大氣除塵設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、.環(huán)境工程課程設(shè)計(jì)環(huán)境工程專題課程設(shè)計(jì) （氣）（除塵部分）設(shè)計(jì)說明書班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院2015 年 12 月.一、 工程概況1二、設(shè)計(jì)說明12.1 設(shè)計(jì)原則12.2 設(shè)計(jì)范圍22.3 設(shè)計(jì)規(guī)模22.4 設(shè)計(jì)參數(shù)與指標(biāo)2三、工藝選擇23.1 除塵技術(shù)簡介23.2 可供選擇的除塵技術(shù)33.3 方案的技術(shù)比較3四、處理流程44.1 除塵系統(tǒng)44.2 除塵器系統(tǒng)44.3 輸灰系統(tǒng)44.4 控制系統(tǒng) (不作設(shè)計(jì)要求 )4五、預(yù)期處理效果5六、主要設(shè)施與設(shè)備設(shè)計(jì)選型56.1 設(shè)計(jì)計(jì)算5煙氣流量與凈化效率計(jì)算5除塵器設(shè)計(jì)計(jì)算6管道的設(shè)計(jì)計(jì)算10風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算12除塵器的總裝配圖1

2、36.2 主要設(shè)備型號(hào)及技術(shù)參數(shù)確定14七、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析157.1 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)157.2 人員編制157.3 工程概算157.4 運(yùn)行費(fèi)用分析16.一、工程概況已知杭州市某廠新建 2 臺(tái) 35t/h 燃煤工業(yè)鍋爐 (沸騰床鍋爐直徑 4m)，其除塵系統(tǒng)管道布置如圖 1。每臺(tái)鍋爐產(chǎn)生的煙氣量估計(jì)為： 基數(shù) 61000 Nm3/h+學(xué)號(hào)序號(hào) *100Nm 3/h，煙塵濃度為 35.0g/Nm3，其粒徑 5m 占 70%，煙氣經(jīng)降溫至 120進(jìn)入除塵器，煙窗的直徑 3m，高度 45m，局部阻力損失 60Pa。試設(shè)計(jì)該除塵凈化系統(tǒng)。排放煙塵濃度要求達(dá)到鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（ GB13271-20

3、14）規(guī)定的重點(diǎn)地區(qū)鍋爐大氣污染物特別排放限值的規(guī)定。圖 1 除塵系統(tǒng)平面布置圖二、設(shè)計(jì)說明2.1 設(shè)計(jì)原則（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可靠，總體布局合理。（2）避免二次污染，降低能耗，近期遠(yuǎn)期結(jié)合、滿足安全要求。（3）采用成熟、合理、先進(jìn)的處理工藝，處理能力符合處理要求；（4）投資少、能耗和運(yùn)行成本低，操作管理簡單，具有適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)；（5）在設(shè)計(jì)中采用耐腐蝕設(shè)備及材料，以延長設(shè)施的使用壽命；（6）廢氣處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮事故的排放、設(shè)備備用等保護(hù)措施；（7）工程設(shè)計(jì)及設(shè)備安裝的驗(yàn)收及資料應(yīng)滿足國家相關(guān)專業(yè)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范。.2.2 設(shè)計(jì)范圍工程設(shè)計(jì)范圍從燃煤廢氣的接入管開始至除塵器處理后煙囪排放為止。 包括處

4、理工藝、除塵設(shè)備、管道、控制、風(fēng)機(jī)等的設(shè)計(jì)。2.3 設(shè)計(jì)規(guī)模(1)處理煙氣流量（工況）：Q1 61000 Nm3 / h 23 100Nm3 / h 63300 Nm3 / h 17.59 Nm3 / s 總的煙氣量為： Q2 2Q1 2 17.59 35.18 Nm3 / s(2)處理濃度：煙塵濃度為 35.0g/Nm3，其粒徑 5m 占 70%。2.4 設(shè)計(jì)參數(shù)與指標(biāo)（1） 處理煙氣量（標(biāo)況）：Q217.5935.18 Nm3 / s ；（2） 煙氣溫度： 120；（3） 入口含塵濃度： 35.0g/Nm3；（4） 電場數(shù)： 2 個(gè)；（5） 粒徑 5m 占 60%；（6） 排放指標(biāo)： 30

