大氣課程設(shè)計(jì)啤酒廠的燃煤鍋爐煙氣進(jìn)行除塵處理

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1、前言 近年來(lái)，雖然我國(guó)大氣污染防治工作取得了很大的成效，但由于各種原因，我國(guó)大氣環(huán)境面臨的形勢(shì)仍然非常嚴(yán)峻，大氣污染物排放總量居高不下?，F(xiàn)在，全國(guó)二氧化硫年排放量高達(dá)1857萬(wàn)噸，煙塵1159萬(wàn)噸，工業(yè)粉塵1175萬(wàn)噸，大氣污染仍然十分嚴(yán)重。全國(guó)大多數(shù)城市的大氣環(huán)境質(zhì)量超過(guò)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。酸雨區(qū)污染日益突出，酸雨區(qū)由80年代的西南局部地區(qū)發(fā)展到現(xiàn)在的西南、華南、華中和華東四個(gè)大面積的酸雨區(qū)，酸雨覆蓋面積已占國(guó)土面積的30%以上，我國(guó)已成為繼歐洲、北美之后的世界第三大重酸雨區(qū)。 據(jù)預(yù)算，21世紀(jì)上半葉，我國(guó)能源開(kāi)發(fā)、利用和消費(fèi)將會(huì)有一個(gè)較大幅度的增長(zhǎng)，而我國(guó)能源資源的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，決定

2、了一煤為主的能源結(jié)構(gòu)將長(zhǎng)期存在。因此控制煤煙型大氣污染將長(zhǎng)期作為我國(guó)大氣污染控制領(lǐng)域的主要任務(wù)。 本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)啤酒廠的燃煤鍋爐煙氣進(jìn)行除塵處理，煙氣中的二氧化硫、粉塵等大氣污染物都是我們要處理的重點(diǎn)對(duì)象。希望通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們對(duì)除塵設(shè)備、除塵系統(tǒng)以及各種除塵器的工作原理有更深的理解，對(duì)工程設(shè)計(jì)中的概預(yù)算、設(shè)備選型問(wèn)題能熟練選擇和計(jì)算。 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1、 設(shè)計(jì)任務(wù) 某啤酒廠蒸發(fā)量為5t/h的燃煤鍋爐除塵設(shè)計(jì)。（考慮脫硫） ⑴設(shè)計(jì)資料 ①燃煤質(zhì)的組成比如下：C為66.27%；灰分為12.2%；S為1.12%；

3、H為4.02%；H2O為3.4%；O為11.98%；N為1.01% ②鍋爐熱效率為80%，空氣過(guò)剩系數(shù)1.2，煤的低位發(fā)熱量為25246kJ/kg， 水的蒸發(fā)熱為2570.89kJ/kg，煙塵排放因子為70% ⑵設(shè)計(jì)參數(shù)：煙氣正常工作溫度150℃ 2、 當(dāng)?shù)貧庀髼l件 ①年平均氣憤17℃，極端最高﹑最低氣溫為40.7和-11.0℃ ②氣溫最高7月份，平均氣溫29.2℃；氣溫最低1月份，平均氣溫3.9℃ ③全年主導(dǎo)風(fēng)向E，年平均風(fēng)速為2.2m/s,年最大風(fēng)速為17.0 m/s ④年平均氣壓101.2Kpa,大氣穩(wěn)定度為中性D類(lèi) ⑤當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：二級(jí) 3、 燃煤鍋

4、爐煙氣的組成 煤的可燃成分主要是由碳、氫及少量氧、氮和硫等一起構(gòu)成的有機(jī)聚合物。煤中的硫主要是以黃鐵礦硫、硫酸鹽硫、有機(jī)硫和元素硫四種形態(tài)存在。燃煤鍋爐煙氣是氣體和煙塵的混合物，煙氣的成分很復(fù)雜，主要是CO2、SO2、N2 和水蒸氣；煙塵主要有粉塵、飛灰、黑煙等。 鍋爐煙氣中含的污染物成分復(fù)雜，有的污染物有毒性，甚至排除后可能會(huì)形成二次污染物，二次污染物的危害更大。燃煤形成煙氣的過(guò)程受溫度、空燃比、空氣過(guò)剩量等因素的影響，其產(chǎn)生的煙氣成分也不同。 4、 煙氣排放指標(biāo) 根據(jù)我國(guó)GB 9078—1996《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可查得：標(biāo)況下，煙塵排放濃度應(yīng)<100mg

5、/mN，SO2排放濃度應(yīng)<850mg/mN。 5、 課程設(shè)計(jì)的依據(jù) 《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB16297-1996 《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 GBZ1-2002 6、 設(shè)計(jì)范圍 本次課程設(shè)計(jì)主要包括煙氣管道、除塵設(shè)備、系統(tǒng)煙囪的尺寸等，附圖包括平面布置圖、立面圖、工藝流程圖、主要設(shè)備構(gòu)筑圖各一張。 7、 設(shè)計(jì)原則 本次課程設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則： 1、本設(shè)計(jì)方案嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)環(huán)境保護(hù)的各項(xiàng)規(guī)定，處理后各項(xiàng)均達(dá)到城市大氣污染物排放要求。 2、針對(duì)本工程的具體情況和特點(diǎn)，在技術(shù)上滿足工藝生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)對(duì)含塵氣體

