废气处理设施设计与运行课程设计报告-某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计.doc

废气处理设施设计与运行课程设计报告时 间 2010/2011 第17-18周 班 级 环境工程091 姓 名 班内序号 11 设计题目 某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计指导教师 教研室主任 系教学主任 2011年6月目录第一章 总论31.1 前言31.2 设计任务书41.2.1 设计题目41.2.2 设计目的41.2.3 设计原始资料41.2.4 设计内容和要求51.3 设计依据和原则6第二章 除尘器系统72.1 方案确定与认证72.2 工艺流程描述7第三章 主要及辅助设备设计与选型73.1 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算73.1.1 标准状态下理论空气量73.1.2 标准状态下理论烟气量83.1.3 标准状态下实际烟气量83.1.4 标准状态下烟气含尘浓度83.1.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算93.2 除尘器的选择93.3 除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置103.3.1 各装置及管道布置的原则103.3.2 管径的确定103.4 烟囱的设计113.4.1 烟囱高度的确定113.4.2 烟囱的抽力123.5 系统中烟气温度的变化133.5.1 烟气在管道中的温度降133.5.2 烟气在烟囱中的温度降133.6 系统阻力的计算143.6.1 混合气体产物的量，混合气体的密度143.6.2 摩擦压力损失143.6.3 局部压力损失153.7 风机和电动机的计算173.7.1 风机风量的计算173.7.1 风机风压的计算183.7.2 电动机功率的计算18第四章 设备及布置图194.1 设备一览表194.2 净化处理设施的总平面、剖面图布置图20参考文献20致谢21第一章 总论1.1 前言 随着工业的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。大气质量是环境质量的一个重要内容。人的生存每时每刻都离不开空气，大气质量与人类生存环境息息相关，所以对大气污染的治理与控制非常重要。大气流动性强、涉及面广，而且一旦受污染后，修复比较困难。虽然人们在大气环境整治方面做了大量工作，但目前的空气质量仍然不尽如人意，因此防止污染、改善空气环境成为当今迫切的环境任务。燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主，其中尘和酸雨危害最大，且污染程度还在加剧。因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和so2危害的关键问题。除尘脱硫一体化是将高温煤气中的粉尘颗粒和气态so2在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。1.2 设计任务书1.2.1 设计题目 某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计1.2.2 设计目的性质：废气污染控制工程课程设计是废气污染控制工程课程的重要实践性环节，是环境工程专业学生在校期间第一次较全面的废气污染控制设计能力训练，在实现学生总体培养目标中占有重要地位。任务与目的：通过本课程学习，掌握废气处理设施设计与运行课程各基本原理和基本设计方法的应用，培养环境工程专业学生解决实际问题的能力。结合前续课程废气处理设施设计与运行的内容，本课程内容为，运用各种污染物的不同控制、转化、净化原理和设计方法，进行除尘、除硫、脱氮等废气污染控制工程设计，使学生在废气污染控制工程方面得到工程训练。（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用废气污染控制设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决废气污染控制设计问题的能力。（2）学习废气污染控制设计的一般方法、步骤，掌握废气污染控制设计的一般规律。（3）进行废气污染控制设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范。 （4）培养学生理论联系实际、科学、严谨、求实的工作作风，踏实苦干、勇于创新的敬业精神。1.2.3 设计原始资料锅炉型号：szl4-13型，共4台（2.8mw*4）设计耗煤量：800kg/h（台）排烟温度：160c烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：a=1.5烟气在锅炉出口前阻力：900 pa当地大气压：97.86 pa冬季室外空气温度：-1c空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3设空气含湿量=12.93g/m3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值： c =65% h=5% s=1% o=6% n=2% w=6% a=15% v=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/m3二氧化碳排放标准（标准状态下）：900mg/m3净化系统布置场地如图所示的锅炉房北侧15m以内。1.2.4 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. 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。图1 锅炉房平面布置图 图2 -剖面图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）。1.3 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：szl413型，sz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104kcal/h新单位制应为mw。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：-1，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（gb 132712001）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。 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xd-多管旋风除尘器技术工艺，这是一种非常典型的湿法烟气脱硫除尘工艺，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。根据气液相对运动的不同，喷雾除尘脱硫装置可以分为逆流型和错流型。逆流型是烟气向上运动，雾滴由喷嘴喷出向下运动，使气液得以充分混合，完成除尘脱硫过程;错流型是雾滴由喷嘴向下喷出，而烟气水平流动。