某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计任务书

1 某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计 任务书 第一章 总论 前言 目前，越来越多的环境问题出现在了人们的生活中，其中包括水污染、环境污染、大气污染、噪声污染、固体废弃物污染等等，这些污染在有形和无形中对人们的生活和健康产生了影响。其中危害性最大、范围最广就是大气污染，他是潜移默化的，在人们不知不觉中使人们的健康受到影响，大气污染对人体的的危害是多方面的，主要表现在呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。对于植物而言，大气污染物尤其是二氧化硫等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度高时 ，会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或则直接使叶脱落枯萎；当污染物浓度不高时，会对植物产生慢性危害，使植物叶片退绿，或则表面上看不见什么危害症状，但植物的生理机能受到影响，造成植物产量下降，品质变坏。 除尘脱硫一体化是将高温煤气中的粉尘颗粒和气态 一个单独的捕集单元中脱硫。除尘脱硫一体化装置可概括为干法和湿法两中目前国内外已开发了大量脱硫除尘一体化装置，主要有水膜除尘器、文丘里旋风水膜除尘器、卧式旋风水膜除尘器、喷淋塔除尘脱硫装置、冲击式水浴除尘器、自激式除尘器、旋流板塔脱硫除尘一体化装置以 及高压静电滤槽复合型卧式除尘器等湿式处理装置。由于除尘脱硫一体化工艺具有投资少、运转费用低、脱硫率适中、操作管理简便、结构紧凑、占地面积小等优点，近年来已被广泛应用。 设计任务书 设计题目 某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计 设计目的 进一步消化和巩固大气污染控制工程所学内容，并使所学知识系统化， 2 培养运用所学知识进行工程设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法、以及步骤，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。 设计原始资料 锅炉型号： 13 型， 4 台 设计耗煤量： 600kg/h（ 1 台） 排烟温度： 170 标准状态下烟气密度： 空气过剩系数： 灰占煤中不可燃成分比例： 17 当地大气压力： 气在锅炉出口前阻力： 800气含水 煤的工业及元素分析值： H 4、 O 4、 S=1%、 C=72%、 N=1%、 A=13%，其中飞灰占不可燃成分的 17%。 按锅炉大气污染物 排放标准（ 二类区标准执行。 烟尘浓度排放标准（标准状态下）： 200mg/氧化硫排放标准（标准状态下）： 900mg/ 化 系 统 布 置 场 地 如 图 所 示 的 锅 炉 房 北 侧 15m 以 内 。设计内容和要求 1. 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算。 2. 净化系统设计方案的分析确定。 3 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： 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、型号及电动机的种类、型号和功率。 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类容。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，装订成册。 7. 图纸要求 1) 除尘系统图一张。 2) 除尘系统平面、剖面布置图 2 至 3 张（ 1 号、 2 号或 3 号），如图 1 和图2。图中设备管件应标注编号，编号应与系统对应。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）。 设计依据和原则 锅炉设备是燃料的化学能转化为热能，又将热能传递给水，从而产生一定温度和压力的蒸汽和热水的设备。锅炉型号： 13 型， 双锅筒纵置式，L 链条炉排， 4 蒸汽锅炉额定蒸发量为若干 t/h 或热水锅炉额定供热量为若干 104h 新单位制应为 燃料燃烧就是供给足够的氧气，也就是想炉膛内供给足够的空气。 冬季室外温度： ，设备安装在室外，考虑在冬天设备的防冻措施，以及冬季排气冷凝形成 的水雾、烟雾等。 