DLP2-13型锅炉低硫烟煤烟气旋风除尘系统设计

1、1.燃烧计算11.1实际耗空气量计算11.2产生烟气量计算21.3灰分及二氧化硫浓度计算22.净化方案设计及运行参数选择42.1旋风除尘器的工作原理42.2旋风除尘器的特点42.3运行参数的选择与设计42.4净化效率的影响因素42.4.1旋风除尘器结构尺寸对净化效率的影响42.4.2操作条件对旋风除尘器性能的影响53.设备结构设计与计算63.1进气口设计计算63.2旋风除尘器外筒直径的设计计算73.3旋风除尘器高度的设计计算73.4旋风除尘器排气管的设计计算73.5排灰管的设计计算及卸灰装置的选择83.6流体阻力计算94.烟囱的设计计算104.1烟囱直径的计算104.2烟囱高度的设计计算104

2、.3烟囱阻力损失计算115.管道系统设计计算125.1管径的计算125.2摩擦阻力损失计算125.3局部阻力损失计算135.4风机，电机的选择136.核算157.总结16参考文献17附图本次设计中要求设计一旋风除尘设备对一采用低硫烟煤的 DLP2-13 型锅炉所产生烟气进行净行处理，使排烟符合国家相关标准，并设计管道系统及烟囱。以下是本设计的过程内容。设计原始资料：锅炉型号：DLP2-13 即，单锅筒纵置式抛煤机炉，蒸发量 2t/h，出口蒸汽压力 13MPa设计耗煤量：350kg/h设计煤成分：CY=60.2%HY=3%OY=4%NY=1%SY=0.8%AY=19%W=12%7=18%;属于低

3、硫烟煤排烟温度：160c空气过剩系数=1.4飞灰率=21%烟气在锅炉出口前阻力 650Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中 2 类区新建排污项目执行。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度 50ml900 弯头10个。2.%2.燃烧计算实际耗空气量的计算在标准状况下，以 1Kg 应用煤为基准进行计算，结果见表 1-1。1Kg 该煤完全燃烧时所需要标准状况下的氧气的体积Vo为：Vo=(50.2+7.5+0.251.25)M22.4=1270.08L(1.1)假设空气中氮氧的摩尔数之比为 N/O=3.78,则 1Kg 低硫煤完全燃烧时所需要的空气体积Vk为：Vk=(3.781)12

4、70.08=6070.98L：6071(1-2)实际消耗的空气体积V为:Vk=1.4Vk=1.4x6071=8499.4L(1-3)表 1-11Kg 应用煤的相关计算成分质量(g)摩尔数(mol)燃烧耗氧量(mol)生成气体量(mol)生成气体体积(L)C60250.250.250.21124.48H30307.515336O402.578N100.720.368.064S80.250.250.255.6水分1906.67149.408灰分190产生烟气量的计算1Kg 该煤完全燃烧后生成的烟气量Vy为:3Vy=8499.4+1124.48+336+149.408+5.6=10114.888L

5、之 10.12m(1-4)则，在 160c 时的实际烟气体积为Vy为:10.123Vy=(160273.15)：16.05m273.15该锅炉一小时产生的烟气流量Q为:(1-5)Q=16.05M350=5617.5m3/h=1.56m3/s(1-6)灰分浓度及二氧化硫浓度的计算烟气中灰分的质量Mh为：Mh=190 x21%=39.9g=3900mg(1-7)烟气中灰分的浓度Ph为：3Ph=39900/16.05=2486.5mg/m(1-8)烟气中SO2质量MS为：Ms=0.25M64=16g=16000mg(1-9)烟气中SO2的浓度Ps为：3Ps=16000/16.05=996.88mg/

6、m(1-10)3.%2.净化方案设计及运行参数选择本设计中采用旋风除尘设备进行净化处理。旋风除尘器的工作原理旋风除尘器一般有带有一锥形的外圆筒，进气管，排气管，圆锥观和贮灰箱的排气阀组成。当含尘气流以一定的速度（一般在 1425m/s 之间，最大不超过 35m/s）由进气管进入旋风除尘器后，气流由直线运动变为圆周运动。由于受到外圆筒上盖及圆筒壁的限流，迫使气流作自上而下的旋转运动。旋转过程中产生较大的离心力，尘粒在离心力的作用下，被甩向外筒壁，失去惯性后在重力的作用下，落入贮灰箱中，与气体分离。而旋转下降的气流到达锥体时，因锥体收缩的影响，而向除尘器中心汇集，根据“旋转矩”不变理论，其切向速度

