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1、資源與環(huán)境 環(huán)境工程0901班 學生xxx 課程設計 第5頁共9頁 1. 丿總？匕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 2 1.1 煙氣污染物的危害2 2設計任務書 3 2.1 設計題目，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，， 3 2 2設計目的 3 2.3 設計原始資料3 2 4設計要求 4 3.設計計算及類型選擇4 3.1 煙囪設計應注意問題4 3.2 煙囪內(nèi)徑和出口流速5 3.3 煙囪管壁厚度5 3.4 囪咼度的計算5 3.4.1 煙氣抬升高度5 3.4.2 煙囪有效咼度,,,,,,,,,,,,,,,,,

2、,,,,,,,,,, 6 3.4.3 煙囪幾何咼度計算6 3.5 煙囪材料選擇7 3.5.1 混凝土材料選擇規(guī)范7 3.6 風機計算與選擇7 3.6.1選擇風機應注意的事項7 3.6.2 風機通風量計算8 3.6.3 通風機風壓的計算8 3.6.4 通風機的選擇8 4樣圖設計 9 5.課程設計小結(jié)9 參考文獻 9 -J 丿、I V J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J 3 題目 某鏈條爐煙氣除塵系統(tǒng)中的煙囪設計 1. 總論 在目前，大氣污染已經(jīng)變成了一個全球性的問題

3、，主要有溫室效應、臭氧層破壞和 酸雨。而大氣污染可以說主要是人類活動造成的，大氣污染對人體的舒適、健康的危害 包括對人體的正常生活和生理的影響。目前，大氣污染已經(jīng)直接影響到人們的身體健康。 該燃煤電廠的大氣污染物主要是顆粒污染物，而且排放量比較大所以必須通過有效的措 施來進行處理，以免污染空氣，影響人們的健康生活。 隨著工業(yè)的發(fā)展，能源的消耗量逐步上升，大氣污染物的排放量相應增加。而就我 國的經(jīng)濟和技術發(fā)展水平及能源的結(jié)構來看，以煤炭為主要能源的狀況在今后相當長時 間內(nèi)不會有根本性的改變。大氣質(zhì)量是環(huán)境質(zhì)量的一個重要內(nèi)容。人的生存每時每刻都 離不開空氣，大氣質(zhì)量與人類生存環(huán)境息息相關，所以對

4、大氣污染的治理與控制非常重 要。大氣流動性強、涉及面廣，而且一旦受污染后，修復比較困難。雖然人們在大氣環(huán) 境整治方面做了大量工作，但目前的空氣質(zhì)量仍然不盡如人意，因此防止污染、改善空 氣環(huán)境成為當今迫切的環(huán)境任務。 環(huán)境問題不是一個單一的社會問題，它是與人類社會的政治經(jīng)濟發(fā)展緊密相關的。 環(huán)境問題在很大程度上是人類社會發(fā)展尤其是那種以犧牲環(huán)境為代價的發(fā)展的必然產(chǎn) 物。西方國家已經(jīng)進入了工業(yè)化社會，他們已在償還工業(yè)化起步階段以來對環(huán)境欠下的 債務。我國正在進行社會主義現(xiàn)代化建設，正在經(jīng)歷從農(nóng)業(yè)社會向工業(yè)社會的過渡。我 們決不能走西方國家“先污染，后治理”的老路，而應該提前把環(huán)境保護放到一個重要

5、 的位置。這既是歷史的教訓，也是我們面臨的必然選擇，在環(huán)境危機日益深化的情況下 一種被動選擇。因為環(huán)境問題已成為危害人們健康，制約經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定的重要因 素。 1.1煙氣污染物的危害 煙氣是氣體和煙塵的混合物，是污染居民區(qū)大氣的主要原因。煙氣的成分很復雜， 氣體中包括SO2、CO、CO2碳氫化合物以及氮氧化合物等，煙塵包括燃料的灰分、煤 粒、油滴以及高溫裂解產(chǎn)物等。因此煙氣對環(huán)境的污染是多種毒物的復合污染。煙塵對人 體的危害性與顆粒的大小有關，對人體產(chǎn)生危害的多是直徑小于 10微米的飄塵，尤其以 1-2.5微米的飄塵危害性最大。煙塵對空氣的污染與氣象條件關系密切，風、大氣穩(wěn)定度、 湍

