f162ded630b1c59eef8c75fbfc67d9456.html
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