6、的治理要求，在經(jīng)濟(jì)上是最合算的。 3、選用的方案盡量做到消耗資源少，并且對(duì)環(huán)境影響最小。 4、管理、運(yùn)行、維修方便，盡量考慮操作方便，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。 5、在不影響處理效果的前提下，盡量減少占地面積和運(yùn)行成本。 6、在具體選型設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際狀況、參考國(guó)內(nèi)外類(lèi)似工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)全面考慮，處理好三個(gè)技術(shù)性能指標(biāo)的關(guān)系。 8、 煙氣中二氧化硫的控制 二氧化硫是主要的致酸因子之一，由于二氧化硫的過(guò)量排放而帶來(lái)的大氣污染是我們的主要控制目標(biāo)之一。每年由于酸沉降而引起植被死亡、土壤酸化、魚(yú)蝦減少正嚴(yán)重地威脅著我們的生態(tài)環(huán)境，威脅著人類(lèi)的生存。因此，我們必

7、須對(duì)煙氣中的二氧化硫加以監(jiān)控和處理，以減少環(huán)境負(fù)荷。 近年來(lái)，脫硫技術(shù)有了較快地發(fā)展，有很多工藝已投入生產(chǎn)應(yīng)用。當(dāng)前應(yīng)用的煙氣脫硫方法大致有三類(lèi)：干法脫硫、半干法脫硫和濕法脫硫。 三類(lèi)方法的比較如下: 干法 半干法 濕法 環(huán)境性能 一般 一般 好 工藝流程簡(jiǎn)易情況 簡(jiǎn)單 較簡(jiǎn)單 吸收劑制備要求較高，流程較復(fù)雜 工藝技術(shù)指標(biāo) 脫硫率可達(dá)90%以上，并可除一部分氮 脫硫率80%，鈣硫比1.5，利用率50% 脫硫率95%，鈣硫比1.1，利用率90% 吸收劑獲得 一般 較易 容易 脫硫副產(chǎn)品 副產(chǎn)品為硫氨和硝氨混合物，含氮量20%以上，可用做氮

8、肥或復(fù)合肥料 脫硫渣為煙塵、CaSO、CaSO、Ca(OH)的混合物，目前尚不能利用 脫硫渣為CaSO及少量煙塵，可綜合利用或送堆渣場(chǎng)堆放 技術(shù)成熟度 國(guó)內(nèi)已工業(yè)示范 商業(yè)化 商業(yè)化 對(duì)鍋爐、除塵器及的影響 脫硫工藝在除塵器之前，對(duì)除塵器的運(yùn)行有較大的影響 脫硫工藝在除塵器之前，對(duì)除塵器的運(yùn)行有較大的影響 脫硫工藝在除塵器后面，對(duì)鍋爐燃燒和除塵系統(tǒng)基本沒(méi)有影響 FGD占電廠總投資的比例 10～15% 8～12% 13～19% 脫硫成本（元/噸） 1400～1600 900～1200 1000～1400 占地面積 小 中 大 經(jīng)上述比較可知，濕

9、法脫硫較好。濕法脫硫中的石灰石/石灰濕法脫硫較經(jīng)濟(jì)、高效、管理較方便，可達(dá)到排放要求，因而本次脫硫可采用此法。 九、煙氣除塵 1、除塵器的類(lèi)型 按作用于除塵器的外力或作用機(jī)理不同，除塵器可分為四大類(lèi)： ①機(jī)械除塵器； ②濕式除塵器； ③電除塵器； ④袋式除塵器。 用于一級(jí)預(yù)處理的的除塵設(shè)施：重力沉降室、旋風(fēng)除塵器、慣性除塵器等。 可用于二級(jí)高效除塵的除塵器：電除塵器、噴霧塔洗滌器、文丘里洗滌器、袋 式除塵器等。 2、 除塵器的性能指標(biāo) (1)處理氣體的流量。

10、 （2）除塵器的壓力損失。 (3)除塵效率。 (4)設(shè)備基建投資與運(yùn)轉(zhuǎn)管理費(fèi)用。 (5)使用壽命。 (6)占地面積或占用空間體積。 其中：⑴～⑶為技術(shù)性能指標(biāo)； ⑷～⑹經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)。 3、 除塵器的選擇要求 選擇除塵器時(shí)必須全面考慮有關(guān)因素，如除塵效率、壓力損失、一次投資、維修管理等，其中最主要的是除塵效率。選擇除塵器時(shí)以下問(wèn)題要特別引起注意： （1）選用的除塵器必須滿足排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放要求； （2）粉塵顆粒的物理性質(zhì)對(duì)除塵器性能具有較大影響； （3）氣體的含塵濃度； （4）煙氣溫度和其他性質(zhì)是選擇除塵設(shè)備時(shí)必須考慮的

