火力发电厂锅炉烟气治理设计方案

1 火力发电厂锅炉烟气治理设计方案 1 概述 计目的 通过设计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，培养确定工业通风与除尘系统的设计方案、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。 计任务 运用所学知识设计某燃煤火力发电厂锅炉房烟气除尘系统。 计依据及原则 严格按照锅炉大气污染物排放标准（ 二类区标准、烟尘浓度排放标准、二氧化碳排放标准 进行设计计算。 炉房基本概况 锅炉蒸发量为 20t/h 的燃煤锅炉 2 台 ,型号为 排有效面积 设排烟口为 ） 锅炉出口直径为 地面为 6m 烟气密度（标准状态下）： 气在锅炉出口前阻力： 50地大气压： a 冬季室外空气温度： C 空气含水（标准状态下）按 空气含湿量 =锅炉大气污染物排放标准（ 二类区标准执行。 2 烟尘浓度 排放标准（标准状态下）： 150mg/风除尘系统的主要设计程序 1. 燃煤锅炉排烟量的计算。 2. 净化系统设计方案的分析确定。 3. 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。并计算各管道的管径、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 6. 编写设计说明书 7. 图纸要求 1) 除尘系统流程图一张。 2) 除尘系统平面图、轴测图。图中设备管件应标注编号，编号应与系统图对应 ： 火力发电过程产生的烟尘是我国大气污染物的主要构成部分，必 须要达到国家要求的排放标准才能向外排放。目前火力发电厂、特别是已建成的火电厂的除尘工艺还较多的沿袭单级静电除尘模式。其存在着功能单一、运转不稳定而难以达到国家排放标准要求的弊端。针对较典型的 300电机组燃煤锅炉烟气除尘过程，可选择二级预除尘与主力静电除尘器组合的工艺设置。预除尘器选用传统的、性价比较高的、非耗能的重力除尘器承担大粒径烟尘（ 30 m）的净化；再经高效静电除尘器净化小粒径烟尘（ 10% 阻力不平衡。所以减小管段 1 3的管径。 当其变为 1250 (0+7+（ 0+)/(0+7+ 10%。因为不是大很多，运行时加以阀门调节即可。 道的规格和壁厚 因为除尘系统的管道内含有较多的粉尘，且流速高，管道磨损大。所以除尘管道的壁厚远大于通风管道的壁厚。另外在管道拐弯处应予以加厚，加厚的幅度在 20% 14 所以在特殊除尘情况下，除尘管道可以自加工，不采用通风管道统一规格，通过自加工来满足系统良好的运行。所以控制风速也会相应提高来较少基建投资。 （ 1） 低温烟气管道规格及壁厚如下： 400S=3 40000S=4 800500S=5 1500000S=6 2） 高温烟气管道规格及壁厚如下： 40000S=5 900200S=6 2200000S=8 3） 通风管道规格及壁厚如下： 1300S=4 1300800S=5 2800500S=6 3500500S=8 4500000S=12 管道加固 管道截面可采用圆形或矩形，考虑除尘系统的阻力损失和管道强度，一般情况下均采用圆形管道，对矩形或圆形直径在 2000常需设加强筋对管道进行加固。 圆形管道当气体温度大于 150度时加强筋宜取在 1500。 道 材质 对于烟气温度不高于 400的管道，一般采用 管道直径小于 250 尘管道内的风速及压力损失 除尘管道内的风速 15 囱设计 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（表 定烟囱的高度。 表 锅炉烟囱的高度 所以选择烟囱高度为 45m 囱直径的计算 烟囱出口内径按下式计算： 0 8 8 ( )=中 Q 通过烟囱的总烟气量， ； 按表 m/s 表 (m/s) 通风方式 运行情况 全负荷时 最小负荷时 16 机械通风 10然通风 6定 =15m/s 圆整取 d= 2m 烟囱底部直径 12 2 ( )d d i H m 式中 2d 烟囱出口直径， m； H 烟囱高度， m； i 烟囱锥度（通常取 i= =2+2*5= 烟囱的抽力 110 . 