燃煤锅炉房的烟气除尘设计.doc

大气污染控制工程课程设计 1 大大气气污污染染控控制制工工程程 课课 程程 设设 计计 大气污染控制工程课程设计 目录目录 第一章第一章 设计背景资料设计背景资料1 1.1 工程概况工程概况1 1.2 原始资料原始资料1 第二章第二章 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算2 2.1 标准状态下理论空气量标准状态下理论空气量2 2.2 标准状态下理论烟气量标准状态下理论烟气量2 2.3 标准状态下实际烟气量标准状态下实际烟气量2 2.4 标准状态下烟气含尘浓度标准状态下烟气含尘浓度3 2.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算3 第三章第三章 除尘器的选择除尘器的选择4 3.1 除尘器应达到的除尘效率除尘器应达到的除尘效率4 3.2 除尘器应达到的除除尘器应达到的除 SO2效率效率4 3.3 除尘器的选择除尘器的选择4 第四章第四章 确定除尘脱硫设备、风机和烟囱的位置及管道的布置确定除尘脱硫设备、风机和烟囱的位置及管道的布置8 4.1 各装置及管道布置的原则各装置及管道布置的原则8 4.2 管径的确定管径的确定8 第五章第五章 烟囱的设计烟囱的设计9 5.1 烟囱高度的确定烟囱高度的确定9 5.2 烟囱直径的计算烟囱直径的计算9 5.3 烟囱的抽力烟囱的抽力10 第六章第六章 系统阻力的计算系统阻力的计算11 6.1 摩擦压力的损失摩擦压力的损失11 6.2 局部压力损失局部压力损失11 第七章第七章 风机和电动机选择及计算风机和电动机选择及计算12 7.1 风机风量的计算风机风量的计算12 7.2 风机风压的计算风机风压的计算12 7.3 电动机功率的校核计算电动机功率的校核计算13 第八章第八章 绘制图纸绘制图纸14 第九章第九章 小结小结14 参考文献参考文献14 大气污染控制工程课程设计 1 第一章第一章 设计背景资料设计背景资料 1.1 工程概况工程概况 目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要表现有温室效应、臭氧层破坏和 酸雨。而大气污染可以说主要是由于人类活动造成的，大气污染对人体健康的危害包括 对人的正常生活和生理方面的影响。现在，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。 燃煤电厂的大气污染物主要是颗粒污染物，而且排放量比较大，所以必须通过有效的措 施来进行治理，不至于影响到人们的健康生活。 1.2 原始资料原始资料 锅炉规格 ：SZL4-13 型，共 3 台 （2.8MW3） 设计耗煤量 ： 650kg/h 台 烟气出口温度 ：160 空气过剩系数 ：=1.4 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比列为 ：22% 烟气出口前阻力 ：800pa 室外温度 ：-1 当地大气压 ：97.86kpa 烟气密度（标准状态下）：1.34Kg/m3 空气中含水（标准状态）按 ：0.01293kg/m3 烟气其它性质按空气计算 煤的工业分子成分： CY=68% HY=4% Sy=1.2% OY=5% NY=1% WY=6% AY=14.8% VY=13% 排放标准 ：GB13271-2001 二类地区标准执行 烟尘浓度排放标准（标准状态）：200mg/m3 SO2浓度排放标准（标准状态）：900mg/m3 净化场地布置 ： 锅炉出气口管径为 600mm，其中心线高程为 2.39m，其长度为 600mm，所有管道总 长为 9.5m，室内锅炉距外墙 2.18m。 大气污染控制工程课程设计 第二章第二章 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 2.1 标准状态下理论空气量标准状态下理论空气量 )/)(7 . 07 . 056 . 5 867. 1 (76 . 4 3 kgmOSHCQ YYYY a =4.76(1.867*68%+5.56*4%+0.7*1.2%0.7*5%)(m3/kg) =6.975(m3/kg) 式中、分别为煤中各元素所含的质量分数； Y C Y H Y S Y O 2.2 标准状态下理论烟气量标准状态下理论烟气量 )/(8 . 079 . 0 016 . 0 24 . 1 2 . 11)375 . 0 (867 . 