11、因素； （5）選擇除塵器時(shí)，需考慮收集粉塵的處理問(wèn)題； （6）選擇除塵器需要考慮的其他因素。 4、 除塵器的選用 考慮到除塵后粉塵的處理，選用干式除塵器較方便。干式除塵器中的電除塵器和袋式除塵器是應(yīng)用最廣的，且可以達(dá)到除塵要求。下面對(duì)電除塵器和袋式除塵器加以比較。 （1）袋式除塵器 袋式除塵器是一種干式濾塵裝置。它適用于捕集細(xì)小、干燥、非纖維性粉塵。濾袋采用紡織的濾布或非紡織的氈制成，利用纖維織物的過(guò)濾作用對(duì)含塵氣體進(jìn)行過(guò)濾，當(dāng)含塵氣體進(jìn)入袋式除塵器地，顆粒大、比重大的粉塵，由于重力的作用沉降下來(lái)，落入灰斗，含有較細(xì)小粉塵的氣體在通過(guò)濾料時(shí)，粉塵被阻留，使氣體得到凈化。

12、 袋式除塵器結(jié)構(gòu)主要由上部箱體、中部箱體、下部箱體（灰斗）、清灰系統(tǒng)和排灰機(jī)構(gòu)等部分組成。袋式除塵器性能的好壞，除了正確選擇濾袋材料外，清灰系統(tǒng)對(duì)袋式除塵器起著決定性的作用。為此，清灰方法是區(qū)分袋式除塵器的特性之一，也是袋式除塵器運(yùn)行中重要的一環(huán)。 A、袋式除塵器的分類(lèi) ? 按濾袋的形狀分為：扁形袋（梯形及平板形）和圓形袋（圓筒形）。 　　 ? 按進(jìn)出風(fēng)方式分為：下進(jìn)風(fēng)上出風(fēng)及上進(jìn)風(fēng)下出風(fēng)和直流式（只限于板狀扁袋）。 ? 按袋的過(guò)濾方式分為：外濾式及內(nèi)濾式。 B、袋式除塵器的清灰方式 ? 氣體清灰：氣體清灰是借助于高壓氣體或外部大氣反吹濾袋，以清除濾袋上的積灰。氣體清灰

13、包括脈沖噴吹清灰、反吹風(fēng)清灰和反吸風(fēng)清灰。 　 　 ? 機(jī)械振打清灰：分頂部振打清灰和中部振打清灰（均對(duì)濾袋而言），是借助于機(jī)械振打裝置周期性的輪流振打各排濾袋，以清除濾袋上的積灰。 　　 ? 人工敲打：是用人工拍打每個(gè)濾袋，以清除濾袋上的積灰。 C、袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn) a除塵效率高，一般在99％以上，除塵器出口氣體含塵濃度在數(shù)十mg/m3之內(nèi)，對(duì)亞微米粒徑的細(xì)塵有較高的分級(jí)效率。 　 　b處理風(fēng)量的范圍廣，小的僅1min數(shù)m3，大的可達(dá)1min數(shù)萬(wàn)m3,既可用于工業(yè)爐窯的煙氣除塵，減少大氣污染物的排放。 　　 c結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)操作方便。 　　 d在保證同樣高除塵

14、效率的前提下，造價(jià)低于電除塵器。 　　 e采用玻璃纖維、聚四氟乙烯、P84等耐高溫濾料時(shí)，可在200℃以上的高溫條件下運(yùn)行。 　 f對(duì)粉塵的特性不敏感，不受粉塵及電阻的影響。 D、袋式除塵器的缺點(diǎn) ①袋式除塵器的應(yīng)用主要受濾料的耐高溫和耐腐蝕性的影響，特別是在耐高溫方面，目前常用的濾料如滌綸，適用于120-130℃，而玻璃纖維等可耐250℃左右，煙氣溫度更高時(shí)，或者要采用造價(jià)高的特殊濾料或者采用煙氣降溫措施。其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致除塵系統(tǒng)復(fù)雜化，造價(jià)也高。 ②處理高溫含塵煙氣時(shí)，需要采取降溫措施，會(huì)導(dǎo)致除塵系統(tǒng)復(fù)雜化和造價(jià)的提高；如果使用特殊濾料，將會(huì)增大投資費(fèi)用。 ③不適用于粘結(jié)性

15、強(qiáng)及吸濕性強(qiáng)的粉塵，特別是煙氣溫度不能低于露點(diǎn)溫度，否則會(huì)產(chǎn)生結(jié)露，致使濾袋堵塞。 ④凈化煙氣量小于17000m/h時(shí)，投資費(fèi)用比電除塵器少；煙氣量大于17000m/h時(shí)，投資費(fèi)用比電除塵器大。 ⑤袋式除塵器不同程度上存在著占地面積大、濾帶易損壞、換袋困難、勞動(dòng)條件差等問(wèn)題。 （2） 電除塵器 電除塵器是含塵氣體在通過(guò)高壓電場(chǎng)進(jìn)行電離的過(guò)程中，使塵粒荷電，并在電場(chǎng)力的作用下使塵粒沉積在積塵板上，將塵粒從含塵氣體中分離出來(lái)的一種除塵設(shè)備。它與其他除塵過(guò)程的根本區(qū)別在于，分離力直接作用在粒子上，而不是作用在整個(gè)氣流上，這就決定了它具有分離粒子能耗小、氣流阻力也小的特點(diǎn)。由于作用在粒子上

