大氣除塵裝置設(shè)計(jì)

/大氣污染限制工程課程設(shè)計(jì)某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)環(huán)境工程班級(jí)姓名學(xué)號(hào)老師時(shí)間2016/1/15書目前言1第一章設(shè)計(jì)依據(jù)21.1設(shè)計(jì)任務(wù)書21.2煤的工業(yè)分析2其次章煙氣量和煙氣濃度的計(jì)算22.1計(jì)算煙氣量的產(chǎn)生22.2煙氣濃度3第三章除塵器的選擇43.1除塵器的比較和選擇43.2除塵效率53.3除塵器的選擇63.4旋風(fēng)除塵器6第四章確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置84.1各裝置及管道布置的原則84.2管徑的確定84.3煙道的設(shè)計(jì)計(jì)算9第五章系統(tǒng)阻力的計(jì)算105.1摩擦壓力損失105.2總阻力損失11第六章風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算116.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算116.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算126.3電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算126.4風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇13第七章煙囪的設(shè)計(jì)137.1煙囪高度的確定137.2煙囪直徑的計(jì)算147.3煙囪的抽力15第八章設(shè)計(jì)說明書158.1設(shè)計(jì)工藝流程圖158.2網(wǎng)管布局圖（見附圖）168.3相關(guān)附表16第九章設(shè)計(jì)總結(jié)18參考文獻(xiàn)18前言依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(1SO作出的定義，“空氣污染：通常系指由于人類活動(dòng)和自然過程引起某些物質(zhì)介入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時(shí)間，并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境。”大氣污染物的種類特殊多，依據(jù)其存在狀態(tài)，可將其概括為兩大類：氣镕膠狀態(tài)污染物和氣體狀態(tài)污染物。所謂氣溶膠，在物理、化學(xué)中概括為：幾分散介質(zhì)為氣體的膠體物系。在大氣污染中，ISO提出了明確的定義，“氣溶膠：系指沉降速度可以忽視的固體粒子、液體粒子或固體和液體粒子在氣體介質(zhì)中的懸浮體?！睆拇髿馕廴鞠拗频慕嵌?，依據(jù)氣溶膠的物理性質(zhì)，可將其分為如下幾種：(1粉塵；（2）煙；（3）飛灰：(4黑煙(smoke：(5液滴(droPlet：(6輕霧或霓〔mist：（7）霧；（8）降塵；（9）飄塵；（10）總懸浮顆粒氣體狀態(tài)污染物種類極多，主要有五個(gè)方面：以二氧化硫?yàn)橹鞯暮蚧衔铩⒁匝趸投趸獮橹鞯呐_(tái)氮化合物、碳的氧化物、碳?xì)浠衔锛胞u素化合物等。大氣污染限制工程課程設(shè)計(jì)是廢氣污染限制工程課程的重要實(shí)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限制設(shè)計(jì)實(shí)力訓(xùn)練，在實(shí)現(xiàn)學(xué)生總體培育目標(biāo)中占有重要地位。任務(wù)和目的：通過本課程學(xué)習(xí)，駕馭《廢氣處理設(shè)施設(shè)計(jì)和運(yùn)行》課程各基本原理和基本設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，培育環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生解決實(shí)際問題的實(shí)力。結(jié)合前續(xù)課程《廢氣處理設(shè)施設(shè)計(jì)和運(yùn)行》的內(nèi)容，本課程內(nèi)容為，運(yùn)用各種污染物的不同限制、轉(zhuǎn)化、凈化原理和設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行除塵、除硫、脫氮等廢氣污染限制工程設(shè)計(jì)，使學(xué)生在廢氣污染限制工程方面得到工程訓(xùn)練。通過課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，培育綜合運(yùn)用廢氣污染限制設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際學(xué)問來分析和解決廢氣污染限制設(shè)計(jì)問題的實(shí)力。