某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计

1、南京工程学院课程设计说明书 题 目 某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计 课 程 名 称 大气污染控制工程 院 (系、部、中心) 专 业 环境工程 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师 2012 年 05 月 17 日目录绪论 3第一章 设计任务书第一节 课程设计的目的 4第四节 工艺流程图 6第五节 工艺流程简述 6第二章 设计计算第一节 除尘工艺设计计算 8烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 8经验法除尘器选择 9第二节 烟囱的设计 10第三节 系统阻力的计算 12第四节 风机和电动机的选择和计算 15课程设计总结 17主要参考书目 17题目：某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系

2、统设计绪论从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘装置。旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力是尘粒从气流中分离的装置。它具有结构简单、应用广泛、种类繁多等优点，虽然在除尘原理及结构性能方面的研究很多，但由于旋风除尘器内气流和粒子流动状态复杂，准确测定较困难，至今理论研究仍不够完善。旋风除尘器的优点是结构简单，造价便宜，体积小，无运动部件，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大；缺点是除尘效率不高，对于流量变化大的含尘气体性能较差。旋风除尘器可以单独使用，也可以作多级除尘系统的预级除尘之用。据统计,我国目前约有30万台中小型燃煤工业锅炉,耗煤量占全国原煤产量的1/3。而这些锅炉中,大部分

3、没有安装脱硫设备,致使许多地区酸雨频频发生,严重危害了工农业生产和人体健康。因此,烟气脱硫是当前环境保护的一项重要工作。能用于烟气脱硫和除尘的设备很多，但要满足运转稳定可靠、不影响生产同时去除且压力降较小等要求，以袋式除尘器和旋流板为宜。第一章 设计任务书第一节 课程设计的目的通过课程设计近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，培养学生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。第二节 设计原始资料锅炉型号：SZL4-13型，共4台设计耗煤

4、量：600 kg/h (台)排烟温度：160 烟气密度(标准状态)：1.34 kg/m3空气过剩系数：1.2排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：15烟气在锅炉出口前阻力：800 Pa当地大气压力：97.86 kPa冬季室外空气温度：1空气含水(标准状态下)按0.0l293kg/m3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析元素分析值：Car66 Har4 Sar1 Oar6Nar1 War6 Aar16 Var15按锅炉大气污染物排放标准(GBl32712011)中二类区标准执行。烟尘浓度排放标淮(标准状态下)：30mg/m3二氧化硫排放标准(标准状态下)：200mg/m3。基准氧含量按6%计算。第三节

5、 设计内容（1） 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。（2） 净化系统设计方案的分析确定。（3） 除尘器的比较和选样：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；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。（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内容。课程设汁说明书包括封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺

6、、内容正确完整，书写工整、装订成册。（7） 图纸要求：除尘系统图一张（A3）。系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号，并附明细表。（8） 如条件允许需附除尘系统平面、剖面布置图23张（A3），如图3-1-1和图3-1-2。图中设备管件需标注编号，编号与系统图对应。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。在平面布置图小应有方位标志（指北针）。第四节 工艺流程图热交换器第五节 工艺流程简述工艺流程主要分为两个工段。第一个工段为烟气除尘，第二个工段为烟气脱硫。该工艺采用旋风除尘器，除尘器主要由进气管、筒体、锥体和排气管组成。含气流进入除尘器后，沿外壁由上而下

7、做旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中心区域。当旋转气流额大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转最后经排出管排出。经除尘后的烟气进入第二个脱硫工段，采用湿法烟气脱硫技术在旋流板塔吸收器中对除尘后的烟气进行脱硫处理。在洗涤液中采用含有MgO的浆液作脱硫剂, MgO 被转变为亚硫酸镁和硫酸镁, 然后将硫从溶液中脱除。旋流板塔工作时，烟气由塔底从切向高速进入，在塔板叶片的导向作用下旋转上升。逐板下流的液体在塔板上被烟气喷成雾滴状，使气液间有很大的接触面积。液滴在气流的带动下旋转，产生的离心力强化气液间的接触，最后被甩到塔壁上，沿壁下流，经过溢流装置流到下一层塔板上，再次被气流雾化而进行气液接触。

8、由于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中的SO2等酸性气体被碱性液体吸收的效果好；旋流板塔同时具有很好的除尘性能，气体中的尘粒在旋流塔板上被水雾粘附，并受离心力作用甩到塔壁而除去，从而具有较高的除尘除雾效率。主要化学反应式：MgO + H2O Mg(OH)2SO2 + H2O H2SO3 2H+ + SO3-2Mg(OH)2 + H2SO3 MgSO3 + 2H2OMgSO3 + 1/2O2 MgSO4第二章 设计计算第一节 除尘工艺设计计算烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算标准状态下理论空气量Qa'=4.761.867C+5.56H+0.7S-0.7Omg3kgC、H、O、S分别为煤中

9、各元素的质量分数Qa'=4.761.867×0.66+5.56×0.04+0.7×0.01-0.7×0.06 =5.805 mg3kg 标准状态下理论烟气量Qs'=1.876C+0.375S+11.2H+1.24W+0.016Qa'+0.79Qa'+0.8Nmg3kgQa'标准状态下理论烟气量，mg3kgW煤中水分质量分数NN元素在煤中的质量分数Qs'=1.8760.66+0.375×0.01+11.2×0.04+1.24×0.06+0.016×5.805+0.79&

10、#215;5.805+0.8×0.01=7.74 mg3kg标准状态下实际烟气量Qs=Qs'+1.016-1Qa'空气过剩系数Qs=7.74+1.0161.2-1×5.805=8.92 mg3kg标准状态下烟气流量Q应以h计，所以Q=Qs×设计耗煤量=8.92×600=5352 m3h烟气含尘浓度C=dshAQs kg/m3dsh排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数C=0.15×0.168.92=2.69×10-3 kg/m3标准状态下烟气中二氧化硫的浓度计算CSO2=2S8.92×106=2×0.