6、流等與大氣污染狀況關系密切，此外光化學、生物化學對煙氣的污染亦有一定影響。 煙氣污染物對人體的危害一方面取決于污染物質(zhì)的組成、濃度、持續(xù)時間及作用部位, 另一方面取決于人體的敏感性。煙氣濃度高是可引起急性中毒，表現(xiàn)為咳嗽、咽痛、胸悶 氣喘、頭痛、眼睛刺痛等，嚴重者可死亡。最常見的是慢性中毒，引起刺激呼吸道粘膜導 致慢性支氣管炎等。1957年日本的四日市哮喘既是煙氣慢性毒害的典型例子。另外煙氣 尚含有苯丙芘等強烈致癌物質(zhì)。目前還沒有足夠的資料說明汽車廢氣中各種有害成分對人 類及其它哺乳動物健康危害的綜合作用，多借助個別成分的毒性作用來評價其危害。一氧 化碳主要通過與血紅蛋白結(jié)合使之喪失攜氧功能

7、，嚴重時可引起死亡。氮氧化合物吸入后 刺激呼吸道粘膜，引起肺炎。碳氧化合物主要是一些多環(huán)芳烴，除具有致癌作用外，尚可 刺激皮膚、粘膜，尤其是與氮氧化合物形成光化學煙霧，刺激性更強，重者可危及生命。 此外汽車廢氣中含有鉛，可導致慢性鉛中毒。要預防其污染可通過以下途徑：改革燃料， 推廣無鉛汽油以及尋找石油代用品等；改進汽車發(fā)動機構造，使燃料盡可能充分燃燒。同 時應加強城市街道環(huán)境的監(jiān)測。 2. 設計任務書 2.1設計題目 某鏈條爐煙氣除塵系統(tǒng)中的煙囪設計 2.2設計目的 性質(zhì)：環(huán)境工程專業(yè)學生在校期間第一次較全面的大氣污染控制設計能力訓練，在實 現(xiàn)學生總體培養(yǎng)目標中占有重要地位。 任務

8、與目的：通過本課程學習，掌握《大氣污染控制工程》課程各基本原理和基本設 計方法的應用，培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)學生解決實際問題的能力。結(jié)合前續(xù)課程《大氣污染控 制工程》的內(nèi)容，使學生在大氣污染控制工程方面得到工程訓練。 （1） 通過課程設計實踐，樹立正確的設計思想，培養(yǎng)綜合運用廢氣污染控制設計課程 和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實際知識來分析和解決大氣污染控制設計問題的能力。 （2） 學習大氣污染控制設計的一般方法、步驟，掌握大氣污染控制設計的一般規(guī)律。 3）進行大氣污染控制設計基本技能的訓練：例如計算、繪圖、查閱資料和手冊、運用 標準和規(guī)范。 （4）培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、科學、嚴謹、求實的工作作

9、風，踏實苦干、勇于創(chuàng)新的 敬業(yè)精神。 2.3設計原始資料 鍋爐類型：鏈條爐；排放的干煙氣中，顆粒物占30.0%,煙氣溫度443K流量5663.37m3/h 煙氣粘度：2.4 x 10_5pa.s 允許壓力損失：2000pa 3 煙氣密度：1.18kg/m 煙氣真密度：2.2g/cm3 空氣過剩系數(shù)：a=1.4 煙塵濃度排放標準（標準狀況下）：200呷/m3 環(huán)境溫度：-7C 當?shù)貧鈮海?9KPa 凈化系統(tǒng)布置場地在鍋爐房北側(cè) 10-15米以內(nèi) 2.4設計要求 1、 根據(jù)煙氣量、煙氣性質(zhì)以及當?shù)貧夂驐l件等數(shù)據(jù)確定煙氣出口速度，煙囪高度， 直徑 2、 選擇風機 3、

