DLP2-13型鍋爐低硫煙煤煙氣旋風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、1.燃燒計(jì)算11.1實(shí)際耗空氣量計(jì)算11.2產(chǎn)生煙氣量計(jì)算21.3灰分及二氧化硫濃度計(jì)算22.凈化方案設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)選擇42.1旋風(fēng)除塵器的工作原理42.2旋風(fēng)除塵器的特點(diǎn)42.3運(yùn)行參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)42.4凈化效率的影響因素42.4.1旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)凈化效率的影響42.4.2操作條件對(duì)旋風(fēng)除塵器性能的影響53.設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算63.1進(jìn)氣口設(shè)計(jì)計(jì)算63.2旋風(fēng)除塵器外筒直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算73.3旋風(fēng)除塵器高度的設(shè)計(jì)計(jì)算73.4旋風(fēng)除塵器排氣管的設(shè)計(jì)計(jì)算73.5排灰管的設(shè)計(jì)計(jì)算及卸灰裝置的選擇83.6流體阻力計(jì)算94.煙囪的設(shè)計(jì)計(jì)算104.1煙囪直徑的計(jì)算104.2煙囪高度的設(shè)計(jì)計(jì)算104

2、.3煙囪阻力損失計(jì)算115.管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算125.1管徑的計(jì)算125.2摩擦阻力損失計(jì)算125.3局部阻力損失計(jì)算135.4風(fēng)機(jī)，電機(jī)的選擇136.核算157.總結(jié)16參考文獻(xiàn)17附圖本次設(shè)計(jì)中要求設(shè)計(jì)一旋風(fēng)除塵設(shè)備對(duì)一采用低硫煙煤的 DLP2-13 型鍋爐所產(chǎn)生煙氣進(jìn)行凈行處理，使排煙符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)及煙囪。以下是本設(shè)計(jì)的過(guò)程內(nèi)容。設(shè)計(jì)原始資料：鍋爐型號(hào)：DLP2-13 即，單鍋筒縱置式拋煤機(jī)爐，蒸發(fā)量 2t/h，出口蒸汽壓力 13MPa設(shè)計(jì)耗煤量：350kg/h設(shè)計(jì)煤成分：CY=60.2%HY=3%OY=4%NY=1%SY=0.8%AY=19%W=12%7=18%;屬于低

3、硫煙煤排煙溫度：160c空氣過(guò)剩系數(shù)=1.4飛灰率=21%煙氣在鍋爐出口前阻力 650Pa污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中 2 類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行。連接鍋爐、凈化設(shè)備及煙囪等凈化系統(tǒng)的管道假設(shè)長(zhǎng)度 50ml900 彎頭10個(gè)。2.%2.燃燒計(jì)算實(shí)際耗空氣量的計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，以 1Kg 應(yīng)用煤為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表 1-1。1Kg 該煤完全燃燒時(shí)所需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣的體積Vo為：Vo=(50.2+7.5+0.251.25)M22.4=1270.08L(1.1)假設(shè)空氣中氮氧的摩爾數(shù)之比為 N/O=3.78,則 1Kg 低硫煤完全燃燒時(shí)所需要的空氣體積Vk為：Vk=(3.781)12

4、70.08=6070.98L：6071(1-2)實(shí)際消耗的空氣體積V為:Vk=1.4Vk=1.4x6071=8499.4L(1-3)表 1-11Kg 應(yīng)用煤的相關(guān)計(jì)算成分質(zhì)量(g)摩爾數(shù)(mol)燃燒耗氧量(mol)生成氣體量(mol)生成氣體體積(L)C60250.250.250.21124.48H30307.515336O402.578N100.720.368.064S80.250.250.255.6水分1906.67149.408灰分190產(chǎn)生煙氣量的計(jì)算1Kg 該煤完全燃燒后生成的煙氣量Vy為:3Vy=8499.4+1124.48+336+149.408+5.6=10114.888L

5、之 10.12m(1-4)則，在 160c 時(shí)的實(shí)際煙氣體積為Vy為:10.123Vy=(160273.15)：16.05m273.15該鍋爐一小時(shí)產(chǎn)生的煙氣流量Q為:(1-5)Q=16.05M350=5617.5m3/h=1.56m3/s(1-6)灰分濃度及二氧化硫濃度的計(jì)算煙氣中灰分的質(zhì)量Mh為：Mh=190 x21%=39.9g=3900mg(1-7)煙氣中灰分的濃度Ph為：3Ph=39900/16.05=2486.5mg/m(1-8)煙氣中SO2質(zhì)量MS為：Ms=0.25M64=16g=16000mg(1-9)煙氣中SO2的濃度Ps為：3Ps=16000/16.05=996.88mg/

