颗粒污染物控制课程设计-SZL10.5-13锅炉除尘系统设计.doc

环境工程专业课 程 设 计 说 明 书题目：(SZL10.5-13锅炉除尘系统设计)姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师： 课程名称： 颗粒污染物控制课程设计 设计时间： 目 录颗粒污染物控制课程设计任务书- 2 -摘 要- 4 -除尘系统计算- 5 -一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度计算- 5 -二、 除尘器选型- 6 -三、除尘器设计计算- 7 -四、确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置- 9 -五、烟囱的设计- 9 -六、系统阻力计算- 10 -七、风机风量的计算- 11 -结 论- 13 -主要参考资料：- 13 -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：SZL10.513型，共2台 设计耗煤量：2102排烟温度： 160烟气密度(标准状态下)：1.34kg/m3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：=68% = 4% =1% =5%=1% =6% =15% =13% 按锅炉大气污染物排放标准(GB132712001)中二类二时段标准执行。 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： 2013年6月21日 2013年6月21日摘 要现在我国正处于经济快速发展的时期，随着人们对生活质量的不断提高，对空气的清洁程度要求也越加严格，但是伴随各种工业的蓬勃发展以及北方的生活供暖所，污染气体的排放是不可避免的，排放出的大量烟尘成为了大气颗粒污染物的重要组分之一，所以污染气体的治理措也施随之发展，为了满足人们对清洁空气的要求，达到适宜的环境空气质量，需要将锅炉排放出的烟气引入装除尘设备，因此本次设计的题目是燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统的设计，设计目的是使燃煤烟气的排放满足相关标准的规定。设计的大概过程如下所述：一、 除尘器设计本次设计的除尘器的是立式多管旋风除尘器。根据任务书给出的相关数据计算出锅炉的实际烟气量，进而计算出相关的其他因素，即包括旋风除尘器中旋风子的数量，多管旋风除尘器的外壳尺寸，以及进气口、出气口距地面的高度和大小。根据所得数据可粗略的画出旋风除尘器的结构与布置。二、烟气管道的布置由上计算出的实际烟气量和烟气流速计算出排烟管道的直径，并进行园整，再用园整后的管径反推出实际烟气流速。管道规定设计为钢制，壁厚为0.75毫米。设计出管道的大致布置图，根据自己的想法涉及管路的铺设，已达到管道的铺设路径越短，阻力损失越小为宜，再根据除尘手册里查找相关弯管的阻力系数，计算弯管的局部阻力损失。同时，计算出圆管与除尘器进、出口连接处的管道天方地圆的角度、长度以及通过手册查出的阻力系数计算出阻力损失，根据所得的具体尺寸绘制出锅炉房烟气管道的布置图。三、风机的计算和选型 由上可以得出的结论是弯管以及天方地圆的局部压力损失，和烟道铺设的沿程压力损失，进一步求得总的压力损失。根据已知公式所得数据可计算出风机的风量，风机的风压以及电动机功率。最后根据所得的三个数据在相关书籍中选出适合的风机型号。最后求得电动机功率，看其是否满足风机功率的要求，若符合要求，则设计成功，若不符合，则还需要重新选择风机的型号。通过以上三个步骤，可以设计出一个具体的采暖锅炉房以及其烟气除尘系统的锅炉、除尘器、风机以及管道的型号、尺寸和具体的管道分布位置，然后用CAD绘制出除尘器的结构图，除尘系统的平面布置图以及俯视图各一张，按设计图纸构建的锅炉房以减少烟尘的排放量，达到改善环境空气质量的目的。本次设计主要是对燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统进行设计，要求使用多管旋风除尘器，并达到国家标准。根据含尘浓度、粒度分布、烟气密度等特征及除尘要求、允许的阻力损失和制造条件、造价等因素进行全面分析，合理选择除尘器的型号。应该明确的是，锅炉的排烟特点是烟气量大，而且烟气流量变化很大，在选用除尘器时，联用旋风除尘器与文丘里水膜除尘器，使烟气流量的变化与除尘器的烟气流速相适应，以期在锅炉工况变动时均能得到良好的除尘效果。在课程设计过程中，感谢同组人员的配合,感谢各位老师的指导，由于本人水平有限，缺点和错误在所难免，希望读者提出宝贵的批评和建议。除尘系统计算一、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度计算1、 标准状态下理论空气量 标准状态下的理论空气量为： =4.76(1.867 68%+5.564%+0.71%-0.75%）=6.968（m3/kg)式中 ，-分别为煤中各元素所含的质量分数。=68% = 4% = 1% =5%=1% = 6% =15% =13%2、 标准状态下理论烟气量设空气的含湿量为10g/kg。 =1.867（68%+0.3751%）+11.24%+1.246%+0.0166.968 +0.796.968 +0.81% =7.423 (m3/kg)式中 -分别为煤中水分和N元素的质量分数。3、 标准状态下的实际烟气量 =7.423+1.016（1.4-1）6.968 =10.255 (m3/kg)式中 为空气过剩系数4、 标准状态下烟气含尘浓度 (m g / m3)式中 分别为排烟中飞灰占煤中不可燃成分和煤中不可燃成分的含量的质量分数。5、 标准状态下烟气中二氧化硫浓度计算(m g / m3)6、 实际工况下的实际烟气量 （m/kg)式中分别为工况下和标准状态下的烟气温度（K）。二、 除尘器选型1、 除尘应达到的总效率 式中 分别为除尘器进口和出口的烟气中颗粒物的流量(kg/h)。 