社区SZL4-13型供暖锅炉与XZZ-Ⅲ型旋风除尘器初步设计

1、徐州庐傑嶽彖枚術岸冼毕业设计社区SZL4-13型供暖锅炉与xzz-in型淡风除尘器初步设计The Initial Design of Community SZL4-13 Heating Boiler andXZZ-III Cyclone Dust CollectorJ班 级环境监治101学生姓名XXX学 号XXXXXXX指导教师xxx职 称高级工程y帀/讲师导师单位XXXXX论文提交日期 2012年11月2012年11月目录第一章 总论61.1概述错误!未定义书签。1.2设计任务书61.2.1设计题目61.2.2设计目的61.2.3设计原始资料71.2.4 设计内容和要求81.3设计依据和原则

2、9第二章除尘器系统102.1方案确定与认证102.2工艺流程描述11第三章主要及辅助设备设计与选型113.1烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算113. 1. 1标准状态下理论空气量113.1.2标准状态下理论烟气量123. 1.3标准状态下实际烟气量123.1.4标准状态下烟气含尘浓度133.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算133.2除尘器的选择133.3除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置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烟囱的抽力183.5系统中烟气温度的变化183.5.1烟气在管道中的温度

3、降183.5.2烟气在烟囱中的温度降193.6系统阻力的计算203.6.1混合气体产物的量，混合气体的密度203. 6. 2摩擦压力损失203. 6. 3 局咅B压力损失213. 7风机和电动机的计算253. 7. 1风机风量的计算253. 7. 1风机风压的计算253. 7. 2电动机功率的计算26第四章设备及布置图274. 1 设备一览表274. 2净化处理设施的总平面、剖面图布置图27参考文献28致谢29摘要研究大气污染的目的在于：查明污染物的來源；查明污染物在大气中的 物理化学行为及其对人体、动物、食品等的影响；制定适宜的大气污染物监测 手段，查明污染物在大气中的存在状态与存在浓度;研

4、究控制途径与治理方法; 提供立法管理的依据。大气污染的产生与污染源排放的许多特征有关。显然，污染物的排放率及其 物理和化学性质，决定了空气中所含污染物的数量和类型；另外，了解排放区的 状况、排放的持续时间以及污染物排放的有效高度等污染源特征也很重要。按大气污染的范围來说，大致可分为四类：局限性的局部地区大气污染， 如受某个工厂烟囱排气的直接影响；涉及某个地区的地区性大气污染，如工矿 区或其附近地区或整个城市大气受到污染；涉及更广泛地区的广域污染，如超 过行政区划的广大地域的大气污染;必须从全球范围考虑的全球性大气污染或 国际性大气污染。由于人类的活动,大气中二氧化碳的含量己由19世纪的0. 0

5、28% 增加到现在的0. 033%,引起了全球性的气候异常；人类大量使用制冷剂导致臭 氧层的破坏，乂直接危及人类和动植物，这己是全世界人民共同关心的环境问题。形成大气污染的三个要素是污染源、大气状态、污染汇一受体；大气污染的 三个主要过程是：污染物排放、大气相互作用和接受体的影响；大气污染的流程 顺序是：污染源排放污染物、进入大气环境的污染物与大气相互作用进行着散布、 转化和排除等过程；最后，根据接受体的影响确定大气污染的程度。污染物排放后，它们的扩散受多种尺度的大气运动（风和湍流）控制。温度 层结构决定了大气稳定度，而稳定度本身乂左右热力湍流强度（浮力）和地面混 合层厚度。混合层厚度和湍流强

6、度则调节污染物向上散布和较清洁空气从上空取 代污染空气的速率。边界层内的风场对污染物的水哦散布起着决定性的作用。风 速不但决定污染物向下风向输送的距离，而且还决定由烟云“伸张”所引起的稀 释，同时与地面粗糙度结合起來可以估计机械湍流的强度。风向则控制污染物输 送的一般路径，它的变率约束烟云在横向展开的范围。悬浮在大气中的污染物可能同时经受物理和化学的变化，这些变化由于气象 特征如水汽或水滴多少、空气湿度、太阳辐射强度和其他大气物质等有关。污染 物最后通过降水清洗、重力沉降或地面吸附和碰撞从大气中消除，这些都与大气 状态有关。总之，大气污染的形成需要具备三个条件：一是大量的污染物排入大气中； 二

