3.0th燃煤量的采暖锅炉房旋风水膜除尘器除尘系统设计大气课程设计学士学位论文.doc

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1、第一章 设计任务书1.1 课程设计的题目3.0t/h燃煤量的采暖锅炉房旋风水膜除尘器除尘系统设计。1.2 课程设计的目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容，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。1.3 设计依据一、 大气质量标准 当地大气质量执行大气环境质量标准“GB13271-2001”中的二级标准。 二、 烟尘排放浓度 执行大气环境质量标准“GB13271-2001”中的二级标准。1.4 设计原始资料锅炉型号

2、民：SZL4-13型，共4台（2.8MW4）设计耗煤量：3.0t/h排烟温度：160烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压：97.86kPa冬季室外空气温度：1空气含水（标准状态下）按0.01293 kg/m3 烟气其它性质按空气计算煤的工业分析值：CY=68% HY=4% SY=1% QY=5% NY=1% WY=6% AY=15% VY=13%按锅炉大气污染物排放标准（GB132712001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200 mg/m3二氧化硫排放标准（标准状态

3、下）：900 mg/m3净化系统布置场地如图311所示的锅炉房北侧15m以内。1.5 设计内容和要求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. 除尘器的比较和选择：确定除尘器类型、型号惯用语规格，并确定主要运行参数。4. 管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置。并计算管段的管径、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、型号必功率。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。

4、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，书写工整、装订成册。7. 图纸要求（1）除尘系统图一张（1号图或2号图）。系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号，并附明细表。（2）除尘系统平面、剖面布置图23张（1号、2号或3号），如图11和12,图中设备管件应标编号，编号应与系统图对应。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。在平面布置图中应有方位标志（指北针）。第二章 除尘器的选型及计算2.1 锅炉烟气量的计算一、煤燃烧的假设： （1）煤中固定氧可用于燃烧； （2）煤中硫主要被氧化成二氧化硫； （3）

5、不考虑氮氧化物的产生； （4）煤中的氮在燃烧时转化为氮气。二、标准状况下理论空气量以1kg煤燃烧为基础，则： 重量（g） 摩尔数（mol） 需氧量（mol） C 680 56.67 56.67 H 40 40 10 S 10 0.3125 0.3125 O 50 3.125 -3.125 N 10 0.3571 0 H2O 60 3.333 故有： 标准状况下理论需氧量： 标准状况下理论空气量：式中 标准状态下理论空气量，() ；三、标准状况下理论烟气量（空气含水为0.01293 g/m3）： ： ：故有：标准状况下理论需氧量： 四、标准状况下实际烟气量式中 a空气过剩系数；标准状态下理论烟气

6、量，；标准状态下理论空气量，。则：标准状态下烟气流量Q应以计，因此，：2.2 除尘器的选择一、除尘器应达到的除尘效率： =91.45%式中 标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3； 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3；二、 除尘器应达到的除SO2效率： =53.85%式中 C标准状态下烟气含SO2浓度，mg/m3； Cs标准状态下锅炉SO2排放标准中规定值，mg/m3；三、除尘器的选择根据烟尘的粒径分布或种类、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的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数，如气流速度、压力损失、捕集粉尘量等。每台锅炉工况下烟气流量： Q= =7687.5

7、* =12193 (m3/h)式中 Q 标准状态下烟气流量，m3/h； T 工况下烟气温度，K； T 标准状态下温度，273K。 则烟气流速为=3.4(m3/s)卧式旋风水膜除尘器的型号及性能:型号91011风量m/h额定气量200002500030000使用范围165002100021000260002500033000耗水量及供水量定期供水T，h2.342.863.77D1 （Dg）404040D2（Dg）656565连续供水T，h0.560.640.70D1 （Dg）252525D电磁阀111 图号CT 531（九）CT 531（十）CT 531（十一）主要尺寸L415547405320

8、D165618081958H433345604898A92510001075B166017001890C556608658E720800880F272296321G118013401580压力损失Pa115120125除尘器质量Kg160524812926旋风脱水图号CT531（十四）CT531（十五）CT531（十六）主要尺寸L423547605200D165618081958H359837904083C556608658E700800880F27229632118509001000A92510001075压力损失Pa110115120质量Kg150422642636根据条件选择型号是9号。

