燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度地计算

1、阳* * 大学环境工程学课程设计题 目：某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计院 系：环境与安全工程学院专 业：班 级：学生：指导教师：2012 年9 月 日/、八1 前言1.1 我国大气治理概况我国大气污染紧，污染废气排放总量处于较高水平。 为节制和整治大气污染， “九五”以来， 我国在污染排放节制技能等方面开展了大量研究研发工作， 取患 了许多新的成果， 大气污染的防治也取得重要进展。 在“八五”、“九五”期间， 国家辟出专款开展全球气候变化预先推测、 影响和对策研究， 在温室气体排放和 温室效应机理、 海洋对全球气候变化的影响、 气候变化对社会形态经济与自然资 源的影响等方面取得很猛进展。 近

2、年来， 我国环境监测能力有了很大提高， 初步 形成了具有中国特色的环境监测技能和管理系统，环境监测工作的进展明显。“九五”期间全国主要污染物排放总量节制计划基本完成。 在国生产总值年 均增长 8.3%的情况下，在大气污染防治方面， 2000 年全国二氧化硫、烟尘、工 业粉尘等项主要污染物的排放总量比“八五”末期分别下降了1015%结合经济结构调整，国度取缔、关停了 8.4 万多家技能落后、浪费资源、劣 质、污染环境和不切合安全生产条件的污染紧又没有治理前景的小煤矿、 小钢铁、 小水泥、小玻璃、小炼油、小火电等“十五小”企业，对高硫煤实行限产，有用 地削减了污染物排放总量。1.2 大气污染防治技

3、能为节制和整治大气污染， “九五”以来， 我国在石炭洁净加工研发技能、 石 炭洁净高效燃烧技能、 石炭洁净转化技能、 污染排放节制技能等方面开展了大量 研究和研发，取患了许多新的成果。如果中国的燃煤电站的烟气排放要达到目前发达国度规定的水平， SO2 的排 放量将从每一年680万吨下降至170万吨，NOx的排放量将从100%下降至30%, D02也将减排2500万吨。中国节制和整治大气污染任重而道远。设计尺度主要参考大气污染物排放限值，工艺运行设计达到国度GB13271-91 锅炉大气污染物排放尺度。除尘脱硫设计原则 (1)脱硫率80%。除尘效率97%;(2)技能较为成熟 ,运行费 用低；投资

4、省；(4)能利用现有设施；(5)建造工期短,方便;系统简便,易于操 作管理；(7)主体设备的使用寿命8 a ;(8)烟气脱硫以氧化镁为主要吸收剂,并充 分利用锅炉排渣水的脱硫容量 , 达到以废治废 , 降低运行成本的目的。2 设计任务书2.1 设计题目某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计2.2 原始资料锅炉型号：SZL4-13型，共8台(2.8MW 8)设计耗煤量： 600kg/ 台排烟温度：160C烟气密度： 1 .34kg/m 3； 空气过剩系数： 1.4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： 800Pa 当地大气压力： 97.86kPa冬季室外空气温度：-C 空气

5、含水(标准状态下) ： 0.01293kg/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% 该锅炉排放污染物标准(GB13271-2001中二类区标准执行，需要达到指标: 烟尘浓度排放标准(标准状态下) ： 200mg/m3。二氧化硫排放标准(标准状态下) ： 900mg/m32.3 设计目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学的容，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、

6、进行设计计算、 绘制工程图、使用技术资料、查阅有关设计手册、编写设计说明书的能力。3 设计计算过程3.1. 燃煤锅炉排烟量及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Q'a=4.76 X (1.867C Y+5.56HY+0.7SY-0.70 Y)式中一一CY ,H Y,SY,0Y分别为煤中各元素所含的质量分数。Q'a=4.76X(1.867+0.86+5.56 X0.04+0.7 X0.01-0.7 X0.05)=6.79(m3/kg)3.1.2 标准状态下理论烟气量 (设空气含湿量 12.93g/kg)Q's=1 .867(CY+0.375SY)+1

