某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計課程論文

1、 大氣污染控制工程 課程設(shè)計 一 前言1.1概述.11.2設(shè)計任務(wù)書.11.3設(shè)計原則.1二 煙氣量、煙氣和二氧化硫濃度的計算2.1標準狀態(tài)下理論空氣量.92.2 標準狀態(tài)下理論煙氣量.92.3 標準狀態(tài)下實際煙氣量.92.4 標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度.102.5 標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算.10三 除塵器的選擇3.1除塵器應(yīng)達到的除塵效率.113.2除塵器的選擇.11四 確定除塵器、風(fēng)機和煙囪的位置及管道的分布4.1各裝置及管道布置的原則.144.2管徑確定.14五 煙囪的設(shè)計5.1煙囪高度的確定.145.2煙囪直徑的計算.15六 系統(tǒng)中煙氣溫的變化6.1煙氣在管道內(nèi)的溫度降.166.

2、2煙氣在煙囪中的溫度降.17七系統(tǒng)阻力的計算7.1摩擦壓力損失.177.2局部壓力損失.18七 風(fēng)機和電動機選擇及計算8.1風(fēng)機風(fēng)量的計算.188.2風(fēng)機風(fēng)壓的計算.198.3電動機功率計算.20九設(shè)備一覽表.20 第一章 前言1.1概述隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，燃煤鍋爐排放的二氧化硫嚴重地污染了我們賴以生存的環(huán)境。由于中國燃料結(jié)構(gòu)以煤為主的特點，致使中國目前大氣污染仍以煤煙型污染為主，其中塵和酸雨危害最大，且污染程度還在加劇。因此，控制燃煤煙塵的so2對改善大氣污染狀況至關(guān)重要。高溫氣體凈化主要包括脫硫和除塵兩部分，此外還須脫除hci、hf和堿金屬蒸汽等有害雜質(zhì)。在常規(guī)工藝中，脫硫和除塵作為獨立

3、的單元操作分別在各自的裝置中完成。而在脫硫除塵一體化工藝過程中，將脫硫和除塵兩個單元操作結(jié)合起來，即在一個操作單元中既達到除塵的目的又滿足脫硫的要求。脫硫除塵一體化操作可以簡化工藝流程，節(jié)約設(shè)備投資。因而，研究開發(fā)適合于我國燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵一體化設(shè)備具有重要的使用價值。 目前煙氣脫硫除塵一體化裝置主要是通過工藝改造和設(shè)備優(yōu)化組合來實現(xiàn)脫硫除塵的目的，很少有人來通過改良脫硫除塵劑的配方來實現(xiàn)這一目的。假如能夠在現(xiàn)有的成熟的高效率脫硫工藝的基礎(chǔ)上，在投資成本和運營成本都不高的情況下，通過一些工藝的改良和脫硫藥劑的改善來提高其除塵效率，使得該脫硫除塵一體化裝置既有良好的脫硫效果，又能獲得較高的除

4、塵效率。這種技術(shù)的研制和開發(fā)一定會有很好的推廣價值，產(chǎn)生良好的社會效益和經(jīng)濟效益。1.2設(shè)計任務(wù)書1.2.1設(shè)計題目：某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計1.2.2課程設(shè)計的目的 性質(zhì)：廢氣污染控制工程課程設(shè)計是廢氣污染控制工程課程的重要實踐性環(huán)節(jié)，是環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生在校期間第一次較全面的廢氣污染控制設(shè)計能力訓(xùn)練，在實現(xiàn)學(xué)生總體培養(yǎng)目標中占有重要地位。任務(wù)與目的：通過本課程學(xué)習(xí)，掌握大氣污染控制工程課程各基本原理和基本設(shè)計方法的應(yīng)用，培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生解決實際問題的能力。結(jié)合前續(xù)課程大氣污染控制工程的內(nèi)容，本課程內(nèi)容為，運用各種污染物的不同控制、轉(zhuǎn)化、凈化原理和設(shè)計方法，進行除塵、除硫、脫等廢氣

