锅炉废气大气课程设计

1、某工厂燃煤锅炉除尘系统课程设计说明书一、原始数据及条件设计耗煤量：800kg/h煤炭类型：烟煤燃煤组成：含 C： 75.2、H： 4.1、S： 0.62、 N： 0.85、O:6.6、水分 ： 9.92、灰分 ： 2.71 。排烟温度：500空气过剩系数：28烟气密度（标态）： 1.34g/m3室外空气平均温度：5锅炉出口的烟气阻力：1000Pa排灰系数：28二、锅炉房平面图锅炉房平面图欢迎下载欢迎下载摘要 1关键词 11 前言 22 处理单元的设计计算 22.1 烟气排放量计算 22.2 粉尘和二氧化硫浓度及除尘器除尘所需效率计算 32.3 除尘和除硫设备选型 42.4 换热器选型 42.5

2、 烟囱设计 52.5.1 烟囱高度的确定 52.5.2 烟囱直径的计算 52.5.3 烟囱的抽力计算 53 管道计算及风机选型 53.1 管道部设 53.2 管道沿程阻力计算 63.2.1 管道1-4 段沿程阻力计算 63.2.2 管道5-6 段沿程阻力计算 73.2.3 管道7-11段沿程阻力计算 83.2.4 管道11-12 段沿程阻力计算 83.2.5 管道总沿程阻力损失 93.3 局部阻力计算 93.4 系统总阻力损失及风机选型 104 设备和管道一览表 10附录1CLS型立式旋风水膜除尘器主要性能表 12附录 2 燃煤、燃油(轻柴油、煤油除外)锅炉房烟囱最低允许高度(GB 13271

3、-2001) 12参考文献 13某燃煤锅炉烟气除尘系统设计摘要本设计以某工厂燃煤锅炉为对象，设计了锅炉的烟气处理系统。主要包括换 热器选型、除尘器选型、风机选型、管道部设和烟囱设计。设计出了一个烟尘和 二氧化硫同步处理的尾气处理系统。关键词：锅炉；烟气；旋风水膜除尘器欢迎下载1前言工业锅炉所排放出来的烟尘是造成大气污染的主要污染源之一，由黑烟和灰尘组成。由于它们哦发生过程、性质和粒径不同，因此解决的方法也不同。黑烟 的主要成分为碳、氢、氧及其化合物，可以通过改造锅炉、进行合理的燃烧调节， 使其在炉膛内燃烧掉的方法解决，同时也降低了排尘的原始浓度；灰尘主要是碳 粒和灰分等颗粒物，可以通过加装除尘

4、器的办法解决。工业锅炉烟气除尘中，所采用的各种各样除尘装置，就是利用不同的作用力 (包括重力、惯性力、离心力、扩散、附着力、电力等)以达到将尘粒从烟气中 分离和捕集的目的。工业锅炉所采用的各种除尘装置按烟尘从烟气中分离出来的 原理，可以分为4大类：机械式除尘器、电除尘器、过滤式除尘器和湿式除尘器。本设计是工业燃煤锅炉烟气净化系统设计，该锅炉燃烧的煤品种为烟煤。设 计中除了要考虑到除尘外，还要考虑到烟煤燃烧释放出的二氧化硫处理。 结合课 堂知识和现实条件，设计出一套经济、合理的燃煤锅炉烟气处理系统。2处理单元的设计计算2.1烟气排放量计算本除尘系统共服务4台锅炉，每台锅炉耗煤量800kg/h,

5、4台锅炉的总耗煤 量为：4 800 3200 (kg/h)。设有该锅炉燃烧所用烟煤1000g,则：表2-1 1000g烟煤需氧量和烟气量计算表73?质量(g)物质的量(mol)需氧重(mol)烟气量(mol)C75262.66762.66762.667H414110.2520.5S6.20.1940.1940.194N8.50.60700.304O664.125-2.06250H2O99.25.11105.511灰分27.1一0一由表2-1知，燃烧该煤1kg需氧量为：62.667 1 0.25 0.194 2.0625 71.049 (mol)燃烧I刻8 1kg 实际需空气量为：71.049

6、1 3.76 1.1 372.01 (mol)。由于排烟温度为500 C,水在此温度下为气态，空气过剩系数1.1,因此燃烧该煤1kg表所排放出来的标准状况下的烟气量为：Vg Vco2 Vh2o Vso2 Vo2 V n23.7662.66720.5 5.5110.194 71.049 1.1 1372.01 3.041 3.76390.14 (mol)锅炉排烟温度为500 C, 500c (即773K)下燃烧1kg该烟煤排烟量为324744.9L 24.745m3390.14mol 22.4L/mol 773K273K每台锅炉排烟量：24.745 800 19795.9 (m3/h)总烟气量：

