大气污染控制设计燃煤锅炉房烟气除尘系统设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除设计说明书21设计任务211设计题目212设计目的213设计任务和内容214设计原始资料22设计注意事项32.1 设计依据32.2设计原则42.3 设计范围43设计步骤43.1净化方案的确定：43.2除尘工艺选择53.2.1除尘技术介绍52、 袋式除尘器53、电除尘器64、 湿式除尘器63.2.2方案的技术比较73.2.3方案确定7为了达到更好的效果选用袋式除尘器。74净化系统设计74.1净化系统组成74.2净化系统设计基本内容8计算书85 烟气量计算85.1理论空气量95.2理论烟气量95.3实际烟气量95.4烟尘浓度96 除尘器的选择106.1除尘效率计算106.2除尘器的选择107 管道布置和管径的确定127.1管道系统布置原则127.2管径的确定127.3管道系设计137.3.1布置管道137.3.2管道系统阻力的计算147.4风机和电机的选择147.4.1风机选用原则147.4.2风机及电机的选择158烟囱的设计178.1烟囱高度的确定1782烟囱直径的计算17参 考 文 献17设计说明书1设计任务11设计题目某燃煤锅炉房烟气除尘系统设计12设计目的通过课程设计进一步消化和巩固大气污染控制工程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过课程设计，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、绘制工程图、利用技术资料、编写设计说明书的能力。13设计任务和内容1. 系统设计方案的分析确定；2 除尘器的比较和选择；3 管网布置及计算；4 系统阻力计算；5. 风机及电机的选型；6. 绘制除尘系统平面布置图、系统图；7. 编写设计说明书、计算书。14设计原始资料直吹式煤粉炉，3台设计耗煤量：1000kg/h（台）锅炉额定蒸发量6t/h主蒸汽压力9.8Mpa过量空气系数=1.3排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：15%排烟温度：140150烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：100kPa冬季室外空气温度：1空气含水（标准状态下）按0.01293kg烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：C:65.7%；S:1.7%；H:3.2%；O:2.3%；灰分:18.1%；水分:9%；含氮量不计。飞灰主要的化学成分如下：飞灰化学成分 质量分数（） 飞灰化学成分 质量分数（）SiO2 55.5662.8 Al2O3 15.7919.38Fe2O3 7.012.2 CaO 2.04.0MgO 1.24.4 K2O 2.33.3Na2O 0.82.2 SO2 1.02.7按锅炉大气污染物排放标准（GB132712001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200mg/m3净化系统布置场地如图1、图2所示,在锅炉房南侧15m以内。 图1 剖面图 6.502.392设计注意事项2.1 设计依据 （1） 锅炉大气污染物排放标准（GWPB3-1999） （2） 全国通用通风管道计算手册 （3） 除尘工程设计手册2.2设计原则本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：（1）基础数据可靠，总体布局合理。（2）避免二次污染，降低能耗，近期远期结合、满足安全要求。（3）采用成熟、合理、先进的处理工艺，处理能力符合处理要求；（4）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余，并确保处理后的尾气可以达标排放；（5）在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命；（6）废气处理系统的设计考虑事故的排放、设备备用等保护措施；（7）工程设计及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准。2.3 设计范围该净化设施的烟气输送系统、除尘器系统、输灰系统、除尘工艺、总图布置、风机的选择、配套装置、供电系统、管道设计以及总图设计（包括平面与立体布置图、除尘器的总图）等。3设计步骤3.1净化方案的确定：按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行可知，烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200mg/m3又因为排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例为15%，可以确定需要选择除尘效率较高，最终烟尘量较小的处理工艺由于本处理工艺要求烟尘量较小，除尘效率较高。因此需要一种除尘效率较高的除尘器来达到除尘效果。3.2除尘工艺选择3.2.1除尘技术介绍现在工厂中普遍采用的除尘设备包括机械除尘器、袋式除尘器、电除尘器和湿除尘器等。但每种除尘净化系统总有其技术上的优点和缺点，应根据实际情况选择合适的除尘设施与工艺。1 、机械除尘器通常是指利用质量力（重力、惯性力和离心力等）的作用使颗粒物与气流分离的装置。它包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。 