大氣課程設計--燃煤電站鍋爐除塵凈化系統(tǒng)設計

1、某燃煤站鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)設計摘要：此設計為主要是為了某小型燃煤電站鍋爐煙氣除塵設計的一套系統(tǒng)。根據(jù)燃煤煙氣中粉塵的特點，設計煤量800kg/h, 排煙溫度160，煙氣密度（標態(tài)）1.39kg/m3，及排放要求初步選擇了除塵器類型。選擇LD14-56機械振打袋式除塵器。通過一系列除塵系統(tǒng)使最終排出的煙氣達到鍋爐大氣污染物排放標準（GB13217-2001）標準狀態(tài)下煙塵濃度排放標準：50mg/m3。關鍵詞：燃煤站鍋爐煙氣；袋式除塵；機械振打一、 設計題目某小型燃煤鍋爐電站煙氣袋式除塵系統(tǒng)的設計二、 設計資料鍋爐型號 FG-35/3.82-M型 （35t/h 蒸汽） 自選臺數(shù)（1-5臺）；設計耗煤

2、量根據(jù)鍋爐自行選取 （例如800kg/h）；排煙溫度160度；空氣過剩系數(shù) x= 1.4; 煙氣密度 1.39kg、m3;冬季室外空氣平均溫度4度；鍋爐出口煙氣阻力1200Pa；排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例16%；煙氣其它性質按空氣計算；煤的工業(yè)分析 C=68%； H= 4% S=2%；O=5%；N=3% W=5% A=12% V=11% ；標準狀態(tài)下煙塵濃度排放標準50mg/m3;當?shù)卮髿鈮簶藴薁顟B(tài)。三、 設計內容燃煤鍋爐排煙量及二氧化硫濃度的計算凈化系統(tǒng)設計方案的分析確定袋式除塵器的選擇：確定除塵器的類型、型號及規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。管網布置及計算：確定各裝置的位置及管道布置。計

3、算各管道的長度、管徑、煙囪的高度和出口內徑及系統(tǒng)總阻力。風機及電機的選擇設計：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計算選擇風機種類、型號及電機的種類、型號和功率。四、 設計原則 除塵管道力求順直，保證氣流通暢。當必須水平敷設時，要有足夠的流速以防止積塵。對易產生積灰的管道，必須設置清灰口；為減輕風機磨損，特別當氣體含塵質量濃度較高時（大于3g/m3)，應將凈化裝置設在風機的吸入端；分支管與水平管或傾斜主干道連接時，應從上面或側面接入。 三通管的夾角一般不大于30度； 除塵風網的設計應力求布置合理，管路短，不影響工藝操作、運輸、交通和自然采光、在滿足吸風量和凈化要求的前提下，力求少占

4、建筑空間，投資低和維修方便。五、 設計要求在設計過程中要綜合考慮，應用所學的有關知識，掌握除塵設計的步驟、方法；重點培養(yǎng)學生獨立思考、獨立工作的能力，熟悉手冊、樣本、規(guī)范的使用；除塵裝置選定袋式除塵裝置設計計算書一份，說明書應有封面、目錄、前言、正文、小結及參考文獻等部分，文字應簡明、通順、內容正確，書寫工整、裝訂成冊。正文按設計程序編寫，包括方案的論證確定、設計計算、設計闡述引出、設備選擇和有關設計的簡圖等內容。圖紙二張（應包括平面圖及系統(tǒng)圖），其中一張為CAD繪圖和另一張為手工繪圖。5.1 引言目前，在國內把大氣污染與空氣污染往往當作同一詞使用，即指廠房內部或其他勞動場所和活動場所的空氣污

5、染問題。隨著經濟的快速發(fā)展，人類在大量消耗能源的同時，將大量廢氣、煙塵雜質排入環(huán)境大氣，嚴重影響了大氣環(huán)境的質量，尤其在人口稠密的城市和大規(guī)模排放源的附近區(qū)域更為突出。在燃煤的電廠中，生產性粉塵是指在生產中形成的，能較長時間飄浮在作業(yè)場所空氣中的固體微粒。主要有輸煤系統(tǒng)作業(yè)場所漂浮的煤塵，鍋爐運行中產生的、鍋爐檢修中接觸的鍋爐塵，干式除塵器運行、干灰輸送系統(tǒng)及粉煤灰綜合利用作業(yè)場所的粉塵，電焊操作產生的電焊塵，采用濕法、干法脫硫工藝的制粉制漿系統(tǒng)產生的石灰、石灰石粉塵及石膏干燥系統(tǒng)、脫硫廢渣利用拋棄系統(tǒng)產生的粉塵。對于其中產生的粉塵分散度越高，即粉塵粒徑越小，其在空氣中的穩(wěn)定性越高，在空氣中懸