6、m(1-10)3.%2.凈化方案設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)選擇本設(shè)計(jì)中采用旋風(fēng)除塵設(shè)備進(jìn)行凈化處理。旋風(fēng)除塵器的工作原理旋風(fēng)除塵器一般有帶有一錐形的外圓筒，進(jìn)氣管，排氣管，圓錐觀和貯灰箱的排氣閥組成。當(dāng)含塵氣流以一定的速度（一般在 1425m/s 之間，最大不超過(guò) 35m/s）由進(jìn)氣管進(jìn)入旋風(fēng)除塵器后，氣流由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)。由于受到外圓筒上蓋及圓筒壁的限流，迫使氣流作自上而下的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生較大的離心力，塵粒在離心力的作用下，被甩向外筒壁，失去慣性后在重力的作用下，落入貯灰箱中，與氣體分離。而旋轉(zhuǎn)下降的氣流到達(dá)錐體時(shí)，因錐體收縮的影響，而向除塵器中心匯集，根據(jù)“旋轉(zhuǎn)矩”不變理論，其切向速度

7、不斷升高，氣流下降到一定程度時(shí)，開(kāi)始方向上升，經(jīng)排氣管排出1。旋風(fēng)除塵器的特點(diǎn)現(xiàn)在的旋風(fēng)除塵器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；應(yīng)用廣泛；分離效率高可以有效地清除微粒；處理氣體量大且阻力低；適用于高溫和腐蝕性氣體；運(yùn)行費(fèi)用低；應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)20運(yùn)行參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)根據(jù)相關(guān)資料及實(shí)際運(yùn)行情況，本設(shè)計(jì)中煙氣的入口速度取為v。=20m/s。根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)確灰分風(fēng)的最高允許排放濃度為200mg/m330則本設(shè)中要求達(dá)到的除塵效率刈為：2486200=100%：.92%2486凈化效率的影響因素旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)凈化效率的影響在旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸中主要的影響因素有：除塵器的外筒直徑，高度，氣體進(jìn)口和排氣管形狀和大

8、小。這些部件一般都有一較適宜的尺寸及組合。過(guò)大或過(guò)小都會(huì)降低設(shè)備效率。操作條件對(duì)旋風(fēng)除塵器性能的影響操作條件應(yīng)控制在一個(gè)較適宜的范圍內(nèi)，過(guò)大會(huì)降低設(shè)備效率，過(guò)小會(huì)增加阻力損失，兩種情況均不利于設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。(2-1)4.%2.設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算進(jìn)氣口設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際運(yùn)行已確定本設(shè)計(jì)中煙氣的入口速度為：v。=20m/s?？紤]設(shè)備漏風(fēng)及安全運(yùn)行等因素，假定實(shí)際進(jìn)入設(shè)備的煙氣量為 1.2Q。則進(jìn)氣口部分的面積所為：現(xiàn)有旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口有三類：直入切向進(jìn)入式，蝸殼切向進(jìn)入式，軸向進(jìn)入反轉(zhuǎn)式（見(jiàn)圖 3-1）1.2QSr二V。1.21.56202=0.0936m(3-1)圖 3-1 現(xiàn)有的幾類

9、進(jìn)氣管本設(shè)計(jì)中采用蝸殼切向進(jìn)入式，它可減少進(jìn)口系統(tǒng)對(duì)筒體內(nèi)氣流的撞擊和干擾，其處理量大，壓力損失小。其尺寸一般為高（a）寬（b）之比a/b在 23 之間。本設(shè)計(jì)中取a/b=2。則進(jìn)口的寬度b為:b=210mm(3-2)進(jìn)口高a為:0.0936a=0.4457m：.450mm(3-3)0.21則實(shí)際的高寬比:a/b=450/210定2.14(在 23 之間)(3-4)實(shí)際進(jìn)口面積sr為:sr=0.45M0.21=0.0945m2(3-5)實(shí)際的入口速度七為:1.2Q1.21.56”v0=v=定 19.8m/s(3-6)0.0945旋風(fēng)除塵器外筒直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算一般旋風(fēng)除塵器，具進(jìn)口高 a,寬b分別