按锅炉大气污染物排放标准（ 3271 2001）中二类区标准执行，故建地应在二类区：城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。 4 在设计过程中要考虑各除尘器的除尘效率，设备用费等各项技术经济条件。通过计算，根据工况下的烟气量、烟气温度及达到的除尘效率选择除尘器。我选择的是 旋流式水膜脱硫除尘器 技术工艺，具有结构简单、压力损失小、操作稳定、脱硫除尘效率高等优点。 第二章 除尘器系统 尘器系统概述 旋风除尘器 ，具有阻力小、效率高、处理风量大、金属耗用少、结构简单、维修方便、占地面积小投资少、消耗能源费用低简装易行收效快、没有易损件等特点，对比重较大颗粒较粗粉尘，有较高的捕集能力，该种除尘设备不受入口含尘浓度限制，根据粉尘浓度，粉尘颗粒分别可以用作一级除尘或单级除尘。对腐蚀性含尘气体和高温含尘气体，同样可以捕集回收。 该种除尘设备广泛应用于各种工矿企业、车间、施工现场，用来以碎破喷沙坑道作业，滤料水泥建材，耐火材料的粉 尘捕集，效果良好，排放浓度不低于国家标准。它是工业锅炉烟气除尘和其他粉尘治理的理想设备。 工艺流程描述 锅炉烟气由引风机抽出，首先含尘气体进入除尘器气体步室入口，通过导向器在旋风子内部旋转，气体在离心力的作用下，粉尘被分离。降落在集尘箱内，经锁气器排出。净化了的气体，形成上升的旋流。经排气管汇于汇风室，后经除 5 尘由出口经引风机排人烟囱排入大气中。本除尘器适用于各种型号各种燃烧方式锅炉的烟尘治理。 第三章 主要及辅助设备设计与选型 气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 准状态下理论 空气量 )/)( 式中 分别为煤中各元素所含的质量分数。 计算： 准状态下理论 烟气量 )/( 式中 % 素在煤中所占质量分数， % 计算： )/( 6 = 标准状态下实际烟气量 )/()1(0 1 式中 空气过量系数； ) 04 . 0 7 . 0 01 . 0 7 . 0 04 . 0 56 . 5 72 . 0 867 . 1 ( 78 . 4 a Q ) / ( 36 . 7 3 kg m 6 准状态下理论烟气量， 准状态下理论空气量， 计算： )/( =意：标准状态下烟气流量 Q 以 m3/h 计，因此： 设计耗煤量 锅炉型号： 13 型， 4 台 设计耗煤量： 600kg/h（ 1 台）则 则标准状态下烟气流量 : Q =6474 准状态下烟气含尘浓度 )/( 3式中 质量分数； 中不可燃成分的含量； 准状态下实际烟气量， 。 计算： )/(3 准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 )/(102 362 式中 中可燃硫的质量分数 准状态下燃煤 产生的实际烟气量， 计算： )/( 12 362 7 尘器的选择 1（ %） 式中 C 标准状态下烟气的含尘浓度， 3/准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值， 3/计算： %001 3 粉尘2、除尘器应达到的脱硫效率 C 22 1 （ %） 式中 3/23/计算 ： %9001122 C 工况下烟气流量 式中 Q 标况下烟气量， T 工况下烟气温度， K T 标况下温度， 273K 计算 : 设计燃煤量 )/6474 3 8 )/( 5273 )273170(6474 33 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：选择多管式旋风除尘器，产品性能规格见表 尘器产品性能规格 表 尘器外型结构尺寸（见图 号 配套锅炉容量 /(j/H) 处理烟气量 /(m3/h) 除尘效率 /% 设备阻力/割粒径d/(50质量/ 12000 9232 2369 A B C D E F G H M N 1400 1400 300 50 350 1000 2985 4460 700 4235 9 图 除尘器外型结构尺寸 尘器、风机、烟囱的位置及管道布置 装置及管道布置的原则 根据锅炉运行的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。 径的确定 )(4 式中 Q 工况下管内烟气流量， v 烟气流速， 。 （可查有关手册确定，对于锅炉烟尘 10v 15 ） 计算 : 取 12 得 ，取 3管直径规格表 10 外径 D/制板风管 外径允许偏差 /厚 /60 1 整并选取风道： 60 取钢制板风管壁厚： 内径 5 01 实际烟气流速 2 囱的设计 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（ ），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（表 3定烟囱的高度。 