5、mg/Nm3。三、工藝選擇3.1 除塵技術(shù)簡介從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設(shè)備稱為除塵裝置。 根據(jù)主要的除塵機(jī)理，目前常用的除塵器可分為：機(jī)械除塵器；電除塵器；袋式除塵器；濕式除塵器等。 但每種除塵凈化系統(tǒng)總有其技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)， 應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的除塵設(shè)施與工藝。靜電除塵分離粉塵靠的是靜電力即庫侖力。 靜電除塵的三個(gè)基本過程： 懸浮粒子荷電 -高壓直流電暈；帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集 -延續(xù)的電暈電場或光滑的不放電的電極之間的純靜電場；捕集物從集塵表面上清除 -隔一定時(shí)間振打除去接地電極上的粉塵層并使其落入灰斗 ,完成除塵過程。.濕式除塵使含塵氣體與液體(一般為水 )密切接觸

6、,利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其它作用捕集塵?；蚴沽皆龃蟮脑怼４匠龎m是利用多孔纖維材料制成的濾袋( 簡稱布袋 )將含塵氣流中的粉塵捕集下來的方法。電袋復(fù)合式除塵是電除塵器和布袋除塵器機(jī)結(jié)合， 利用電除塵器的第一電場作為一級(jí)除塵單元， 除去煙氣中 80%90%的粉塵顆粒， 再用布袋作為二級(jí)除塵單元 ,除去剩下的微細(xì)顆粒。3.2 可供選擇的除塵技術(shù)目前常用的除塵器可分為：機(jī)械除塵器；濕式除塵器；袋式除塵器；電除塵器等。機(jī)械除塵一般用來捕集 5m 以上的塵粒 ,除塵效率可達(dá) 80%90%，若捕集小于 5m 的塵粒，則效率較低。濕式除塵由于利用慣性擴(kuò)散與凝集的作用力進(jìn)行除塵，其除塵阻力損失達(dá)到80

7、0 10000pa，不適用于處理大煙氣量。根據(jù)已知的煙氣特性，可排除機(jī)械除塵和濕式除塵作為除塵技術(shù)的考慮。靜電除塵、袋式除塵均為適用的除塵方法， 其處理溫度均為小于400 攝氏度，處理粒徑均小于今為5m，且均能處理大的煙氣量，而且均能達(dá)到達(dá)標(biāo)排放。3.3 方案的技術(shù)比較電除塵器袋除塵器1.可以處理較高溫度的1.操作簡單煙氣（ 400）2.較低的爆炸危險(xiǎn)2.壓力損失較?。s3.受煙氣性質(zhì)變化影響優(yōu)點(diǎn)200500Pa）3.小，對(duì)粉塵的性質(zhì)適能耗低應(yīng)性廣4.處理煙氣量大4.出口排放濃度隨入口5.對(duì)細(xì)粉塵捕集效率高含塵濃度的變化不大1.一次性投資高1.用于煙氣溫度較低缺點(diǎn)2.安裝精度要求高2.壓力損失