10、為旋風(fēng)除塵器外筒直徑D0的 0.40.75 倍直入切向進(jìn)入式蝸殼切向進(jìn)入式軸向進(jìn)入反轉(zhuǎn)式和 0.20.25 倍。本設(shè)計(jì)中假定寬為外筒直徑的 0.2 倍，則高應(yīng)為 0.428 倍，則旋風(fēng)除塵器的外筒直徑D。為:0.21D0=1.05m0.2旋風(fēng)除塵器高度的設(shè)計(jì)計(jì)算性能較好的旋風(fēng)除塵器，具直筒部分高度一般為其外筒直徑的 12 倍，錐體部分高度為外筒直徑的 13 倍，錐部底角在 20040之間。本設(shè)計(jì)中直筒部分高度H錐體部分高度H2,分別取為旋風(fēng)除塵器外筒直徑的 1.4 倍及 2 倍。則:H2=21.05=2.1m旋風(fēng)除塵器的總高度H為:H=H1H2=1.472.1=3.57m旋風(fēng)除塵器排氣管的設(shè)計(jì)

11、計(jì)算現(xiàn)有的排氣管有兩類：底部收縮式和直管式（見(jiàn)圖 3-2）0無(wú)論哪一類排氣管，其管徑一般取為旋風(fēng)除塵器外筒直徑的 0.30.5 倍。本設(shè)計(jì)(3-7)H1=1.41.05=1.47m(3-8)(3-9)(3-10)圖3-2排氣管的類型采用直管式，其管徑D1取為0.4D。，則排氣管管徑:排氣管插入旋風(fēng)除塵器外筒內(nèi)深度一般與進(jìn)氣管下緣平齊或稍低。本設(shè)計(jì)中為避免氣體短路，伸入長(zhǎng)度H3取為500mm。即H3=500mm。排灰管的設(shè)計(jì)計(jì)算及卸灰裝置的選擇旋風(fēng)除塵器的排灰管直徑 D2一股取為外筒直徑的 0.25 倍，即D2=0.25D0=0.25父1.05=262.5mm。結(jié)合實(shí)際取為260mm。實(shí)際D2定

12、0.248D0。底部錐角 a 為：a=2arctan1526先22一（在 2040之間）（3-12）22100卸灰裝置兼有卸灰和密封兩種功能，是影響除塵器的關(guān)鍵部件之一。若有漏風(fēng)現(xiàn)象，不但影響正常排灰，而且嚴(yán)重影響除塵器效率?，F(xiàn)有的卸灰裝置有兩類：二級(jí)翻板式和回轉(zhuǎn)式（見(jiàn)圖 3-3）。本設(shè)計(jì)采用二級(jí)翻板式。圖 3-3 現(xiàn)有的兩類卸灰裝置流體阻力計(jì)算旋風(fēng)除塵器內(nèi)的壓力損失一般可按下式計(jì)算:(3-14)式中：煙氣密度，約為0.748Kg/m3D1=0.41.05=420mm(3-11)二級(jí)翻板式回轉(zhuǎn)式其中明除塵器內(nèi)含塵氣體的流速,流體阻力系數(shù)，無(wú)量綱;16A2-de式中：A旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口截面積,d

13、e排氣管直徑，m帶入相關(guān)值，得160.0945:.8.60.422200.748所以，,:p=8.6=1286.56pa2(3-15)(3-16)(在500pa1500pa之間)4.煙囪的設(shè)計(jì)計(jì)算由于煙囪有一定的高度，煙囪中的熱氣體受到大氣浮力的作用，而具有一定的幾何壓頭雙色一g,在煙囪底部造成負(fù)壓一“抽力”。如果這種抽力正好能克服氣體在窯爐中流動(dòng)的各種阻力，就能使窯內(nèi)熱氣體能源源不斷地流入煙囪底部，并通過(guò)煙囪排入大氣。4.1 煙囪直徑的計(jì)算煙囪內(nèi)煙氣的流速選為12m/s,則直徑可用下式計(jì)算:4M1.2MQd3600二VO(4-1)式中：Q煙氣流量，m3/h;VO煙氣流速，m/S；所以煙囪的直

14、徑為:5.%21.25617.5d446mm:3600二12取為450mm,則實(shí)際煙氣流速為：v0=11.78m/s4.2 煙囪高度的設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)中，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，確定煙囪高度為H$=50m,則煙氣抬升高度.訂QH=0.35paQvTs式中：QH煙氣的熱釋放功率，Kw；Ts地區(qū)環(huán)境溫度，KQv煙氣釋放速率，m3/s；pa大氣壓強(qiáng)，pa;T溫差,K代入相關(guān)值得：160-20Q0.359001.56=158.9KwH160-273由于QH=158.9Kw1700Kw,所以：r,：H=2(1.5v0d.0.01QH)/u=7.95m所以煙囪白總高度H為：H=Hs.：H=57.95m4.3 煙囪阻力

