【《燃煤供热锅炉脱硫除尘工艺中烟囱与管道系统设计案例》2200字】

燃煤供热锅炉脱硫除尘工艺中烟囱与管道系统设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u1508燃煤供热锅炉脱硫除尘工艺中烟囱与管道系统设计案例 1137851.1烟囱设计 1100061.1.1污染物排放量的计算 1311011.1.2烟囱设计计算 1214081.2管道系统设计 4179501.3管道压力损失计算 6197461.3.1前提条件 6146081.3.2背景数据计算 6238131.3.3压力损失计算 7148081.4通风机、电动机的选择 81.1烟囱设计1.1.1污染物排放量的计算1.1.1.1烟尘排放量由2.2.1的计算可知每小时产生的烟尘质量为1802kg/h，设计除尘效率为99.7%，因此烟尘排放量为1802×（1-99.7%）=5.406kg/h1.1.1.2SO2排放量由2.2.2的计算可知每小时产生的SO2的量为2320kg/h，设计脱硫效率为99.2%，因此SO2排放量Gso2为2320×（1-99.2%）=18.56kg/h1.1.2烟囱设计计算1.1.2.1烟囱几何高度HS烟囱烟气热释放率（QH）QH=0.35PaQ0（1.1）式中，Pa——大气压力，hpa，此处取1013hpa；Ts——烟囱内烟气温度，K，取373K；Ta——烟气出口处环境温度，K，取283K；Q0——烟气出口处处理烟气体积。因此，QH=4411.9kJ/s烟气出口风速式中，——锅炉所在地区距地面十米处观测的最近五年风速平均值，本次设计取3m/s；m——稳定度，取0.25。烟气抬升高度（∆H）烟气抬升高度∆H按下式计算式中，n0，n1，n2——系数，按表6-1选取；表6-1系数n0、n1、n2选值QH地表状况n0n1n22100<QH<21000农村或城市远郊区0.3323/52/5城区或近区0.2923/52/5本次设计取n0、n1、n2分别为0.332，0.6，0.4。则几何高度（HS）HS≥式中，GSO2——SO2排放量，kg/h，为18.56kg/h；σz、σy——扩散系数，本设计中取σz/σy=0.6；C0——SO2浓度限值，mg/m3，查标准取0.06mg/m3；Cb——本地区SO2浓度，mg/m3，取0.05mg/m3；则HS≥计算可得HS≥207.3HS-0.125-30.276HS0.15解得HS=66m，∆H=51.76≈57m有效高度He=HS+∆H=66+57=123m1.1.2.2烟囱直径计算烟囱出口内径（d1）烟气出口流速应满足：v≥1.5=1.5×1.687×660.25=7.2m/s但为保证烟气顺利抬升，本设计选取烟气出口流速v=20m/s，则烟囱出口直径d1应当满足：1.81m（1.5）本设计取d1=1.8m。烟囱底部直径（d2）d2=d1+2iH（1.6）式中，H——烟囱高度，66m；I——烟囱坡度，取0.02；则d2=1.8+2×0.02×66=4.44m，取4.5m烟囱阻力烟囱入口阻力（∆Pycr）Pa（1.7）式中，ε——阻力系数，取1.4；v1——烟囱入口处烟气流速，计算得2.75m/s；ρ——烟气密度，取0.97kg/m3；烟囱内部阻力（∆Pycm）式中λ——烟囱摩擦阻力系数，取0.04;——烟气密度，0.98kg/m3；——烟气当量直径，为（d1+d2）/2=（1.8＋4.5）/2=3.15m；——烟气平均流速，计算得为5.54m/s；H——烟囱高度，66m。烟囱入口阻力（∆Pycc）式中，ε——阻力系数，取1.4；v1——烟囱入口处烟气流速，计算得11.74m/s；ρ——烟气密度，取1.0kg/m3；烟囱抽力（Sy）式中，tk——外界空气温度，取15℃；tp——烟囱内烟气平均温度，取85℃；b——当地大气压，101.3kPa；因此，烟气系统的总阻力=5.135+13.23+191.22-170.75=43.835Pa1.2管道系统设计如图6-1所示是本次设计中脱硫除尘系统的管道布置示意图。