环境科学与工程学院 大气课程设计

《环境工程学》课程设计

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环境科学与工程学院 大气课程设计 前言

"环境工程学"是高等院校环境类各有关专业必修的专业主干课程。其主要内容是介绍环境工程学的基本理论，水质净化与水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物的处置与管理和其它公害的防治技术的基本原理和基本方法。教学目的是为学生今后独立分析、设计、解决环境保护中遇到的问题，为进行环境保护工作和环境相关工程的设计与建造打下良好的基础。

课程设计是《大气污染控制工程》课程的主要教学环节之一。通过课程设计了解大气污染控制工程工艺设计内容、程序和基本原则，学习设计计算方法和步骤，提高运算和制图能力。同时，通过设计巩固所学的理论知识和实际知识，并学习运用这些知识解决工程问题。

环境工程学课程强调理论联系实际，注重实际应用。通过本课程的学习，掌握各种环境污染物防治技术的基本原理和基本方法，初步具备制定环境保护工程方案的能力。包括各种处理工艺的筛选和方案实施；了解环境保护工程中的新方法、新技术及发展趋势，初步具备从事本专业科学研究的能力，同时培养良好的科学作风。

目前，我国大气污染日益严重，于是要求运用环境工程相关技术对大气污染问题进行分析和研究，以寻求正确的解决方法。本次课程设计对我们而言，有着重要的意义。我们要运用环境工程技术方法，对我们周边的生活环境进行保护和治理，了解我们周围大气的环境状况，调查分析大气中有害物质的来源及数量。通过常规的环境工程学方法，对大气污染进行调查并提出保护大气的方案和建议，应用专业知识解决大气污染现存的问题。

环境工程学这门课程基于其自身的特殊性，在实际操作过程中给我们课程设计带来了不少的麻烦，像一些数据的取舍，以及很多实际情况上的理论考虑等，相反，正因为有难度才更有利于能力的提高，所以只要以正确的态度面对，肯定受益匪浅。

最后，希望在以后的学习实践过程中用心去弥补理论学习上的欠缺与不足，真正掌握一门技术，为以后的工作打好基础。

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第一章 总论

一 设计课题名称

某厂10t卧式快装锅炉除尘设计

二 设计基础资料

1.烟气量30000m3/h(标况下，烟气温度120）

2.初始烟尘浓度1180mg/m3

3.锅炉出口距地面高度为2.5m

三 设计要求

1.烟尘排放浓度?200mg/m3

2.地面TSP浓度?0.3mg/m3

3.设计切实可行的烟气净化工艺

4.确定烟囱几何高度极其内直径

四 设计成果

1.设计说明书一份

2.设计计算书一份

3.平面布置图一张

4.里面布置图一张

5.系统图一张

五 参考资料

1.《大气污染控制工程》教材

2.《锅炉及锅炉房设备》

3.《供暖通风设计手册》

4.《大气污染控制工程实践教程》

5.《大气污染控制技术》

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第二章 除尘器选择

一 除尘器的选择

1.除尘效率

??1?Cs C

式中 C——标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3

Cs——标准状态下锅炉烟尘排放标准中的规定值，mg/m3。

2.除尘器的选择

工况下烟气流量

Q'?QT'3(m/h） T

式中 Q——标准状态下的烟气流量，m3/h；

T'——工况下烟气温度，K；

T——标准状态下温度，273K。 Q'?30000*(273?120) 273

?43200（m3/h） 则烟气流量为Q'43200??12(m3/s） 36003600

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：旋风除尘器。

3.旋风除尘器论证

旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从合尘气流中分离出来的除尘装置。它具有结构简单，体积较小，不需特殊的附属设备，造价较低．阻力中等，器内无运动部件，操作维修方便等优点。旋风除尘器一般用于捕集5-15微米以上的颗粒．除尘效率可达80％以上，近年来经改进后的特制旋风除尘器．其除尘效率可达95％以上。旋风除尘器的缺点是捕集微粒小于5微米的效率不高．

旋风除尘器内气流与尘粒的运动概况：

旋转气流的绝大部分沿器壁自圆简体，呈螺旋状由上向下向圆锥体底部运 ４

环境科学与工程学院 大气课程设计 动，形成下降的外旋含尘气流，在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于气体的尘粒甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿壁面下落进入集灰斗。旋转下降的气流在到达圆锥体底部

后．沿除尘器的轴心部位转而向上．形成上升的内旋气流，并由除尘器的排气管排出。

自进气口流人的另一小部分气流，则向旋风除尘器顶盖处流动，然后沿排气管外侧向下流动，当达到排气管下端时，即反转向上随上升的中心气流一同从诽气管排出，分散在其中的尘粒也随同被带走。

4.尺寸计算

烟气处理量：Q=30000 (m3/h)