6、浮越持久，工人吸入的機會越多，對人體危害越大。呼吸性粉塵可沉淀在呼吸性的支氣管壁和肺泡壁上。長期吸入生產性粉塵易引起以肺組織纖維化為主的全身性疾病。本設計為某燃煤電站鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)設計。5.2方案選擇和說明5.2.1 除塵器性能指標表5-2除塵器性能指標除塵器名稱適用的粒徑范圍（）效率（%）阻力（）設備費運行費慣性除塵器20-5050-70300少少旋風除塵器5-1560-90800少中水浴除塵器1-1080-95600少中下電除塵器0.5-190-981000多中上袋式除塵器0.5-195-9950中上大文丘里除塵器0.5-190-981000少大除塵器的主要性能指標還包括了除塵效率、壓力

7、損失、處理氣體量與負荷適應性等幾個方面。5.2.2 除塵器的選擇在選擇除塵器時，要先完全考慮以下方面：（1）除塵器的除塵效率（各種除塵器對不同粒徑粉塵的除塵效率見表2）；（2）選用的除塵器是否滿足排放標準規(guī)定的排放濃度；（3）注意粉塵的物理特性（例如黏性、比電阻、潤濕性等）對除塵器性能有較大的影響另外，不同粒徑粉塵的除塵器除塵效率有很大的不同；（4）氣體的含塵濃度較高時，在靜電除塵器或袋式除塵器前應設置低阻力的出凈化設備，去除粗大粉塵，以使設備更好地發(fā)揮作用；（5）氣體溫度和其他性質也是選擇除塵設備時必須考慮的因素；（6）所捕集粉塵的處理問題；（7）設備位置，可利用的空間、環(huán)境條件等因素；（8

8、）設備的一次性投資（設備、安裝和施工等）以及操作和維修費用等經濟因素。綜合考慮對除塵效率的要求、燃煤的性質及經濟成本等宜選用袋式除塵器。5.3設計依據(jù)（1）除塵器手冊 （ 張殿印 王純 主編-化工工業(yè)出版社）（2）除塵工程設計手冊（ 張殿印 王純 主編-化工工業(yè)出版社）5.4 設計計算和配套設備的選擇5.4.1概述燃煤電站煙氣處理系統(tǒng)設計計算包括：各設備管道壓力損失及布置，除塵器，風機等處理系統(tǒng)的相關設計。5.4.2設計計算（1）基本數(shù)據(jù)燃煤電站日輸入配合煤392.3噸。從鍋爐排出煤氣經冷凝洗滌除去焦油，奈，苯，氨等物質，經過換熱器后進入燃燒室進行燃燒，產生煙氣。煤氣的組成（質量比）如下：C=

9、53.9% H=4.08% S=0.51% N=0.77% O=16.26% 水分=19.02% 灰分=5.46%，空氣過剩系數(shù)為1.2，煤氣燃燒后的煙氣溫度為160。（2）煙氣排放量以及組成表5-4 煙氣排放量及組成上表以1kg煤為基準計算理論需氧量：56.67+10-1.5625+0.63=65.74mol理論空氣量：65.74×（3.76+1）=312.92mol實際空氣量：312.92×1.4=438.088mol過?？諝饬? 438.088312.92=125.168mol其中N2:65.74×3.76=247.18mol理論煙氣量：56.67

10、+22.78+0.63+1.07=81.15mol則總煙氣量Q=煙氣+過?？?(81.15+247.18+125.168)×22.4×0.001=10.16m3乘以用煤量：10.16×800=8128m3/h=2.26m3/s1kg煙氣中灰分：120×16=19.2g    19.2×800=15360g/h=4.27g/s煙氣含塵濃度：4.27/2.26=1.89g/m3 二氧化硫濃度：2S/Q ×106=2×0.02/10.16 ×106=3.94×103 mg