15、損失計(jì)算煙囪亦采用鋼管，其阻力可按下式計(jì)算:(4-2)H為：(4-3)(4-4)式中：.摩擦阻力系數(shù)，無(wú)量綱；v管內(nèi)煙氣平均流速，m/s;P煙氣密度，Kg/m3;l管道長(zhǎng)度，m;d管道直徑，m已知鋼管的摩擦系數(shù)為 0.02,所以煙囪的阻力損失為:.Pm=133.67pa則地面最大濃度為:一20021.5633了max=20.6=0.38mg/m：0.5mg/m3.142.457.952.72可見(jiàn)地面最大濃度小于國(guó)家規(guī)定，煙囪高度設(shè)計(jì)合理。5.管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算管徑的計(jì)算管道采用薄皮鋼管，管內(nèi)煙氣流速為Vo=15m/s,則管道直徑d為:14M1.2MQ,3600二V。式中：Q煙氣流量，m3/h;V

16、0煙氣流速，m/s；(4-5)(5-1)1.2修正系數(shù)代入相關(guān)值得：d=398mm結(jié)合實(shí)際情況，取為400mm,則實(shí)際煙氣流速v：為:41.2Q41.21.56v0=2=14.91m/s(5-2)S3600二d摩擦阻力損失計(jì)算根據(jù)流體力學(xué)原理，空氣在任何橫截面形狀不變的管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，摩擦阻力Apm可用下式計(jì)算：(5-3)式中：摩擦阻力系數(shù)，無(wú)量綱；v管內(nèi)煙氣平均流速，m/s；P煙氣密度，Kg/m3；l管道長(zhǎng)度，m;d管道直徑，m;對(duì)于薄皮鋼管，查閱相關(guān)資料的鋼管的尢=0.02。代入相關(guān)數(shù)值得:Pm=207.86pa局部阻力損失計(jì)算煙氣管道局部阻力損失可按下式計(jì)算:(5-4)式中：n彎頭個(gè)數(shù);局

17、部阻力系數(shù)，無(wú)量綱;煙氣密度，Kg/m3;v管內(nèi)煙氣平均流速，m/s；在煙氣管道中一般采用的是二中節(jié)二端節(jié)型 90。彎頭，其局部阻力損失系數(shù)，=0.25,所以感到局部阻力損失為：214.91：pm=0.250.748=207.86pa2總阻力損失3p為:F,：p=.：Pm:=Pm=415.72pa5.4 風(fēng)機(jī)，電機(jī)的選擇引風(fēng)機(jī)全壓頭可按下式計(jì)算：pd=2p其中 Ap 為系統(tǒng)總壓力損失：.-：p=1286.56-650415.72133.67=2485.95pa所以風(fēng)機(jī)的全壓為：(5-5)(5-6)(5-7)pd=1.22485.95=2983.14：2984pa引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Vd可按下式計(jì)算:2

18、73-ty1.013105Vd=ABVy273(5-8)pa式中：Vd引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m3；A引風(fēng)機(jī)容積裕度系數(shù)，取為 1.1；B燃料消耗量，Kg/h；vy每公斤燃料產(chǎn)生的煙氣量，Kg/m3；pa當(dāng)?shù)卮髿鈮?，pa；ty引風(fēng)機(jī)入口處煙氣溫度，C；代入相關(guān)值得：_3vd=11873.5m(5-9)結(jié)合風(fēng)機(jī)全壓及送風(fēng)量，選用 Y5-47-6C 型離心引風(fēng)機(jī)，其性能參數(shù)見(jiàn)表 5-1表 5-1Y5-47-6C 型離心引風(fēng)機(jī)性能參數(shù)NOKwr/minm/hpa6c18.5285080201512933642452電機(jī)的效率3600100012式中；N電機(jī)功率，kWQ 一風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量，m3/h;“1-通風(fēng)機(jī)全

19、壓效率，一般取 0.50.7;“2-機(jī)械傳動(dòng)效率，對(duì)于直聯(lián)傳動(dòng)為 0.95;代入數(shù)據(jù)得:11873.590191.3=71.62Kw電機(jī)選擇：電機(jī)選用 Y280S-4 型，其性能參數(shù)見(jiàn)下表:360010000.60.9型號(hào)HP/KW電壓V電流/A轉(zhuǎn)數(shù)/r/min效率/%功率因素?cái)?shù)堵轉(zhuǎn)電流重量/KGY280S-4100/75380139.7148092.70.881.975626.核算排煙溫度下粉塵濃度為2486.5mg/nt按旋風(fēng)除塵器除塵效率92%+,則粉塵的排放濃度為：2486.5(1-0.92)=198.9mg/m3；本設(shè)計(jì)任務(wù)書中規(guī)定，污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中二類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行。由新污染源大氣污染物排放限值GWPB31999GBl3