5、污染控制工程設(shè)計，使學(xué)生在廢氣污染控制工程方面得到工程訓(xùn)練。a通過課程設(shè)計實踐，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)綜合運用廢氣污染控制設(shè)計課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實際知識來分析和解決廢氣污染控制設(shè)計問題的能力。b學(xué)習(xí)廢氣污染控制設(shè)計的一般方法、步驟，掌握廢氣污染控制設(shè)計的一般規(guī)律。c進行廢氣污染控制設(shè)計基本技能的訓(xùn)練：例如計算、繪圖、查閱資料和手冊、運用標準和規(guī)范。d培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、科學(xué)、嚴謹、求實的工作作風(fēng)，踏實苦干、勇于創(chuàng)新的敬業(yè)精神。通過課程設(shè)計進一步消化和鞏固專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學(xué)理論知識進行凈化系統(tǒng)設(shè)計的初步能力。通過設(shè)計，了解工程設(shè)計的內(nèi)容、方法及步

6、驟，培 養(yǎng)學(xué)生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計方案、進行設(shè)計計算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書的能力。1.2.3設(shè)計原始資料鍋爐型號：szl413型，共四臺（2.8mw4）設(shè)計耗煤量：880kg/h（臺）排煙溫度：190（160）煙氣密度（標準狀態(tài)下）：1.34kg/m3空氣過剩系數(shù)：=1.4排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：16%煙氣在鍋爐出口前阻力：800pa當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86kpa冬季室外空氣溫度：1空氣含水（標準狀態(tài)下）按0.01293kg/m3煙氣其他性質(zhì)按空氣計算煤的工業(yè)分析值：cy=68% hy=4% sy=1% oy=5%ny=1% wy=6% ay=15% vy=

7、13%按鍋爐大氣污染物排放標準（gb13271-2001）中二類區(qū)標準標準執(zhí)行。 煙塵濃度排放標準（標準狀態(tài)下）：200mg/m3 二氧化碳排放標準（標準狀態(tài)下）：900mg/m3 凈化系統(tǒng)布置場地如圖所示的鍋爐房北側(cè)15m以內(nèi)。設(shè)計內(nèi)容和要求（1）燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算。（2）凈化系統(tǒng)設(shè)計方案的分析確定。圖1 鍋爐房平面布置圖圖2 -剖面圖（3）除塵器的比較和選擇：確定除塵器類型、型號及規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。（4）管網(wǎng)布置及計算：確定各裝置的位置及管道布置。并計算各管段的管徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。（5）風(fēng)機及電機的選擇設(shè)計：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量

8、、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計算選擇風(fēng)機種類、型號及電動機的種類、型號和功率。（6）編寫設(shè)計說明書：設(shè)計說明收按設(shè)計程序編寫、包括方案的確定、設(shè)計計算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計的簡圖等內(nèi)容。課程設(shè)計說明書應(yīng)有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻等部分，文字應(yīng)簡明、通順、內(nèi)容正確完整，書寫工整、裝訂成冊。（7）圖紙要求上述備、管件編號、并附明細表。（8） 除塵系統(tǒng)平面、剖面布置圖各一張，除塵系統(tǒng)圖一張（1號、2號或3號），如圖1和圖2。圖中設(shè)備管件應(yīng)標注編號，編號應(yīng)與系統(tǒng)對應(yīng)。布置圖應(yīng)按比例繪制。鍋爐房及鍋爐的繪制可以簡化，但應(yīng)能表明建筑外形和主要結(jié)構(gòu)型式。在平面布置圖中應(yīng)有方位標志（指北針）。表1 -

9、1鍋爐煙塵最高允許排放濃度和煙氣黑度限值鍋爐類別適用區(qū)域煙塵排放濃度（mg/m3)煙氣黑度 （林格曼黑度，級）時段時段燃 煤 鍋 爐自然通風(fēng)鍋爐 （50595988001200中中沖擊式除塵器59510001600中中上文丘里除塵器0.519098400010000少大電除塵器0.51909850130大中上袋式除塵器0.51959910001500中上大表2-2濕式除塵裝置的性能和操作范圍裝置名稱氣體流速/m.s-1液氣比/l.m-3壓力損失/pa分割直徑/噴淋塔0.12231005003.0填料塔0.5123100025001.0旋風(fēng)洗滌器15450.51.5120015001.0轉(zhuǎn)筒洗滌

