环境监治101-第二组-蒋荣娜.doc

徐州工业职业技术学院化学工程技术学院课程设计27徐州工业职业技术学院废气处理实施设计与运行课程设计报告 时 间 : 2011/2012-2 第15周-16周 班 级 : 环境监治101 姓 名 : 蒋荣娜 班内 序号 : 9 设计 题目 : 某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计 指导 教师 : 陈群玉 教研室主任: 袁秋生 2012年5月目 录第一章 总论31.1 概述31.2 设计任务书31.2.1 设计题目31.2.2 设计目的31.2.3设计原始资料31.2.4设计内容和要求41.3设计依据及原则5第二章 除尘器系统82.1 方案确定与确认82.2 工艺流程描述10第三章 主要及辅助设备设计与选型123.1 烟气量和烟尘的计算123.1.1 烟气量的计算12（1） 标准状态下理论空气量12（3） 标准状态下实际烟气量123.1.2 烟气中含尘浓度的计算133.2 除尘器的选择13（1） 除尘器应达到的除尘效率133.3 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置153.3.1各装置及管道布置的原则153.3.2管径的确定153.4 烟囱的设计163.4.1烟囱高度的确定163.4.2烟囱直径的计算173.5 系统阻力计算183.5.1摩擦压力损失183.6 风机和电动机的选择及计算223.6.1标准状态下风机风量计算22（1） 风机风压计算22（2） 电动机功率计算233.7 系统中烟气温度的变化243.7.1烟气在管道中的温度降243.7.2烟气在烟囱中的温度降24第四章 设备及布置图264.1设备一览表264.2净化处理设施的总平面、剖面图布置图26参考文献27致 谢28第一章 总论1.1 概述随着经济和社会的发展， 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。由于中国燃料结构以煤为主的特点，致使中国目前大气污染仍以煤烟型污染为主，其中尘和酸雨危害最大，且污染程度还在加剧。本课程设计对象燃煤电厂，在其生产过程中产生大量主要污染物为颗粒污染物的烟气，需要采取一定的除尘设备加以处理。因此控制燃煤烟尘的 SO2 对改善大气污染状况至关重要。高温气体净化主要包括脱硫和除尘两部分，此外还须脱除 HCI、HF 和碱金属蒸汽等有害杂质。在常规工艺中，脱硫和除尘作为独立的单元操作分别在各自的装置中完成。而在脱硫除尘一体化工艺过程中，将脱硫和除尘两个单元操作结合起来，即在一个操作单元中既达到除尘的目的又满足脱硫的要求。脱硫除尘一体化操作可以简化工艺流程，节约设备投资。因而，研究开发适合于我国燃煤锅炉烟气脱硫除尘一体化设备具有重要的使用价值。目前烟气脱硫除尘一体化装置主要是通过工艺改造和设备优化组合来实现脱硫除尘的目的，很少有人来通过改良脱硫除尘剂的配方来实现这一目的。假如能够在现有的成熟的高效率脱硫工艺的基础上，在投资成本和运营成本都不高的情况下，通过一些工艺的改良和脱硫药剂的改善来提高其除尘效率，使得该脱硫除尘一体化装置既有良好的脱硫效果，又能获得较高的除尘效率。这种 技术的研制和开发一定会有很好的推广价值，产生良好的社会效益和经济效益。1.2 设计任务书1.2.1 设计题目燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统1.2.2 设计目的通过设计进一步消化和巩固本能课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化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、使用技术资料、编写设计说明书的能力。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：CY=68% HY=4% SY=1% OY=5% NY=1% WY =6% AY=15% VY=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 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。 净化系统设计方案的分析确定。 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。 管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置。并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。 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。 编写设计说明书：设计说明收按设计程序编写、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、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整、装订成册。图1-1 锅炉房平面布置图 图1-2 -剖面图 图纸要求 除尘系统图一张（1号图或2号图）。系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号、并附明细表。 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设计依据及原则运用所学知识设计某一燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计。严格按照锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）二类区标准，二氧化碳排放标准进行设计计算。