8、大投資和操3.對(duì)粉塵比電阻有一定3.作維護(hù)費(fèi)用高要求對(duì)濕度大粉塵易堵塞.針對(duì)該廠使用的燃煤工業(yè)鍋爐是沸騰床鍋爐，盡管沸騰層內(nèi)的燃燒比較充分，從布風(fēng)板排渣管排出的冷渣碳含量很小 (質(zhì)量數(shù)為 1%3% )，但由于鍋爐是燃用 08mm 的寬篩分燃料，其中 02 mm 燃料所占比例很大，在現(xiàn)有沸騰風(fēng)速下，這部分細(xì)煤粒進(jìn)入沸騰層便被帶走， 盡管在懸浮室出口處裝有高溫水平分離器，但由于分離效率低， 煙氣含塵濃度仍高。 對(duì)于高溫且接收粒徑大的含塵氣體，布袋消耗量將很大。另外，該廠的每臺(tái)鍋爐的煙氣產(chǎn)生量為 6.38 萬標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時(shí)，對(duì)于布袋除塵來說，需要比電除塵更大的處理規(guī)模來進(jìn)行煙氣處理。綜上所述，針對(duì)

9、該煙氣處理應(yīng)選擇電除塵 方法。四、處理流程4.1 除塵系統(tǒng)除塵系統(tǒng)包括： (1)進(jìn)氣煙箱(2)除塵器系統(tǒng)(3)輸灰系統(tǒng)(4)控制系統(tǒng)4.2除塵器系統(tǒng)除塵器系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分：（1）氣流分布板（2）殼體（3）陰極系統(tǒng)（4）陽極系統(tǒng)（5）陰極振打系統(tǒng)（6）陽極振打系統(tǒng)（7）氣流分布板及振打系統(tǒng)（8）槽型板及振打系統(tǒng)（9）集灰斗及加熱系統(tǒng)（10）灰斗內(nèi)部阻流板4.3輸灰系統(tǒng)(1)星型卸料器(2)鉸刀(3)提升機(jī)(4)料罐(5)星型卸料器(6)加濕機(jī)(7)運(yùn)灰車4.4控制系統(tǒng) (不作設(shè)計(jì)要求 )控制系統(tǒng)包括：（1）高壓供電系統(tǒng)（2）輸灰控制系統(tǒng)（3）清灰控制系統(tǒng)（4）流量控制系統(tǒng).五、預(yù)期處理效果排

10、放煙塵濃度要求達(dá)到鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2014）規(guī)定的重點(diǎn)地區(qū)鍋爐大氣污染物特別排放限值的規(guī)定。鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2014）特別排放限值mg/m 3項(xiàng)目限值監(jiān)控位置顆粒物30二氧化硫200煙囪或煙道大氧化物200汞及其化合物0.05六、主要設(shè)施與設(shè)備設(shè)計(jì)選型6.1 設(shè)計(jì)計(jì)算煙氣流量與凈化效率計(jì)算（1）煙氣流量已知杭州市某廠新建2 臺(tái) 35t/h 燃煤工業(yè)鍋爐 (沸騰床鍋爐直徑4m)，其除塵系統(tǒng)管道布置如圖 1。每臺(tái)鍋爐產(chǎn)生的煙氣量估計(jì)為：Q1 61000 Nm3 / h23100Nm3 / h 63300 Nm3 / h 17.59 Nm3 / s總的

11、煙氣量為： Q22Q1217.5935.18 Nm3 / s煙氣經(jīng)降溫至 120進(jìn)入除塵器，換算為 120時(shí)煙氣量為：QQ2T35.18120 27350.64m3 / s 182248.35 m3 / hT2273（2）煙氣入口濃度煙塵濃度為 35.0g/Nm3，其粒徑 5m 占 70%，煙窗的直徑 3m，高度 45m，局部阻力損失 60Pa。（3）煙氣出口濃度排放煙塵濃度要求達(dá)到鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2014）規(guī)定的重點(diǎn)地區(qū)鍋爐大氣污染物特別排放限值的規(guī)定。（4）除塵效率.3010313599.9%除塵器設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)已知條件， 選擇臥式電除塵器。 電除塵器初期除塵效率能達(dá)