11、/m3 5.4.4確定除塵器、煙囪的計算及管道的計算和布置（1）管道計算粉塵的性質為粉煤灰。工藝流程圖如下：燃煤電站工藝流程圖已知在鍋爐中的溫度為160，即T=433.15 K 情況下。煤氣總流量為： Q=8128m3/h=2.26 m3/s所以煤氣在標況下：管段（1-2） /s查設計手冊取管道中氣速v=12m/s，可得 d1-2= 根據(jù)實際管道情況，管道內為氣體如果速度小于12m,則有粉塵堵塞管道，為保證速度不小于12，取d1-2 =0.6實際流速 管段（3-4） 標況下溫度為150，即T=423.15 K /s管道中氣速v=12m/s，可得 d3-4= 根據(jù)實際管道情況， 取d3-4 =0

12、.6實際流速 管段（5-6） 標況下溫度為130，即T=403.15 K 管道中氣速v=12m/s，可得 d5-6= 根據(jù)實際管道情況， 取d5-6 =0.58實際流速 管段（7-8） 標況下溫度為130，即T=403.15 K 管道中氣速v=12m/s，可得 d7-8= 根據(jù)實際管道情況， 取d7-8 =0.58實際流速 5.5 管道壓力損失的計算根據(jù)已知的數(shù)據(jù)：煤氣在標況下的密度160時，煙氣密度 150時，煙氣密度 130時，煙氣密度 130時，煙氣密度 5.5.1 沿程壓力損失管段12，在操作條件下 ，（鍍鋅管）管段34在操作條件下，（鍍鋅管）管段56，在操作條件下 （鍍鋅管）管段78

13、 在操作條件下 （鍍鋅管）整理數(shù)據(jù)表格如下：表5-5管道壓力損失管段標況下管道中摩擦阻力系數(shù)管道長度氣體流速摩擦阻力損失體積密度體積密度1-22.261.393.580.880.0121012.6714.13-43.50.900.0121512.3820.75-63.340.940.0121512.6523.37-83.340.940.0122012.6531.1總摩擦壓力損失為： 5.5.2局部壓力損失管段1-2 查表可知：集氣罩， 彎頭 Pa管段3-4 彎頭 使用2個 Pa管段5-6 彎頭 使用2個 Pa管段7-8 風帽選, 查表得： Pa5.6 袋式除塵器的設計計算（1）確定煙氣溫度 為

14、130 （2）濾料的選擇 采用聚丙烯濾料（3）計算過濾面積： 所以有： （4）確定過濾袋數(shù) 取單個濾袋直徑 單個濾袋 為了布置方便取n=72，采用8×9排列，則實際的過濾速度：(5)濾袋的排列和間距 濾袋的排列采用長方形排列，每組8×9排列，濾袋間距選取250mm，邊排濾袋和殼體距離也留有800mm寬的人行道。(6)確定氣體分配室 為保證氣體均勻地分配各個濾袋，氣體分配室應該有足夠的空間，凈空高不應小于1000-1200mm.氣體分配室的截面積按下式計算： （3-8）氣體分配室的進口氣速。一般取1.52.0m/s.此處取1.5m/s袋式除塵器的處理氣量。m3/s（7）確定排

15、氣管直徑排氣管直徑按排氣速度為確定?；叶犯叨雀鶕?jù)粉塵的性質而選取的灰斗傾斜角進行計算確定。取排氣管排氣速度，則排氣管直徑：（8）確定袋式除塵器的壓力損失袋式除塵器的壓力損失由通過清潔濾料的壓力損失和通過粉塵層的壓力損失和除塵器外殼結果的壓力損失組成除塵器的包括氣體通過除塵器時的進出口以及灰斗內擋板等部位所消耗的能量，在正常運行下一般為200500pa。 所以取清潔濾料的阻力為為過濾粉塵前的濾料阻力，由于氣體速度較低，氣體流量屬于粘性流所以其阻力和流速成正比：清潔濾料阻力系數(shù)；氣體動力粘度；過濾速度；（使用的濾袋料為滌綸602） 濾料上積附的粉塵層的阻力大小與粉塵的性質有關，可取，此時需清灰處理

