大气污染控制工程课程设计教案实例

大气污染控制工程课程设计实例

一、课程设计题目

某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计

二、课程设计的目的

通过课程设计使学生进一步消化和巩固本能课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养学生运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过设计，使学生了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生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℃

烟气密度：1.34kg/Nm3

空气过剩系数： =1.4

排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16%

烟气在锅炉出口前阻力：800Pa

当地大气压力：97.86kPa

冬季室外空气温度：-1℃

空气含水按0.01293kg/ Nm3

烟气其他性质按空气计算

煤的工业分析值：

Y

O=5%，

C=68%，Y

H=4%，Y S=1% ，Y

Y

V=13%

N=1%，Y

W=6%，Y A=15%，Y

按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行：

烟尘浓度排放标准：200mg/ Nm3

二氧化硫排放标准：900mg/ Nm3

净化系统布置场地为锅炉房北侧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

（1）理论空气量

()

Y Y Y Y a

O S H C Q 7.07.056.5867.176.4-++=' /kg)(m N 3 式中：Y C 、Y H 、Y S 、Y O 分别为煤中各元素所含的质量百分数。

)

/(97.6)05.07.001.07.004.056.568.0867.1(76.4'3kg m

Q N

a =⨯-⨯+⨯+⨯⨯=

（2）理论烟气量（设空气含湿量12.93g/m 3N ）

Y a a Y Y Y Y s

N Q Q W H S C Q 8.079.0016.024.12.11)375.0(867.1+'+'++++='

（m 3N /kg ）

式中：a

Q '—理论空气量（m 3N /kg ） Y W —煤中水分所占质量百分数；

Y N —N 元素在煤中所占质量百分数

/kg)

(m 42.701.08.097.679.097.6016.006.024.104.02.11)01.0375.068.0(867.1'N 3=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=s Q

（3）实际烟气量

a s

s Q Q Q '-+'=)1(016.1α （m 3N /kg ） 式中：α —空气过量系数。

s

Q '—理论烟气量（m 3

N /kg ） a

Q '—理论空气量（m 3

N /kg ） 烟气流量Q 应以m 3N /h 计，因此。⨯=s Q Q 设计耗煤量

/h)

（m

615060025.10/kg)(m 25.1097.6)14.1(016.142.7N

3N 3=⨯=⨯==⨯-⨯+=设计耗煤量s s Q Q Q

（4） 烟气含尘浓度：

s

Y sh Q A d C ⋅= （kg/m 3N ）

式中：sh d —排烟中飞灰占煤中不可燃成分的百分数；

Y A —煤中不可燃成分的含量；

s Q —实际烟气量（m 3N /kg ）。

)

(mg/m 1034.2)(kg/m 1034.225

.1015

.016.0N 33N 33⨯=⨯=⨯=

-C （5） 烟气中二氧化硫浓度的计算

61022

⨯=S

Y SO Q S C （mg/ m 3N ） 式中：Y S — 煤中含硫的质量分数。 S Q — 燃煤产生的实际烟气量（m 3N /kg ）

)

(mg/m 1091.11025

.1098

.001.02N 336

2⨯=⨯⨯⨯=

SO C 2．除尘器的选择 （1）除尘效率

C

C s

-

=1η 式中：C —烟气含尘浓度，mg/m 3

N ；

C s —锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m 3N 。

3

200

191.45%2.3410η=-

=⨯

（2）除尘器的选择 工况下烟气流量：T

QT Q '

'=

（m 3/h ）； 式中，Q —标准状态下的烟气流量，m 3/h ； 'T —工况下烟气温度，k ； T —标准状态下温度273k 。

/s)(m 7.23600

9754

3600'/h)

(m 9754273

)

160273(6150'33===+⨯=

Q Q 根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器：由陕西蓝天锅

炉设备制造有限公司所提供的“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》项目）中选取XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器。产品性能规格见表1，设备外型结构尺寸见表2。

表1 XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器产品性能规格

型号

配套锅炉容量（J/H ）

处理烟气量（m 3

/h ）

除尘效率（%）

排烟黑度 设备阻力（Pa ）

脱硫效率（%）

重量（kg ）

XDGC4 4 12000 >98 ≦1级林

格曼黑度

800-1400 >85 2800

表2 XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型结构尺寸（见图1）

H H 1 H 2 H 3 A B C D E F 4460

2985

4235

700

1400

1400

300

50

350

1000

图1 XDCG4型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型结构尺寸

3．确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置。并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力

（1）各装置及管道布置的原则

根据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

πν

Q

d 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ν=10-15 m/s ）。 取ν=14 m/s ，

49.014

14.37

.24=⨯⨯=

d （m ）