机械除尘设备的优缺点： 优点： 机械除尘利用的力比较单一，且除尘装置构造简单且没有运动部件。所以除尘装置故障少，容易操作和管理，运行费用相对较低，投资费用也较少。 缺点： 机械除尘分离细小粉尘的能力比较弱，它对粒径较大（大于50m）的粉尘有较高的除尘效果，但对粒径较小（小于5m）分离效果较差。2、 袋式除尘器是含尘气体从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁空气由排出口排出，沉积在滤料表面的粉尘，可以在机械振动的作用下从滤料表面脱落，最终落入灰斗中的一种除尘净化设施。袋式除尘设备的优缺点：优点： 袋式除尘器可以捕集多种干性粉尘，特别是高比电阻粉尘； 袋式除尘器可设计制造出适应不同气量的含尘气体的要求，除尘器的处理烟气量可从几m3/h到几百万m3/h； 袋式除尘器对净化含微米或亚微米数量级的粉尘粒子的气体效率较高，一般可达99%，甚至可达99.99%以上； 缺点： 袋式除尘器不适于净化含粘结和吸湿性强的含尘气体，用布袋防尘器净化烟尘时的温度不能低于露点温度，否则将会产生结露，堵塞布袋滤料的孔隙； 据统计，用袋式除尘器净化大于17000 m3/h含尘烟气量所需的投资要比电除尘器高，而用其净化小于17000 m3/h 含尘烟气量时，投资费用比电除尘器省。3、电除尘器是在通过高压电场进行分离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下，使尘粒聚集在集尘板上将粉尘从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。电除尘设备的优缺点：优点： 电除尘器可以净化气量较大且温度较高的含尘烟气。在工业上净化105106m3/h的烟气，且用于净化350以下的烟气，可长期连续运行 除尘效率高。如果设计合理，安装施工质量高，电除尘器可以达到任何除尘效率的要求。目前，工业上应用的电除尘器，多数的除尘效率已达到99%以上。 电除尘器结构简单，气流速度低，压力损失小，干式电除尘器的压力损失大约为100200Pa，湿式电除尘器的压力损失稍高些，通常只有200300Pa。 缺点： 电除尘器的除尘效率受粉尘物理性质影响很大，特别是粉尘比电阻的影响更为突出。电除尘器最适宜捕集比电阻为10451011 袋式除尘器的应用主要受滤料的耐温和耐腐蚀等性能所影响，且会出现烧袋糊袋现象； 电除尘器不适宜直接净化高浓度含尘气体。 4、 湿式除尘器是使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞或者化学作用捕集颗粒，使粉尘从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。湿式除尘设备的优缺点：优点： 湿式除尘器的除尘效率不仅能与布袋和电除尘器相当，而且还可适用这些除尘器所不能胜任的除尘条件。表现在湿式除尘器对净化高温、高湿、高比阻、易燃、易爆的含尘气体具有较高的除尘效率。 湿式除尘器在去除含尘气体中粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些有毒有害的气态污染物。因此，湿式除尘器既可以用于除尘，又可以对气体起到冷却、净化的作用。缺点： 湿式除尘器的粉尘回收困难，且排出的沉渣需要处理。 湿式除尘器不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体。 净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水（或液体）将具有一定程度的腐蚀性。因此，除尘系统的设备均应采取防腐措施。3.2.2方案的技术比较除尘器名称适用的粒径范围 /m效率/阻力/Pa设备费运行费重力沉降室505050-130少少惯性除尘器20-5050-70300-800少少旋风除尘器5-3060-70800-1500少 中冲击水浴除尘器1-1080-95600-1200少中下卧式旋风水膜除尘器595-98800-1200中 中 冲击式除尘器5951000-1600中 中上 文丘里除尘器0.5-190-984000-10000少 多电除尘器0.5-190-9850-130多 中上袋式除尘器0.5-195-991000-1500中上 多3.2.3方案确定由于本设计按要求达200mgNm3，电、袋两种除尘方式均可做到达标排放。而通过以上经济技术指标的对比，同时借鉴以往烟气处理经验（通常对于烟气量小于1O0000m3h以下时，布袋除尘器比ESP效果较好。当排放浓度(标准状况)要求为不大于30mgm3时，从低浓度排放和设备达标运行稳定性方面出发，在沸腾炉床尾选用袋收尘器为宜。为了达到更好的效果选用袋式除尘器。4净化系统设计4.1净化系统组成局部排气净化系统主要由集气罩、风管、净化设备、通风机、排气管（烟囱）等部分组成。4.2净化系统设计基本内容1、集气罩设计设计内容主要包括集气罩结构形式、安装位置及性能参数确定等内容。本次设计中锅炉排放口可直接用渐缩管与通风管道连接起来，故不设计集气罩。2.净化设备设计净化设备的选择或设计一般按以下程序进行：工程调查。收集有关资料，全面考虑影响设备性能的各种因素。根据排放标准和生产要求，计算要达到的净化效率。根据污染物性质和操作条件确定净化方法和净化流程。对设备的技术指标和经济指标进行全面比较，选定最适宜的净化装置。确定净化装置的型号规格及运行参数。3、管道系统的设计管道系统设计主要包括管道布置、管道内气体流速确定、管径选择、压力损失计算、通风机选择以及各种管件确定等内容。4、排气管设计排气管设计主要包括排气管结构尺寸及工艺参数（排气管高度、出口直径、排气速度）的设计。等部分组成。