10、完成風煙囪的位置及管道布置 4、 按照工程制圖要求繪制一張煙囪和系統(tǒng)的 A3圖 3. 設計計算及類型選擇 3.1煙囪設計應注意問題 1、增加煙氣抬升高度的措施錠煙氣抬升的主要因素有煙氣本身的熱力性質(zhì)、 動力性質(zhì)、 氣象條件和近地層下墊面等。 (1) 影響煙氣抬升高度的第一因素是煙氣所具有的初始動量和浮力。初始動量的大 小取決于煙氣出口速度和煙囪口的內(nèi)徑；浮力大小決定于煙氣和周圍空氣的密度差和溫 度，若煙氣與空氣因組分不同而產(chǎn)生的密度差異很小時，煙氣抬升的浮力大就主要取決于 煙氣溫度Tb與空氣溫度Ta之差。當風速為5m/s，煙氣溫度在100~200C時，Tb與Ta每相差 1K,抬升

11、高度約增加1.5m。因此，提高排氣溫度有利于煙氣抬升，所以應注意減少煙道及 煙囪的熱損失。 (2) 煙氣與周圍空氣的混合速率是影響煙氣抬升的第二因素，決定混合速率的主要 因素是平均風速和湍流強度。平均風速越大，湍流越強，煙氣與周圍空氣混合越快，因此, 應選擇一個適當?shù)某隹谒俣取? (3) 增加排氣量對動量抬升和浮力抬升均有利，因此在附近有幾個煙囪時采用集合 煙囪排氣。 2 、在進行煙囪高度設計時應注意的問題 (1) 對于設計的高煙囪(大于 200 m)，若所在地區(qū)上部逆溫出現(xiàn)頻率較高時，則應 有上部逆溫的擴散模式校核地面污染物濃度。對于設計中小型煙囪，當輻射逆溫很強則應 按漫煙型擴散模

12、式校核地面污染物濃度 (2) 煙流抬升公式的選擇也是煙囪設計的重要一環(huán)。 (3) 關于氣象參數(shù)的取值方法有兩種，一種是取多年的平均值，另一種取值是保證 頻率值。 (4) 煙囪的最低高度應滿足各行業(yè)大氣污染物排放標準的要求。 3.2煙囪內(nèi)徑和出口流速 先選定煙囪出口內(nèi)徑，根據(jù)資料選 D=0.5m 于是根據(jù) qv 2 二D2 濟南大學課程設計用紙 資源與環(huán)境 環(huán)境工程0901班 學生xxx 課程設計 第#頁共9頁 濟南大學課程設計用紙 資源與環(huán)境 環(huán)境工程0901班 學生xxx 課程設計 第#頁共9頁 得到 4qv 2 D2 題中所

13、給數(shù)據(jù) qv=5663.37m/h=1.57m3/s 所以 VS= 4 1.57 =8m/s 3.14 0.25 3.3煙囪管壁厚度 選定煙囪內(nèi)徑后，查閱先關文獻可以確定煙囪筒壁的厚度 筒壁的厚度應符合下表要求 筒壁最小厚度 筒壁頂口內(nèi)徑(m) 最小厚度(mr)i D< 4 140 4v D< 6 160 6v D< 8 180 D> 8 180+(D-8) X 10 本次設計取管壁厚度為140mm 3.4囪咼度的計算 3.4.1煙氣抬升高度 根據(jù)公霍蘭德(Holla nd )公式計算煙氣抬升高度 △ H=VsD(1.5 2.7T^TaD)

14、 V Ts 式中：△ H-煙氣抬升高度，m V s—煙氣出口處流速，m/s 濟南大學課程設計用紙 資源與環(huán)境 環(huán)境工程0901班 學生xxx 課程設計 第9頁共9頁 D —煙囪出口處內(nèi)徑，m v —煙氣出口處的風速，m/s T s ——煙氣出口處的煙流溫度，K T a—環(huán)境大氣溫度，K 所以根據(jù)數(shù)據(jù)計算: △ H=2(1.5 2/43 一273 7.5)m 4 443 =2.03m 此公式適用于中性大氣條件。對于非中性大氣條件時，霍蘭德建議作如下修正：對不 穩(wěn)定條件，煙氣抬升高度增加 10%-20%對于穩(wěn)定條件，減小10%-20%普遍認為，霍蘭 德公式比較