第一章設(shè)計(jì)依據(jù)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)書鍋爐型號(hào)：SZL4-13型，共3臺(tái)（2.8MW×4）注：該鍋爐為拋煤機(jī)爐設(shè)計(jì)耗煤量：750kg/臺(tái)排煙溫度：180℃當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?70hPa煙氣密度：1.50kg/m3；空氣含水：0.01293kg/m3注：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，假定煙氣的其余性質(zhì)和空氣一樣1.2煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析如下：C:68%H:4%S:1%O:5%N:1%War:6%Aar:15%注：假定灰分有60％進(jìn)入到煙氣中，鍋爐煙氣出口處阻力為1000Pa該鍋爐排放污染物標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，須要達(dá)到指標(biāo)：煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)：200mg/m3。凈化系統(tǒng)布置場地有附件給出。其次章煙氣量和煙氣濃度的計(jì)算2.1計(jì)算煙氣量的產(chǎn)生以1kg煤燃燒為基礎(chǔ)，則：表2-1煤的成分分析理論需氧量：56.67+10.00+0.31-1.56=65.42mol/kg（煤）理論空氣量：65.42×（1+3.78）=312.71mol/kg（煤）即312.71×22.4÷1000=7.00mn3/kg理論空氣量條件下煙氣組成（mol）為：CO2:56.67，H2O:20+3.33=23.33SO2：0.31，N2：65.42×3.78=247.29理論煙氣量為：56.67+23.33+0.31+247.29=327.60mol/kg（煤）即327.60×22.4÷1000=7.34mN3/kg表2-2各種鍋爐過量空氣系數(shù)折算值所以選擇空氣過剩系數(shù)α=1.7時(shí)，實(shí)際煙氣量為：7.34+7.00×0.7=12.24mN3/kg標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量Q以m3/h計(jì)，1臺(tái)機(jī)器實(shí)際煙氣量Q=12.24×750=9180m3/h總產(chǎn)生實(shí)際煙氣量Q=9180×3=27540m3/h2.2煙氣濃度標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度farshVAd=C/(3mkg式中shd——排煙中飛灰占煤中不行燃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；arA——煤中不行燃成分的含量；sQ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量，m3/kg；C24.12%15*%60==7.35×10-3(kg/m3=7.35×103（mg/m3）第三章除塵器的選擇3.1除塵器的比較和選擇選擇除塵器時(shí)必需全面考慮有關(guān)因素，如除塵效率、壓力損失、一次投資、修理管理等，其中最主要的是除塵效率。以下問題要特殊引起留意：1．選用的除塵器必需滿足排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放要求對(duì)于運(yùn)行狀況不穩(wěn)定的系統(tǒng)，要留意煙氣處理量變更對(duì)除塵效率和壓力損失的影響。如旋風(fēng)除塵器除塵效率和壓力損失，隨處理煙氣量增加而增加；但大多數(shù)除塵器(如電除塵器的效率卻隨處理煙氣量的增加而下降。2．粉塵顆粒的物理性質(zhì)對(duì)除塵器性能具有較大影響粘性大的粉塵簡潔粘結(jié)在除塵器表面，不宜接受干法除塵；比電阻過大或過小的粉塵，不宜接受電除塵；纖維性或憎水性粉塵不宜接受濕法除塵。不同的除塵器對(duì)不同粒徑顆粒的除塵效率是完全不同的，選擇除塵器時(shí)必需首先了解欲捕集粉塵的粒徑分布，再依據(jù)除塵器除塵分級(jí)效率和除塵要求選擇適當(dāng)?shù)某龎m器。表列出了典型粉塵對(duì)不同除塵器進(jìn)行試驗(yàn)后得出的分級(jí)效率，可供參考。試驗(yàn)用的粉塵是二氧化硅塵，密度32.7/Pgcmρ=。表3-1除塵器的分級(jí)效率3．氣體的含塵濃度含塵濃度較高時(shí)，在靜電除塵器或袋式除塵器前應(yīng)設(shè)置低阻力的預(yù)凈化設(shè)備，去除較大塵粒，以使設(shè)備更好地發(fā)揮作用。例如，降低除塵器人口的含塵濃度，可以提高袋式除塵器過濾速度，防止電除塵器產(chǎn)生電暈閉塞。對(duì)濕式除塵器則可削減泥漿處理量，節(jié)約投資及削減運(yùn)轉(zhuǎn)和修理工作量。一般說，為削減喉管磨損及防止噴嘴堵塞，對(duì)文丘里、噴淋塔等濕式除塵器，希望含塵濃度在10g／m3以下，袋式除塵器的志向含塵濃度為0．2一10g／m3，電除塵器希望含塵濃度在30g／m3以下。4．煙氣溫度和其他性質(zhì)是選擇除塵設(shè)備時(shí)必需考慮的因素對(duì)于高溫、高濕氣體不宜接受袋式除塵器。假如煙氣中同時(shí)含有SO：、NO等氣態(tài)污染物，可以考慮接受濕式除塵器，但是必需留意腐蝕問題。5．選擇除塵器時(shí)，需考慮收集粉塵的處理問題有些工廠工藝本身設(shè)有泥漿廢水處理系統(tǒng)，或接受水力輸灰方式，在這種狀況下可以考慮接受濕法除塵，把除塵系統(tǒng)的泥漿和廢水納入工藝系統(tǒng)。3.2除塵效率CCS-=1η式中C—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度，3/mmg；SC—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，3/mmg。