此外，在一些喷雾脱硫塔中，还有采用顺流型的，即烟气向上运动，雾滴由喷嘴向上喷出，与烟气同向流动，来增加气液接触时间，提高传质效果，同时与逆流布置相比可以减小压力损失，但在应用中还是以逆流型更为常见。第二章 除尘器系统2.1 方案确定与认证对于xd-多管旋风除尘器是一种高效的除尘器，除尘效率可达95%以上，除尘器本体阻力低于900pa，用现在的锅炉引风机就可以保证锅炉的正常运行。本除尘器负荷适应性好，在70%负荷时，除尘效率在94%以上。xd-多管旋风除尘器内的旋风子采用铸铁或者陶瓷制作，厚度大于6mm，因此有良好的耐磨性能。它是工业锅炉烟气除尘和其他粉尘治理的理想设备！2.2 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3.1 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算3.1.1 标准状态下理论空气量式中c,h,s,o分别为煤中各元素所含的质量分数。计算： 3.1.2 标准状态下理论烟气量（设空气含湿量）式中-标准状态下理论空气量，-煤中水分所占质量分数，-n元素在煤中所占质量分数，计算： 3.1.3 标准状态下实际烟气量式中空气过量系数； 标准状态下理论烟气量， 标准状态下理论空气量，计算： =351043.1.4 标准状态下烟气含尘浓度式中排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；煤中不可燃成分的含量；标准状态下实际烟气量，。计算： 3.1.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算式中煤中可燃硫的质量分数标准状态下燃煤产生的实际烟气量，计算： 3.2 除尘器的选择1.除尘器应达到的除尘效率式中标准状态下烟气的含尘浓度，标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，计算： 2.除尘器的选择 工况下烟气流量式中 标况下烟气量， 工况下烟气温度，k 标况下温度，273k计算: 根据烟尘的粒径分布或种类、工况下的烟气量及要求达到的除尘器效率和所需去除硫的要求确定除尘器：选择wdl-型湿式烟气脱硫除尘净化器，产品性能规格见表表xd-型旋风除尘器技术参数型号配套锅炉容量/(j/h)处理烟气量/(m3/h)除尘效率/%设备阻力/pa分割粒径质量/kg-41200095%35烟囱最低高度/m202530354045锅炉房装机总容量mw0.70.7-1.41.4-2.82.8-77-1414-28t/h11-22-44-1010-2020-40烟囱最低高度m202530354045因为锅炉的总额定出力为，由表4-1可知烟囱高度取40m，另外，此系统选择机械通风方式，由表5-2选取v=4 m/s，所以（1） 烟囱出口内径可按下式计算：式中q-通过烟囱的总烟气量,m3/h，v-按表5-2选取的烟囱出口烟气量,m/s。（2）烟囱底部直径，烟囱锥度在一定范围内，本系统取0.02式中 d2-烟囱出口直径，mh-烟囱高度,mi-烟囱锥度，通常取i=0.020.03。烟囱出口烟气流速（）通风方式运行情况全负荷时最小负荷时机械通风10-204-5自然通风6-102.5-33.4.2 烟囱的抽力式中 烟囱高度， 外界空气温度， 烟囱内烟气平均温度， 当地大气压，计算： 3.5 系统中烟气温度的变化3.5.1 烟气在管道中的温度降式中标准状态下烟气流量，m3/h管道散热面积，m2标准状态下烟气平均比热容（一般为1.3521.357kj/(）管道单位面积散热损失 kj/(m3h)查相关数据可知室内1=4187 kj/(m3h)室外2=5443 kj/(m3h)室内管道长： 室外管道长：取=1.3533.5.2 烟气在烟囱中的温度降式中烟囱高度，m合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，温度降系数，可由表3.5查得。表3.5 烟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0.5m）砖烟囱（壁厚大于0.5m）a20.80.40.2计算： 3.6 系统阻力的计算3.6.1 混合气体产物的量，混合气体的密度3.6.2 摩擦压力损失对于圆管 式中管道长度,m烟气密度，kg/m3管中气流平均速率, m/s管道直径,m摩擦阻力系数是气体雷诺数re和管道相对粗糙度的函数，可以查手册得到（实际中对金属管道值可取0.02.对砖砌或混凝土管道可取0.04）。 计算： 对于直径600mm的圆管： 对于金属管 所以 3.6.3 局部压力损失式中 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； 与相对应的断面平均气流速率， 烟气密度，(1) 45度时，=0.1，取=45度，=13.88m/s结果为：8.1（pa）l1=0.6tan67.5=1.4（m）图6.2中二为30度z形弯头h=2.985-2.39=0.595=0.6（m）h/d=0.6/0.6=1取=0.157=0.157 （=1.0）结果为：渐阔管;取 ，则图6.3 除尘器出口至风机入口段管道示意图图6.3中b、c均为90度弯头d=600，取r=d则=0.23结果为：两个弯头对于如图6.4中所示t形三通管v1l1v2l2v3l3t形三通管示意图=0.78对于t形合流三通=0.55结果为：系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为900pa，除尘器阻力900pa）为:3.7 风机和电动机的计算3.7.1 风机风量的计算 式中 风量备用系数； 标准状态下风机前标态下风量，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； 当地大气压力，计算： 3.7.1 风机风压的计算式中 风压备用系数； 系统总阻力，pa； 烟囱抽力，pa； 风机前烟气温度； 风机性能表中给出的试验用气体温度，； 标准状况下烟气密度， 当地大气压，3.7.2 电动机功率的计算 式中 风机风量，； 风机风压，pa； 1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)； 2机械传动效率，当风机与电机直联传动时21，用联轴器连接时2=0.950.98，用v形带传动时20.95；电动机备用系数，对引风机， 型号转速/rmin-1功率/kw传动皮带（内周长根数）y160l-2b3129318.5b22613根据发动机的功率，风机的转速，传动方式选择y160l-2b3电动机第四章 设备及布置图4.1 设备一览表除尘器型号外型尺度/mm入口尺度/mm出口尺度/mm设备质量/kg除尘效率/%处理风量/m3/hxd-型210086035005808608501175094-9960000风机型号转速/（r/min）风量/（m3/h）全压/pa轴功率/kwy160l-2b3129317000215718.5电动机型号外形尺寸/mm功率/kw质量/kgy160l-2b318.55004.2 净化处理设施的总平面、剖面图布置图参考文献1 李广超主编.第二版气污染控制工程.化学工业出版社，2008.2 刘天齐，黄小林，邢连壁等.三废处理工程技术