1 3 kgmNQQWHSCQ Y aa YYYY s =1.867(68%+0.375*1.2%)+11.2*4%+1.24*6%+0.016*6.975+0.79*6.975+0.8*1% =7.430(m3/kg) 式中 标准状态下理论空气量，m3/kg；(设计空气含湿量 12.93g/m3) a Q N 元素在煤中所占质量分数，%； Y N 煤中水分所占质量分数，%； Y W 2.3 标准状态下实际烟气量标准状态下实际烟气量 大气污染控制工程课程设计 )/() 1(016. 1 3 kgmQQQ ass =7.430+1.016(1.41)* 6.975 =10.26(m3/kg) 式中 空气过量系数； 标准状态下实际烟气量，m3/kg； s Q 标准状态下理论烟气量，m3/kg； s Q 标准状态下理论空气量，m3/kg； a Q 注意注意 ：标准状态下烟气流量以 m3/h 计，因此，=QQ设计耗煤量 s Q =10.26*650*3 =20007(m3/h) 2.4 标准状态下烟气含尘浓度标准状态下烟气含尘浓度 )/( 3 mkg Q Ad C s Y sh 26.10 % 8 . 14%22 =3.17310-3 (kg/ m3) 式中 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数； sh d 煤中不可燃成分的含量； Y A 标准状态下实际烟气量，m3/kg； s Q 2.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 )/(10 8 . 02 36 2 mmg Q S C s Y so 6 10 26.10 %2 . 18 . 02 =1.871103(mg/m3) 式中 煤中含可燃硫的质量分数； Y S 大气污染控制工程课程设计 标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m3/kg； s Q 第三章第三章 除尘器的选择除尘器的选择 3.1 除尘器应达到的除尘效率除尘器应达到的除尘效率 C Cs 1 4182 200 1 =95.2% 式中 标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3；C 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3； s C 3.2 除尘器应达到的除除尘器应达到的除 SO2效率效率 C Cs so12 1871 900 1 =51.9% 式中 标准状态下烟气含 SO2浓度，mg/m3；C 标准状态下锅炉 SO2排放标准中规定值，mg/m3； s C 3.3 除尘器的选择除尘器的选择 根据烟尘的粒径分布或种类、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。 工况下烟气流量 Q = PT PTQ = 86.97 3 . 101 273 )160273(20007 = 32848.2(m3/h) 大气污染控制工程课程设计 式中 Q 标准状态下烟气流量，m3/h； T 工况下烟气温度，K； T 标准状态下温度，273K。 则烟气流速为=9.12(m3/s) 3600 Q 3600 2 . 32848 根据工况下烟气流量、烟气流速及要求达到的除尘效率确定除尘器，选用 LCMP 型 脉冲除尘器 LCMP192-12-2700 型 LCMP192-12-2700 型脉冲除尘器型脉冲除尘器 滤袋 长度 /mm 滤 袋 数/ 条 分 室 数 / 个 过 滤 面 积 /m2 过滤风速 /(mmin-1） 处理风量 /(m2h-1) 设备 阻力 /kPa 除尘 率/ 电 机 功 率 /kW 外形尺寸/mm 长*宽*高 设备 重 /kg 27001921219213115203 4560 0.6 1.2 =99.52.24919*2042*43997590 3 34 4 脱硫设备选择脱硫设备选择 若采用先除尘后脱硫工艺，本设计建议脱硫设施采用填料塔进行吸收净化，只确定 其塔径和填料层高度。具体步骤如下： 吸收剂的选择。 本设计选用石灰石浆液作为吸收液。 填料的选择。 填料可为气体液两相提供良好的传质条件。选用的填料应满足以下基本条件：具 1 有较大的比表面积和良好的润湿性；具有较高的孔隙率（多在 0.45-0.95） ；对气流的 2 3 阻力较小；尺寸适当。通常不应大于塔径的；耐腐性、机械强度大、造价低、 4 8 1 10 1 5 堆积密度小、稳定性好等。几种填料的特性见表 1。 液泛气速与填料塔的压降 大气污染控制工程课程设计 图 1 填料塔液泛点与压降的通用关系图 图中最上方的三条线分别为弦栅、整砌拉西环及各类型乱堆填料的液泛线，三条线 左下方的线为等压降线。 