0 3 4 2 ( ) ( )2 7 3 2 7 3y B P 式中 H 烟囱的高度， m； 外界空气温度， 10； 烟囱内烟气平均温度， 150； B 当地大气压， 97860 = 5*(1/(273+10)273+150)*97860 =17 5 系统阻力计算 程阻力损失 （ 1）对于圆管： )(2 2 摩擦阻力系数（实际中对金属管道可取 d 管道直径 ,m 烟气密度， kg/ 管中气流平均速率 , m/s L 管道长度 ,m 对于直径 1400 L=5m ）（ 3n /73 m = n 结果为 : 7沿程阻力： 部阻力损失 )(2 2 异形管件的局部阻力系数， 与 相对应的断面平均气流速率， m/s 烟气密度， kg/18 囱的阻力计算 经计算，可得：烟囱局部阻力为： （ 5*122/2*（ 273/（ 273+160） =局部阻力是一个 90 度弯头，阻力系数为： 19 部阻力构件的计算解析 0 度弯头 ： r/d=力系数 = 三通 局部阻力系数 =:渐缩管 00圆形管。变径管长度 l=1200 所以可得： 2000。 则局部阻力系数取 20 扩管 00圆形管，变径管长度为 1200 2000： 1550： 21 1550： 取局部阻力系数为： 3 处的渐扩管： 2000： 统总阻力计算： H= 700+100= H=系统局部阻力 +系统沿程阻力 +风机预留阻力 +风机阻力 +锅炉出口阻力 23 6 系统中烟气温度的变化 气在管道中的温度降 1（） 式中 标准状态下烟气流量， m3/h F 管道散热面积， C 标准状态下烟气平均比热容（一般为 C） q 管道单位面积散热损失 h) 室内 q =4187 h) 室外 q =5443 h) 室内管道长： 流量为 85000m3/m*2 流量为 170000 m3/ L D=+= L D=*室外管道长 L=16.5(m) L D=1=4187*5000*187*70000*5443*70000* 气在烟囱中的温度降 Q 24 )(2 式中 H 烟囱高度， m。 A 温度系数，可由表 7 D 合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和， t/h； 表 囱温降系数 烟囱种类 钢烟囱（无衬筒） 钢烟囱（有衬筒） 砖烟囱（ H50m，壁厚小于 砖烟囱（壁厚大于 A 2 (2 =45*温度降 = 25 7 风机和电动机的选择及计算 准状态下风机风量计算： )/(3 2 12 7 32 7 y p 式中 风量备用系数， Q 标准状态下风机前表态下风量， m3/h 风机前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度 , C B 当地大气压， 为用的是工况下的，所以计算时直接可以用 Q=187000m3/h 机风压计算 )( 式中 风机备用系数； h 系统总阻力， 烟囱抽力， Pa 风机前烟气温度， C 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， kg/果为 a) 机的选型 根据以上所得，根据除尘工业手册。可选定的风机为： 26 选择： G, 选该型号里面的 ， 机具体参数 动机功率： )(1000360021 式中 风机风量， m3/h 27 风机风压， 风机在全压头时的效率（一般风机为 效风机约为 2 机械传动效率，当风机与电机直联传动时 2 =1，用联轴器连接时 2 = = 电动机备用系数，对引风机， =e=根据电动机的功率 机的转速 960r/动方式 用联轴器连接 选定电动机。 风机特性曲线：根据风机系 统风量 Q=187000， p=得 s=p/870002*10以可得管网的特性曲线为： P=8*10 而风机的数据如下： 28 机和管网的特性曲线 如下图所示： 由图可知，该风机是适合该除尘系统的，所以是合适的。 8通风除尘系统布置图 图 锅炉烟气除尘系统立面图 29 9 运行费用计算 行费用估算 （行费用主要有：电费、水费、维护费用 ,人工费用等 8000小时 /年计算） 耗 配电量 表 按电费 1元 /运行 8000小时计，因为排灰机每小时处理的灰量和除尘器产生的灰量差不多，所以也按 8000小时计算。则总的耗电费用为 377*8000*1=元 电源采用 380V,50 费及人工费 系统无需补水，所以无水费。 工费用： 3000*2*11=元 护 费用： 按总投资的 10%计算，为 63636 运行费用 ： 3016000+66000 +63636= 3145636 元 10 工程报价 （注：管道，三通，弯头均由 1 天圆地方 ：在锅炉出口处需要设置天圆地方，两个锅炉，所以需要两个天圆地方，管段 1段 2价格为： 832元 2 渐扩管 ：连接管段 1 3价格为 950元 3 三通 ：该系统只需要一个三通，重量为 142价格为 525元 4 弯头： 该系统总共需 5 个弯头，一个重 155造价 2868元。 