7、1 .2H Y+1 .24WY+0.016 Q'a +0.79 Q'a +0.8NY(m3/kg)式中 Q'a 标准状态下理论空气量，W Y 煤中水分的质量分数；N Y N元素在煤中的质量分数；Q's=1.867X(0.68+0.375X0.01)+11.2 X0.04+1.24X0.06+0.016 X6.97+0.97 X6.97+0.8 X0.01=7.42(m3/kg)3.1.3 标准状态下实际烟气量' ' 3Qs = Qs+1.016( a -1) Qs(m/kg)式中一一空气过量系数标准状态下理论烟气量，(m3/kg)标准状态下理论空

8、气量，(m3/kg)标准状态下烟气流量Q应以(m3/h)计，因此，Q=Qs设计耗煤量3Qs=7.42+1.016 X (1.4-1) X 6.97=10.25(m /kg)Q=Qs设计耗煤量=10.25X 6006150(m3/h)烟气含尘浓度式中dshdsh?AYQS(kg/m3)排烟中飞尘占煤不可燃成分的质量分数;煤中不可燃成分的含量;Qs标准状态下实际烟气量,标准状态下烟气中二氧化硫浓度计算Cso2 等 105(mg/m3) Q式中S Y煤中硫的质量分数;Q s标准状态下燃煤产生的实际烟气量，CSO2 2 :号；,98 106(mg/m3) 1.91 103(mg/m3)3.2除尘器的选

9、择除尘效率CS1 S C式中C 标准状态下烟气含尘浓度,C s标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，(mg/m3)2001391.45%2.34 103除尘器的选择工况下烟气流量Q' QT- (m3/h)T式中Q标准状态下的烟气气流量，T'工况下烟气温度，K;T标准状态下温度，273K。Q' 6150 (273 16°)9754(m3/h) 273则烟气流速为9754 2.7(m2/s)36003600根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器：由蓝天锅炉设备制造所提供的“ XDCG型陶瓷多管高效脱硫除尘器”(国家级科技成 果重点推广计划项目)中

10、选取XDCG型陶瓷多管高效脱硫除尘器。产品性能规 格见表3-3-1，设备外形结构尺寸见表3-3-2 。表3-3-1 XDGC4型陶瓷多管高效脱硫除尘器产品性能规格型号配套锅 炉容量/(j/H)处理烟 气量/(/h)除尘效率/%排烟黑度设备阻力/脱硫效率/%质量/XDGC4812000>98=1级 林格曼 黑度8001400> 852800表3-3-2 XDGC4型陶瓷多管高效脱硫除尘器外型结构尺寸HHHHABCDEF446029854235700140014003005035010004管道的布置与计算确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置。并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口

11、径以及系统总阻力。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位置。 一旦确定各装置 的位置，管道的布置也就基本确定了。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d式中q 工况下管道的烟气气流量，m/s ；v 烟气流速，m/s （对于锅炉烟尘=1015m/s）取 v=14m/sd,3414214 0'49(m)由公式d4Q4 2.73.14 0.4955213.8(m/s)圆整并选取风道外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm500± 10.75径=d=500-2X 0,75

12、=495.5(mm)5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3-3-3 ）确定烟囱的高度。表3-3-3锅炉烟囱的高度锅炉总额定出力/（t/h）<1122661010202635烟囱最低高度/m202530354045锅炉总额定出力:4 X 8=32(t/h)故选定烟囱高度为45m5.2烟囱直径的计算烟囱出口径可按下式计算：d 0.0188. Q(m)式中 Q 通过烟囱的总烟气量，m3/hw按表3-3-4选取的烟囱出口烟气流速，m/s3-3-4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