7、是受当地不利气象条件的影响，使这些污染物不能在大气中及时扩散稀释；三 是污染物在大气中积累或变化，以及有些污染物的协同作用，使这些污染物的浓 度达到危害的程度。在这三个条件中，起重要作用的是大气污染物。summaryThe purpose of the lesearch of atmospheiic pollution is1. Findmg out the resource of the contamman匸2. Findmg out the physics and chemistry behavior of the contaminant in au; and its impact on

8、human body, aiuiiial, and food3. Foimulating right niomtor methods of atmospheiic pollution, and findmg out the Statu and density of contanuiiant in au4. Discussmg the control and cure methods5. Providing the proof of the lawThe production of atmospheiic pollution is linked with many features of the

9、 contanuiiant sources obviously, the numbei and type of the contanuiiant in an is decided by ER of contaminant and chemical propeitv. Moreover it is mipoitant to understand the statu of pollution area, the least time of discharge and the effective height of the contaminant.The atmospheiic pollution

10、can be classified based on the scope.1. circumsciibed atmospheiic pollution of parts of an area, like the area is effected bv the stack in some facoivsJJ2. Provincialism atmospheric pollution, like industrial and mining area and ifs around area even the whole city is contaminated 3. Wide area atmosp

11、heiic pollution, like the atmospheiic pollution which exceed the admuiistrative division.4. Global atmospheiic pollution. Because of the human activities, the carbon dioxide content in air sour to 0.033% fiom 0.028% in 1900s. its has caused the abnonnal worldwide. And the widespread use of refiigera

12、tmg fluid lias already mipenl on the human bemg and the aiumal. It becomes a worldwide problemAs can be shown on the flow chart of atmospheiic pollution, the tluee main features of atmospheiic pollution is source, statu of ail and acceptor of atmospheiic pollution. The main processes of atmospheiic

13、pollution is dischaiging, mteraction of an; and the effect of acceptor. The process of atmospheric pollution is, firstly, the contanuiiant is discharged by source, then the interaction of air scattei; transform and plus the contaminant At the end, the degree of atmospheiic pollution is ensured by th

14、e impact of the acceptor.第一章总论1.1设计任务书1.1.1设计题目某燃煤釆暖锅炉烟气除尘系统设计1.1.2设计目的性质：废气污染控制是废气污染控制工程的重要环节，是环境工程专业学生 在校期间第一次较全面的废气污染控制设计能力训练，在实现学生总体培养目标 中占有重要地位。任务与目的：通过本设计，掌握所学关于空气污染课程各基本原理和基本设 计方法的应用，培养环境工程专业学生解决实际问题的能力。运用各种污染物的 不同控制、转化、净化原理和设计方法，进行除尘、除硫、脱氮等废气污染控制 工程设计，使学生在废气污染控制工程方面得到工程训练。(1) 通过毕业设计，树立正确的设计思

15、想，培养综合运用废气污染控制设 计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识來分析和解决废气污染控制设计 问题的能力。(2) 学习废气污染控制设计的一般方法、步骤，掌握废气污染控制设计的 一般规律。(3) 进行废气污染控制设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料 和手册、运用标准和规范。(4) 培养学生理论联系实际、科学、严谨、求实的工作作风，踏实苦干、勇 于创新的敬业精神。1.1.3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：160 C烟气密度（标准状态下）：1. 34kg/m3空气过剩系数：a =1.5烟气在锅炉出口前阻力：