16、的靜電力相對(duì)較大，所以即使對(duì)亞微米級(jí)的粒子也能有效地補(bǔ)集。 A、 電除塵器的分類(lèi) 電除塵器分為單區(qū)和雙區(qū)：雙區(qū)點(diǎn)出扯起主要用于他通風(fēng)空氣的凈化和某些輕工業(yè)部門(mén)；單區(qū)電除塵器分為管式和板式，板式電除塵器為工業(yè)上應(yīng)用的主要型式，管式電除塵器用于氣體流量小、含霧滴氣體或需要用水洗刷電極的場(chǎng)合。 B、電除塵器的組成 主要組成部件：點(diǎn)暈電極、集塵板、高壓供電設(shè)備、氣流分布板。 C、電除塵器的優(yōu)點(diǎn) ① 凈化效率高，如設(shè)計(jì)合理，安裝施工質(zhì)量高，電除塵器可達(dá)到任何除塵效率的要求。 ②可以處理品的煙氣量大。一般單臺(tái)電除塵器處理煙氣量從幾萬(wàn)每小時(shí)到幾十萬(wàn)立方米，在工業(yè)上能凈化10—1

17、0m/h煙氣的電除塵器已得到普遍使用。 ③能捕集細(xì)小顆粒，除塵效率高可達(dá)99%。對(duì)于粒徑為1μm以下的粉塵仍有很高的效率。能凈化溫度較高的氣體，耐溫性能好，一般情況下，電除塵器可在350?C～400?C之間工作。 ④電除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氣流速度低，壓力損失小一般不超過(guò)200～300Pa，并且能耗比其它類(lèi)型除塵器要低，如凈化1000m/h的煙氣時(shí)，電除塵器的能耗約為0.2～0.8KW.h。 ⑤操作控制的自動(dòng)化程度高。遠(yuǎn)距離操作，減少維護(hù)工作量，運(yùn)行費(fèi)用低。 D、電除塵器的缺點(diǎn) ①建造電除塵器一次投資費(fèi)用高，鋼材消耗量大。據(jù)估算，平均1m收塵面積所需我鋼材大約為3.5～4t。

18、 ②電除塵器的除法效率受粉塵的物理性質(zhì)影響很大，特別是粉塵比電阻的影響更為突出。凈化小于10或大于10 的粉塵粒子，除塵效率是很低的。 ③電除塵器不適于凈化高含塵濃度的氣體。若要使用，需要設(shè)置一級(jí)預(yù)除塵裝置。 ④設(shè)備龐大，占地面積多；對(duì)設(shè)備制造、安裝質(zhì)量和維修管理技術(shù)要求很高。 ⑤高壓操作，需特別注意人身安全；負(fù)電極在電暈放電時(shí)會(huì)導(dǎo)致臭氧的產(chǎn)生。 通過(guò)以上比較，本次設(shè)計(jì)采用袋式除塵器較為合適。袋式除塵器的除塵效率一般可達(dá)99%以上，具有效率高、性能穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單、能耗相對(duì)較低、較經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，而與袋式除塵器相比，電除塵器的能耗高、費(fèi)用高、受粉塵比電阻影響大、需設(shè)置一級(jí)預(yù)除塵

19、裝置。因而采用袋式除塵器。 十、工藝流程圖 本次設(shè)計(jì)的工藝流程圖如下： 風(fēng)機(jī) 除塵器 煙氣 干塵回收 煙囪排出 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 一、煙氣量的計(jì)算 已知：P=101.2KPa,煙氣平均溫度為150℃，空氣過(guò)剩系數(shù)α為1.2,煙塵的排放因子為70%，燃煤組成為：C-66.27%，灰分-12.2%，S-1.12%，H-4.02%，H2O-3.4%，O-11.98%，N-1.01%。 以1Kg燃煤為基準(zhǔn)計(jì)算煙氣中各組分的含量，并

20、列表如下： （以質(zhì)量計(jì)）％ 重量/g 摩爾數(shù)/mol 需氧量/mol 煙氣量/mol C 66.27 662.70 55.225 55.225 55.225 S 1.12 11.20 0.35 0.35 0.35 O 11.98 119.8 7.489 -3.744 — H2O 3.40 34.00 1.89 — 1.889 H 4.02 40.20 2.23 10.05 20.10 N 1.01 10.10 0.721 — 0.316 灰分 12.20 122.00 — — — （

