环境工程专业课程设计（一）课程设计任务书一、课程设计的题目某燃煤锅炉房烟气除尘系统设计二、课程设计的目的通过课程设计进一步消化和巩固专业课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养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，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：KZL4—13型，共4台锅炉蒸发量：单台4t/h计算耗煤量：600kg/h·台排烟温度：160℃烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过量系数：α＝1.4排烟中飞灰占煤中总灰分的比例：16％烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa空气温度：20℃空气含水（标准状态下）按0.01293 kg/m3取用烟气其他性质按空气计算煤的元素分析值：C Y = 68% H Y = 4% S Y = 1% O Y = 5%N Y = 1% W Y = 6% A Y = 15% V Y = 13%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（标准状态下）：200mg/m3二氧化硫排放标准（标准状态下）：900mg/m3净化系统布置场地如图1 所示的锅炉房北侧15m以内。

四、设计内容和要求1. 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。

净化系统布置区域（距锅炉房15m以内）图1 锅炉房平面布置图图2 І–І剖面图2. 净化系统设计方案的分析确定。

3. 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。

4. 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以及系统总阻力。

5. 风机及电机的选择设计：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的功率。

6. 编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写、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。

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，文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整、装订成册。

7. 图纸要求除尘系统平面、剖面布置图各1张（均为1号图），如图1 和图2 。

图中设备管件应标注编号，布置图应按比例绘制。

锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但应能表明建筑外形和主要结构型式。

在平面布置图中应有方位标志（指北针）。

五、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) 钢铁企业采暖通风设计手册. 北京：冶金工业出版社，2000.(3) 同济大学等编. 锅炉及锅炉房设备. 北京：中国建筑工业出版社，1986. (4) 航天部第七研究设计院编. 工业锅炉房设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，1986.(5) 陆耀庆主编. 供暖通风设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，1987. (6) 风机样本. 各类风机生产厂家.(7) C.H. 莫强主编. 杨文学，徐希平等译. 唐宗炎校. 锅炉设备空气动力计算（标准方法）. 北京：电力工业出版社，1981.（二） 课程设计指导书一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算1. 标准状态下理论空气量4.76(1.8765.560.70.7)Y Y Y Y V C H S O =++- (m 3/ kg)式中 C Y ，H Y ，S Y ，O Y ——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/m 3）1.867(0.375)11.1 1.240.0160.790.8Y Y Y Y Y y V C S H W V V N =++++++ (m 3/ kg) 式中 V ——标准状态下理论空气量，m 3/ kg ； W Y ——煤中水分所占质量分数，%； N Y ——煤中N 元素所占质量分数，%。

3. 标准状态下实际烟气量1.016(1)y y V V V α=+- (m 3/ kg)式中 α——空气过量系数；y V ——标准状态下理论空气量，m 3/ kg ； V ——标准状态下理论空气量，m 3/ kg ；注意：标准状态下烟气流量'y V 以3/m h 计，因此，'y V ＝y V ×设计耗煤量。

4. 标准状态下烟气含尘浓度Y fh yd A C V =(kg/m 3)式中 fh d ——排烟中飞灰占煤中总灰分的比例； A Y ——煤中灰分的质量分数；y V ——标准状态下实际烟气量，m 3/kg 。

5. 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算26210Y SO yS C V =⨯ (mg/m 3) 式中 S Y ——煤中硫的质量分数；y V ——标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m 3/kg 。

二、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1'y Vq Ft V C ∆=(℃) 式中 'y V ——标准状态下烟气流量，m 3/h ； F ——管道散热面积，m 2；C V ——标准状态下烟气平均比热容（一般为1.352 ~ 1.357 kJ/m 3 · ℃）； q ——管道单位面积散热损失。

室内q ＝4187 kJ/(m 2 · h)室内q ＝5443 kJ/(m 2 · h) 2. 烟气在烟囱中的温度降2t ∆=(℃) 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和，t/h ； A ——温降系数，可由下表查得。

烟囱温降系数三、除尘器的选择1. 除尘器应达到的除尘效率1hC Cη=-式中 C ——标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3；C h ——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m 3。

2. 应达到的脱硫效率21SS SO C C η=-式中 2SO C ——标准状态下烟气中二氧化硫浓度，mg/m 3；C S ——标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值，mg/m 3。

3. 除尘器的选择根据实际工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘及脱硫效率确定脱硫除尘器的种类、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。

四、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d =(m)式中 ''y V ——实际工况下管内烟气流量，m 3/s ；υ——烟气流速，m/s ，（可查有关手册确定，对于锅炉烟气υ＝10 ~ 15 m/s ）。

''''y y T V V T= (m 3/h)式中 'y V ——标准状态下烟气流量，m 3/s ； 'T ——实际工况下烟气温度，K ； T ——标准状态下温度，273K 。

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。

五、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（下表）确定烟囱的高度。

锅炉烟囱高度表2. 烟囱直径的计算 烟囱出口内径可按下式计算d =（m ）式中 '''y V ——通过烟囱的总烟气量，m 3/h ，即为4台锅炉实际工况下烟气量的总和； υ——按下表选取的烟囱出口烟气流速，m/s 。

烟囱出口烟气流速 / (m/s)烟囱底部直径d 1 = d 2 + 2· i · H (m)式中 d 2——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。

3. 烟囱的抽力273273()273273y Ky K yS H g t t ρρ=-++ (Pa)式中 H ——烟囱高度，m ； t K ——外界空气温度，℃； t y ——烟囱内烟气平均温度，℃； K ρ——标准状态下空气密度，kg/m 3； y ρ——标准状态下烟气密度，kg/m 3。

六、系统阻力的计算1. 摩擦压力损失对于圆管 22L L p d ρυλ∆= (Pa)式中 L ——管道长度，m ； d ——管道直径，m ； ρ——烟气密度，kg/m 3； υ——管中气流平均流速，m/s ；λ——摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re 和管道相对粗糙度Kd的函数。

可以查手 册得到（实际中对金属管道λ值可取0.02，对砖砌或混凝土管道λ值可取0.04）。

2. 局部压力损失22p ρυξ∆= (Pa)式中 ξ——异形管件得局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得； υ——与ξ相对应的断面平均气流速率，m/s ； ρ——烟气密度，kg/m 3。

七、风机和电动机选择及计算1. 风机风量的计算'273101.3251.1273p y y t Q V B+=⨯⨯ (m 3/h)式中 1.1——风量备用系数；'y V ——标准状态下风机前风量，m 3/h ；t p ——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273101.325 1.2931.2()273p y y y yt H h S t B ρ+=∆-⨯⨯+∑ (Pa) 式中 1.2——风压备用系数；h ∆∑——系统总阻力，Pa ；Sy ——烟囱抽力，Pa ； t p ——风机前烟气温度，℃；t y ——风机性能表中给出的试验气体温度，℃； ρy ——标准状态下烟气密度，1.34kg/m 3。

计算出风机风量Q y 和风机风压H y 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。

3. 电动机功率的计算1236001000y y Q H Ne βηη=⨯ (kW)式中 Q y ——风机风量，m 3/h ；H y ——风机风压，Pa ；1η——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）；2η——机械传动效率，当风机与电机直联传动时2η＝1，用联轴器连接时2η＝0.95 ~ 0.98，用V 形带传动时2η＝0.95； β——电动机备用系数，对引风机，β＝1.3。

根据电动机效率，风机的转速，传动方式选择电动机型号。

（三） 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进一步消化和巩固专业课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。