16、900 Pa当地大气压:97. 86 Pa冬季室外空气温度：-1 C空气含水（标准状态下）按0. 01293kg/m3设空气含湿量二12. 93g/m3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：Cy =65% Hy=5% Sy=l% 06%N二2 % Wv=6% A15%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。1.1.4设计内容和要求1. 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算。2. 净化系统设计方案的分析确定。

17、3. 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。4. 管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置。并计算各管道的管径、 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 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。6. 编写设计说明书：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等类容。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， 装订成册。a7UUri600nn_CO 寸6004 04036603000

18、S66Q66604A402920mo303330332032203450图1锅炉房平面布置图7. 图纸要求1）除尘系统图一张。2）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）。1.2设计依据和原则锅炉设备是燃料的化学能转化为热能，乂将热能传递给水，从而产生一 定温度和压力的蒸汽和热水的设备。锅炉型号：SZL4-13型，SZ一一双锅筒纵 置式，L一一链条炉排，4一一蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t/h或热水锅炉额定

19、供热量为若干10kcal/h新单位制应为MW。燃料燃烧就是供给足够的氧气，也就是想炉膛内供给足够的空气。冬季室外温度：-1C,设备安装在室外，考虑在冬天设备的防冻措施， 以及冬季排气冷凝形成的水雾、烟雾等。按锅炉大气污染物排放标准（GB 132712001）中二类区标准执行，故 建地应在二类区：城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一 般工业区和农村地区。在设计过程中要考虑各除尘器的除尘效率，设备用费等各项技术经济条 件。通过计算，根据工况下的烟气量、烟气温度及达到的除尘效率选择除尘器。 我选择的是选择XZZ-III型旋风除尘器技术工艺，这是一种非常典型的湿法烟气 脱硫除尘工艺，

20、具有结构简单、压力损失小、操作稳定、脱硫除尘效率高等优点。根据气液相对运动的不同，喷雾除尘脱硫装置可以分为 逆流型和 错流型。 逆流型是烟气向上运动，雾滴由喷嘴喷出向下运动，使气液得以充分混合，完成 除尘脱硫过程；错流型是雾滴由喷嘴向下喷出，而烟气水平流动。此外，在一些喷雾脱硫塔中，还有釆用顺流型的，即烟气向上运动，雾滴由 喷嘴向上喷出，与烟气同向流动，來增加气液接触时间，提高传质效果，同时与 逆流布置相比可以减小压力损失，但在应用中还是以逆流型更为常见。第二章除尘器系统2. 1方案确定与认证对于选择XZZ-III型旋风除尘器是一种高效的除尘器，除尘效率可达93%以上, 除尘器本体阻力低于90

21、0Pa,用现在的锅炉引风机就可以保证锅炉的正常运行。 选择旋风除尘器的原因在于：磁力与静电式除尘器在电力消耗上较大，洗涤时除 尘器对于水资源的消耗较大，且在冬天容易因部分器件结冰而造成效率降低或故 障无法除尘，在过滤式的选择上，因为过滤式除尘器占地面积较大，且清洗起來 较旋风除尘器而言工作量较大，在除尘效率与各项优缺点的比较下，我选择机械 式除尘器中的旋风式除尘器。型号为XZZ-III型旋风式除尘器。旋风除尘器工作方式于构件见下图:炳气2.2工艺流程描述锅炉烟气由引风机抽出，首先含尘气体进入除尘器气体步室入口，通过导向 器在旋风子内部旋转，气体在离心力的作用下，粉尘被分离。降落在集尘箱内， 经

22、锁气器排出。净化了的气体，形成上升的旋流。经排气管汇于汇风室，后经除 尘由出口经引风机排人烟囱排入大气中。本除尘器适用于各种型号各种燃烧方式 锅炉的烟尘治理。第三章主要及辅助设备设计与选型3.1烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算3.1.1标准状态下理论空气量4.76(1.867 Q+5.56H+0.7S0.70)(加/灯)式中C，,HSV,OV-分别为煤中各元素所含的质量分数。计算：Qa= 4.76x(1.867x0.65 + 5.56x0.05 + 0.7x0.01-0.7x0.06)=6.93 (w?/kg)3.1. 2标准状态下理论烟气量（设空气含湿量1239g/m5 ）0、= 1.867