9、2.3 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置一、旋风水膜除尘器 旋风除尘器是利用旋转气流对粉尘产生离心力，使其从气流中分离出来，分离的最小粒径可达到5-10微米。其结构简单、紧凑、占地面积小、造价低、维护方便、可耐高温高压，可用于特高浓度（高达500g/m3以上）的粉尘。1.旋风除尘器的优点（1）旋风除尘器内部没有运动部件，维护方便。（2）制作、管理十分方便。（3）处理相同风量的情况下体积小，结构简单，价格便宜。（4）作为预除尘器使用时，可以立式安装，使用方便。（5）处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力不受影响。（6）可耐400高温，如采用特殊的耐高温材料，还可以耐受更高的温度。（7）除

10、尘器内设耐磨内衬后，可用以净化含高磨蚀性粉尘的烟气。（8）以干法清灰，有利于回收有价值的粉尘。2.旋风除尘器的缺点（1）卸灰阀如果漏损会严重影响除尘效率。（2）磨损严重，特别是处理高浓度或磨损性大的粉尘时。（3）除尘效率不高(对捕集粒径小于5um的微细粉尘和尘粒密度小的粉尘，效率较低)，单独使用有时满足不了含尘气体排放浓度的要求。（4）由于除尘效率随筒体直径增加而降低，因而单个除尘器的处理风量受到一定限制。综上所述，根据烟尘的粒径分布或种类、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的种类、型号及规格。本设计确定除尘器为干湿一体除尘器D1345（其为旋风水膜除尘器的一种）。3.干湿

11、一体除尘器干湿一体除尘器是将旋风除尘器内筒作为水膜除尘器的筒体，是旋风和水膜两种除尘作用有效地结合在一起，是含尘气体在一个除尘装置中得到二次净化，以提高除尘效率。含尘气体从入口进入装置内，先经过一级旋风除尘器除尘，然后进入内筒（内壁有流动的水膜），再进行二次离心水膜除尘。由于增加了第一级干式除尘所以进口允许最高含尘浓度可高一些，可达到4g/m3。进口速度以1822m/s为好，要求的水压为98kPa，耗水量为0.070.3L/m3，压力损失为640930Pa。干湿一体除尘器结构图请见附录一。二、风机和烟囱1.烟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

12、物排放标准中的规定(表5-1)确定烟囱的高度。表4-1 锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力/(t/h) 1122661010202635烟囱最低高度/m202530354045锅炉型号民：SZL4-13型，共4台（2.8MW4）锅炉总的蒸发量4*4=16(t/h)，则选烟囱高度为40m。2.烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：式中 Q通过烟囱的总烟气量，m3/h ； V按表4-2选取的烟囱出口烟气流速，m/s ；表4-2 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机 械 通 风10204.05.0自 然 通 风6.0102.53.0选v=4m/s =2.08(m)3

13、.烟囱底部直径 =2.08+2*0.025*40 =4.08(m)式中 d2烟囱出口直径，m ；烟囱高度，m ；烟囱锥度，通常取 =0.020.03 ；4.烟囱的抽力 =183(pa) 式中 烟囱高度，m ； 外界空气温度， ； 烟囱内烟气平均温度， ； 当地大气压，Pa ；三、管道的布置根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定了各装置的位置，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单，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。管径的确定式中 Q工况下管内烟气流量，m3/s；烟气流速，m/s， (可查有关手册确定，对于锅炉烟尘)；取=13m/

14、s d = d=0.55m 查手册得知壁厚为0.75mm 则内径 d1=550-2*0.75=548.5mm由上述公式可算出实际烟气流速2.4系统阻力的计算一、摩擦压力的损失对于圆管： 式中 管道长度，m ； 管道直径，m ； 烟气密度，kg/m3 ；管中气流平均速率，m/s ；摩擦阻力系数，是气体雷诺数和管道相对粗糙度的函数。可以查手册得到(实际中对金属管道值可取0.02，对砖砌或混凝土管道值可取0.04) ；二、局部压力损失 式中 异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到；图5-1 除尘器入口前管道示意图图5-1中一为渐缩管。45时，=0.1取=45，=14.3m/s =8.6(pa)