7、4 19795.9 79183.6 (m3/h)2.2 粉尘和二氧化硫浓度及除尘器除尘所需效率计算由表2-1可知，燃烧煤1kg该烟煤产生灰分质量为 27.1g,排放二氧化硫 0.194mol;从原始条件中可知，该锅炉的排灰系数为 28%;由2.1计算可知，燃烧1kg该烟煤在500c下排放烟气量为24.745m3。由此可知:500c下烟气粉尘浓度为：27.1 28%24.7450.307 (g/m3)500C下烟气二氧化硫浓度为:0.194 6424.7450.502 (g/m3)由于该锅炉为工业锅炉，执行锅炉大气污染物排放标准(GB13217-2001)中二类区标准，烟尘可允许排放浓度为200

8、mg/Nm3,二氧化硫允许排放浓度为900mg/Nm3。换算为500摄氏度下，烟尘可允许排放浓度为70.63mg/m3,二氧化硫允许排放浓度为317.85mg/Nm3。因此，除尘设备除尘效率最小值为：0.307 0.0706 100% 76.99% ；除硫0.307502效率最小值为：502 317.85 100% 36.68%。2.3 除尘和除硫设备选型查除尘设备选型资料可得，重力沉降室、旋风除尘器除尘效率可达50%-80%;重力喷雾除尘器、湿式洗涤除尘器、文丘里除尘器除尘效率可达80%-95%;文丘里除尘器、袋式除尘器、电除尘器除尘效率可达95%以上。由2.2计算可知，本设计除尘效率最低要

9、求为76.99% ,可采用重力沉降室或旋风除尘器除尘。由2.2计算可知，本设计除硫效率最低要求仅为36.86%，脱硫要求并不高，可采用旋风水膜除尘器同时脱硫和除尘。由于旋风水膜除尘器处理烟气量偏小，因此为每台锅炉配备一台旋风水膜除 尘器和一台换热器，共采用4台旋风水膜除尘器和4台换热器。500c下，每台燃煤锅炉排出的烟气量为 19795.9m3/h。使烟气换热器将烟气从773K降至343K,则A ti=420K;冷却水温度从298K 升至 353K, WM t2=45K。此时，烟气温度为343K,水位液态，烟气为干烟气，烟气流量为：8198 (m3/h)19795.9 343, 20.5 5.

10、511 1 - 773390.14查CLS型立式旋风水膜除尘器主要性能表(详见附录) 可选用D730-CLS型X型 立式旋风水膜除尘器，进口气速 21m/s,压力损失760Pa。D730-CLS型X型立 式旋风水膜除尘器具体尺寸可查看附图 2。2.4 换热器选型采用逆流方式设计换热器，换热器将烟气从773K降至343K,冷却水温度从298K升至353K。则换热器进出口平均温度为 285C , A tm=167.89K。查烟气的物性参数表得：285c时，烟气的比定热容cp=1.118KJ/(kg?K)。则热负荷：19795.9 273Q CpW tm 1.118 1.34 500 3431644

11、389.36 (KJ/h)773即 Q 456774.8 J/s根据试差法，三次循环计算，取 K=125W/(m2 ?C),安全系数为1.1 ,根据 Q=KA tm得：A=23.94m2。查换热器工艺参数表，选取 Fa-400-25-40-2型浮头式 管壳换热器，实际面积24m3,管子数138根，管长3m,压力损失2000P32.5烟囱设计2.5.1 烟囱高度的确定烟囱可分为砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和钢板烟囱。本设计从设计的需要和经 济角度考虑，拟采用砖烟囱，其高度由环境卫生要求来确定。本设计锅炉耗煤量为3200kg/h,热效率为75%,低位发热量为2093KJ/kg,水的蒸发热为2570.8K

12、J/kg。锅炉蒸汽量：3200kg/h 20939kJ / kg 753- 19.5t/h2570.8kJ/kg 10查燃煤、燃油锅炉房烟囱最低允许高度和以上计算可知，本设计烟囱最低允许高度为40m,设计烟囱高的为40m。2.5.2 烟囱直径的计算4台锅炉除尘后总流量:Q=4X 8198m3/h=32792m3/h=9.11m3/s采用机械通风，全负荷是流速10-20m/s,取u=12m/s； 出口内径：0.98 (m), 4Q 4 9.11d u 12烟囱底部直径：取i=0.02 (0.02-0.03):d 1 2 0.02 40 2.6 (m)2.5.3 烟囱的抽力计算Sy 0.0342