21、1）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量 式中 C，H，S，O —— 分別代表煤中各元素所含得質(zhì)量分?jǐn)?shù) （2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量 CO2:55.225 SO2:0.35 H2O:22 N2:（55.225+0.35+10.05-3.74）3.78＝233.94 （3）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量 （4） 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中煙塵濃度及SO2濃度的計(jì)算 按鍋爐大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2001）中二類(lèi)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：200 mg/m3,SO2排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：900 mg/m3。 煙氣中SO2濃度為1.03104 mg/m3大于900 m

22、g/m3，所以該啤酒廠需要進(jìn)行脫硫。 （5） 除塵效率的計(jì)算 （6）煙氣量 蒸發(fā)量為5t/h的鍋爐所需熱量為：2570.895103=1.29107 (kg/h) 需煤量：1.29107/（2524680﹪）＝636.46（kg/h） 煙氣量： 二、袋式除塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、計(jì)算過(guò)濾面積 本次袋式除塵器采用脈沖噴吹清灰，取，則總過(guò)濾面積為： 2、計(jì)算濾袋條數(shù) 設(shè)計(jì)濾袋直徑d＝90mm，濾袋高度l=3.5m 每條濾袋的面積： 濾袋條數(shù): 除塵系統(tǒng)

23、中，116條濾袋分布在四個(gè)除塵室中，每個(gè)除塵室中布置29個(gè)濾袋，濾料采用玻璃纖維，可以耐523K的溫度，滿足本次設(shè)計(jì)的要求。 3、除塵器選型 根據(jù)要處理的煙氣量和粉塵的入口濃度，參照《除塵器的選用與安裝》，本次設(shè)計(jì)選用QMC32——4型氣箱式脈沖袋式除塵器。除塵器的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 性能參數(shù)如下表： 處理風(fēng)量（m3/h） 8930 A（mm） 2622 過(guò)濾風(fēng)速（m/s） 1.2 B（mm） 1630 總過(guò)濾面積（m2） 124 C（mm） 815 凈過(guò)濾面積（m2） 93 D（mm） 2450 除塵器室數(shù)（個(gè)） 4

24、E（mm） 302 濾袋總數(shù)（條） 128 F（mm） 1200 除塵器阻力（Pa） 1470—1770 G（mm） 3398 入口含塵濃度（g/Nm3） <200 H（mm） 7672 出口含塵濃度（g/Nm3） <100 L（mm） 6254 除塵器承受負(fù)壓（Pa） 5000 M（mm） 660 4、 灰斗設(shè)計(jì) 每個(gè)除塵室設(shè)計(jì)一個(gè)灰斗，共需四個(gè)灰斗。 灰斗上端接袋式除塵器，設(shè)計(jì)為矩形，長(zhǎng)設(shè)為3m，寬設(shè)為0.5m。 灰斗下端采用方形，內(nèi)口采用邊長(zhǎng)為0.3m的方形。 5、 除塵器的進(jìn)出風(fēng)口和排灰口 結(jié)構(gòu)如下：

25、 三、煙囪的設(shè)計(jì)計(jì)算 確定煙囪高度，既要滿足大氣污染物的擴(kuò)散稀釋要求，又要考慮節(jié)省投資。最終目的是保證地面濃度不超過(guò)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。煙囪的有效高度應(yīng)為煙囪的幾何高度與抬升高度之和。 1、煙囪設(shè)計(jì)的原則 （1）采用高煙囪排放能降低地面濃度。最大地面濃度出現(xiàn)在高煙囪下風(fēng)向距離5-10倍煙囪有效排放高度的地方。 （2）煙囪高度應(yīng)為周?chē)魏谓ㄖ锘蛘系K物高度的2.5倍，以避免建筑物周?chē)牧鞯挠绊憽? （3）煙囪出口處的煙氣流速至少要大于周?chē)h(huán)境風(fēng)速的1.5倍。 （4）設(shè)在建筑物上的煙囪必須保證排氣能擺脫附近建筑物渦流區(qū)的位置。 2、煙囪內(nèi)徑的計(jì)算 為了利于煙氣

26、抬升，煙囪出口煙氣流速不宜過(guò)低，一般宜在20-30m/s，綜合考慮設(shè)計(jì)氣流速度為20m/s。 煙氣流量為Q=8191，設(shè)計(jì)煙囪為圓形，于是可以計(jì)算出煙囪內(nèi)徑： 3、煙氣的熱釋放率 選用國(guó)家規(guī)定的計(jì)算方法。 式中：——煙氣的熱釋放率，KW； Qv ——實(shí)際排煙量，； Pa ——大氣壓力，hPa，取鄰近氣象站年平均值1012； Ts ——煙囪出口處煙氣溫度,K； Ta ——環(huán)境大氣平均溫度,K，取年平均氣溫17℃； 于是： 4、抬升高度的計(jì)算 ≤1700kW時(shí)

