大气课程设计：某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计

1、课程设计说明书某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计学院（部）:化学工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：2012年12月30日长春工业大学目录1概述 21.1设计目的 21.2设计依据及原则 21.3锅炉房基本概况 21.4通风除尘系统的主要设计程序 22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

2、 84.2管径的确定 85烟囱的设计 85.1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风机和电动机的选择及计算 157.1标准状态下风机风量计算 157.2风机风压计算 157.3电动机功率计算 168系统中烟气温度的变化 178.1 烟气在管道中的温度降 188.2 烟气在烟囱中的温度降 179通风除尘系统布置图 19参考文献 211概述1.1设计目的通过设计进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

3、 步骤，培养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。1.2设计依据及原则严格按照锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001中二类区标准、烟尘浓度排放 标准、二氧化碳排放标准进行设计计算。1.3锅炉房基本概况锅炉型号：SZL4-13型，共4台（2.8MW*4设计耗煤量760kg/h （台）排烟温度：160° C烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：a=1.4烟气在锅炉出口前阻力：800 Pa当地大气压：97.86 Pa冬季室外空气温度：-1 ° C空气含水（标准状态下）按 0.01293kg/m3

4、设空气含湿量=12.93g/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%按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200mg/m二氧化碳排放标准（标准状态下）：900mg/m 净化系统布置场地如图所示的锅炉房北侧15m以内。1.4通风除尘系统的主要设计程序1. 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算。2. 净化系统设计方案的分析确定。3. 除尘器的比较和选择：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

5、装置的位置及管道布置。并计算各管道的管径、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类容。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、 小结及参考文献等部分、文字应简明、通顺，内容正确完整，装订成册。7. 图纸要求1）除尘系统图一张。2）除尘系统平面图、剖面布置图2-3张。图中设备管件应标注编号，编号应与系 统图对应。3长春工业大学2烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算2.1

6、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SQ;3. 不考虑NOX的生成；4. 煤中的N在燃烧时转化为2。标准状态下理论空气量：Q'a =4.67(1.867Cy 5.56Hy 0.7Sy0.70y)(m3/kg)式中YYYC =68% H =4% S =1% O =5分别为煤中各元素所含的质量分数。结果为3Q a =6.97 (m /kg)2.2标准状态下理论烟气量标准状态下理论烟气量：Q's =1.867(Cy 0.375Sy) 11.2H y 1.24Wy 0.016Q'a 0.79Q'a 0.8Ny(m3/

7、kg)式中Q a标准状态下理论空气量，m /kg ；YW 煤中水分所占质量分数，6%YN N元素在煤中所占质量分数，1%结果为Q's=7.42 (m3/kg)2.3标准状态下实际烟气量标准状态下实际烟气量：3Qs =Q's 1.016( ： -1) Q'a (m /kg)式中空气过量系数;Q's 标准状态下理论烟气量，m/kg ;Q'a 标准状态下理论空气量，m / kg ；3标准状态下烟气流量Q应以m /h计，因此,Q = Qs 设计耗煤量结果为3Qs=10.25 (m /kg)3Q 二 Qs 设计耗煤量=10.25 760=7790(m /h)2.4

8、标准状态下烟气含尘浓度标准状态下烟气含尘浓度:dsh £Qs3(kg/m )式中d sh排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数，16%YA 煤中不可燃成分的含量；15%Qs 标准状态下实际烟气量，m /kg。结果为C=0.00234（kg/m）=2340（mg/m）2.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算2sYCso 106（mg/m3）Qs式中YS 煤中含可燃硫的质量分数；1%Qs 标准状态下燃煤产生的实际烟气量,m/kg O结果为Cso2=1910 （吨/存）3.1除尘器应该达到的除尘效率3除尘器的选择CsCCs 标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3 ；C 标准状态下锅炉烟尘排放标准

9、中规定值，mg/m3结果为=91.45%3.2除尘器的选择工况下烟气流量：IQ =m3 / h式中3Q 标准状态下的烟气流量，（m /h）T工况下烟气温度，KT 标准状态下温度，273 K结果为Q 7790273 160 = 12356 m3/h273Q3600123563600= 3.4m3 / sXLD-6 型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：选择 多管式旋风除尘器，产品性能规格见表 3.17长春工业大学表3.1 XLD-6除尘器产品性能规格型号配套锅炉容量/(j/H)处理烟气量/(m3/h)除尘效率/%设备阻力/Pa分割粒径d/(50um)质量/kgXLD-64

10、1800092-95932-11283.06-3.32369表3.2 XLD-6除尘器外型结构尺寸(见图3.1 )ABCDEFGHIJ17701718297726283792150050616763061576KLMNm1n1m2n2m3n31504155615010014312137410116m4n4P1163249608长春工业大学#长春工业大学图3.1 除尘器外型结构尺寸#长春工业大学4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

11、单、紧凑、管路 短、占地面积小，并使安装、操作和检修方便。4.2管径的确定管道直径：9长春工业大学#长春工业大学式中3Q 工况下管道内烟气流量，m /s' 烟气流速 m/s （对于锅炉烟尘=10-15 m/s）取' =14 m/s结果为d=0.56 m: 14圆整并选取风道：表4.5风道直径规格表外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm560± 11内径：d1 =560-2 X 1=558(m/s)由公式4QJlv(m)#长春工业大学可计算出实际烟气流速:_ 4QV 二d24 3.423.14 0.5582=13.9 m/s#长春工业大学5烟囱的设计5.1烟

12、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：4X4=16(t/h ),故选定烟囱高度为40 m5.2烟囱直径的计算d =0.0188烟囱出口内径可按下式计算:(m)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)通风方式运行情况全负荷时最小负荷时机械通风10-204-