η73502001-==97.27%3.3除塵器的選擇工況下煙氣量TTQQ'='/(3hm式中Q—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，hm/3；T'—工況下煙氣溫度，K；T—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，273K。74.15232273180273(9180=+?='Q/(3hm23.4=/(3sm依據(jù)η、Q查資料后選用XLP/B-10.6型旋風(fēng)除塵器（X型），XLP/B型（原為CLP/B型）是帶有旁路的干式高效旋風(fēng)除塵器。該除塵器主要適用于清除非粘固灰塵、煤炭、泥沙、煙塵及其它粉塵等。尺寸見表4-1。表3-23.4旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流和塵粒的運(yùn)動(dòng)一般旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)氣管、筒體、錐體和排氣管等組成，氣流流淌狀況如圖2-1所示。含塵氣流進(jìn)人除塵器后，沿外壁由上向下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)有少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)域。當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流的大部分到達(dá)錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)，最終經(jīng)排出管排出。通常將旋轉(zhuǎn)向下的外圈氣流稱為外渦旋，旋轉(zhuǎn)向上的中心氣流稱為內(nèi)渦旋，兩者的旋轉(zhuǎn)方向是相同的?！饬髯餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，塵粒在離心力作用下逐步移向外壁，到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落人灰斗。氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，頂部的壓力下降，一部分氣流帶著細(xì)小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最終到達(dá)排出管下端旁邊被上升的內(nèi)渦旋帶走并從排出管排出，這股旋轉(zhuǎn)氣流稱上渦旋。對(duì)旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的測(cè)定發(fā)覺，實(shí)際的氣流運(yùn)動(dòng)是很困難的，除了切向和軸向運(yùn)動(dòng)外，還有徑向運(yùn)動(dòng)。如在外渦旋，少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)域；在內(nèi)渦旋，也存在著離心的徑向運(yùn)動(dòng)。為探討便利，通常把內(nèi)外渦旋氣體的運(yùn)動(dòng)分解成為三個(gè)速度重量：切向速度、徑向速度和軸向速度。圖3-1旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部氣流第四章確定除塵器、風(fēng)機(jī)和煙囪的位置及管道的布置4.1各裝置及管道布置的原則依據(jù)鍋爐運(yùn)行狀況和鍋爐房現(xiàn)場實(shí)際狀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(duì)各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡潔，緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝、操作和檢修便利。4.2管徑的確定vQdπ4=(m式中Q—工況下管道內(nèi)的煙氣流量，sm/3；v—煙氣流速，m/s（對(duì)于鍋爐煙塵v=10-15m/s）。取v=12m/s，670.01214.323.44=??=d(m直徑取整670mm查表，取標(biāo)準(zhǔn)d=670mm，管道參數(shù)見下表5-2表4-1管道參數(shù)內(nèi)徑=1d=670-2×1.0=668(mm由公式vQdπ4=可計(jì)算出實(shí)際煙氣流速07.12668.014.323.44422=??==dQvπ/(sm對(duì)于總煙氣量來講由公式vQdπ4=計(jì)算出總管煙氣直徑m157.107.12*14.369.12*4==d直徑取整1200mm內(nèi)徑=d2=1200-2×1.0=1198(mm26.11198.114.369.124422=??==dQvπ/(sm4.3煙道的設(shè)計(jì)計(jì)算煙道接受拱形，圖形如下圖4-1所示：圖4-1管道形態(tài)由圖可以看出，煙道流過的最大煙氣量是鍋爐煙氣量的2倍，再加上煙氣系統(tǒng)的漏風(fēng)率（設(shè)為1.1），則煙道內(nèi)最大煙氣流量為：03.3351274.1523221.1=??=Qhm/3查數(shù)據(jù)可知，磚制煙道的最適合煙速是6-8m/s，初定煙速為7m/s，則煙道面積為233.17360003.33512/mVQA=?==而33.12(222=+=BBAπ則B=977.24mm圓整取B=980mm則A=1.342m校正氣速95.634.1360003.33512=?=vsm/，在范圍內(nèi)。第五章系統(tǒng)阻力的計(jì)算5.1摩擦壓力損失對(duì)于圓管22vdLPLρλ?