27、，抬升高度按下式計(jì)算： 式中: ——煙氣出口流速，； D——煙囪出口內(nèi)徑，； ——煙氣出口處的平均風(fēng)速, 。 5、煙囪出口處的平均風(fēng)速 根據(jù)指數(shù)律風(fēng)速廓線模式 式中：——已知高度Z1處的平均風(fēng)速，m/s； m——穩(wěn)定度參數(shù)。 在高度500m以下，可按《制定地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法》GB/T13201-91選取，具體數(shù)值參考下表： 參數(shù)m值 穩(wěn)定度 A B C D E、F m 城市 0.15 0.15 0.20 0.25 0

28、.30 農(nóng)村 0.07 0.07 0.10 0.15 0.25 則： 6、煙囪集合高度的確定 按照地面最大濃度的計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算： 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的煙塵濃度限值按《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)》(GB3095-1996)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為0.3mg/m3，環(huán)境本底濃度為0.08 mg/m3，取1，并將其他數(shù)據(jù)帶入上式，且有國(guó)家相關(guān)規(guī)定可將煙囪的幾何高度確定為15m。 6、 有效源高 根據(jù)上述分析，則 =2（1.5）/2.435=11.94m 取煙囪幾何高度為12m。 故有效源高為： H=15+12=27m 四、管道系統(tǒng)的布置 1、管

29、道系統(tǒng)布置的原則 （1）管道布置要力求簡(jiǎn)單、緊湊、安裝、操作和檢修方便，并盡可能使管路短、直、整齊美觀，占地和空間小，投資??；盡量避免突擴(kuò)、突縮、急轉(zhuǎn)彎等造成氣流 沖擊，以減小壓損。因此對(duì)整個(gè)車(chē)間的管線要全面考慮，統(tǒng)一布置； （2）系統(tǒng)的吸風(fēng)點(diǎn)不宜超過(guò)5～6個(gè)，當(dāng)吸風(fēng)點(diǎn)之間的距離不大或各并聯(lián)支管之間的壓力損失仍可平衡時(shí)，則吸風(fēng)點(diǎn)數(shù)量可適當(dāng)增加，但最多不宜超過(guò)20個(gè)； （3）管道應(yīng)盡可能垂直或傾斜敷設(shè)，傾斜敷設(shè)與水平面的夾角最好大于45，否則應(yīng)采取措施，比如加大管內(nèi)風(fēng)速、在適當(dāng)位置設(shè)置清掃孔等。管道敷設(shè)分明裝和暗設(shè)，應(yīng)盡量明裝，盡量避免地下敷設(shè)； （4）管道應(yīng)盡量集中成列，平行敷設(shè)，并盡

30、可能沿墻或柱子敷設(shè)；管徑大的或保溫管道應(yīng)設(shè)在內(nèi)設(shè)，即靠墻敷設(shè)；管道與梁、柱、墻、設(shè)備及管道之間應(yīng)有一定的距離，以滿足施工、運(yùn)行、檢修和熱脹冷縮的要求。 （5）對(duì)于輸送含有劇毒、易燃和易爆物質(zhì)的管道，其正壓管段一般不應(yīng)穿過(guò)其他房間。當(dāng)必須穿過(guò)其他房間時(shí)，該段管段不應(yīng)設(shè)法蘭或閥門(mén)，并且應(yīng)采取防火、防爆和防腐措施； （6）水平管道應(yīng)有一定的坡度，以便于放氣、放水、疏水和防止集塵。一般坡度為0.002～0.005，對(duì)含有團(tuán)體結(jié)晶或粘度大的流體，坡度可酌情選擇，最大為0.01。 （7）輸送必須保持溫度的熱流體和冷流體的管道，必須采取保溫措施，比如對(duì)于輸送潮濕空氣的管道，為防止水蒸氣凝結(jié)，管道內(nèi)壁溫

31、度應(yīng)膏腴氣體露點(diǎn)溫度10～20℃。此外還要考慮熱脹冷縮問(wèn)題，要盡量利用管道的L形及Z形管段對(duì)熱伸長(zhǎng)自然補(bǔ)償，不足時(shí)則安裝各種伸縮器加以補(bǔ)償； （8）排氣口位置通常高于周?chē)罡呓ㄖ?m以上。對(duì)于要求在大氣中擴(kuò)散稀釋的排氣，其排氣口上不應(yīng)設(shè)風(fēng)帽。為防止雨水進(jìn)入風(fēng)管，在管道上應(yīng)設(shè)置必要的排水裝置； （9）管道上應(yīng)設(shè)置必要的調(diào)節(jié)和測(cè)量裝置，比如閥門(mén)、壓力表、風(fēng)量測(cè)量孔和采樣孔等，或者預(yù)留安裝測(cè)量的接口。調(diào)節(jié)和測(cè)量裝置應(yīng)設(shè)在便于操作和觀察的位置； （10）風(fēng)機(jī)入口與管道的連接以漸擴(kuò)或漸縮的直管為好。如采用彎管，轉(zhuǎn)彎的方向應(yīng)與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相一致，以免影響風(fēng)機(jī)效率。風(fēng)機(jī)出口管不應(yīng)直接轉(zhuǎn)彎，必須轉(zhuǎn)彎時(shí)

