大气课程设计锅炉除尘系统

1、1设计课程任务书 . . 11.1设计题目 . . 11.2设计目的 . . 11.3设计原始材料 . . 11.4设计内容和要求 . . 21.5主要参考书目 . . 32烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算 . 42.1标准状态下理论空气量 . 42.2标准状态下理论烟气量 . 42.3标准状态下实际烟气量 . 42.4标准状态下烟气含尘浓度 . 52.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 . . 53除尘器的选择 . . 63.1除尘器应该达到的除尘效率 . . 63.2除尘器的选择 . . 64确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置 . . 84.1各装置及管道布置的原则 . . 84.2

2、管径的确定 . . 85烟囱的设计 . 95.1烟囱高度的确定 . . 95.2烟囱直径的计算 . . 95.3烟囱的抽力 . . 106系统阻力计算 . . 116.1摩擦压力损失 . . 116.2局部压力损失 . . 127系统中烟气温度的变化 . . 157.1烟气在管道中的温度降 . 157.2烟气在烟囱中的温度降 . 158风机和电动机的选择及计算 . . 168.1标准状态下风机风量计算 . . 168.2风机风压计算 . . 178.3电动机功率计算 . . 189通风除尘系统布置图 . . 1910小结及参考文献 . 2210.1小结 . . 2210.2 参考文献 .222

3、.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建立煤燃烧的假定：1、煤中固定氧可用于燃烧；2、煤中硫主要被氧化为 SO2；3、不考虑 NOX的生成；4、煤中的 N在燃烧时转化为 N2。标准状态下理论空气量Y Y Y Y式中 CY ， HY ，SY ， OY 分别为煤各元素所含的质量分数。Y Y Y Y代入 CY72% ， H Y 4%， SY 1%， OY 5%，得 Qa =4.76 (1.867 0.72+5.56 0.04+0.7 0.01-0.7 0.05)=7.32 (m3 /kg)2.2标准状态下理论烟气量(设空气含湿量为 12.93 (m3/ kg)3式中 Qa 标准状

4、态下理论空气量， (m /kg) ；W Y 煤中水分所占质量分数，；0.06+(0.016+0.79)设计耗煤量Y NY N元素在所占质量分数，；代入Qa =7.32 (m3/kg), WY =6%,N Y =1%,得 QS 1.867 (0.72+0.375 0.01)+11.2 0.04+1.247.32+0.8 0.01=7.78 (m /kg)2.3标准状态下实际烟气量式中空气过剩系数 , 取 1.43注意：标准状态下烟气流量 Q以m3 / h计，因此， Q3代入QS 7.78 (m /kg)，Qa 7.32 (m /kg)，3得 QS =7.78+1.016 0.4 7.32 10.

5、75 (m /kg)Q QS 设计耗煤量 =10.75 600 =6450 m3 /hQ标准状态下实际烟气量2.4标准状态下烟气含尘浓度标准状态下烟气含尘浓度：式中 dsh 排烟中飞灰占不可燃成分的质量分数；AY 煤中不可燃成分的含量；3(m3 / kg)3(kg /m3)3QS 标准状态下实际烟气量，(m / kg)代入 dsh 16%, AY =11%,QS 10.75得 C=0.11 0.16/10.75=0.001642.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算Y式中 SY 煤中可燃硫的质量分数代入 SY1%,QS10.75 (m / kg),3得 CSO2 =20000/10.75 1.

6、86 103 (mg / m )XLD-4型3.除尘器的选择3.1除尘器应该达到的除尘效率Cs 标准状态下烟气含尘浓度， mg/m3；3C 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值， mg/m 。代入 C=1637, CS =200,得 1-200/1637=0.8778=87.78%3.2除尘器的选择工况下烟气流量：3式中 Q标准状态下的烟气流量， (m3 /h)T 工况下烟气温度， KT 标准状态下温度， 273 KQ=6450 ( 273+160) /273 = 10230m3 /h总的烟气流速 Q/3600=10230/3600=2.84 m3/ s根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除

7、尘效率确定除尘器：选择多管式旋风除尘器，产品性能规格见表 3.1表 3.1 除尘器产品性能规格型号配套锅炉容处理烟气量 除尘效设备阻力分割粒径质量量/(j/H)/(m3/h)率/%/Pad/(50um)/kgXLD-441200092-95932-11283.06-3.32369表 3.2 除尘器外型结构尺寸（见图 3.1 ）ABCDEFGHMN14001400300503501000298544607004235图 3.1 除尘器外型结构尺寸4 2.84 140.508 m4.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根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确定各装置的

8、位置。一旦确定各装置 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管径的确定式中 Q工况下管内烟气流量， m3 /s ；v烟气流速， （对于锅炉烟尘 =10-15 m/s） 取 =14 m/s圆整并选取风道表 4.5 风道直径规格表钢制板风管外径 D/mm外径允许偏差 /mm壁厚 /mm50010.75内径 :d1 500-2 0.75=498.5(mm)由公式可计算出实际烟气流速：V=14.6 (m/s)符合锅炉烟尘 =10-15 m/s5.烟囱的设计5.1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

9、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 5.1 ）确定烟囱的高度。表 5.1 锅炉烟囱的高度锅炉总额定出力 /（t/h）11-22-66-1010-2026-35烟囱最低高度 /m202530354045锅炉总额定出力： 44=16（t/h ）,故选定烟囱高度为 40 m5.2烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：式中Q 通过烟囱的总烟气量， m3 /h ；按表 5.2 选取的烟囱出口烟气流速， m/s表 5.2 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时机械通风10-204-5自然通风6-102.5-3选定 =4m/s40920 d 0.