15、l1=0.05*tan67.5=0.12(m)图5-1中二为30Z形弯头 查=0.157=Re 由手册查得Re=1.0=1.0*0.157=0.157 =13.5(pa)图5-1中三为渐扩管查手册得=0.19=16.3(pa)图5-2 除尘器出口至风机入口段管段示意图图5-2中a为渐扩管。45时，=0.1取=30，=14.3m/s图4-2中b、c均为90弯头 两个弯头=2=2*19.8=39.6(pa) 图5-3 T形三通管示意图对于如图5-3所示T形三通管 =0.78 对于T形合流三通 =0.55 =47.2(pa)系统总阻力(其中锅炉出口前阻力为800 pa，除尘器阻力为1400 pa)=

16、29.7+208+8.6+13.5+16.3+8.6+39.6+67.0+47.2+800+1400 =2638.5 (pa)2.5风机和电动机的选择设计一、系统总阻力的计算由以上计算可知，系统的总阻力为（其中锅炉出口前阻力800Pa，除尘器阻力取900Pa）： 二、标准状况下风机风量的计算式中 1.1风量备用系数；Q标准状态下风机前风量，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。三、标准状况下风机风压的计算式中 1.2风压备用系数；系统总压力，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，为200；y

17、标准状况下烟气密度，1.34kg/m3。 四、电动机功率的计算式中 Qy风机风量，m3/h；Hy风机风压，Pa；1风机在全压头时的效率（低效风机为0.6，高效风机为0.9），取0.8；2机械传动效率，在本设计中取2=0.95；电动机备用系数，对引风机，=1.3 。根据的值，选定Y6-41-7.1C型号的风机，其性能规格如表3-4所示。表3-4 Y6-41-7.1C型风机规格参数型号名称配用电机（KW-P）风量（m3/h）全压（Pa）主轴转速（r/min）Y6-41-7.1C锅炉引风机15-47800-151002236-29912100适用范围：锅炉烟道排风，配用风机的电机一般由风机生产厂配套

18、供应。2.6系统中烟气温度的变化当烟气管道较长时，必须考虑烟气温度的降低。除尘器、风机、烟囱的烟气流量应按各点的温度计算。一、烟气在管道中的温度降式中 Q标准状态下烟气流量，m3/h ； F管道散热面积，m2 ；标准状态下烟气平均比热容(一般为1.3521.357 kJ/m3) ；管道单位面积散热损失 ；室内=4187 kJ/m2h ；室外=5443 kJ/m2h ； 室内管道长 ：L=2.18-0.12-0.6=1.46 (m) F=LD=3.14*1.46*0.5=2.29(m2) 室外管道长 ：L=9.5-1.46=8.04 (m) F=LD=3.14*8.04*0.5=12.62(m2

19、)二、烟气在烟囱中的温度降 式中 H烟囱高度，m ； D合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h ； A温降系数，可由表3-2-1查得 ； 表7-1 烟囱温降系数烟囱种类钢烟囱(无衬筒)钢烟囱(有衬筒)砖烟囱(50m)壁厚 0.5m20.80.40.2第三章 绘制图纸图纸见附录（旋风水膜除尘器结构图、锅炉烟气除尘系统平面布置图、锅炉烟气除尘系统剖面图）。第四章 参考文献1. 郝吉明，马广大主编。大气污染控制工程。北京：高等教育出版社，20022. 钢铁企业采暖通风设计手册。北京：冶金工业出版社，20003. 同济大学等编，锅炉及锅炉房设备。北京：中国建筑工业出版社，19864. 工业锅炉旋风除尘器指南。19845. 何争光主编，大气污染控制工程及应用实例。化学工业出版社，20046. 黄学敏，张承中主编。大气污染控制工程实践教程。化学工业出版社，2003附录一 旋风水膜除尘器（干湿一体除尘器）结构图 附录二 锅炉烟气除尘系统平面布置图附录三 锅炉烟气除尘系统剖面图24