10、器3507500.7250015000.2沖擊式洗滌器1020105001500.2文丘里洗滌器60900.31.5300080000.1根據(jù)上表以及計算數(shù)據(jù)我選擇臥式旋風(fēng)水膜除塵器臥式旋風(fēng)水膜除塵器主要適合鍋爐及各種爐窯的脫硫除塵的平置式除塵設(shè)備。它的特點是除塵效率高，阻力損失小，耗水量小和運行維護方便等。臥式旋風(fēng)水膜除塵器橫置筒形的外殼和內(nèi)芯，橫斷面為倒卵形或倒梨形。在外殼與內(nèi)芯之間有螺旋導(dǎo)流片，筒體的下部接灰漿斗。含塵氣體有一段沿切線方向進入除塵器，借離心力的作用使位移到外殼的顆粒為水膜所除去。另外，氣流每次沖擊水面時，也有清洗除塵作用，而較細的灰塵為氣流多次沖擊水面產(chǎn)生的水霧水花所吸捕

11、，凝聚，加速向除塵器外殼移動，最終為水膜所除去，因而具有較高的除塵效率。1） 除塵器的水位控制臥式旋風(fēng)水膜除塵器要有較高的除塵效率，要求除塵器有合理的橫斷面，各螺旋圈具有可形成完整且強度均勻的水膜的合適水位。實驗結(jié)果如下：除塵器內(nèi)水位狀況各灰漿斗內(nèi)無水各灰漿斗內(nèi)有水并產(chǎn)生水花但無水膜個圈形成完整水膜除塵效率/%9590.1-91.697.2-97.8 2）脫水裝置本除塵器選用檐板脫水裝置，將兩塊類似房檐的擋板裝在脫水段內(nèi)，使攜水氣流在脫水段內(nèi)先后與下部和上部的檐式擋板相撞，被迫拐彎，利用慣性力使氣水分離。此方法結(jié)構(gòu)簡單，不易黏泥，維護方便，有很好的脫水效果。確定除塵器、風(fēng)機和煙囪的位置及管道的

12、分布各裝置及管道布置的原則 根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定了各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單，緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。3.3.2管徑確定 式中工況下管內(nèi)煙氣流量，； 煙氣流速，（可查有關(guān)手冊確定，對于鍋爐煙塵 ）。已知：，??；代入公式得： 圓整得，可算得實際煙氣流速 表2-6圓整并選取風(fēng)道外徑d/mm鋼制板風(fēng)管外徑允許偏差/mm壁厚/mm50010.75管徑計算以后，要進行圓整（查手冊），再用圓整后的管徑計算出流速。實際煙氣流速要符合要求。 煙囪的設(shè)計煙囪高度的確定首先確定共用一個煙囪的所有

13、鍋爐的總的蒸發(fā)量（），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定（表2-4）確定煙囪的高度。表2-7鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力/()12266101020263535煙囪最低高度/m202530354045 鍋爐房總?cè)萘?44=16(t/h) 故選定的煙囪高度為40m煙囪直徑的計算 a. 煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算 式中通過煙囪的總煙氣量，； 按表2-5選取的煙囪出口煙氣量，。已知：，取，代入公式得；煙囪出口內(nèi)徑 b. 煙囪底部直徑 式中煙囪出口直徑，；h煙囪高度，；煙囪錐度，通常取=0.020.03。已知：，取，代入公式得； ，圓整的通風(fēng)方式運行情況全負荷時最小負荷機械通風(fēng)102045自然通風(fēng)6

14、102.53表2-8煙囪出口煙氣流速（） c.煙囪的抽力 式中煙囪高度，m； 外界空氣溫度，； 煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，； 當(dāng)?shù)卮髿鈮?，pa。已知, , ,pa；則pa系統(tǒng)中煙氣溫度的變化 當(dāng)沿氣管道較長時，必須考慮煙氣溫度的降低。除塵器、風(fēng)機、煙囪的煙氣流量應(yīng)按各點的溫度計算。煙氣在管道內(nèi)的溫度降 （）式中標準狀態(tài)下煙氣流量，； 管道散熱面積，； 標準狀態(tài)下煙氣平均熱容（一般為1.3521.357）； 管道單位面積散熱損失。室內(nèi)室外已知：，取，而室內(nèi)兩段：l10.68m,d1=0.6m;l2=1.4m,d2=0.5m；室外：墻到除塵器進口管道距離：l3=3.29m，直徑計d3=0.5m；除塵器到