10、0188 4 =1.90m圆整取 d=1.9 m 。烟囱底部直径式中d2 烟囱出口直径， m；H 烟囱高度， m；i 烟囱锥度（通常取 i=0.02-0.03 ）。5.3烟囱的抽力 式中 H烟囱的高度， m；tk 外界空气温度， -1；tp 烟囱内烟气平均温度， 160；B 当地大气压， 97860Pa 。6. 系统阻力计算273273 1601.34 273 0.844436.1摩擦压力损失（ 1）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 ） d 管道直径 ,m3烟气密度， kg/m3管中气流平均速率 , m/sL 管道长度 ,m.对于直

11、径 500mm圆管：L=9.5m结果为 :（ 2）对于砖砌拱形烟道（见图 6.1 ）D=500 mmkg /m3)=n式中， A 为面积， X为周长B 3.14 0.45X= 2B+ B =20.45+ 3.14 0.45 = 1.6065m22 R=0.2820/1.6065=0.1755mL 为 18.45m , =0.04烟道式中 S 为面积，结果为：B=450 mmS=0.2820m图 6.1 砖砌拱形PLL v2 g d20.0418.454 0.175520.84 14.622=91.1(pa)6.2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

12、气密度， kg/m3图 6.2 中一为渐缩管。图 6.2 除尘器入口前管道示意图45 度时， =0.1，取 =45 度， =14.6m/s结果为：p 8.95 （ Pa）L1=0.05 tan67.5=0.12 （m） 图 6.2 中二为 30 度 Z 形弯头H=2.985-2.39=0.595=0.6 （m） H/D=0.6/0.5=1.2取 =0.157= Re =0.157 （ Re =1.0 ） 结果为：p 14.01 （ Pa）图 6.2 中三为渐阔管45 度时，取 =30 度，结果为：图 6.3 中 b 、结果为：两个弯头图 6.3 中 a 为渐扩管图 6.3 除尘器出口至风机入口

13、段管道示意图=0.1，=14.6m/sp 8.95 （ Pa）L=0.93（m）c 均为 90 度弯头D=500，取 R=D则 =0.23p 20.6 （ Pa）对于如图 6.4 中所示 T 形三通管1128Pa）为:=0.78p 69.8 （ Pa）对于 T 形合流三通 =0.55结果为：p 49.2 （ Pa）系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为 800Pa，除尘器阻力m3/h7.系统中烟气温度的变化7.1烟气在管道中的温度降式中Q 标准状态下烟气流量，F 管道散热面积， m2CV 标准状态下烟气平均比热容(一般为1.352 1.357KJ/(m 3C)q 管道单位面积散热损失 KJ/(m 3

14、h)室内 q =4187 KJ/(m 3h)室外 q =5443 KJ/(m 3h)室内管道长：L=2.18-0.6-0.12=1.46F= L D=2.29 (m 2)室外管道长t1qFQ CV)L=9.5-1.46=8.04 (m)F=LD=12.69 (m 2)7.2烟气在烟囱中的温度降式中H 烟囱高度， m。A 温度系数，可由表 7-2-1 查得。D 合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h ；表 7.1 烟囱温降系数烟囱种类钢烟囱（无衬 钢烟囱（有衬砖烟囱（ H50m，砖烟囱（壁厚大筒）筒）壁厚小于于 0.5m)0.5m)A20.80.40.2总温度降：8.风机和电动机的选择及计

15、算8.1标准状态下风机风量计算式中 1.1 风量备用系数；Q 标准状态下风机前表风量；tp 风机前烟气温度，若管道不太长，可以进似取锅炉排烟温度；B 当地大气压， kPa。8.2风机风压计算式中 1.2 风量备用系数；h 系统总阻力， Pa；Sy 烟囱抽力， Pa；t p 风机前的烟气温度，；ty 风机性能表中给出的试验用气体温度， ；（参考德惠风机选型系统）y 标准状况下烟气密度， 1.34 kg/m3 。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

16、型引风机相比较，由于进行了一系列改进，使噪声值有显着降低，噪根据电动机的功率、风机的转速、传动方式选定Y180M-2型电动机声指标为 12.5dB 。性能表如下表 8.2 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23201166330307912.4217008.3电动机功率计算式中 Qy 风机风量；Hy 风机风压；1风机在全压头时的效率 ,0.81 （一般风机为 0.6 ，高效风机约为 0.9 ）；2 机械传动效率，当风机与电动机直连传动时2 =0.95 ；电动机备用系数，对风机， =1.3 。9.通风除尘系统布置图锅炉

17、烟气除尘系统布置图和立面图分别见图 9.1 和 9.2 。图 9.1 锅炉烟气除尘系统立面图A-A 侧面图设计说明见下页图 9.2 锅炉烟气除尘系统布置图设计说明烟道为砖烟道，导角为 45 度，与圆管连接处采取密封措施， 所有器件接口处均 用法兰盘连接序号名称个数规格型号备注1烟道1H=40m上径直径 800，下径直径 500， 厚 300砖烟道2人孔15004003导流板14烟道110001000砖烟道5圆管外径直径 500，壁厚 0.75钢制6V形带57风机4Y5-47 型 No.7C8电动机4Y180-29弯头890 度圆形，直径 50010天圆地 方1211降尘器4XLD-4型12弯头430度Z型13锅炉4SZL4-1310.小结及参考文献10.1小结本次大气污染控制工程课程设计主要设计了一燃煤电厂的某燃煤采暖锅炉房烟 气除尘系统。通过本次课程设计，我们不但回顾了课本中学习的内容、巩固了知识， 另一方面， 也对当前环保产业的发展有了直观的认识， 特别是除尘设备的发展现状。 从风量计算，浓度计算，除尘效率到管线布置，我们初步将学过的知识