16、。（9）確定過濾周期：其中為除塵器進口氣體含塵濃度，單位為kg/m3，取=。從而過濾周期為：(10) 除塵器清灰裝置選擇：機械振動清灰袋式除塵器這種除塵器是利用機械傳動使濾袋振動，致使沉積在濾袋上的粉塵層落入灰斗中。有三種不同的振動方式，（1）濾袋沿垂直方向振動的方式，既可采用定期提升濾袋的吊掛框架的辦法，也可利用偏心輪振打框架的方式；（2）濾袋沿水平方向振動的方式，可分為上部擺動和腰部擺動兩種，（3）扭轉一定角度，使袋上的粉塵層破碎而落入灰斗中。 利用偏心輪垂直振動清灰的袋式除塵器具有構造簡單、清灰效果好、清灰耗電小等特點，它適用于含塵濃度不大、間歇性塵源的除塵。當采用多室結構，設

17、閥門控制氣路開閉時，也可用于連續(xù)性塵源的除塵。（11）清灰排灰系統(tǒng)設計 排塵是與除灰聯(lián)系在一起的，排灰設計也是比較重要的。排灰裝置不僅要保證順利排灰，而且還要保持最大限度的氣密性，它對除塵器運行及凈化效率有很大的影響。本設計采用星形排灰閥。是因為星形排灰閥是一種連續(xù)輸送粉塵的排灰裝置。它能在密封條件下連續(xù)排灰，適用于煙塵排放量大的除塵器上使用。星形排灰閥用電動機帶動，由星形葉輪、電動機、減速裝置組成，它的工作原理：電動機通過減速器帶動星形轉子轉動，依靠灰塵下落充滿上部葉輪間隔，當上部葉輪轉到下面，將灰卸下，同時上部葉輪由灰柱密封。5.7煙囪的設計計算煙囪本身并不能減少排入大氣的污染物的數(shù)量，但

18、它能使污染物從局部地區(qū)轉移到很大的擴散范圍，利用大氣的自凈能力使地面污染物的濃度控制在人們可接受的范圍內。煙囪越高，煙氣上升能力越強，污染物可以再離地面上擴散，再加上高空風速大，稀釋能力強，可使得大氣污染程度減輕。煙囪直徑的計算：根據(jù)實際生產經驗，煙囪底部直徑一般取2.5m煙囪出口內徑可按下式計算： （3-12）式中通過煙囪的總煙氣量， 按表選取的煙囪出口煙氣流速，選定=5 此處D=760mm煙囪底部直徑 （3-13）式中 D-煙囪出口直徑，mH-煙囪高度，mi -煙囪錐度，取 i=0.05，（通常i=0.020.3）則煙囪高度為: H=18m(3)煙囪的抽力煙囪的抽力取決于煙溫、空氣溫度及煙

19、囪高度，煙溫越高，周圍空氣溫度越低，煙囪的抽力越大；煙囪高度越高，其抽力也越大。 （3-14）式中H產生抽力的管道高度，m外界空氣溫度 計算管段中煙氣的平均溫度 當?shù)卮髿鈮?Pa5.8 風機的選擇以及計算（1）風量的計算: 式中：為管道系統(tǒng)的總風量，m3/h。 K1安全系數(shù)，一般管道取00.1，除塵系統(tǒng)取0.10.15，取K1=0.1。為了保證系統(tǒng)能正常運行，確保安全，因此需要兩臺風機都能允許通過除塵器之后的系統(tǒng)的最大風量，即753787m3/h則 =（1+0.1）×8128=8940.8m3/h（2）風壓的計算： （3）電功率的計算： 式中：風機配用電動機的功率，KW。 風機的風量，m3/h風機的風壓，Pa K電動機軸功率安全系數(shù)取1.2風機運行時的效率，一般為0.50.7。 機械傳動效率，取1.0則電機功率（4）風機型號的確定；根據(jù)系統(tǒng)要求和計算結果選型號C4-73型排風機除塵常用風機性能見表3-6。表3-6 除塵風機性能表風機類型型號全壓/Pa風量/(m3/h )功率/kW備注排塵風機C4-7329439222640111001.122用于含塵濃度較高的除塵系統(tǒng)6.總結此次設計是針對某燃煤站鍋爐煙氣的除塵系統(tǒng)進行的，包括除塵器、集氣管道、煙囪及其他附屬設備等，從收集