23、（CV+O.375S） +11.2/v+1.24W+0.016e；+0.790 ：+0.8Mv（屛/Rg）式中0“-标准状态下理论空气量，阳kg，一煤中水分所占质量分数，%NN元素在煤中所占质量分数，%计算Q = 1.867 x （65% + 0.375 x 1 %） +11.2 x 5% +1.24 x 6% + 0.016 x 6.93+ 0.79x6.93 + 0.8x2%=7.45（f/kg）3.1. 3标准状态下实际烟气量0s=Os+lOlga 1）0“（刀畑）式中空气过量系数；0厂-标准状态下理论烟气量，m/kg0厂-标准状态下理论空气量，m/kg计算：Qs= 7.45 + 1.0

24、16（1.5-l）x 6.93=10.97（加/Rg）3.1. 4标准状态下烟气含尘浓度式中血厂-排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数;4厂-煤中不可燃成分的含量;Q-标准状态下实际烟气量 F/kg。计算：3.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算式中S_ 煤中可燃硫的质量分数0厂-标准状态下燃煤产生的实际烟气量，Bkg计算：C“ =寻导 xl06= 1823.15（?g /m3）3. 2除尘器的选择3.2.1除尘器应达到的除尘效率式中C-标准状态下烟气的含尘浓度，mg/m3C厂标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，吨鬧计算:1 200粉尘一 2.18x10=90.825%3. 2. 2除尘器

25、的选择工况下烟气流量T式中Q-标况下烟气量，血ihT-工况下烟气温度，KT-标况下温度，273K计算：Q=Qx设计燃煤量= 10.97x800=8776(?/ h)Q= 877囂+273) = 3.87(, ”/s)根据烟尘的粒径分布或种类、工况下的烟气量及要求达到的除尘器效率和所需去除硫的要求确定除尘器：选择XZZ-III型旋风除尘器，产品性能规格见表表XZZ-III型旋风除尘器技术参数型号配套锅炉容处理烟气量/(m3/h)除尘效率/%设备阻力Pa分割粒径/pm质量/kgXZZ-III41200093%35烟囱最低高度/m202530354045锅炉房装机总容量MW273-1273+1603

26、. 5系统中烟气温度的变化3. 5.1烟气在管道中的温度降qF(c)Q标准状态下烟气流量，m7hQ标准状态下烟气流量，m7h式中Q标准状态下烟气流量，m7hF 一一管道散热面积，m2G 标准状态下烟气平均比热容(一般为1. 3521. 357KJ/O沪C )9 一一管道单位面积散热损失KJ/(m3h)查相关数据可知室内 4=4187 KJ/(m3 h)室外 q 2=5443 KJ/ (m3 h)室内管道长：厶=2.5 0.6 0.12 = 1.78加F = 7rd = 3.14x0.6x1.78 = 3.35 加室外管道长：L.= 10-1.78 = &22加F:=屈 J2= 3.14 x 0

27、.6 x 8.22 = 15.5m2取 G =1.353A 耳占、4187 x 3.355443 x 15.5f i=1=- =11 QC v QC v 8776 x 1.3538776 x 1.3533.5.2烟气在烟囱中的温度降HA75Co式中H -烟囱高度，mQ-合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h4-温度降系数，可由表3. 5查得。计算:40x0,44=4CAT = +4= 8.28 + 4 = 12.28 C3.6系统阻力的计算3.&1混合气体产物的量，混合气体的密度A/汕匕=M coco, + M 0,00、+ M+ M 企 00*0 + M SOSO= 44x0.65 +