12、到 99%，能捕集 1um 以下的細(xì)微粉塵。而且電除塵器處理煙氣量大，可用于高溫（可高達(dá)500）、高壓和高濕（相對(duì)濕度可達(dá)100%）的場合，能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。具有低阻的特點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)選擇電除塵器。（1）集塵極面積計(jì)算AQ ln150.64 ln12915.1m2wp10.121 0.999式中： A 集塵極面積， m2；集塵效率； Q處理氣量， m3/s； wp 粉塵的有效驅(qū)進(jìn)速度，飛灰取 wp =0.10.14m/s。（2）電場斷面面積ACQ50.6463.3m2v0.8式中： A C電場斷面面積， m2； v氣體平均流速， m/s。取電場斷面尺寸為BH8m 8m 。（3）集塵極

13、與放電極的間距和排數(shù)本設(shè)計(jì)取集塵極之間的間距（2b）為 450mm?？紤]與集塵極的間距相對(duì)應(yīng)，放電極之間間距一般也采用450mm。集塵極的排數(shù)可根據(jù)電場斷面寬度和集塵極的間距確定，即nB811 19B0.45式中： n集塵排數(shù)； B電場斷面寬度， m； B集塵極板間距， m（ B2b）。布置示意圖見圖1。.圖 1 布置示意圖（4）電場長度A2915.1L10.12m2( n 1)H2(19 1) 8式中： L電場長度， m； H電場高度， m。采用三電場串聯(lián)，每個(gè)電場長度為L 1=3.38m。（5）電暈極系統(tǒng)設(shè)計(jì)放電極型式選擇為了使電除塵器長期高效、 可靠地運(yùn)行，對(duì)放電極的基本要求是： 牢固可

14、靠，不斷線；電氣性能良好；粘附粉塵少。放電極的類型大致有三種：點(diǎn)放電，如芒刺線；線放電，如星型線；面放電，如圓線等。本設(shè)計(jì)根據(jù)煙氣性質(zhì)、粉塵性質(zhì)選擇芒刺線放電極。放電極長度計(jì)算由比電暈電流計(jì)算 （指單位收塵極板上所得電暈電流）計(jì)算。比電暈電流根據(jù)電極型式查有關(guān)手冊(cè)確定。選芒刺形，比電暈電流在0.18-0.5mA/m2 選取。則取比電暈電流0.5mA/m2 ，.I0.5 2915.11457.55mA芒刺形電暈線單位長度電流密度0.25-0.35mA/m，取 i0 0.3mA/mI1457.554858.5 m則電暈線總長度為： L0.3i0除塵器一共有 18 個(gè)通道，每條電暈線長8m，則每道中

15、的電暈線數(shù)量為：4858.534 條m818放電極的懸掛與清灰裝置選擇放電極的懸掛有三種方式： 重錘懸吊式、框架式、桅桿式，這里選用框架式。一般是對(duì)電暈極采取連續(xù)振打清灰方式，是電暈極沉積的粉塵很快被振打干凈。振打方式有多種，常用的有提升脫鉤振打、 側(cè)部撓臂錘振打等。 本方案采取側(cè)部撓臂錘振打方式清灰。見圖 2。圖 2 側(cè)部撓臂錘振打清灰方式（6）集塵極系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 Z 型極板，每塊高1.8m，寬 0.385m。每電場長度方向需要的陽極板數(shù)為：l3.38，取 9個(gè)n18.80.3850.385電場間的距離取200mm，.則電場有效長度為：L0.385 930.2210.795m集塵極多采用下部

16、繞臂捶打裝置，為保證正確的振打制度，采用單邊振打。本設(shè)計(jì)選用下部撓臂錘機(jī)械振打方式清灰。 一排極板安裝一個(gè)振打錘， 同一電場各排的振打錘安在一根傳動(dòng)軸上， 并依次錯(cuò)開一定的角度， 使各排極板的振打依次交替進(jìn)行。（9）除塵器零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)氣箱進(jìn)口風(fēng)箱小端設(shè)計(jì)為正方形，其中心與箱底部的距離為：2500mm；進(jìn)口風(fēng)箱小端設(shè)計(jì)尺寸為：法蘭內(nèi)口邊長 2350mm，外框邊長為 2550mm；進(jìn)口風(fēng)箱大端正對(duì)電場：BH8000mm 8000mm；兩端口之間的距離為： 3400mm。出氣箱出口風(fēng)箱同進(jìn)口設(shè)計(jì)?；叶吩O(shè)置 6 個(gè)灰斗，大小尺寸一致，每一個(gè)電場橫向設(shè)置2 個(gè)。每個(gè)電場的長度為 3400mm，寬度