选用10个除尘器并联取，ξ=5.8。

每个除尘器处理气量

30000/10=3000(m3/h)

u=(2△P/ρξ)0.5 =(2×900/（1.18×16.1）)0.5=16.2m/s

在这里取u=16m/s

△P=876﹤900

进口面积 A=Q/u= 4795.1/16/3600=0.0832m2

入口宽度 b=(A/2)0.5=0.203m

筒体直径 D=3.33b=0.676m

5.选型论证

a×b=0.0882 m2

u=Q/A=15.1 m/s

△P=ξu2ρ/2=780.2

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因为采用的是并联，所以要乘一个压力系数变化 780.2×1.1=859 Pa﹤900 Pa 符合要求。

3.1.1.3 XLP/B型旋风除尘器的分割粒径、分级效率和总效率的计算

bc50=0.27(μ D/3.14(ρp-ρ )u=6 (μm)

经过预除尘后，烟尘浓度是1180×（1-90%）=118 mg/ m3

6.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。

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。

管径的确定

d?4Q ?v

式中 Q——工况下管道内的烟气流量，m3/h；

V——烟气流速，m/s；（对于锅炉除尘v=10-15m/s）

取v=14m/s

d?

4*0.83?0.28m

3.14*14内径=d1?500-2*0.75=498.5mm

由公式d?4Q可计算出实际烟气流速 ?v

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v?4Q4*2.7??13.8m/s ?d23.14*0.49852

第三章 烟囱的设计

一 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，然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定确定烟囱的高度。

锅炉总额定出力：4*4=16

故选定烟囱高度为40m

1.烟囱直径的计算

烟囱出口内径可按下式计算：

d

?0.式中 Q——通过烟囱的总烟气量，m3/h； Q w

W——按下表选取的烟囱出口烟气流速，m/s。

选定w=4m/s ７

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d?0.30000

4?1.64m

圆整取d=1.6m

烟囱底部直径

d1?d2?2*i*H（m）

式中 d2——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

d1?1.6?2*0.02*40?3.2m

烟囱的抽力

Sy?0.0342H（1

273?t?1)*B

k273?tp

式中 H——烟囱高度，m；

tk——外界空气温度，?C；

tp——烟囱内烟气平均温度，?C；

B——当地大气压，Pa。

Sy?0.0342*40*（1?1

?120）*1.01*106

273?20273

?1244Pa

２.系统阻力的计算：

摩擦压力损失

对于圆管

?pL?v2

l??d*

2Pa）

式中 L——管道长度，m；

d——管道直径，m；

?——烟气密度，kg/m3

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环境科学与工程学院 大气课程设计 V——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的函数。d

可以查手册得到（实际中对金属管道可取0.002，对砖砌或混凝土管道可取0.004）。

对于?500圆管 L=10m

???n273273?1.34*?0.93 273?120273?120

100.93*13.82

?pl?0.02**?35.4Pa 0.52

对于砖砌拱形烟道

A?2*?

4D2?B2??B2 ()22

D=500mm

故 B=450mm

则 R=A X

式中 A——面积，m2；

X——周长，ｍ。

局部阻力损失

?p??*?v2

2Pa

式中 ?——异型管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过试验获 得

ｖ——与?相对应的断面平均气流速率，ｍ/ｓ；

?——烟气密度，kg/m3。

一为渐缩管

取?＝０.１??45?

ｖ＝１３.８ｍ/ｓ

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?p???v2

2?0.1*0.84*13.82

2?8Pa

L1?0.05*tan67.5?0.12m

Ｈ＝２.９８５-２.３９＝０.６ｍ

ｈ/D＝０.６/０.５＝１.２取?1?0.157

???1

Re?

查手册得?Re?1.0

??1.0*0.157?0.157

??v20.84

2?0.157**13.82

?p?2?12.6Pa

三为渐扩管

A1?0.35*1

A2.14*0.49852?1.79

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查《大气污染控制工程》附表，取??30?

则 ??0.19

?p???v20.84*

2?0.19*13.82

2?15.2Pa

L0.4985

3?1?

2tan15?＝０.９３ｍ

ａ为渐扩管，??0.1

取??30?，ｖ＝１３.８ｍ/ｓ

?v20.84*13.82

?p??2?0.1*2?8.0Pa

Ｌ＝０.９３ｍ

Ｂｃ为９０度弯头

D＝５００，取R＝D，则??0.23

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0.84*13.82

则 ?p???0.23*?18.4Pa 22?v2

两个弯头?p1?2?p?36.8Pa

Ｔ型三通管

??0.78

0.84*13.82

?p???0.78*?62.4Pa 22?v2

对于Ｔ型合流三通

??0.55

0.84*13.82

?p???0.55*?44Pa 22?v2

系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为８００Pａ，除尘器阻力１４００Pa） ??h?30.4?84.1?8.0?12.6?15.2?8.0?36.8?62.4?44?800?1400?2601.5Pa