13、5自然通风6-102.5-3选定，=4m/s结果为：4 12356d = 0.0188 = 2.09m4圆整取d=2 m。烟囱底部直径：4 = d2 2i H (m)式中d2烟囱出口直径，mh 烟囱高度，mi 烟囱锥度（通常取i=0.02-0.03 ）。取 i=0.02结果为：d=2 2 0.02 40i=3.6（m）5.3烟囱的抽力12长春工业大学#长春工业大学Sy 二 0.0342H (1273 tk1273 tp)B(Pa)#长春工业大学#长春工业大学式中h 烟囱高度，mtk 外界空气温度，° ctp 烟囱内烟气平均温度，。CB当地大气压，Pa。结果为：Sy =183（pa）#

14、长春工业大学13长春工业大学6.1摩擦压力损失(1)对于圆管:6系统阻力计算(Pa)#长春工业大学#长春工业大学0.04 )。= 1.34 逻443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d 管道直径,m '烟气密度，kg/m3 '管中气流平均速率,m/sL 管道长度,m对于直径500mm圆管:L=9.5mp = p 273n273 160结果为:2Pa02空0.562(2)对于砖砌拱形烟道(见图6.1)n 22 n BS =2 -D = B_(_)42 2D=560 mm式中S为面积,结果为:B=595 mm图6.1砖砌拱形烟道14长春工业大学6

15、.2局部压力损失p(Pa)2式中异形管件的局部阻力系数，m/s与 相对应的断面平均气流速率,''烟气密度，kg/m3图6.2中一为渐缩管。15长春工业大学#长春工业大学#长春工业大学#长春工业大学图6.2除尘器入口前管道示意图Ji:三45度时，=0.1 , 取：=45 度，=13.8m/s结果为：20 84 x 13 9,p=0.10.8413.9=8.1( R)2L1=0.05 x tan67.5=0.12( m)图6.2中二为30度Z形弯头取''=0.157H=2.985-2.39=0.595=0.6(m)H/D=0.6/0.5=0.12£ t &

16、#163;'巴=Re =1.57( Re=1.0)结果为:#长春工业大学：P =0.15720.84 13.92= 12.7(Pa)图6.2中三为渐阔管Ai二 1.43( Pa )0.351c 八 0.558 3.144查大气污染控制工程附表一，并取=30度，则.=0.19216长春工业大学217长春工业大学= 0.1920.84 13.9= 15.4(Pa)2#长春工业大学2#长春工业大学d3 二(1 -558)tan(75°) = 0.82(m)图6.3中a为渐扩管00LQ占2#长春工业大学2#长春工业大学图6.3 除尘器出口至风机入口段管道示意图:三 45 度时，=0.

17、1 ,取=30度，=13.9m/s结果为：2#长春工业大学2#长春工业大学-0.10.84 13.92=8.1(巳)2#长春工业大学2#长春工业大学L=0.82(m)2#长春工业大学图6.3中b、c均为90度弯头D=50Q 取 R=D则=0.23结果为：20.84 心3.92：P =0.2318.7(Pa)两个弯头：p、2：p=2 18.7 = 37.4(Pa)对于如图6.4中所示T形三通管V212Vil iV3l 3T形三通管示意图2-0.550.84 13.922二 44.6( Pa)=0.78丄> Po20.84江13.92p0.7863.3(Pa)2 2对于T形合流三通=0.55

18、结果为:系统总阻力(其中锅炉出口前阻力为800Pa除尘器阻力1128Pa为：二巾=27.5 71.5 8.112.7 15.4 8.1 37.463.3 44.6 800 1128 =2216.6(Pa)7 风机和电动机的选择及计算7.1标准状态下风机风量计算Qy =1.1Q2739101.325 (m3/h)273B式中1.1 风量备用系数,Q 标准状态下风机前表态下风量，mVhtp 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，kP结果为Qy“i 799060= 140724(m3/h)7.2风机风压计算Hy =1.2('.）心沁迦 y 273十ty(Pa)式

19、中1.2 风机备用系数;"h 系统总阻力,Pa；19长春工业大学#长春工业大学Sy 烟囱抽力，Patp风机前烟气温度,ty 风机性能表中给出的试验用气体温度,P、3y 标准状态下烟气密度，kg/m结果为= 2019(Pa)Hy= 1.2 (2216.6 -183)60 101325 迦27325097.861.34根据H和Q，选定4-68型No.6.3c的引风机表7.2 4-68型引风机性能表机号传工况序号转速流里全压内效率内功率所需功动方式/r/min/m3/h/Pa/%/kw率/kw6.3C222401451131087912.4217. 217.3电动机功率计算NeQyH y(

20、kW)3600x10002式中Qy 风机风量，m/hHy 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2 =1，用联轴器连接时2 =0.950.98，用V型带传动时2=0.95-电动机备用系数，对引风机，-=1.3二 18.0(kw)14072.4 20191.3360010000.6 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。20长春工业大学8系统中烟气温度的变化8.1烟气在管道中的温度降%qFQ * Cv(C)式中Q 标准状态下烟气流量，mVhF 管道散热面积，vm标准状态下烟气平均比热容(一般为1.352 1.357KJ/(m 3 C)q 管道单位面积散热损失KJ/(m 3 h)室内 q=4187 KJ/(m3 h)室外 q =5443 KJ/(m3 h)室内管道长：L=2.18-0.6-0.12=1.46室外管道长F=： L D=3.14 1.46 0.56=2.57 (m 2)L=9.5-1.46=8.04(m)2F=：L D=3.14 8.04 0.56=14.14(m )q1F1 q 2 F2QC v QC v(41872.57544314.14)77901.354二 8.1(oC)8.2烟气