表1-3 锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值锅炉类别适用区域烟尘排放浓度/烟气黑度（林格曼黑度，级）燃煤锅炉自然通风锅炉（502050530110550.510.510.519535烟囱最低高度202530354045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根据上表,由锅炉总的蒸发量（额定出力）为,选烟囱高度为40m.3.4.2烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算： （m）式中通过烟囱的总烟气量，；按表3-5选取的烟囱出口烟气流速，m/s表3-5 烟囱出口烟气流速/ (m/s)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6-102.5-3选定结果为 :烟囱底部直径：式中烟囱出口直径，m；烟囱高度，m；烟囱锥度（通常取i=0.02-0.03）。取i=0.02结果为:烟囱的抽力式中烟囱高度，m；外界空气温度， C烟囱内烟气平均温度，C当地大气压，Pa。结果为:3.5 系统阻力计算3.5.1摩擦压力损失 对于圆管：式中摩擦阻力系数（实际中对金属管道可取0.02.对砖砌或混凝土管道可取0.04）。管道直径,m烟气密度，kg/m3管中气流平均速率, m/s管道长度,m经计算，管道总长度为40m，则L=40/4=10m烟气密度：对于金属管结果为:局部压力损失式中异形管件的局部阻力系数，与相对应的断面平均气流速率，m/s烟气密度，kg/m3图3.5中一为渐缩管。 图3.5 除尘器入口前管道示意图45度时，=0.1，取=45度，=12.5m/s结果为：6.56（Pa）L1=0.05tan67.5=0.12（m）图6.2中二为30度Z形弯头H=2.985-2.29=0.695=0.7（m）H/D=0.7/0.63=1.11取=0.157=0.157 （=1.0）结果为：图3.5中三为渐阔管 取 ，则图3.6中a为渐扩管图3.6 除尘器出口至风机入口段管道示意图45度时，=0.1，取=30度，=12.5m/s结果为：6.56（Pa）L=0.93(m)图6.3中b、c均为90度弯头D=630，取R=D则=0.23结果为：两个弯头对于如图3.7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1128Pa）为:3.6 风机和电动机的选择及计算3.6.1标准状态下风机风量计算式中1.1风量备用系数，标准状态下风机前表态下风量，m3/h风机前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度, C当地大气压，kP结果为（1） 风机风压计算式中1.2风机备用系数；系统总阻力，Pa；烟囱抽力，Pa风机前烟气温度，C风机性能表中给出的试验用气体温度，C标准状态下烟气密度，kg/m3结果为根据Hy和Qy，选定Y5-47型No.7c的引风机，Y5-47型引风机是在原Y5-47型引风机性能基础上改进的产品，该引风机最佳工况点的全压内效率为85.6%，与原Y5-47型引风机相比较，由于进行了一系列改进，使噪声值有显著降低，噪声指标为12.5dB。性能表如下。表3-6 引风机性能表机号传动方 式转速/r/min流量/m3/h全压/Pa内效率/%内功率/kw所需功率/kwC式23201166330307912.421700（2） 电动机功率计算式中风机风量，m3/h风机风压，Pa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）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=0.950.98，用V型带传动时=0.95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、传动方式选定Y180M-2型电动机。3.7 系统中烟气温度的变化3.7.1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/(m3C）管道单位面积散热损失 KJ/(m3h)室内=4187 KJ/(m3h)室外=5443 KJ/(m3h)室内管道长：L=2.18-0.6-0.12=1.46室外管道长L=10-1.46=8.54 (m)取=1.3533.7.2烟气在烟囱中的温度降式中烟囱高度，m。温度系数。合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h；表3-7 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，壁厚小于0.5m）砖烟囱（壁厚大于0.5m）A20.80.40.2总温度降：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/%处理烟量/m3/hXLD-4型210086035005808608501175092-9512000风机型号转速/（r/min）风量/（m3/h）全压/Pa轴功率/kWY5-47232011663303017电动机型号转速/（r/min）功率/kW传送皮带Y180M-2293022B226134.2净化处理设施的总平面、剖面图布置图 见附录1,附录2.参考文献1 孙一坚主编.工业通风. 北京：中国建筑工业出版社,19942 陆耀庆主编.供暖通风设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，19873 郝吉明，马广大主编.大气污染控制工程. 北京：高等教育出版社，20024 中国石化集团上海工程有限公司，金国淼.石油化工设备设计选用手册 除尘器设计.北京：化学工业出版社，20085 孙研，通风机选型使用手册.北京：中国建筑工业出版社，2000 6 陈杰瑢主编，环境工程技术手册。北京:科学出版社，2008致 谢 首先我要感谢陈老师给予我课程设计上的指导，让我的设计任务能圆满完成。通过此次对某燃煤采暖锅炉房烟气系统的设计，在消化的同时加固了对专业课程所学的内容，在设计过程中清楚地了解到整个系统流程及其各组成部分所起的作用，在