表1-1 多管除尘分级效率粒径（）551010202030304040505060607070分级效率（）35.9366.5885.5594.7297.9399.1599.6499.8499.93质量频率（）3.15.411.38.89.643.22.751.9表1-2 链条炉排锅炉烟尘的颗粒分散度%粒径（）55101020203030474760607474200质量频率（）3.15.411.38.811.76.96.346.5由可得实际工作除尘效率为： =0.35930.031+0.66580.054+0.85550.113+0.94720.088+0.9793 0.096+0.99150.04+0.99640.032+0.99840.027+0.99930.519 =93.83%因为，所以所选择的多管式除尘器符合除尘要求。三、除尘器设计计算1、 旋风子的数实际烟气流量 Q=V 每台锅炉的耗煤量 =16.2652102=34189.03（m/h）表2-1 几种旋风子的参数旋风子直径毫米烟气导向装置允许含尘浓度（ g/m）旋风子的工作流量（m/h）旋风子的阻力系数备注型式倾斜角最大最小100花瓣型25304015110/114129/13494/98100/1158565分子为铸铁旋风子的工作流量分母为钢制旋风子的工作流量150花瓣型25301003518250/257294/302214/220251/2588565250花瓣型25302007533735/765865/900630/655740/7708565250螺旋型25010050755/790650/67590注：表中、为尘粒的粘度分类；为不粘结的；为粘结性弱的；为中等粘结性选用：旋风子直径：250毫米 型式：花瓣型 叶片倾斜角：25 旋风子的工作流量：最大735/765 最小630/655 q=735 (m/h) n=Q/q=34189.03/735=46.5 n取49 即旋风子排布为772、 除尘器的外壳尺寸选用陶瓷旋风子 e=320mm f=175mm集尘室长度 L =（n-1)e + 2f = 2270 mm集尘室宽度 N =（n-1)e + 2f = 2270 mme纵横向旋风子中心线间距，mmf旋风子中心线至除尘器壳体内壁间距，mm3、 旋风子的总高度（1）、除尘器烟气进口管高度由于n 6 ， 故进口速度取v=12m/s =670 mm （2） 集尘室高度 H=900+720=1620mm（3）、进口与法兰 进口法兰宽L= N -100 = 2170 mm 高（4）、出口及法兰 出口法兰宽L= L-100 =2170 mm 高h = 550 mm（5）、集气室高度 H=h+50+50 = 650 mm（6）、集尘斗与支腿 集尘斗高度 支腿高度 H = H+1275=2335mm（7）总高H=H5+900+100+H1+H3=4655四、 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置1、 各装置及管道布置的原则锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定装置的位置。一旦确定了各装置的位置，管道的布置也就基本确定了。对各装置入管道的布置应力求简单，紧湊，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。2、 管径的确定（m）式中 -工况下烟气流量（m3/h） -烟气流速（m/s）V=12m/sD= 1004 mm选用直径1000mm的管子 ， 则 v实际= 12.092 m/s五、烟囱的设计1、 烟囱高度首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量(t/h)，然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定(见表31)确定烟囱的高度。表31 锅炉烟囱高度表(H)锅炉总额定出力（t/h）1122661010202635烟囱最低高度/m202530354045锅炉型号:SZL10.513型 即额定出力为2.15 t/h 选用烟囱最低高度=45m 2、 烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算 (m) =2.458 m 圆整取2.5 m式中 -通过烟囱的总烟气量； V-按表3选取的烟囱出口流速，（m/s）。 表3 -2 烟囱出口烟气流速（m/s）通风方式运行情况全负荷最小负荷机械通风102045自然通风6102.53烟囱底部直径（m） =2.5+20.0240 =4 m式中 -烟囱出口直径，(m)； -烟囱锥度，通常取=0.020.03。3、 烟囱的抽力 =247.62 Pa式中 -外界空气温度，-20() -烟囱内烟气平均温度，160()； B当地大气压，97860(Pa)。六、系统阻力计算1、 磨擦压力损失 = 0.84 kg/m 对于圆管 (Pa)； = 8.644Pa式中 管道长度，8.781(m)； 管道直径，0.998(m)； -烟气密度，0.84（kg/m3) -当地大气压力，97860(Pa)； -管中气流平均速度,12.22（m/s）； -磨擦阻力系数，可查手册，(一般对于金属管道 可取0.02，水泥和砖砌管道可取0.04，此处取0.02)。2、 局部压力损失(Pa) DR=1,90弯头6个 (Pa) =60.330.8412.092/2 = 121.594 Pa渐扩管 2个 (Pa) =20.20.8412.092/2 = 24.564 Pa式中 -异形管件的局部阻力系数； -与对应的断面管气流平均速度（m/s）； 出口阻力800 Pa 除尘器阻力750 Pa局部阻力146.158 Pa 系统阻力2004.802 Pa七、风机风量的计算1、 风机风量（m3/h） =24551.185（m3/h） 式中 -管道漏风系数，一般在0.10.15之间，取值0.1； -标态下烟气流量，（m3/h）； -风机前温度，管道不长时可取锅炉排烟温度()；2、 风机风压计算 (Pa) = 1742.14 Pa式中 安全系数，除尘管道在0.150.20之间，取值0.2； -系统总阻力； -风机性能表中给出的试验气体温度()，Y547系列为250； -标准状态下烟气的密度，1.34(kg/m3)。 计算出风机的风量和风压后，按产品样本给出的性能曲线或表格选择所需风机的型号。3、 电动机功率 = 36.27 (KW)式中 -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)；