17、為 8000mm?；叶飞峡诔叽纾篖B3300mm 4000mm ；灰斗下口尺寸：設(shè)計(jì)為正方形，邊長為500mm；灰斗高度為： 2000mm；出灰口法蘭尺寸：內(nèi)口邊長為300mm，外框邊長為360mm；出灰口高度為： 400mm。氣流分布板氣流分布板層數(shù)的確定：Fk80008000由于F0 1800 1800 19.8Fk 電除塵器氣體進(jìn)口管大端截面積，m2；F0 電除塵器氣體進(jìn)口管小端截面積，m2；因?yàn)?6Fk20，所以本方案中設(shè)置2 塊氣體分布板，沿氣流方向的的第F0一層分布板與第二層分布板的間距設(shè)計(jì)為700mm。.第一層分布板開孔率取為：60%第二層分布板開孔率取為：50%注意：各層分布板

18、加工以及布置時(shí)孔應(yīng)交錯(cuò)排列，不能孔與孔正對(duì)。外殼設(shè)計(jì)參照除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè) P218 表 4-109、表 4-112 和圖 4-79，SHWB50 型電除塵器的外殼設(shè)計(jì)參數(shù)及尺寸，設(shè)計(jì)如下：除塵器外殼箱體的長度為：L 箱 =11320mm(其中，電場區(qū)域所占的長度為10120mm，電場間的距離200mm，第一層分布板與第二層分布板的間距設(shè)計(jì)為700mm，第二層分布板與電場始端的間距設(shè)計(jì)為300mm)除塵器箱體的寬度為： B=8800mm(其中電場寬度為 8000mm，集塵板與箱壁的距離設(shè)計(jì)為 2400mm)除塵器箱體的高度為： H=9000mm(其中電場高度為8000mm，電場上端至箱頂設(shè)計(jì)預(yù)留

19、 500mm，電場下端至箱底設(shè)計(jì)預(yù)留500mm，便于安裝和檢修 )。（10）工作電壓與工作電流工作電壓：U 250 B 250 0.45 112.5kV（6）式中： U 為工作電壓， kV 。工作電流：I Ai 2915.1 0.0005 1.46A（7）式中： I工作電流， A ； i 集塵極電流密度，可取0.0005A/m2。管道的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）管道系統(tǒng)布置原則除塵管道力求順直，保證氣流通暢。當(dāng)必須水平敷設(shè)時(shí)，要有足夠的流速以防止積塵。對(duì)易產(chǎn)生積灰的管道必須設(shè)置清灰口。為減輕風(fēng)機(jī)磨損，特別當(dāng)氣體含塵濃度高時(shí)， 應(yīng)將凈化裝置設(shè)在風(fēng)機(jī)的吸入段。分支管與水平管或傾斜主干管連接時(shí)，應(yīng)從上部或側(cè)面接

20、入。三通管的夾角一般不大于30。當(dāng)有幾個(gè)分支管會(huì)合于同一主干管時(shí)，匯合點(diǎn)最好不設(shè)在同一斷面。輸送氣體中含磨琢性強(qiáng)的粉塵時(shí)，在局部壓力較大的地方采取防磨措施， 并在設(shè)計(jì)中考慮管件的檢修。.（2）管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算1QV1=91124.2m 3/h345678QV2=91124.2m 3/h2查全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表可得：（3）流速確定及壓力損失計(jì)算管段 1 3，根據(jù) Q=91124.2m3/h，v12m/s，查得外徑 D 1700mm， /b =0.0077，實(shí)際流速 v 11.24m/s，動(dòng)壓為 75.3Pa。摩擦壓力損失：pl1 3lv225 0.0077 75.3 2.9Pab局部壓力損失為