15、保守，特別是當煙囪高，熱釋放率強時偏差更大。 3.4.2煙囪有效高度 按地面最大濃度的計算方法 該法是保證大氣污染物的地面最大濃度不超過國家標準 規(guī)定的濃度限值來確定煙囪的高度。若設 P 0為國家標準規(guī)定的濃度限值，P b為環(huán)境背景 值，按證P max < P 0 - P b,則得到煙囪高度計算式： Hs - : 2Q e二 u( ^0「：b) 式中：(T z / (T y ――常數(shù)，一般取 0.5-1 -一一一煙塵排放濃度標準值 幻——環(huán)境背景值，本式中取背景值為零 u 煙氣出口處風速 計算: Hs _ 2 1.57 1180_ 0.5 -2.03=14.43m V

16、2.72x3.14yx0.2 為方便計算和設計取Hs=15m 3.4.3煙囪幾何高度計算 煙囪幾何高度計算 H=Hs- △ H=(15-2.03)m=12.97m 為方便設計，煙囪幾何高度取 H=13m 3.5煙囪材料選擇 查閱相關文獻，煙囪材料可選磚石，混凝土，鋼筋和鋼材。 本次設計中，煙囪材料選取混凝土。 3.5.1混凝土材料選擇規(guī)范 1混凝土宜采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥配制，混凝土標號不宜 低于200號。 2混凝土的水灰比不宜大于0.5.混凝土的水泥用量不宜超過450Kg/m。 3混凝土的骨料應堅硬致密。骨料宜采用玄武巖、閃長巖、花崗巖等破碎的碎

17、石或卵石。 細骨料宜采用天然砂，也可采用上述巖石經(jīng)破碎篩分后的產(chǎn)品，但不得含有金屬礦物，云 母、硫酸化合物和硫化物。 4粗骨料粒徑不應超過管壁厚度的1/5和鋼筋間距的3/4，同時最大粒徑不應超過60mm 5沿筒壁高度方向宜采用相同標號的混凝土。當煙囪較高（150m以上）時，亦可采用 不同標號的混凝土，煙囪下部的混凝土標號應高于上部混凝土標號。 6筒壁頂部第一節(jié)和有煙氣直接作用的部位，不宜采用石灰石做骨料。 3.5風機計算與選擇 3.5.1選擇風機應注意的事項 風機選型是一個比較復雜的過程，對技術要求很高。風機的選型方法也很多，例如按 對數(shù)坐標曲線選型、按無因次特性曲線選型等，還有專

18、業(yè)的風機選型軟件也可以幫助選型。 不管在風機選型時選擇何種方法，我們都要把握一些基本原則。 1、 風機的用途是決定因素。 風機的用途決定性能，而性能決定廠商，因此風機的用途是選型時要放在第一位考慮 的因素。風機的用途和風機輸送氣體的狀態(tài)直接相關，氣體物理條件和化學性質(zhì)不同，所 采用的風機類型也有很大區(qū)別。 風機輸送的氣體如果有易燃、易爆的特性，則要選擇防爆風機 ；風機輸送的氣體如果 含有大量粉塵或是輸送煤粉，要選擇排塵、煤粉風機 ；風機要輸送的氣體有比較強的腐蝕 性時，要選擇防腐風機；在高溫條件下工作或輸送高溫氣體，要選擇耐溫風機。 2、 風機的制造商選擇 風機的用途確定后，可以根據(jù)

19、風機的性能要求，首先確定風機的檔次，決定是選用國 產(chǎn)風機或進口風機。而后，要對特定檔次的風機制造商做基本了解，確定風機制造商的生 產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品規(guī)格等信息，還要考慮風機的環(huán)保水平。 風機選型過程中，還要考慮制造商的技術實力、維修水平，對風機的后續(xù)服務是否及 時，能否保證風機的正常使用。另外，風機制造商在新產(chǎn)品開發(fā)方面的表現(xiàn)，能體現(xiàn)其技 術實力，也應列入選型考慮范圍 3.5.2風機通風量計算 通風量按下式計算 2 qv,o 二(1 Ki)qv ( m/h) 式中：qv,o——管道計算總風量，nVh Ki —考慮系統(tǒng)漏風所附加的安全系數(shù)。一般管道取 K仁0.1;除塵管道取