7、不断升高，气流下降到一定程度时，开始方向上升，经排气管排出1。旋风除尘器的特点现在的旋风除尘器具有结构简单；应用广泛；分离效率高可以有效地清除微粒；处理气体量大且阻力低；适用于高温和腐蚀性气体；运行费用低；应用广泛等优点20运行参数的选择与设计根据相关资料及实际运行情况，本设计中烟气的入口速度取为v。=20m/s。根据国家相关规定及标准确灰分风的最高允许排放浓度为200mg/m330则本设中要求达到的除尘效率刈为：2486200=100%：.92%2486净化效率的影响因素旋风除尘器结构尺寸对净化效率的影响在旋风除尘器结构尺寸中主要的影响因素有：除尘器的外筒直径，高度，气体进口和排气管形状和大

8、小。这些部件一般都有一较适宜的尺寸及组合。过大或过小都会降低设备效率。操作条件对旋风除尘器性能的影响操作条件应控制在一个较适宜的范围内，过大会降低设备效率，过小会增加阻力损失，两种情况均不利于设备的高效运转。(2-1)4.%2.设备结构设计与计算进气口设计计算根据已有经验及实际运行已确定本设计中烟气的入口速度为：v。=20m/s。考虑设备漏风及安全运行等因素，假定实际进入设备的烟气量为 1.2Q。则进气口部分的面积所为：现有旋风除尘器的进口有三类：直入切向进入式，蜗壳切向进入式，轴向进入反转式（见图 3-1）1.2QSr二V。1.21.56202=0.0936m(3-1)图 3-1 现有的几类

9、进气管本设计中采用蜗壳切向进入式，它可减少进口系统对筒体内气流的撞击和干扰，其处理量大，压力损失小。其尺寸一般为高（a）宽（b）之比a/b在 23 之间。本设计中取a/b=2。则进口的宽度b为:b=210mm(3-2)进口高a为:0.0936a=0.4457m：.450mm(3-3)0.21则实际的高宽比:a/b=450/210定2.14(在 23 之间)(3-4)实际进口面积sr为:sr=0.45M0.21=0.0945m2(3-5)实际的入口速度七为:1.2Q1.21.56”v0=v=定 19.8m/s(3-6)0.0945旋风除尘器外筒直径的设计计算一般旋风除尘器，具进口高 a,宽b分别

10、为旋风除尘器外筒直径D0的 0.40.75 倍直入切向进入式蜗壳切向进入式轴向进入反转式和 0.20.25 倍。本设计中假定宽为外筒直径的 0.2 倍，则高应为 0.428 倍，则旋风除尘器的外筒直径D。为:0.21D0=1.05m0.2旋风除尘器高度的设计计算性能较好的旋风除尘器，具直筒部分高度一般为其外筒直径的 12 倍，锥体部分高度为外筒直径的 13 倍，锥部底角在 20040之间。本设计中直筒部分高度H锥体部分高度H2,分别取为旋风除尘器外筒直径的 1.4 倍及 2 倍。则:H2=21.05=2.1m旋风除尘器的总高度H为:H=H1H2=1.472.1=3.57m旋风除尘器排气管的设计

11、计算现有的排气管有两类：底部收缩式和直管式（见图 3-2）0无论哪一类排气管，其管径一般取为旋风除尘器外筒直径的 0.30.5 倍。本设计(3-7)H1=1.41.05=1.47m(3-8)(3-9)(3-10)图3-2排气管的类型采用直管式，其管径D1取为0.4D。，则排气管管径:排气管插入旋风除尘器外筒内深度一般与进气管下缘平齐或稍低。本设计中为避免气体短路，伸入长度H3取为500mm。即H3=500mm。排灰管的设计计算及卸灰装置的选择旋风除尘器的排灰管直径 D2一股取为外筒直径的 0.25 倍，即D2=0.25D0=0.25父1.05=262.5mm。结合实际取为260mm。实际D2定

12、0.248D0。底部锥角 a 为：a=2arctan1526先22一（在 2040之间）（3-12）22100卸灰装置兼有卸灰和密封两种功能，是影响除尘器的关键部件之一。若有漏风现象，不但影响正常排灰，而且严重影响除尘器效率。现有的卸灰装置有两类：二级翻板式和回转式（见图 3-3）。本设计采用二级翻板式。图 3-3 现有的两类卸灰装置流体阻力计算旋风除尘器内的压力损失一般可按下式计算:(3-14)式中：烟气密度，约为0.748Kg/m3D1=0.41.05=420mm(3-11)二级翻板式回转式其中明除尘器内含尘气体的流速,流体阻力系数，无量纲;16A2-de式中：A旋风除尘器的进口截面积,d

