燃煤锅炉房的烟气除尘设计.doc

课课 程程 设设 计计 题题 目目 某燃煤采暖锅炉房某燃煤采暖锅炉房 烟气除尘系统设计烟气除尘系统设计 系系 别 别 环境科学与工程系环境科学与工程系 专专 业 业 环境监测与治理技术环境监测与治理技术 班班 级 级 081 1 治理治理 学学 号 号 41 51 52 姓姓 名 名 潘翔潘翔 邓增杰邓增杰 常牙林常牙林 时时 间 间 2010 1 11 2010 1 15 1 摘摘 要要 关键字 关键字 烟气量 除尘效率 管径计算 管道布置 2 目目 录录 1 设计背景资料设计背景资料 1 2 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 1 3 除尘器的选择除尘器的选择 3 4 确定除尘器 风机和烟囱的位置及管道的布置确定除尘器 风机和烟囱的位置及管道的布置 5 5 烟囱的设计烟囱的设计 6 6 系统阻力的计算系统阻力的计算 8 7 风机和电动机选择及计算风机和电动机选择及计算 11 8 系统中烟气温度的变化系统中烟气温度的变化 13 9 绘制图纸绘制图纸 15 小结小结 16 参考文献参考文献 17 1 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 4 台 设计耗煤量 600kg h 4 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 16 烟气出口前阻力 800pa 室外温度 1 当地大气压 97 86kpa 空气中含水 标准状态 按 0 01293kg m3 3 烟气其它性质按空气计算 煤的工业分子成分 C68 H4 O5 N1 S1 H2O6 不可燃 15 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 2 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 0 7 5 m3 kg 6 97 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 11 2 4 1 24 6 0 016 6 97 0 79 6 97 0 8 1 7 42 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 1 016 1 3 kgmQQQ ass 4 7 42 1 016 1 4 1 6 97 10 25 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 25 600 6150 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 25 10 15 16 0 00234 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 2 36 2 mmg Q S C s Y so 6 10 25 10 1 2 1 95 103 mg m3 5 式中 煤中含可燃硫的质量分数 Y S 标准状态下燃煤产生的实际烟气量 m3 kg s Q 3 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 2340 200 1 91 45 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 so 12 1950 900 1 53 85 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 6 工况下烟气流量 Q T QT 273 160273 6150 9754 m3 h 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 2 7 m3 s 3600 Q 3600 9754 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 XD 型多管旋风除 尘器 中选取 XD 4 型多管旋风除尘器 产品性能规格见表 2 1 设备外形结构尺寸见表 2 2 图图 2 1 XD 4 型多管旋风除尘器外形安装尺寸 上出风 型多管旋风除尘器外形安装尺寸 上出风 表表 2 1 XD 4 型多管旋风除尘器性能规格型多管旋风除尘器性能规格 型号配用锅炉 t h 1处理烟气量 m3 h 1 除尘效率 本体阻力 Pa分割粒径 m质量 kg XD 4 412000 95 9003 051900 7 表表 2 2 XD 4 型多管旋风除尘器外形尺寸结构型多管旋风除尘器外形尺寸结构 图 图 2 1 型号ABH0CEFKLM XD 4 1238191839362843210011601106178650 进风口侧出风口上出风口 型号内口尺 寸 法兰孔距内口尺寸法兰孔距内径 法兰孔距 d XD 4 320 181014 1333 125260 109010 1443 107 600 644 16 孔 20 4 确定除尘器 风机和烟囱的位置及管道的布置确定除尘器 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 工况下管内烟气流量 m3 s Q 烟气流速 m s 可查有关手册确定 对于锅炉烟尘 vsmv 15 10 取 13m s v 则 d 5 14 14 3 3600 9754 4 0 49 m 圆整 d 0 50m 查手册得知壁厚为 0 75mm 则内径 d1 500 2 0 75 498 5mm 8 由公式可算出实际烟气流速 4 m v Q d v 13 9m s 4985 0 4985 0 14 3 3600 9754 4 5 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 11 22 66 1010 2026 35 烟囱最低高度 m202530354045 锅炉总的蒸发量 4 4 16 t h 则选烟囱高度为 40m 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 运 行 情 况 通 风 方 式 全负荷时最小负荷 机 械 通 风10 204 0 5 0 自 然 通 风6 0 102 5 3 0 9 选 4m s v d 4 9754 4 0188 0 1 83 m 烟囱底部直径 2 21 mHidd 1 83 2 0 025 40 3 83 