20、Ki =0.1-0.15. 計算： qv,0=( 1+0.1) 5663.37m/h=6229.71 m 3/h 3.5.3通風機風壓的計算 通風機風壓按下式計算 P0 TP0 △ P0=(1 K2).：p =(1 K2).：p P T0P 式中：△ P—管道計算總壓力損失，Pa K2 —考慮管道計算誤差及系統(tǒng)漏風等因素所采用的安全系數(shù)。一般管 道取 K 2=0.1-0.15 ;除塵管道取 K2=0.15-0.2; P o,Po,T。-通風機性能表中給出的標定標定狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度。一般說， Po=101.325Kpa,對于通風機 T=20C , p 0=1.2

21、 kg/m 3 P ,p,T-運行工況下進入通風機時的氣體密度、壓力、溫度。 計算： 443 汽101 △ R= (1+0.15) 898.6 Pa =1593.99Pa 293 漢 99 3.5.4通風機的選擇 計算出和后，可按通風機產(chǎn)品樣本給出的性能曲線或表格選擇所需通風機的型號規(guī) 格 風機型號規(guī)格表 風機型號 流量 m/h 全壓Pa 靜壓Pa 轉(zhuǎn)速r/min CBL36 6000 1396 1195 1750 7200 1330 1060 8600 1255 840 所選風機型號為CBL36 濟南大學課程設計用紙 資源與環(huán)境 環(huán)

22、境工程0901班 學生xxx 課程設計 第10頁共9頁 4. 樣圖設計 濟南大學課程設計用紙 資源與環(huán)境 環(huán)境工程0901班 學生xxx 課程設計 第#頁共9頁 濟南大學課程設計用紙 資源與環(huán)境 環(huán)境工程0901班 學生xxx 課程設計 第#頁共9頁 5. 課程設計小結(jié) 本次設計某鏈條爐煙氣除塵系統(tǒng)中的煙囪設計，計算結(jié)果為：煙囪高度 15m幾何高 度13m煙囪出口內(nèi)徑0.5m，出口煙氣速度8m/s，所選風機為CBL36經(jīng)過檢驗計算，結(jié) 果符合要求，基本達到設計目的。 大氣污染控制工程的課程設計做了兩個星期，雖然我們小組一起努力，但總體做的 還是

23、比較粗糙，有些地方?jīng)]有經(jīng)過細心地檢驗和調(diào)整，但整個設計過程還是使我對大氣污 染控制工程，特別是除塵技術，有了更加全面、深入的認識。通過此次對某鏈條爐煙氣除 塵系統(tǒng)的設計，在消化的同時加固了對專業(yè)課程所學的內(nèi)容，在設計過程中清楚地了解到 整個系統(tǒng)流程及其各組成部分所起的作用。這次課題讓我們可以綜合利用所學到的大氣污 染控制工程的知識，。盡管已經(jīng)利用各種渠道搜集了一些資料，但仍然稍嫌不足，而且能 夠利用的資料也比較少，所以在計算和設計時可能會出現(xiàn)一些難以避免的錯誤，還望老師 能夠見諒 在此期間，我不僅學到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己對專業(yè)知識 更加深入的認識，為自己日后的工作明確

24、了方向。 能順利完成這次課程設計，我要感謝老師的悉心指導，希望以后還有機會向老師學 習，也希望有更多機會參加到實際的生產(chǎn)和設計工作。 參考文獻 [1] .工業(yè)防塵專業(yè)委員會. 工業(yè)防塵手冊[M] ?北京，勞動人事出版社：1987 [2] .何爭光?大氣污染控制工程及應用實例[M] ?北京，化學工業(yè)出版社：2004 [3] .郝吉明，馬廣大?大氣污染控制工程[M] ?北京，高等教育出版社：2008. [4] .劉偉，祝凌云.AutoCAD2007中文版自學手冊[M] ?人民郵電出版社：2007 [5] 艾華.電爐煉鋼車間除塵系統(tǒng)方案設計分析[J].西安重型機械研究所報, 2005,09(00):98-02. 濟南大學課程設計用紙