5 风机进口处渐缩管： 进口处一个重 145价为 537元 6 风机出口处渐扩管： 重量为 价为 564 元。 7 除尘器进口处渐缩管： 重量为 价为 1028元 8 除尘器出口处渐扩管 ：重量为 价为 1028元 序号 货物名称 规格型号 单位 数量 合计 电量（ 1 风机 1 327 2 螺旋排灰机 1 50 30 9 管道： 总有四段，重量分别为 3983 18格分别为： 3405元， 3816 元， 7642元， 14783元。 10除尘器，风机，电机，螺旋排灰机，集灰罐： 根据前面选的，他们的总造价为： 354500元。 11地脚螺栓： 根据所选风机和电机，分别需要 8个地脚螺栓，其中电机需 30 的螺栓 8个，风机需 000 的螺栓 4个，需 00 的螺栓 4个，他们的总造价为 840元。 12风帽 ：在市场上直接购买，价格为 500元。 13砖： 烟囱总高为 45米，用圆台的公式算的其体积，再算出所需砖的快 数，加上风机，电机处的砖，共需 32000 块，造价 12800。 14垫片： 两法兰处，天圆地方处需要添加垫片， 15管道支架 ：因为太高，所以需要特别的加固材料，单价为 400元，总需要 2400元。 16法兰： 该系统有 种，总造价为 11600元。 17螺栓螺母： 一个法兰需要 26个螺母，总的法兰需要 364个，加上备用的，其他地方的，估算为 500个。造价 150元。 18水泥砂浆： 用 1： 3的水泥砂浆，初步估计用 20 吨，单价为 175元一吨，总需 3500元 19加工费用 :按造价的 50%算。 序号 设备名称 数量 /重量（ 单位 详细信息 单价 （元） 总价 （元） 产地 1 天圆地方 克 6t 832 天津浩博闻达钢材销售有限 31 厚 公司 2 渐扩管 克 12502356 3700/t 950 3 管道 克 管径 12505m 3700/t 3405 4 管道 克 管径 1400， 5m 3700/t 3816 5 三通 142 千克 60度三通 63700/t 525 6 管道 克 管径 2000， 7m 3700/t 7642 7 90度弯头 155*5 千克 连接管道 63700/t 2868 8 渐缩管 145 千克 风机进口处 63700/t 537 9 渐扩管 克 风机出口处 63700/t 564 10 渐缩管 克 除尘 器进口处63700/t 1028 11 渐扩管 克 除尘器出口处 63700/t 1028 12 除尘器 1 个 250000 250000 13 管道 398318 千克 管径 2000， 3700/t 14738 天津浩博闻达钢材销售有限公司 14 风机 1 台 G,90000 90000 苏州孟岚机械设备有限公司 15 电动机 1 台 000 32 机 16 风帽 1 个 璃钢伞形风帽 500 500 德州亚通空调有限公司 17 地脚螺栓30 8 个 20 160 泰展 五金 18 地脚螺栓000 4 个 50 200 泰展 五金 19 地脚螺栓00 4 个 120 480 泰展 五金 21 螺栓螺母 500 个 50 22 砖 32000 块 240*115*53 的红砖 12800 23 垫片 17 块 1/块 17 金山密封公司 24 水泥砂浆 20 吨 1： 3的水泥砂浆 175 3500 25 管道支架 6 个 400 2400 坤豪实业有限公司 26 3 个 00 1200 河北新固管道制造有限公司 27 3 00 2400 河北新固管道制造有限公司 28 8 个 000 8000 河北新固管道制造有限公司 旋排灰机 1 个 4500 4500 沧州除尘输送设 备有限公司 灰罐 1 个 5000 5000 江苏南通申通机械 有限公司 工费 212120 小计 636360 税金 636360 51863 合计 陸拾捌万捌仟贰佰贰拾叁元整 688223 33 11参考文献 1 孙一坚主编 北京：中国建筑工业出版社 ,1994 2 陆耀庆主编 北京：中国建筑工业出版社， 1987 3 郝吉明，马广大主编 北京：高等教育出版社， 2002 4 中国石化集团上海工程有限公司，金国淼 除尘器设计 学工业出