13、e排气管直径，m带入相关值，得160.0945:.8.60.422200.748所以，,:p=8.6=1286.56pa2(3-15)(3-16)(在500pa1500pa之间)4.烟囱的设计计算由于烟囱有一定的高度，烟囱中的热气体受到大气浮力的作用，而具有一定的几何压头双色一g,在烟囱底部造成负压一“抽力”。如果这种抽力正好能克服气体在窑炉中流动的各种阻力，就能使窑内热气体能源源不断地流入烟囱底部，并通过烟囱排入大气。4.1 烟囱直径的计算烟囱内烟气的流速选为12m/s,则直径可用下式计算:4M1.2MQd3600二VO(4-1)式中：Q烟气流量，m3/h;VO烟气流速，m/S；所以烟囱的直

14、径为:5.%21.25617.5d446mm:3600二12取为450mm,则实际烟气流速为：v0=11.78m/s4.2 烟囱高度的设计计算本设计中，参照国家标准，确定烟囱高度为H$=50m,则烟气抬升高度.订QH=0.35paQvTs式中：QH烟气的热释放功率，Kw；Ts地区环境温度，KQv烟气释放速率，m3/s；pa大气压强，pa;T温差,K代入相关值得：160-20Q0.359001.56=158.9KwH160-273由于QH=158.9Kw1700Kw,所以：r,：H=2(1.5v0d.0.01QH)/u=7.95m所以烟囱白总高度H为：H=Hs.：H=57.95m4.3 烟囱阻力

15、损失计算烟囱亦采用钢管，其阻力可按下式计算:(4-2)H为：(4-3)(4-4)式中：.摩擦阻力系数，无量纲；v管内烟气平均流速，m/s;P烟气密度，Kg/m3;l管道长度，m;d管道直径，m已知钢管的摩擦系数为 0.02,所以烟囱的阻力损失为:.Pm=133.67pa则地面最大浓度为:一20021.5633了max=20.6=0.38mg/m：0.5mg/m3.142.457.952.72可见地面最大浓度小于国家规定，烟囱高度设计合理。5.管道系统设计计算管径的计算管道采用薄皮钢管，管内烟气流速为Vo=15m/s,则管道直径d为:14M1.2MQ,3600二V。式中：Q烟气流量，m3/h;V

16、0烟气流速，m/s；(4-5)(5-1)1.2修正系数代入相关值得：d=398mm结合实际情况，取为400mm,则实际烟气流速v：为:41.2Q41.21.56v0=2=14.91m/s(5-2)S3600二d摩擦阻力损失计算根据流体力学原理，空气在任何横截面形状不变的管道内流动时，摩擦阻力Apm可用下式计算：(5-3)式中：摩擦阻力系数，无量纲；v管内烟气平均流速，m/s；P烟气密度，Kg/m3；l管道长度，m;d管道直径，m;对于薄皮钢管，查阅相关资料的钢管的尢=0.02。代入相关数值得:Pm=207.86pa局部阻力损失计算烟气管道局部阻力损失可按下式计算:(5-4)式中：n弯头个数;局

17、部阻力系数，无量纲;烟气密度，Kg/m3;v管内烟气平均流速，m/s；在烟气管道中一般采用的是二中节二端节型 90。弯头，其局部阻力损失系数，=0.25,所以感到局部阻力损失为：214.91：pm=0.250.748=207.86pa2总阻力损失3p为:F,：p=.：Pm:=Pm=415.72pa5.4 风机，电机的选择引风机全压头可按下式计算：pd=2p其中 Ap 为系统总压力损失：.-：p=1286.56-650415.72133.67=2485.95pa所以风机的全压为：(5-5)(5-6)(5-7)pd=1.22485.95=2983.14：2984pa引风机的风量Vd可按下式计算:2

18、73-ty1.013105Vd=ABVy273(5-8)pa式中：Vd引风机的风量，m3；A引风机容积裕度系数，取为 1.1；B燃料消耗量，Kg/h；vy每公斤燃料产生的烟气量，Kg/m3；pa当地大气压，pa；ty引风机入口处烟气温度，C；代入相关值得：_3vd=11873.5m(5-9)结合风机全压及送风量，选用 Y5-47-6C 型离心引风机，其性能参数见表 5-1表 5-1Y5-47-6C 型离心引风机性能参数NOKwr/minm/hpa6c18.5285080201512933642452电机的效率3600100012式中；N电机功率，kWQ 一风机的总风量，m3/h;“1-通风机全

19、压效率，一般取 0.50.7;“2-机械传动效率，对于直联传动为 0.95;代入数据得:11873.590191.3=71.62Kw电机选择：电机选用 Y280S-4 型，其性能参数见下表:360010000.60.9型号HP/KW电压V电流/A转数/r/min效率/%功率因素数堵转电流重量/KGY280S-4100/75380139.7148092.70.881.975626.核算排烟温度下粉尘浓度为2486.5mg/nt按旋风除尘器除尘效率92%+,则粉尘的排放浓度为：2486.5(1-0.92)=198.9mg/m3；本设计任务书中规定，污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。由新污染源大气污染物排放限值GWPB31999GBl3