锅炉内的燃煤烟气由管道和风机输运，依次经过电除尘器除尘，热交换器降温，吸收塔脱硫，热交换器升温，最后处理后的烟气由烟囱排往大气。图6-1管道系统布置图管线长度及尺寸安排见表6-2，管径数据来源于第4、5章的计算结果。表6-2管线设计编号长度/m尺寸/(m×m)①42.1×2.1②52.1×2.1③42.1×2.1④52.1×2.1⑤42.1×2.1⑥342×2⑦42×2⑧42×2⑨42×21.3管道压力损失计算1.3.1前提条件为了使计算过程简化，本次设计在计算管道压力损失前需要假定几点前提条件，分别是以下四点：烟气浓度仅在电除尘器和脱硫塔内发生变化，其中在电除尘器内发生尘粒浓度的变化，在脱硫塔内发生SO2浓度的变化；烟气流量在经过电除尘器后不变；烟气密度为烟尘密度与SO2密度相加；电除尘器和吸收塔内的压力损失为0。1.3.2背景数据计算1.3.2.1烟气流量计算根据假定的前提条件，烟气流量在经过吸收塔脱硫后会有所变化，而这主要与脱除的SO2的量有关系。根据第二章的计算可知烟气在经过吸收塔之后脱除的SO2的量为2320×99.2%=2301.5kg/h。则脱除的SO2体积为已知烟气初始体积为185870m3/h=51.63m3/s因此烟气在经过吸收塔后的流量为51.63-0.224=51.406m3/s即①②③④⑤管段内的烟气流量为51.63m3/s，⑥⑦⑧⑨管段内为51.406m3/s。1.3.2.2烟气密度计算因为烟气在经过除尘器除尘和吸收塔脱硫后烟气密度都会有变化，因此本次设计根据内部烟气密度不同将管段分为三部分，分别是：除尘前的①号管段，除尘后脱硫前的②③④⑤管段，除尘脱硫后的⑥⑦⑧⑨管段。依据第二章计算的烟尘和二氧化硫的浓度及去除率可以得到表6-3中的数据。表6-3各管段烟气密度管段编号烟尘密度（mg/m3）SO2密度（mg/m3）烟气密度（mg/m3）①9694.9512481.8522171.8②③④⑤29.08512481.8512510.94⑥⑦⑧⑨29.08599.85128.941.3.3压力损失计算管道系统压力损失包括沿程压力损失和局部压力损失。沿程压力损失由烟气在平直管道内部与管壁摩擦而造成，沿程压力损失与气体流速以及管壁的摩擦系数密切相关。而局部压力损失是指烟气在经过弯头等特殊管道附件时气体流向快速改变而造成的压力损失。沿程压力损失与局部压力损失的计算公式如下所示：沿程压力损失计算公式为：式中，由上述公式和已知数据可以计算出各管段的沿程压力损失以及特殊附件处的局部压力损失，其计算结果见表6-4。表6-4管道系统压力损失配件、管段编号个数/长度（m）烟气流量（m3/s）烟气密度（g/m3）烟气流速（m/s）沿程压力损失（Pa）局部压力损失（Pa）总压力损失（Pa）90°弯头151.6322.1811.71/380.18380.18①451.6322.1811.71931.40/1311.5890°弯头151.6312.5111.71/214.431521.01②551.6312.5111.71651.66/2182.6790°弯头151.6312.5111.71/214.432397.1③451.6312.5111.71525.33/2922.4390°弯头151.6312.5111.71/214.433131.86④551.6312.5111.71651.66/3793.5290°弯头151.6312.5111.71/214.434007.95⑤451.6312.5111.71525.33/4533.2890°弯头151.630.12912.85/2.664535.94⑥2551.4060.12912.8558.97/4594.9190°弯头151.4060.12912.85/2.664597.57⑦451.4060.12912.851.94/4604.51⑧451.4060.12912.851.94/4611.45⑨451.4060.12912.851.94/4618.391.4通风机、电动机的选择通风机风量为：q=K1Q=1.1×185870=204457m3/h（1.13）式中，K1——安全系数，取1.1；Q——烟气量，m