15、風(fēng)機的管道距離：l4=4.2m，直徑計d4=0.5m；風(fēng)機到煙道入口的管道距離：l5=2.2m，直徑計d50.5m；煙道入口到煙囪底部的煙道距離：l6=12.79m，f=0.64m2；則，。風(fēng)機進口前溫度降風(fēng)機前溫度到達煙囪入口溫度將因此到達煙囪入口煙氣溫度煙氣在煙囪中的溫度降 （）式中煙囪高度，m； 合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和，； 溫降系數(shù)，可由表3查得。表2-9煙囪溫降系數(shù)煙囪種類鋼煙囪（無襯筒）鋼煙囪（有襯筒）磚煙囪，50m(壁厚小于0.5m)磚煙囪（壁厚大于0.5m)a20.80.40.2根據(jù)鍋爐型號可知d=16t/h；選擇磚煙囪壁厚小于0.5m，取0.3m；因h=40,a0

16、.4，由上公式可得，而煙囪得進氣溫度為：142.79，那么煙囪的出口溫度為142.79-4=138.79系統(tǒng)阻力的計算摩擦壓力損失 對于圓筒 （pa）式中l(wèi)管道長度，； d管道直徑，； 煙氣密度，； 管中氣流平均速率，； 摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)re和管道相對粗糙度的函數(shù)，可以查手冊得到（實際中對金屬管道值可取0.02，對磚砌和混凝土管道值可取0.04）已知：管道長，,則代入上面公式有pa局部壓力損失 （pa)式中異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊中查到，或通過實驗獲得； 與相對應(yīng)的斷面平均氣流速率，； 煙氣密度，。已知：90彎頭1.1；30z形管0.16；天圓地方分別為：0.19與0.1

17、3；t形三通：合流管0.78；分流管0.55；v=13.76m/s, =1.34kg/m3代入上面公式有p=369.14pa有26.97pa369.14pa800pa+1100pa2272.11pa風(fēng)機和電動機選擇及計算風(fēng)機風(fēng)量的計算 式中1.1風(fēng)量備用系數(shù)； 標準狀態(tài)下風(fēng)機前表態(tài)下風(fēng)量，； 風(fēng)機當(dāng)前煙氣溫度，若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙； 當(dāng)?shù)卮髿鈮海琸pa。已知；代入上述公式得風(fēng)機風(fēng)壓的計算 （pa)式中 1.2風(fēng)壓備用系數(shù)； 系數(shù)總阻力，pa； 煙囪抽力，pa； 風(fēng)機前煙氣溫度； 風(fēng)機性能表中給出的試驗用氣體溫度，； 標準狀況下煙氣密度，1.34/已知：pa，pa，,查得代入上式 p

18、a計算出風(fēng)機風(fēng)量和風(fēng)機風(fēng)壓后，可按風(fēng)機產(chǎn)品樣本給出的性能曲線或表選擇所需風(fēng)機的型號。由上面計算出風(fēng)機風(fēng)量q y和風(fēng)機風(fēng)壓h y，所選風(fēng)機的型號如下表：型號名稱氣壓風(fēng)量功率介質(zhì)最高溫度y8-39鍋爐引風(fēng)機1167-53443242-2455334.0-250250電動機功率的計算 （kw）式中風(fēng)機風(fēng)量，； 風(fēng)機風(fēng)壓，pa； 風(fēng)機在全壓頭時的效率（一般風(fēng)機為0.6，高效風(fēng)機約為0.9） 機械傳動效率，當(dāng)風(fēng)機與電機直聯(lián)傳動時=1，用聯(lián)軸器連接時=0.98，用v形帶傳動時=0.95 電動機備用系數(shù)，對引風(fēng)機，=1.3已知：， pa，代入上式得kw4.1 設(shè)備一覽表除塵器型號外型尺度/mm入口尺度/mm出口尺度/mm設(shè)備質(zhì)量/kg除塵效率/%處理風(fēng)量/m3/h臥式旋風(fēng)水膜3850367813566404561130*1356-97-998888風(fēng)機型號轉(zhuǎn)速/（r/min）風(fēng)量/（m3/h）全壓/pa軸功率/kwy8-3912933242-24533534423電動機型號外形尺寸/mm功率/kw質(zhì)量/kgy200l-4c -30kw - 參考文獻1） 暖通風(fēng)設(shè)計手冊陸耀慶主編，北京：中國建筑工業(yè)出版社，19872）