11、018.92=2.2×103 mg/m3经验法除尘器选择除尘效率=1-CsC=1-302.69×103=98.9 %选择确定旋风除尘器的结构形式 工况下的烟气流量 Q=QT'T m3/hQ标准状态下的烟气流量，m3/hT标准状态下温度，273kT工况下烟气温度，kQ'=5352×273+160273=8488.7 m3/h则 烟气流速为 Q'3600=8488.73600=2.36 m3/h因为锅炉排烟的流量较大，含尘浓度高。根据含尘浓度、密度等烟气特征选择XLT型旋风除尘器。XLT型旋风除尘器的排气管直径较大，压力损失较低。以筒体直径为基

12、准，有500mm1800mm共10种规格。排气方式有水平排气和正中排气两种。它的结构特点是具有向下倾斜的螺旋切线型气体进口，顶板为螺旋型的导向板。导向板角度越大，压力损失越小，但除尘效率降低。一般情况下，导向板角度采用820°。本设计采用16°。经试验证明，含尘气体进入入口管的速度10m/s，但不能超过18 m/s。否则除尘效率要降低。本设计取15m/s。管径的确定D=4Q mQ工况下管道内的烟气流速，/sD=4×2.363.14×15=0.447 m又由于Q'=8488.7m3/h 查表（见附录），选择筒径为450mm，CLT/A4.5六筒组合

13、旋风除风器。则实际烟气流速为 =4Qd2=14.85m/s除尘效率校验一台旋风除尘器的效率达90左右，本设计要求效率98.9。采用多台旋风除尘器串联布置。两台串联总=90%+1-90%×75%=97.5% 98.9% 不满足要求三台串联总=90%+1-90%×75%+1-97.5%×60%=99%98.9% 满足要求第二节 烟囱的设计烟囱高度的确定首先确定共用的一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量，然后根据根据锅炉大气污染物排放标准中的规定确定烟囱高度。表 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

14、总额定出力：4×416（t/h）故选烟囱高度为40m。烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：d=0.0188QwQ 烟囱总烟气量，/s 选取的烟囱出口烟气流速，m/s通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风10 204 5自然通风6 102.5 3所以，取4m/sd=0.01884×8488.74=1.73 m烟囱底部直径的计算d1=d+2iH md 烟囱出口直径，mi 烟囱锥度（通常取i=0.02 0.03）H 烟囱高度，m取i = 0.02d1=1.73+2×0.02×40=3.33 m烟囱抽力Sy=0.0342H1273+tk-1273+tpBH

15、 烟囱高度，mtk 外界空气温度，tp 烟气温度，B 大气压，PaSy=0.0342×40×1273-1-1273+160=183 Pa第三节 系统阻力的计算摩擦压力损失对于圆管 pL=Ld22 Pa 管中气流的平均流速，m/sL 管道长度，md 管道直径，m 烟气密度，kg/ 摩擦阻力系数，取0.02a.对于直径为450的圆管L=9.97=n273273+160=1.34×273443=0.84 kg/m3b.对于砖砌管型烟道A=2×4D2=B2+2B22 D=450 所以 B=340mm局部压力损失p=·22 Pa 异型管件局部阻力系数 与

16、相对应的断面平均气流速度，m/s 烟气密度第一部分为渐缩管p=·22=0.1×0.84×14.722=9.07 Pal1=0.05×tan67.5第二部分为30°Z形弯头h=2.985-2.39=0.595 mhD=0.5950.45=1.32 取 '=0.157=Re' Re=1.0 所以=1×0.157=0.157 p=·22=0.157×0.84×14.722=14.24 Pa第三部分为渐扩管p=·22=0.19×0.84×14.722=17.233 P

17、aa 为渐扩管p=·22 =0.1×0.84×14.722=9.07 Pab，c 为90°弯头p=·22=2×0.23×0.84×14.722=41.72 PaT型三通管：=0.78 p=·22=0.78×0.84×14.722=70.764 Pa对于T型三通合流处 0.55p=·22=0.55×0.84×14.722=49.89 Pa系统总阻力（出口前阻力为800Pa，除尘器阻力770Pa）p=40.2+9.07+14.24+17.23+9.07+41.

18、72+70.75+49.89+800+7701822.17Pa第四节 风机和电动机的选择和计算（1）标准状态下风机风量的计算QY=1.1Q×273+tp273×101.325B 式中1.1 风量备用系数 ；Q 标准状态下风机前表态下风量，m3/h ；tp 风机前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度 ；B 当地大气压力，kPa ；QY=1.1×5352×273+160273×101.32597.869668.23 m3/h(2)风机风压的计算Hy1.2p-Sy273+tp273+ty×101.325B×1.293y式中 1.2 风压备用系数 ；p 系统总阻力，Pa ；Sy烟囱抽力，Pa ；tp风机前烟气温度， ；ty风机性能表中给出的试验用气体温度， ；y标准状况下烟气密度，1.34kg/m3Hy1.21822.17-183273+160273+250×101.32597.86×1.2