13、荷机械通风102045自然通风6102.53选定w=4m/s9754d2 =0.01882.63(m)4圆整取d=2.6m烟囱底部直径d1 d2 2，i，H (m)式中d2烟囱出口；h烟囱咼度，mI 烟囱锥度；(通常取i=0.020.03 )取 i=0.02d 2.63 2 0.02 454.43(m)5.3烟囱的抽力Sy0.0342H(1273 tk1273-).B(Pa) t p式中H烟囱咼度；m;tk 外界空气温度，°ctp 烟囱烟气平均温度，cB当地大气压，PaSy0.034245 (273 1)97.86 103273 160206(Pa)6.系统阻力的计算6.1摩擦压力损

14、失L 2对于圆管PL一？一(PJd 2式中l管道长度，md 管道直径，m烟气密度，kg/ m2 管中气流平均速率， m/s；摩擦阻力系数，是气体雷诺数 Re和管道相对粗糙度 -的函数。 d可以查手册得到(实际中对金属管道值可取0.02，对砖砌或混凝土管道值可 取 0.04) 0a，对于500管道L=9.5m273273 1601.342734430.84(kg/m3)2Pl30.4(巳)9.5 0.84 13.8 0.02 -0.52b. 对于砖砌拱形烟道A=2X - D2 B2- (B)2D=500mm故 B=450mm则R=X式中，A为面积，X为周长。6.2局部压力损失2-(Pa)式中2-

15、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-相对应的断面平均气流速率,m/s-烟气密度，kg/m345 C时，=0.1取 45 C，v=13.8m/s20.1 °84 1388.0(Pa)l10.05 tan67.50.12(m)h=2.985-2.39=0.595=0.6(m)h/D=0.6/0.5=0.12 ，取'=0.157Re由手册查的Re =1.01.0 0.1570.157v2 p T0.157图中三为渐扩管035 11.79314咤4查大气污染控制工程附表一，并取30则 0.19v20.190.84 13.8215.2( Pa)0.1920.

16、84 13.8215.2(Pa)l3 (1 °；985)ta n150.93(m)图3-3-4中a为渐扩管45 时， 0.1取a =30°, v=13.8m/s0.120.84 13.828.0(Pa)L=0.93(m)图3-3-4中b,c均为90o弯头D=500,取 R=DJ则0.23则2 2v ccc 0.84 13.8 g/小、 p0.2318.4( Fa)2 2两个弯头p'2 p 2 18.436.8( Pa)对于如图3-3-5所示T形三角管o.780.780.84 13.82262.4(Pa)对于T形合流三通0.552 20.55 込迪 44(Pa)2 2

17、系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为 800Pa,除尘器阻力1400Pa）为h 30.4 84.1 8.0 12.6 15.2 8.0 36.8 62.4 44 800 14002601.5(Pa)7风机和电动机选择及计算7.1标准状态下风机风量的计算式中Qy 1.1Q273 tp2731.1 风量备用系数标准状态下风机前风量,咤(m3/h)BmVhtp风机前烟气温度，C,若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度;当地大气压力，kPa273 160 101.325 615011109.8(m3/h)97.86Qy1.17.2风机风压的计算Hy 1.2(273 hf tytp迦(Pa)By式中1.2风压

18、备用系数;273系统总阻力，巳;Sy烟囱抽力，Patp风机前烟气温度，Cty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273160101.3251.293、Hy1.2(2601.5-183)2400(Pa)27325097.861.34机号传动方式转速/(r/min)工况序号流量/(/h)全压/效率/%功率所需功率6.5C2620211930299278.612.6117.66根据 和 选定丫5-47-136.5C工况号为2的引风机，性能表如下。7.3电动机功率的计算NeQy H y3600 1000 1 2(kW)式中Qy风机风量，mhHy风机风压，Pa1 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)；2 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= 0.950.98，用V形带传动时2=0.95 ；电动机备用系数，对引风机，=1.3Kl 11109 2400 1.3八Ne16.9(kW)3600 1000 0.6 0.95根据电动机的功率、风机的转速。传动方式选定丫180M-2型电动机。8.系统中烟气温度变化8.1烟气在管道中的温度降t1q?FQ?5(C)式中Q 标准状态下烟气流量，；F 管道散热面积，卅；Cv 标准状态下烟气平均比热容，一般为1.35