计算书5 烟气量计算以1kg煤计算燃烧产生的烟气量：表1-1 耗氧量及烟气量计算表元素或物质含量质量/g物质的量/mol耗氧量/molC65.7%65754.7554.75S1.7%170.530.53H3.2%32328O2.3%231.44-0.725.1理论空气量理论需氧量54.75+0.63+8-0.72=62.56mol假定干空气中的氮氧摩尔比为3.78则1kg煤都燃烧所需要理论空气量为:理论空气量=62.564.7822.4=6.70/kg；5.2理论烟气量理论空气量条件下烟气的主分为：CO2：54.75 mol H2O:16 mol SO2：0.53 mol N2：62.56X3.78=236.48mol理论烟气量:54.75+16+0.53+236.48=307.76 mol/kg理论烟气量=307.7622.4=6.89/kg；5.3实际烟气量实际烟气量=+（-1）=6.89+0.36.7=8.9/kg；假设烟气温度为150，当地大气压为100kPa，则烟气量为=8.9=14.0m/kg，每台锅炉烟气排风量为=141000=14000/h。5.4烟尘浓度由燃煤锅式中 排灰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，。炉排放烟尘包括黑烟和飞灰，此设计中假设燃烧完全，无黑烟生产，烟尘全部按飞灰处理，则烟尘浓度为C=（18115%g/kg）/（8.9/kg）=3.051g/=3051mg/。6 除尘器的选择6.1除尘效率计算除尘效率 = 1- CS/C式中，C标准状况下烟气含尘浓度，mg/m3； Cs 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3。设计除尘效率=（3051-200）/3051=93.4%，设计95%左右。6.2除尘器的选择由上述计算知设计净化系统的除尘效率=93.4%，烟气流量 Q=14000/3600=3.89m/s，烟气温度140150，烟气相对湿度非常小，结合现实生产和除尘器性能比较，拟选定袋式除尘器作为净化装置处理烟气。袋式除尘器除尘效率高达99%以上，运行方便，占地较小。根据工艺要求及除尘器设计手册选定袋式除尘器为HD32B，清灰方式为机械振打，除尘器配有风机，将净化后的气体抽出，烟尘落入灰斗，进入底部的抽屉，然后清运走。根据工况下的烟气量，烟气温度及要求道道的除尘效率选择所以采用LCPM型脉冲除尘器 其性能参数如下：LCPM96-6-2700型脉冲喷吹袋式除尘器外型尺寸尺寸ABCH25192219683.52700型号规格LCPM96-6-2700滤袋长度2700滤袋数条96分室数个6过滤面积96过滤风速（mmin-1）1-3处理风量(m3 h-1)5760-17280设备阻力kPa0.6-1.2除尘滤99.5耗气量m3（阀次）-10.15电机功率kW1.5外形尺寸长宽高251920424399设备重量43207 管道布置和管径的确定7.1管道系统布置原则（1）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。（2）管道应尽量集中成列，平行敷设，与柱、墙、设备及管道之间应留有足够距离，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩要求。（3）除尘管道力求顺直，当必须水平敷设时，要有一定的坡度和足够的流速以防止积尘。（4）为减轻风机磨损，特别当含尘浓度较高时（大于3g/m3时），应将净化装置设在风机的吸入段。（5）分支管与水平管或倾斜主干管连接时，应从上部或侧面接入；几个分支管汇合于同一主干管时，汇合点最好不设在同一断面上。7.2管径的确定（从锅炉中排放至除尘器之间的管道）。d=Q工况下管道内的烟气量v烟气流速 m/s(对于锅炉烟尘v=1015m/s)取v=15m/s则d=0.57 (m)取整风道外径D=600mmQ235钢板外径D/mm壁厚/mm外径允许偏差6002.01内径=600-2=596（mm）由公式可计算出实际烟气流速:V=（4x3.89）/(3.14x0.596x0.596)=14.0 (m/s) 7.3管道系设计本次设计三台锅炉相同，气管道系统设计相同，选取其中一台设计。风管采用钢制圆管，弯头、渐缩管及渐扩管均采用法兰连接。7.3.1布置管道绘制管道系统轴测图，进行管段编号，如下图图2-3管道系统轴侧图7.3.2管道系统阻力的计算管道系统中没有支管，各管段气体流量均为=14000/h，气体最小流速为14m/s，则=594.5mm，/d=0.038，根据全国通风管道设计手册，选取管道直径d=600mm，烟气实际流速为v=14.0m/s，动压为119.7Pa。管段，管长=5m，摩擦压力损失Pl1=50.038119.7=22.74Pa；管段，管长，摩擦压力损失Pl2=10.038119.7=4.55Pa；管段，管长，摩擦压力损失Pl3=30.038119.7=13.65Pa；管段，管长=3m，摩擦压力损失Pl4=30.038119.7=13.65Pa；管段为烟囱，压力损失包括摩擦压力损失和出口阻力损失，设计烟囱中烟气流速为5m/s，则动压为15.05Pa，=0.02，出口局部压力损失系数为1.1，计算得压力损失P5=20.32Pa；管道系统系统共用九个90弯头，r/D=1.5,局部损失系数为0.15，锅炉出口阻力800Pa，除尘器阻力1200Pa。总摩擦压力损失Pl=22.74+4.55+13.65+13.65=54.59Pa；总局部压力损失Pm=90.15119.7+800+1200=2052.97Pa；以上总计压力损失P=Pl+Pm+P5=54.59+2052.9+20.32=2127.81Pa7.4风机和电机的选择7.4.1风机选用原