21、合流三通對(duì)管段動(dòng)壓的壓力損失，其局部壓損系數(shù)為0.31， pm1v275.3 23.3 Pa10.312p1pl1 3pm12.9 23.326.2Pa管段 23 同上。D1700mm， /b =0.0077,實(shí)際流速 v11.24m/s，動(dòng)壓為 75.3Pa。摩擦壓力損失：pl 2 32.9Pav2局部壓力損失：pm223.3Pa2p2pl 2 3pm226.2Pa管段 34，根據(jù) Q=183687.9m3/h，v12m/s，查得外徑 D 2350mm， /b =0.0052，實(shí)際流速 v 11.76m/s，動(dòng)壓為 86.4Pa。摩擦壓力損失 :： pl 3 4 lv2215 0.0052

22、86.4 6.74 Pab.局部壓力損失：pm3v20.3186.426.78Pa2p3pl 3 4pm36.7426.78 33.52 Pa電除塵器的壓力損失一般為200 300Pa，則取pc300Pa 。管段 56，同管段 34。摩擦壓力損失 :： pl 5lv20.0052 86.45.39 Pa6212b局部壓力損失：pm4v20.186.48.64 Pa2p4pl 5 6pm45.398.6414.03Pa管段 78，同管段 34。摩擦壓力損失 :： pl 7lv20.0052 86.44.04 Pa829b局部壓力損失：pm5v20.186.48.64Pa2p5pl 7 8pm 5

23、4.048.6412.68Pa煙窗阻力損失為 p6 60Pa ，分布板阻力損失p7800Pa 。綜上，系統(tǒng)總壓力損失：pp1p3p4p5p6p7pc26.233.5214.0312.68608003001246.43Pa風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算正確選擇通風(fēng)機(jī)是保證整個(gè)凈化系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。風(fēng)機(jī)選擇不當(dāng)，就會(huì)造成達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，或?qū)е峦顿Y和能耗的浪費(fèi)。（1）通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q0 (1 K1)Q (1 0.12) 182248.35 204118.16m3 / h（10）式中： Q系統(tǒng)計(jì)算的總風(fēng)量， m3/h； K 1考慮系統(tǒng)漏風(fēng)的安全系數(shù)，一般K 1=0.1-0.15 選取。（2）通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓.p0(1

24、 K 2 ) p 0(1 K 2 ) p Tp0(1 0.13) 1246.43(273 120) 103.32067.61 paT0 p273 101.3（11）式中： p系統(tǒng)計(jì)算的總阻力損失，包括管道阻力、凈化裝置阻力、局部阻力， Pa；K 2安全系數(shù)，一般除塵系統(tǒng)K 2=0.1 0.15 選??；0、 p0、 T0通風(fēng)機(jī)性能表中給出的標(biāo)定狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度。一般說， p0=103.3kPa。、p、T運(yùn)行工況下進(jìn)入風(fēng)機(jī)時(shí)的氣體密度、壓力、溫度。計(jì)算出 Q0、 p0 后，可查通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品性能曲線選擇所需風(fēng)機(jī)的型號(hào)規(guī)（3）電動(dòng)機(jī)功率電動(dòng)機(jī)所需功率Ne 可按下式計(jì)算：NeQ0 p0K204118.162067.611.15152.86kW（12）3.6 1061 23.6 106 0.9 0.98式中： K 電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)。對(duì)于通風(fēng)機(jī)，電機(jī)功率小于5kW 時(shí)取 1.2，大于5kW 時(shí)取 1.15；對(duì)于引風(fēng)