图中横坐标为，纵坐标为根据上表 G L L G W W 5 . 0 )( L LG g u 2 . 02 0 选择 25 乱堆陶瓷拉西环 假设温度在脱硫塔内其降为 20C,吸收塔操作压力 101325Pa Mm=29.35 )01 . 0 1 (2201 . 0 64 气体密度 G=1.22 kg/m3 293314 . 8 35.29325.101 8.314T Mm P L kg/m3 1000 Qml=76000kg/h, Qmg=133621.22=16301.64 kg/h =0.163 5 . 0 L G MG ML Q Q 5 . 0 1000 22 . 1 64.16301 76000 =0.035 =1 =1 =450 =9.81 L LG g u 2 . 02 0 L = m/s 0 u791 . 0 122 . 1 1450 81 . 9 1000035 . 0 2 . 0 大气污染控制工程课程设计 m/s 55 . 0 7 . 0 0 D=圆整后 3mM93. 2 55. 0 3600133624 其中，液气比 G L W W 、气体、液体密度，kg/m3 G L 液体粘度，Pas; L 填料因子，m-1 水的密度与液体的密度之比； 空塔气速，m/s 0 u g 重力加速度 填料塔塔径的计算 填料塔直径 D 取决于处理的气体量 Q 和适宜的空塔气速，即： 0 u D= 0 4 u Q Q（m3/s）一般由生产任务所给定；一般由填料塔的液泛速度确定根据生产经验， 0 u 取值可由填料塔的液泛速率确定，即=0.660.80，也可从有关手册中查得。 0 u t u 0 u t u 小则塔径大，动力消耗少，但设备投资高；反之，大则压降大，塔径小，动力消耗 0 u 0 u 大，但是设备投资少。由上式计算出的塔径应按照国内压力容器公称直径标准（JB-1153- 73）圆整，直径在 1m 以下时，间隔为 100mm；直径在 100mm 以上时，间隔为 200mm。 综合上各因素可选出 XDCG4 型陶 瓷夺冠高效脱硫除尘器，详情如下： 大气污染控制工程课程设计 除尘脱硫设备结构图 表表 3 3 XDCG4XDCG4 型陶瓷夺冠高效脱硫除尘器产品性能规格型陶瓷夺冠高效脱硫除尘器产品性能规格 型号 配套锅炉容量/ t/h 处理烟气量/ m3/h 除尘效率/ %排烟黑度设备阻力/Pa脱硫效率/%质量 kg XDGC441200098 1 级林格曼 黑度 8001400 852800 表表 4 4 XDCG4XDCG4 型陶瓷夺冠高效脱硫除尘器外形结构尺寸型陶瓷夺冠高效脱硫除尘器外形结构尺寸 HH1H2H3ABCDEF 44602985423570014001400300503501000 第四章第四章 确定除尘脱硫设备、风机和烟囱的位置及管道的布置确定除尘脱硫设备、风机和烟囱的位置及管道的布置 4.1 各装置及管道布置的原则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。 4.2 管径的确定管径的确定 )( 4 m v Q d 式中 Q工况下管内烟气流量，m3/s； v烟气流速，m/s， (可查有关手册确定，对于锅炉烟尘)；smv/1510 取 v =12m/s 则 d 12*14 . 3 3600/ 2 . 32848*4 大气污染控制工程课程设计 = 0.984(m) 圆整 d=1.000m 查手册得知壁厚为 1mm 则内径 d1=1000-2*1=998mm 由公式可算出实际烟气流速)( 4 m v Q d v=11.54m/s 2 998 . 0 14 . 3 3600/ 2 . 32848*4 第五章第五章 烟囱的设计烟囱的设计 5.1 烟囱高度的确定烟囱高度的确定 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(表 4-1)确定烟囱的高度。 表表 4-1 锅炉烟囱高度表锅炉烟囱高度表 锅炉总额定出力/(t/h) 1122661010202635 烟囱最低高度/m202530354045 锅炉总的蒸发量 2.8*3=8.4(t/h)， 则选烟囱高度为 38m。 5.2 烟囱直径的计算烟囱直径的计算 烟囱出口内径可按下式计算 )(0188 . 0 m v Q d 式中 通过烟囱的总烟气量，m3/h ； Q 按表 4-2 选取的烟囱出口烟气流速，m/s ；v 表表 4-2 烟囱出口烟气流速烟囱出口烟气流速/(m/s) 通风方式运行情况 大气污染控制工程课程设计 全负荷时最小负荷 机械通风102045 自然通风6102.53 选 =12m/s v d 12 2 . 