第四章 风机的选择和计算

一 标准状态下风机风量的计算

Qs?1.1Q*273?tp1.1.325* 273B

式中 １.１——风量备用系数；

3 Q——标准状态下风机前风量，m/h；

tp——风机前烟气温度，?C诺管道不太长，可以近似取锅炉排烟温 度；

B——当地大气压力，ｋPａ

风机风压计算

273?tp1.1.3351.293 Hy?1.（2??h?Sy**273?tyB?y

式中 １.２——风压备用系数；

??h——系统总阻力，Pa

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环境科学与工程学院 大气课程设计 Sy——烟囱抽力，Pａ

tp——风机前烟气温度，?C

ty——风机性能表中给出的试验用气体温度，?C

?y——标准状态下烟气密度

273?120101.3251.293Hy?1.（22601.5?183**?2400Pa 273?25097.861.34

第五章 总结

从大型作业的目的看来,它是对今后工作的一次模拟训练,是对自己环境工程相关知识以及相关学科知识进行的一次全面的大检查和实际综合应用。

从本次课程设计的资料准备阶段，到文字的排版和公式的编辑，直至最后的定稿等一系列工作中，我遇到了很多困难。真正的感觉到书到用时方恨少。自己的知识还远远不足以运用。特别是在数据的计算方面，遇到不懂地方我就向老师和同学们请教。

通过这次课程设计，让我的专业知识和相关的系统知识得到很大的巩固和提高。使我在今后的学习道路上能有一个更明确的目标，更为以后的工作打下良好的基础。

本次课程设计使我系统的巩固了环境工程的基本理论知识，深刻的了解了做相关环境保护项目的基本程序和基本方法。从而更加深刻的体会到环境对我们生存质量的重大影响和保护环境的重要性以及其意义所在。在环境问题日益严重的今天，我切身的体会到进行环境保护和预防的必要性和紧迫性所在。作为环境专业的学生来说，在学好其他课程以外，更重要的是学好专业知识，为控制环境进一步恶化，保护环境资源，美化人类家园添砖盖瓦。

因各方面的知识有限，难免有错漏之处，希望老师和同学们帮忙指正，本人在这里不胜感激。以示致谢！

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环境科学与工程学院 大气课程设计 环境工程 课程设计成绩评定表

指导教师签字：

年 月 日

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第二篇：环境工程专业大气课程设计模板

环境工程专业

课 程 设 计 说 明 书

题目：(SZL10-13锅炉除尘系统设计)

姓 名：班 级：

学 号：

指导教师：

课程名称：设计时间：

目 录

任务书………………………………………………………………………………(页码) 摘要……………………….………………………………………………………(页码) 除尘系统计算………………………………………………………………………(页码)

一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度计算………………………………………………(页码)

二、除尘器选型…………………………………………………………………………(页码)

三、除尘器设计计算……………………………………………………………………(页码)

四、烟囱设计……………………………………………………………………………(页码)

五、系统阻力计算………………………………………………………………………(页码)

六、系统中烟气温度的变化……………………………………………………………(页码)

七、风机的计算与选用…………………………………………………………………(页码) 结论………………………………………………………………………………(页码) 参考文献……………………………………………………………………………(页码)

(注:左侧装订,边距左:2.5CM,右:1.5CM,正文为宋体5号字,每行40字,每页40行；大标题为小三宋体加粗，一级为四号宋体加粗,二级标题为小四号宋体加粗。两人合作的设计,共同署名为两人,按贡献大小排序,两人合交设计作业一份).

颗粒污染物控制课程设计任务书

适用专业 环境工程

一、课程设计题目

某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统的设计

二、课程设计的目的

通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行除尘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、CAD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：

设计耗煤量：

排烟温度：

烟气密度(标准状态下)：

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%

烟气在锅炉出口前的阻力：800 Pa

当地大气压力：97.86 Kpa

冬季室外温度：-20℃

空气中含水(排标准状态下)10g/kg

烟气其它性质按近似空气计算

煤的工业分析值：

CY= H= S= O=

NY= WY= AY= VY=

按锅炉大气污染物排放标准(GB13271—2001)中 标准执行。 YYY

四、计划安排

1、资料查询0.5天

2、及设计计算（4.5天）

3、说明书编制及绘图（5天）

五、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计算

2、净化系统设计方案的分析确定

3、除尘器的选择和比较

确定除尘器的类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。

4、管布置及计算：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、系统阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类和功率。

六、成果

1、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(工艺管网简图和设备外形图)等内容。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等内容，书写工整或打印输出，装订成册。

2、图纸

(1)除尘器图一张(2号图)。系统图应按比例绘制、标出设备部件编号，并附明细表。

(2)除尘系统平面布置图、剖面布置图各一张(1号或2号)，可以有局部放大图(3号)。 布置图应按比例绘制。锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但能表明建筑的外形和主要结构形式。在在图上中应有指北针方位标志。

七、主要参考资料

(1)郝吉明，马广大主编。大气污染控制工程。北京高教出版社，2002。

(2)吴忠标主编，大气污染控制工程。北京科学技术出版社，2002。

(3)胡传鼎著，通风除尘设备设计手册。北京化学工业出版社，2003。

(4)张殿印，王纯主编。除尘工程设计手册。北京化学工业出版社，2003。

(5)工业锅炉房设计手册。

(6)风机样本

指导教师： 教研究室主任：

20xx年6月15日 20xx年6月15日

摘 要

除尘系统计算

一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度计算 1、