锅炉烟囱的高度 表 3锅炉烟囱的高度表 锅炉总额定出力 /(t/h) 1 1 2 2 6 6 10 10 20 26 35 烟囱最低高度 /m 20 25 30 35 40 45 因为锅炉的总额定出力为 )/(1644 ，由表 4知烟囱最低高度取40m，另外， 此系统选择机械通风方式，由表 3取 v=4 m/s，所以 （ 1） 烟囱出口内径可按下式计算： 表 3囱出口烟气流速 （ ） 通风方式 运行情况 全负荷时 最小负荷时 机械通风 10然通风 6( 5 0 50 1 8 8 8.0 11 式中 m3/h， 取的烟囱出口烟气量 ,m/s。 （ 2）烟囱底部直径，烟囱锥度在 系统取 ( 式中 m m 常取 i= 囱的抽力 )()273 1273 1(0 3 4 式中 H 烟囱高度， m C ，取 C ，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度。 B 当地大气压， 计算： 70273 11( ）（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 3 ） Q 12 q 管道单位面积散热损失 m3h) 查相关数据可知 室内 q 1=4187 m3h) 室外 q 2=5443 m3h) 室内管道长： 2111 室外管道长： 2222 取 3 ） 7 4 4 33 5 7 4 8 气在烟囱中的温度降 )(2 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， A 温度降系数，可由表 3得。 表 3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（壁厚小宇 砖烟囱（壁厚大于 A 2 烟囱高度为 40m50m，故 A 取 算： 13 B 统阻力的计算 合气体产物的量，混合气体的密度 混 3/000/ 擦压力损失 对于圆管 )(22 式中 L 管道长度 ,m 烟气密度， kg/ 管中气流平均速率 , m/s d 管道直径 ,m 摩擦阻力系数是气体雷诺数 管道相对粗糙度以查手册得到（实际中对金属管道值可取 可取 计算： 对于直径 560圆管： )/(73 3 对于金属管 则 14 )( 2 22 （ 2）对于砖砌拱形烟道（见图 222 )2(242 D=560 中 S 为面积， 结果为： B= 部压力损失 )(2 2 中 异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得； v 与 相对应的断面平均气流速率， 烟气密度， 3/图 一为渐缩管。 图 除尘器入口前管道示意图 15 45 度时， =)( 取 =45 度， =s 结果为： p m） 图 二为 30 度 Z 形弯头 H=m） H/D= = = = （ = 结果为 ： )( 2 图 三为渐阔管 8 2 ）（）（ a 图 a 为渐扩管 16 图 除尘器出口至风机入口段管道示意图 45 度时， = 取 =30 度， =s 结果为： )( p L=m) 图 b、 c 均为 90 度弯头 D=560，取 R=D 则 =果为： )(2 两个弯头 )( 对于如图 所示 T 形三通管 217 =( 2 对于 T 形合流三通 =果为： )( 统总阻力（其中锅炉出口前阻力为 800除尘器阻力 1128来的！ ）为 : )(机和电动机的计算 机风量的计算 )/( 式中 量备用系数； Q 标准状态下风机前标态下风量， m3/h； ，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度； 18 B 当地大气压力， 计算： )/( y 机风 压的计算 )( 式中 压备用系数； h 系统总阻力， ； y标准状况下 烟气密度， 3/34.1 B 当地大气压， )( 根据以上数据选择？风机 动机功率的计算 )(1 00 03 60 021 式中 ； 风压， 1 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= V 形带传动时 2 电动机备用系数，对引风机， 19 )(360 0 5100 0360 021 根据发动机的功率，风机的转速，传动方式选择？电动机 型号 转速 /r率 /动皮带（内周长 根数） 293 22613 参考文献 1 郝吉明，马广大主编 气污染控制工程 2008. 2 刘天齐，黄小林，邢连壁等 京 :化学工业出版社， 1999.