32、，轉(zhuǎn)彎方向應(yīng)與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相一致。 2、管道布置簡(jiǎn)圖 除塵系統(tǒng)簡(jiǎn)易流程圖 如上圖所示，鍋爐至除塵器段為管段，除塵器至風(fēng)機(jī)斷為管段，風(fēng)機(jī)至煙囪段為管段。 3、壓力損失的確定方法 A、管道摩擦阻力損失按下式計(jì)算： 式中：——直管道的摩擦阻力，Pa； ——直管道的長(zhǎng)度，m； ——直管道的直徑，m； ——摩擦壓損系數(shù)； ——管道氣體的密度，kg/m； ——管道內(nèi)粉塵的流速，m/s； B、局部壓力損失按下式計(jì)算： 式中：——異形管件的局部阻力系數(shù)； ——管道內(nèi)

33、氣體的流速，m/s； ——管道氣體的密度，kg/m； 4、 管段的計(jì)算 管段：Q=，取v=12m/s，設(shè)該管段長(zhǎng)為5m。 查《通風(fēng)管道計(jì)算表》：得，，實(shí)際流速，動(dòng)壓為9.279.8=90.846Pa。 則摩擦壓力損失為： 鍋爐至除塵器段用圓管連接，查手冊(cè)可知： ＝0.2，進(jìn)出口阻力系數(shù)估為0.1，則該段的局部阻力系數(shù)為： 5、 管段的計(jì)算 除塵器考慮5%的漏風(fēng)率。 管段; Q=，除塵器至風(fēng)機(jī)段有兩段水平管，一段豎直管，兩個(gè)彎頭。水平管段取v=12m/s，豎直管段的最低氣流速度為10m/s<12 m/s,豎直管段也可取v=12

34、m/s。設(shè)兩個(gè)水平管段的長(zhǎng)度均為均為3m，豎直管段的長(zhǎng)度為6m。 查《通風(fēng)管道計(jì)算表》可知:d2=500mm，，實(shí)際流速，動(dòng)壓為9.579.8=93.786Pa。 則摩擦壓力損失為： 該管段采用圓管連接，查手冊(cè)可知： 進(jìn)出口阻力系數(shù)為0.1 ，管段阻力系數(shù)為0.2，兩個(gè)彎頭的阻力系數(shù)均為1.3。除塵器部分的阻力損失為1500Pa。 則該段的局部阻力系數(shù)為： 6、管道的計(jì)算 管道：Q=，取v=12m/s，設(shè)該管段長(zhǎng)為5m。 查《通風(fēng)管道計(jì)算表》：d3=500mm，，實(shí)際流速，動(dòng)壓為9.579.8=93.786Pa。 則摩擦壓力損失為：

35、該管段采用圓管，查手冊(cè)可知：進(jìn)出口阻力系數(shù)為0.1 ，管段阻力系數(shù)為0.2 則該段的局部阻力系數(shù)為： 7、煙囪的壓損 選用管徑為500mm，Q=8600.55m3/h，取v=12m/s，煙囪的幾何高度為15m，，實(shí)際流速，動(dòng)壓為93.786Pa。 則摩擦壓力損失為： 該管段局布?jí)毫p失主要為傘形風(fēng)帽的壓力損失 局部壓力 8、 總壓損 編號(hào) 流量/m3.h-1 管長(zhǎng) /m 管徑 /mm 流速 /m.s-1 動(dòng)壓 /Pa 摩擦壓損/Pa 局部壓 損 管道總壓損 ① 8191 5 500 12.3 0.

36、0333 90.846 15.16 36.34 51.50 ② 8600 12 500 12.5 0.0332 93.786 37.36 1800.12 1837.48 ③ 8600 5 500 12.5 0.0332 93.786 15.57 37.51 53.08 煙囪 8600 15 500 12.5 0.0332 93.786 46.70 107.85 154.55 管段壓損累計(jì) 2096.58Pa 9.電機(jī)風(fēng)機(jī)的選用 考慮到風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況不一致等情況，因此對(duì)計(jì)算確定的風(fēng)量和風(fēng)壓附加一定的系數(shù)進(jìn)行修正，一般增

37、加10%～15%的漏風(fēng)附加系數(shù)作為選擇風(fēng)機(jī)時(shí)的計(jì)算風(fēng)量。選擇通風(fēng)機(jī)風(fēng)量按下式計(jì)算，于是得風(fēng)機(jī)的風(fēng)量： 選用Y10——24NO6.3C型風(fēng)機(jī)，主要參數(shù)如下： 機(jī)號(hào)：8 傳動(dòng)方式：D 主軸轉(zhuǎn)速：1450r/min 全壓：2068Pa 流量：10475m3/h 比聲壓級(jí);16dB(A) 風(fēng)機(jī)噪聲:84.9 dB(A) 內(nèi)功率：8.47KW 配套電機(jī)為Y132M——4。主要參數(shù)如下: 功率：11KW V帶型號(hào)：B V帶根數(shù)：5根 內(nèi)周