13、40 m11273 5 c 343K101325Pa 94.5Pa3管道计算及风机选型3.1 管道部设除尘系统部设不得超过锅炉房15m,按照经济原则，部设管道如下图 3-1、3-2所示。图3-1管道布置图1图3-2管道布置图23.2 管道沿程阻力计算3.2.1 管道1-4段沿程阻力计算管道内烟气温度：500C ；管道内烟气流量：Q=19795.9nf/h=5.499m3/s。标准状况下，烟气密度为1.34kg/m3,根据PV=nRT和mV= p可得，500摄 氏度下烟气密度为：1.34 2733、0.473 (kg/m )773本设计为锅炉烟气处理系统设计，为降低沿程阻力损失，选用圆管作气体流

14、通管道，采用机械通风，管道材料为钢板，该管沿程阻力系数入=0.2。查管道内各种气体的流速范围表可知，管道内烟气流速范围为10-15m/s。取管道内流速为u=11m/s。管道截面积：A Q 5499 0.5 (m2)； u 11 4A .4 0 5官道直径：d J J 0.8(m),选用外径800mm,壁厚1.0mm钢管，实际流速为：v 5.49911 (m/s);20.7984由图3-1可知，管道1-4段总长：L 2.7 2.11 1 5.81 (项;沿程阻力损失：pL,1 42d5.810.2 0.473 1122 0.79841.6 (Pa)3.2.2 管道5-6段沿程阻力计算管道内烟气温

15、度：343C ；管道内烟气流量：Q=2.277m3/s。标准状况下，烟气密度为1.34kg/m3,根据PV=nRT和mV= p可得，343摄 氏度下烟气密度为：1.34 273 1.067 (kg/m3)。343本设计为锅炉烟气处理系统设计，为降低沿程阻力损失，选用圆管作气体流 通管道，采用机械通风，管道材料为钢板，该管沿程阻力系数入 =0.2。查管道内 各种气体的流速范围表可知，管道内烟气流速范围为10-15m/s。取管道内流速为u=11m/so管道截面积：A Q 2空0.207 (m2);u 11管道直径：d竺 J4 0.207 0.51 (m),选用外径500mm，壁厚0.75mm，一

16、、一、，,2 277钢管，实际流速为：v .11.67 (m/s);0.49832 4由图3-1可知，管道5-6段总长：L 1.5 (M；沿程阻力损失：pL,5 62d1.5一 一一 20.2 1.067 11.6722 0.498343.6 (Pa)3.2.3 管道7-11段沿程阻力计算管道内烟气温度：343C ；管道内烟气流量：Q=2.277m3/s。标准状况下，烟气密度为1.34kg/m3,根据PV=nRT和mV= p可得，343摄 氏度下烟气密度为：1.34 273 1.067 (kg/m3)。343本设计为锅炉烟气处理系统设计，为降低沿程阻力损失，选用圆管作气体流 通管道，采用机械通

17、风，管道材料为钢板，该管沿程阻力系数入 =0.2。查管道内 各种气体的流速范围表可知，管道内烟气流速范围为10-15m/s。取管道内流速为u=11m/so管道截面积：A Q 2277 0.207 (m2)； u 11管道直径：d 产0.207 0.51 (m),选用外径500mm，壁厚0.75mm2 277钢管，实际流速为：v 2277 11.67 (m/s);0.49832 4由图 3-1 可知，管道 7-11 段总长：L 1.3 4.125 1 0.5 6.66 13.585 (m;沿程阻力损失：Pl ,7 112 vL2d13.5850.2 1.067 11.6722 0.4983394

18、.8 (Pa)3.2.4 管道11-12段沿程阻力计算管道内烟气温度：343C ；管道内烟气流量：Q=4.55m3/s。标准状况下，烟气密度为1.34kg/m3,根据PV=nRT和mV= p可得，343摄 氏度下烟气密度为：1.34 273 1.067 (kg/m3)。343本设计为锅炉烟气处理系统设计，为降低沿程阻力损失，选用圆管作气体流 通管道，采用机械通风，管道材料为钢板，该管沿程阻力系数入 =0.2。查管道内 各种气体的流速范围表可知，管道内烟气流速范围为10-15m/s。取管道内流速为u=11m/s。管道截面积：a Q 455 0.414 (m2);u 11管道直径：d 4 J4 0

19、.414 0.73(m),选用外径 700mm，壁厚 0.75mm钢管，实际流速为：v4.5511.89 (m/s)；20.69824由图3-2可知，管道11-12段总长：L 3.33 (m；沿程阻力损失：pL,11 122d_2 0.2 1.067 11.893.33 2 0.69871.8 (Pa)管道12-13段由于管长与管径比太低，管道沿程阻力可忽略不计3.2.5 管道总沿程阻力损失综合3.2.1-3.2.5计算可得，管道总沿程阻力损失为：PL 41.6 43.6 394.8 71.8 14.5 566.3 (Pa)表3-6管道压力损失计算表管段(m3/s)烟气密度(kg/m3)系数度