28、 32x0.06 + 28x0.02 + 18x0.06+64x0.01=32.8 g f molPMRT(97860-900)x32.88.314x433= 0.88Kg/屛3. 6. 2摩擦压力损失对于圆管式中L 一一管道长度,m(%)P一一烟气密度，kg/m3表3.5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 （壁厚小宇0. 5m）砖烟囱（壁厚大于0. 5m）A20.80. 10.21/一一管中气流平均速率，m/s管道直径,m几一一摩擦阻力系数是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度占的函数，可以查 d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久可取

29、0. 04）o计算:对于直径600mm的圆管： 厶=107P=Pn对于金属管兄= 0.02= 0.02x 挣084xl388,2= 26.91 (Pa)3. 6. 3局部压力损失心牛(Pd)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；V-与相对应的断面平均气流速率,misQ-烟气密度，kg/m5(1) &W45 度时，=0.1, AP = x1- = 0.1xQ-84x13-88 =&l(Pa)2 2取 & =45 度，v=13.88nVs结果为：Ap = 8.1 (Pa)Ll=0.6Xtan67.5=1.4 (m)图6.2中二为30度Z形弯头H=2985239=0595

30、=06 (m)HD=060.6=l取 =0.157呂=& 了 =0.157( =1.0)结果为:渐阔管;P = 1.57x0.84x13.8822=127（內）314x07，玉=1.363.14x0.6-4取则w宁。叫I如g#-L图 除尘器出11至风机入门段管道示意图图中b、c均为90度弯头D=600,取 R=D则 $ =0.23结果为:AD介“ 0.84X13.882P = X = 0.23 X= 18 4(Pa)两个弯头P = 2AP = 36.8(&)对于如图6.4中所示T形三通管V 山 SV313T形三通管示意图彳=078= 0.78x0.84xl3.8822=62.4(Pa)对于T形

31、合流三通=0.55结果为：=0.55 x0.84X13.88,2=44(Pa)系统总阻力（其中锅炉出II前阻力为900Pa,除尘器阻力900Pa）为工 AA = 127 + 8.1 + 1.6 + 36.8 + 62.4 + 44+ 900 + 900 = 2079.9( )3. 7风机和电动机的计算3.1.1风机风量的计算0 = l10x273 + J273101.325(m3/h)式中1.1风量备用系数;0-标准状态下风机前标态下风量，m7h；-风机前烟气温度，C,若管道不太长，可以近似取锅炉排烟度;B-当地大气压力，kPa计算:Q、=l.lx8776x273+160 101.325x27

32、397.86= 15853.5(m3/A)31.1风机风压的计算1心7曾忙加）式中1.2-风压备用系数;W-系统总阻力，Pa；S-烟囱抽力，Pa；t p风机前烟气温度；匚-风机性能表中给出的试验用气体温度，C；Qv-标准状况下烟气密度，134灯/屛B-当地大气压，KPaHv=1.2(ZA/7-Sv)273 + f273+ rv101.325 xB1.293Py= 1.2(2079.9-160)273+160x273 + 250101.325x97.861.2931.34=19055(九)3. 7.2电动机功率的计算式中 Q、-风机风量，加/?；Hy风机风压，Pa；n I一一风机在全压头时的效率

33、（一般风机为0. 6,高效风机约为0. 9）；n2一一机械传动效率，当风机与电机直联传动时112=1，用联轴器连接时n.950.98,用V形带传动时1）2=0.95；B一电动机备用系数，对引风机，0 = 1.3M心=14(a3600x 1000%二3600x 1000x 0.6 x 0.95型号转速/r min-1功率/kw传动皮带（内周长X根数）Y160L-2B312931&5B2261X3根据发动机的功率，风机的转速，传动方式选择Y160L-2B3电动机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除尘效率 /%处理风量/m3/hXZZ-III 型750X4053580X86085093-9912000风机型号转速 / (r/min)风量/ (m3/h)全压/Pa轴功率/kWG、 Y4-73129318000257820. 5电动机型号外形尺寸/mm功率/kW质量/kgY160L-2B31530x1322x174418. 55004.2净化处理设施的总平面、剖面图布置图6669900MOJU CKJKT1B