38、長(zhǎng)：2000mm 主軸帶輪代號(hào)： 電動(dòng)機(jī)帶輪代號(hào)： 工程概預(yù)算 一、 一次性投資 1、 直接費(fèi) （1）QMC系列脈沖式袋式除塵器，配備齊這些袋式除塵器市場(chǎng)價(jià)大約為45萬(wàn)元，考慮安裝運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用，可加上0.2的變化系數(shù)，即： 45（1+0.2）=54萬(wàn)元 （2）風(fēng)機(jī)和電機(jī) 風(fēng)機(jī)按6萬(wàn)元計(jì)，電機(jī)按3萬(wàn)元計(jì)。 （3） 煙囪 設(shè)計(jì)采用混凝土作為煙囪材料，煙囪形狀為下粗上細(xì)。最下端煙囪厚1.5m,逐漸縮小到12m處為0.5m厚，12m以上厚度均為0.5m。

39、 根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格，考慮到水泥、磚石、砂、人工等費(fèi)用，設(shè)計(jì)每立方米造價(jià)為800元，則總價(jià)為： （4） 管道費(fèi)用 設(shè)計(jì)管道全部使用低碳鋼制造，厚度取2mm,則管道費(fèi)用為： 考慮到管道的運(yùn)輸，安裝，加工等費(fèi)用，可乘以系數(shù)5，即： 0.35=1.5 （5）供電系統(tǒng)的裝備費(fèi)用 整個(gè)供電系統(tǒng)的裝置的費(fèi)用以1.5萬(wàn)元計(jì)。 （6） 土建費(fèi) 土建費(fèi)用按8萬(wàn)元計(jì)。 直接費(fèi)用為：54+6+3+4.082+1.5+1.5+8=78萬(wàn)元 2、間接費(fèi) 工程間接費(fèi)=直接費(fèi)16%=7816%＝12.48萬(wàn)元 3、設(shè)計(jì)費(fèi) 工程設(shè)計(jì)=（直接費(fèi)+

40、間接費(fèi)）5%=（78+12.48）5%＝4.524萬(wàn)元 4、利潤(rùn) 工程利潤(rùn)=（直接費(fèi)+間接費(fèi)+設(shè)計(jì)費(fèi)）10%=（78+12.48+4.524）10%＝9.5萬(wàn)元 5、稅金 工程稅金=（直接費(fèi)+間接費(fèi)+設(shè)計(jì)費(fèi)+利潤(rùn)）3.41%=（78+12.48+4.524+9.5）3.41%＝3.6萬(wàn)元 6、不可預(yù)見(jiàn)費(fèi) 設(shè)計(jì)中不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)工程投資按5%計(jì)算： 不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)=（直接費(fèi)+間接費(fèi)+設(shè)計(jì)費(fèi)+利潤(rùn)+稅金）5% =（78+12.48+4.524+9.5+3.6）5%＝5.4萬(wàn)元 7、總費(fèi)用 總費(fèi)用=直接費(fèi)+間接費(fèi)+設(shè)計(jì)費(fèi)+利潤(rùn)+稅金+不可預(yù)見(jiàn)費(fèi) =78+12.48+4.524+9.5+3

41、.6+5.4＝113.5萬(wàn)元 二、運(yùn)行管理費(fèi) 1、折舊費(fèi) 該凈化系統(tǒng)按運(yùn)行10年計(jì)算，工程折舊費(fèi)即為工程中直接費(fèi)的10%： 即折舊費(fèi)=7810%=7.8萬(wàn)元/年 2、維修費(fèi) 該凈化系統(tǒng)中設(shè)備的維修費(fèi)按初投資的4%計(jì)算： 即維修費(fèi)=113.54%=4.5萬(wàn)元/年 3、人工費(fèi) 人員配制為6名，平均工資1200元/月， 則應(yīng)支付工資：6121500=8.64萬(wàn)元/年 4、水電費(fèi) 由于采用干式除塵，水主要用于員工生活用水，可不予考慮。 除塵系統(tǒng)中電的消耗主要來(lái)自于袋式除塵器的刮灰系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)。因此該系統(tǒng)每年耗電： （8.47+11）24300=

42、140184kWh=140184度 其中電費(fèi)按1元/度電計(jì)算，則每年的電費(fèi)為14.02萬(wàn)元/年 則總的運(yùn)行管理費(fèi)用為： 7.8+4.5+8.64+14.02=34.96萬(wàn)元=35萬(wàn)元 故該工程預(yù)計(jì)總費(fèi)用為 113.5+35=148.5萬(wàn)元 參考文獻(xiàn) 1 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB3095-1996 2 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). 鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB13271-91 3 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). 煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50051-2002 4 郝杰明，馬廣大主編，大氣污染控制工程（第二版）. 北京：高等教育出版社.2002 5 張殿印等編著，袋式除塵技術(shù). 北京：冶金工業(yè)出版社.2008 6 全國(guó)通用通風(fēng)管道計(jì)算表. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1977 7孫研主編，通風(fēng)機(jī)選型實(shí)用手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 2000 8 周興求主編，環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)-大氣污染控制設(shè)備. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社. 2004