20、(m)(mm(m/s)损失(Pa)1-45.4990.4730.25.8110001141.6562.2771.0670.21.550011.6743.67112.2771.0670.213.58550011.67394.811124.551.0970.23.3370011.8971.83.3局部阻力计算由图3-1、3-2可知，1-4段内共有90度弯头2个，渐缩管或渐扩管1个， 阀门1个；4-11段内共有90度弯头5个，渐缩管或渐扩管2个，阀门2个，三 通1个，换热器1台，除尘器1台，风机1台；11-13段内共有渐缩管或渐扩管 1个，阀门2个，三通2个。查水件局部阻力系数表可知，90度弯头局部

21、阻力系数为0.30,渐缩管和渐 扩管局部阻力系数为0.10,阀门局部阻力系数为1.5,三通局部阻力系数为1.0c本设计所选用除尘器为 D730-CLS型X型立式旋风水膜除尘器，压力损失 为 760Pa本设计所选用换热器为 Fa-400-25-40-2型浮头式管壳换热器，压力损失为2000Pa锅炉本身压力损失为1000P31-4段局部阻力损失：-20.473 11_、pw,1 4(0.3 2 0.1 1.5) 62.9 (Pa)4-11段局部阻力损失:_ 2pw,4 11(0.3 5 0.1 2 1.5 2 1.0 2)1.067 11.67 2000 7603246.8 (Pa);11-13段

22、局部阻力损失：1.067 11.892/ -、Pwii 13 (0.1 1.5 2 1.0 2) 584.9 (Pa)2烟囱压力损失为： _240 丝 一67 3.3830.4 (Pa)1.82综上所述，本设计除尘系统总局部压力损失为：FW 62.9 3246.8 584.9 30.4 1000 4925 (Pa)3.4系统总阻力损失及风机选型系统总阻力损失为：PPLPW 566.3 4925 5491.3 (Pa)烟囱抽力为94.5Pa,则风机所需抽力为：5491.3-94.5=5396.8 (Pa)查除尘常用风机性能表，选用YB-39型锅炉风机，该风机风量2500-26000m3/h,功率

23、 3-37kW,全压 2136-5762Pa4设备和管道一览表表4-1设备一览表名称1换热器浮头管壳换热器1处理气量19795.9m3/h实际面积24m22烟囱FA 600-130-25- ( 4)砖筑烟囱1压力损失2000Pa烟气出口流速u=12m/s3风机H=40mYB-39型锅炉风机1额定功率3-37kW流量 2500-26000m3/h5除尘器D730-CLS型X型立式旋风4全压 2136-5762Pa进口气速21m/s3处理气重8198m/h用水量0.3L/S水膜除尘器喷嘴数6压力损失760Pa表4-2管道一览表mmmmmPQ1001a钢80012. 7PQ1001b钢80012.

24、7PQ1001c钢80012. 7PQ1001d钢80012. 7PQ1002a钢80012.11PQ1002b钢80012.11PQ1002c钢80012.11PQ1002d钢80012.11PQ1003a钢80011PQ1003b钢80011PQ1003c钢80011PQ1003d钢80011PQ1004a钢5000.751.5PQ1004b钢5000.751.5PQ1004c钢5000.751.5PQ1004d钢5000.751.5PQ1005a钢5000.751.3PQ1005b钢5000.751.3PQ1005c钢5000.751.3PQ1005d钢5000.751.3PQ1006a

25、钢5000.754.125PQ1006b钢5000.754.125PQ1006c钢5000.754.125PQ1006d钢5000.754.125PQ1007a钢5000.750.6PQ1007b钢5000.750.6PQ1007c钢5000.750.6PQ1007d钢5000.750.6PQ1008a钢5000.756.66PQ1008b钢5000.756.66PQ1009a钢100013.33PQ100b钢100013.33PL1001a钢10636.66PL1001b钢10636.66PL1001c钢10636.66PL1001d钢10636.66PL1002a钢10636.66PL1002b钢10636.66PL1002c钢10636.66PL1002d10636.66欢迎下载附录1 CLS型立式旋风水膜除尘器主要性能表型号进口气速(m/s)处理气里(m3/h)用水量(L/s)喷嘴数X型压力损失/PaY型压力损失/Pa1816005550D3150.1432119007668183200550500D4420.204213700760680184500550500D570