32848 0188 . 0 =0.9836(m) 烟囱底部直径 )(2 21 mHidd =0.9836+2*0.025*38 =2.884(m) 式中 烟囱出口直径，m ； 2 d 烟囱高度，m ； H 烟囱锥度，通常取 =0.020.03 ； ii 5.3 烟囱的抽力烟囱的抽力 )(P) 273 1 273 1 (0342 . 0 a pk y P tt HS 97860*) 160273 1 ) 1(273 1 (38*0342 . 0 =173.85(pa) 式中 烟囱高度，m ； H 外界空气温度， ； k t 烟囱内烟气平均温度， ； p t P当地大气压，Pa ； 第六章第六章 系统阻力的计算系统阻力的计算 大气污染控制工程课程设计 6.1 摩擦压力的损失摩擦压力的损失 对于圆管 )( 2 2 Pa v d L pL 式中 管道长度，m ； L 管道直径，m ； d 烟气密度，kg/m3 ； 管中气流平均速率，m/s ； v 摩擦阻力系数，是气体雷诺数和管道相对粗糙度的函数。可以 e R dK / 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值可取 0.04) ； =0.84 kg/m3 160273 273 *34 . 1 =10.63(pa) 2 54.11*84 . 0 * 000 . 1 5 . 9 *02 . 0 2 L p 6.2 局部压力损失局部压力损失 )( 2 2 Pa v p 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，m/s ； v 烟气密度，kg/m3 ； 渐缩管 800mm- 600mm 共 6 个，查手册:开口角度 a=45时，=0.34,v =11.56m/s = 114.5(Pa) 6 2 56.1184 . 0 34 . 0 2 P 渐扩管 350mm-600mm 共 2 个，查手册:开口角度 a=60oC,得 =0.174 =59.34(Pa)2 2 15.2084. 0 174 . 0 2 P 吸入四通共 1 个，查手册得：=0.76，v=20.15m/s )(10.34 2 15.2084. 0 2 . 0 2 PaP 大气污染控制工程课程设计 90oC 弯头共 6 个，查手册得： )(19.846 2 56.1184 . 0 25 . 0 2 PaP 系统总阻力(其中锅炉出口前阻力为 800Pa，除尘器阻力为 1400Pa) =173.85+10.63+114.5+59.34+34.10+84.19+800+1400 P =2676.61 (Pa) 第七章第七章 风机和电动机选择及计算风机和电动机选择及计算 7.1 风机风量的计算风机风量的计算 )/( P 325.101 273 273 1 . 1 3 hm t QQ p y 86.97 325.101 273 160273 6669*1 . 1 = 12047.3(m3/h) 式中 1.1风量备用系数 ； 标准状态下风机前表态下风量，m3/h ； Q 风机前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度 ； p t 当地大气压力，kPa ； 7.2 风机风压的计算风机风压的计算 )( 293 . 1 325.101 273 273 )(2 . 1Pa Bt t ShH yy p yy 34 . 1 293 . 1 86.97 325.101 200273 160273 )85.17361.2676(2 . 1 =2746.8(pa) 式中 1.2风压备用系数 ； 系统总阻力，Pa ； h 烟囱抽力，Pa ； y S 大气污染控制工程课程设计 风机前烟气温度， ； p t 风机性能表中给出的试验用气体温度， ； y t 标准状况下烟气密度，1.34kg/m3 ； y 根据 Qy和 Hy选定型号为 G4-37-11 No9C 的引风机，其性能如表 7-1 表表 7-1 Y5-50-12 No6C 型引风机性能型引风机性能 电动机机号转速 /rmin-1 风量/ m3h-1 全风压 /pa型号功率 /kW 质量/kg外形尺寸/mm (长*宽*高) 11.2960129782860Y200L2-62228.21565*1641*1947 7.3 电动机功率的校核计算电动机功率的校核计算 )( 10003600 21 kW HQ N yy e 95 . 0 6 . 010003600 3 . 1 8 . 2746