=?(Pa式中L—管道長度，m；d—管道直徑，m；ρ—煙氣密度，3/mkg；v—管中氣流平均速率，m/s；λ—摩擦阻力系數(shù)，式氣體雷諾數(shù)Re和管道相對(duì)粗糙度dK的函數(shù)。可以查手冊(cè)得到（實(shí)際對(duì)金屬管道λ可取0.02，對(duì)磚砌或混凝土管道λ可取0.04）。對(duì)于φ670金屬圓管已知：管道長＝4×3+13=25ｍ，md67.0=，02.0=λ,/(07.12smv=,ρ=1.5（kg/m3）ρ=180273273*5.1+=0.904kg/m3207.12*904.0*67.025*02.02=?Lp=49.14(pa對(duì)于φ1200金屬圓管已知：管道長＝3ｍ，md2.1=，02.0=λ,/(26.11smv=,ρ=1.5（kg/m3）226.11*904.0*20.13*02.02=?Lp=2.87(pa由題可知鍋爐煙氣出口處阻力為1000Pa查得資料知XLP/B的進(jìn)口截面阻力系數(shù)ξ0=5.52。當(dāng)溫度為20oC，97hPa下旋風(fēng)除塵器的壓力損失為△P=ξ0ρV02/2=9.8×0.904×12.072/2=645.32Pa5.2總阻力損失因?yàn)楹鲆暰植孔枇p失，所以總阻力損失即為摩擦阻力損失和出口損失及旋風(fēng)除塵器壓力損失之和?！?+++=?a33.169732.645100087.214.49PP第六章風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算6.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算BtQQpr3.1012732731.1?+?=hm/(3式中1.1—風(fēng)量備用系數(shù)；Q—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前風(fēng)量，hm/3；pt—風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，℃，若管道不長，可以近似取鍋爐排煙溫度；B—當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，kPa。48.29036973?=rQ/(3hm6.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算yyyShHρ293.1(2.1?-?=∑Pa式中1.2—風(fēng)壓備用系數(shù)；∑?h—系統(tǒng)總阻力，Pa；yS—煙囪抽力，Pa；yρ—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣密度，（γ=1.343/mkg）。77.2596904.0293.139.18433.1697(2.1=?-?=yHPa6.3電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算2110003600ηηβ?=yyHQNe(kw式中yQ—風(fēng)機(jī)風(fēng)量，hm/3；yH—風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa；1η—風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率（一般風(fēng)機(jī)為0.6）；2η—機(jī)械傳動(dòng)效率，用V形帶傳動(dòng)時(shí)2η=0.95；β—電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，β=1.3。77,4795.06.0100036003.177.259648.29036=?????=Ne(kw6.4風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇依據(jù)風(fēng)量yQ=29036.48hm/3，yH=2596.77Pa，查資料后選擇4-72，配對(duì)電機(jī)型號(hào)為Y160M2-2第七章煙囪的設(shè)計(jì)7.1煙囪高度的確定首先確定共用一個(gè)煙囪的全部鍋爐的總的蒸發(fā)量(t/h，然后依據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定（表5-1），確定煙囪的高度。表7-1鍋爐煙囪的高度鍋爐總額出力：3×4=12(t/h故選定煙囪的高度為40m。7.2煙囪直徑的計(jì)算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計(jì)算：ωQd.0=(m式中Q—通過煙囪的總煙氣量，hm/3；ω—按表4-2選取的煙囪出口煙氣流速，m/s。表7-2煙囪出口煙氣流速/(m/s選定ω=4m/s則11,2474.152321.130188.0=???=dm圓整取2.22=dm煙囪底部直徑Hidd??+=221式中2d—煙囪出口直徑，m；H—煙囪高度，m；i—煙囪錐度（通常取i=0.02~0.03）。取i=0.025，則1d=2.2+2×0.025×40=4.2(m7.3煙囪的抽力BttHSpky?+-+=27312731(0342.0(Pa式中H—煙囪高度，m；kt—外界空氣溫度，℃；pt—煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，℃；B—當(dāng)?shù)卮髿鈮?，Pa。39.18410.97180273152731(400342.03=??+-+??=yS(Pa第八章設(shè)計(jì)說明書8.1