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 02 0 03 ii 5 3 烟囱的抽力烟囱的抽力 273 1 273 1 0342 0 a pk y PB tt HS 97860 160273 1 1 273 1 40 0342 0 183 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 当地大气压 Pa B 6 系统阻力的计算系统阻力的计算 6 1 摩擦压力的损失摩擦压力的损失 对于圆管 10 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 可以查手册 e R dK 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 30 8 pa 2 9 13 84 0 5 0 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 2 2 Pa v 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 11 图图 6 1 除尘器入口前管道示意图除尘器入口前管道示意图 图 6 1 中一为渐缩管 45 时 0 1 取 45 13 9m s v 2 9 13 84 0 1 0 2 p 8 1 pa l1 0 05 tan67 5 0 12 m 图 6 1 中二为 30 Z 形弯头 查 0 157 Re 由手册查得 Re 1 0 1 0 0 157 0 157 12 7 pa 2 9 13 84 0 157 0 2 p 图 6 1 中三为渐扩管 查手册得 0 19 15 4 pa 2 9 13 84 0 19 0 2 p l3 0 93 m 15tan 2 4985 0 1 12 图图 6 2 除尘器出口至风机入口段管段示意图除尘器出口至风机入口段管段示意图 图 6 2 中 a 为渐扩管 45 时 0 1 取 30 13 9m s v 8 1 pa 2 9 13 84 0 1 0 2 p L 0 93 m 图 5 2 中 b c 均为 90 弯头 查表得 0 23 18 7 pa 2 9 13 84 0 23 0 2 p 两个弯头 2 2 18 7 37 4 pa p p 13 图图 6 3 T 形三通管示意图形三通管示意图 对于如图 6 3 所示 T 形三通管 0 78 63 3 pa 2 9 13 84 0 78 0 2 p 对于 T 形合流三通 0 55 44 6 pa 2 9 13 84 0 55 0 2 p 系统总阻力 其中锅炉出口前阻力为 800 pa 除尘器阻力为 1400 pa 30 8 183 8 1 12 7 15 4 8 1 37 4 63 3 44 6 800 1400 h 2603 4 pa 7 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 325 101 273 273 1 1 3 hm B t QQ p y 86 97 325 101 273 160273 6150 1 1 11109 75 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 B 14 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 183 4 2603 2 1 2656 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 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 Y5 50 12 No6C 的引风机 其性能如表 6 1 表表 7 1 Y5 50 12 No6C 型引风机性能型引风机性能 型号转速 r min 1流量 m3 h 1全压 pa介质温度 有效功率 kw全压效率 Y5 50 12 No6C 27201156830792009 89 83 6 噪声配用电动机型号 dB A dB SA 型号转速 r min 1功率 kw 传动皮带 内周长 根 数 Y5 50 12 No6C 87 13 8Y160L 2B329318 5B2261 3 7 3 电动机功率的校核计算电动机功率的校核计算 15 10003600 21 kW HQ N yy e 95 0 6 0 10003600 3 1 2656 75 11109 18 7 kw 式中 风机风量 m3 h y Q 风机风压 Pa y H 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 1 机械传动效率 当风机与电机直联传动时 1 用联轴器连接时 2 2 0 95 0 98 用 V 形带传动时 0 95 2 2 电动机备用系数 对引风机 1 3 根据电动机的功率 风机的转速 Y160L 2B3 型电动机基本可以满足要求 热机 冷 水 加热 水蒸汽 凝 器 图图 7 1 蒸汽机示意图蒸汽机示意图 8 系统中烟气温度的变化系统中烟气温度的变化 当烟气管道较长时 必须考虑烟气温度的降低 除尘器 风机 烟囱的烟气流量应按各点 的温度计算 8 1 烟气在管道中的温度降烟气在管道中的温度降 16 0 1 C CQ Fq t v 式中 标准状态下烟气流量 m3 h Q 管道散热面积 m2 F 标准状态下烟气平均比热容 一般为 1 352 1 357 kJ m3 v C 管道单位面积散热损失 q 室内 4187 kJ m2 h q 室外 5443 kJ m2 h q 室内管道长 L 2 18 0 12 0 6 1 46 m F L D 3 14 1 46 0 5 2 29 m2 室外管道长 L 9 5 1 46 8 04 m F L D 3 14 8 04 0 5 12 62 m2 v CQ Fq t 11 1 v CQ Fq 22 354 1 6150 62 12 544329 2 4187 9 4 8 2 烟气在烟囱中的温度降烟气在烟囱中的温度降 0 2 C D AH t 式中 烟囱高度 m H 合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和 t h D 温降系数 可由表 3 2 1 查得 A 表表 3 2 1 烟囱温降系数烟囱温降系数 烟囱种类 钢烟囱 无衬筒 钢烟囱 有衬筒 砖烟囱 50m H 壁厚 0 5m A 20 80 40 2 17 4 16 4 0 40 2 t 总温降 9 4 4 1