大氣除塵裝置設(shè)計

大氣污染控制工程課程設(shè)計某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)環(huán)境工程班級姓名學(xué)號教師時間2016/1/15目錄TOC\o"1-3"\h\u16561前言 前言按照國際標準化組織(1SO)作出的定義，“空氣污染：通常系指由于人類活動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，達到了足夠的時間，并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境。”大氣污染物的種類非常多，根據(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略的固體粒子、液體粒子或固體和液體粒子在氣體介質(zhì)中的懸浮體?！睆拇髿馕廴究刂频慕嵌龋凑諝馊苣z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，主要有五個方面：以二氧化硫為主的含硫化合物、以氧化氮和二氧化氮為主的臺氮化合物、碳的氧化物、碳氫化合物及鹵素化合物等。大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《廢氣處理設(shè)施設(shè)計與運行》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《廢氣處理設(shè)施設(shè)計與運行》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、脫氮等廢氣污染控制工程設(shè)計，使學(xué)生在廢氣污染控制工程方面得到工程訓(xùn)練。通過課程設(shè)計實踐，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。第一章設(shè)計依據(jù)1.1設(shè)計任務(wù)書 鍋爐型號：SZL4-13型，共3臺（2.8MW×4）注：該鍋爐為拋煤機爐設(shè)計耗煤量：750kg/臺排煙溫度：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：標準狀況下，假定煙氣的其余性質(zhì)和空氣一致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準（GB13271-2001）中二類區(qū)標準執(zhí)行，需要達到指標：煙塵濃度排放標準：200mg/m3。凈化系統(tǒng)布置場地有附件給出。第二章煙氣量和煙氣濃度的計算2.1計算煙氣量的產(chǎn)生以1kg煤燃燒為基礎(chǔ)，則：表2-1煤的成分分析質(zhì)量/g煤的成分物質(zhì)的量/mol理論需氧量/molC68056.6756.67H4040.0010.00S100.310.31O503.13-1.56N10--水分603.330.00灰分150--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)折算值鍋爐類型折算項目過剩空氣系數(shù)α燃煤鍋爐煙塵初始排放濃度1.7煙塵、二氧化硫排放濃度1.8燃油、燃氣鍋爐煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度1.2所以選擇空氣過剩系數(shù)α=1.7時，實際煙氣量為：7.34+7.00×0.7=12.24mN3/kg標準狀態(tài)下煙氣流量以m3/h計，1臺機器實際煙氣量Q=12.24×750=9180m3/h總產(chǎn)生實際煙氣量Q=9180×3=27540m3/h2.2煙氣濃度標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度式中——排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù)；——煤中不可燃成分的含量；——標準狀態(tài)下實際煙氣量，m3/kg；C=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必須全面考慮有關(guān)因素，如除塵效率、壓力損失、一次投資、維修管理等，其中最主要的是除塵效率。以下問題要特別引起注意：1．選用的除塵器必須滿足排放標準規(guī)定的排放要求對于運行狀況不穩(wěn)定的系統(tǒng)，要注意煙氣處理量變化對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)對除塵器性能具有較大影響粘性大的粉塵容易粘結(jié)在除塵器表面，不宜采用干法除塵；比電阻過大或過小的粉塵，不宜采用電除塵；纖維性或憎水性粉塵不宜采用濕法除塵。不同的除塵器對不同粒徑顆粒的除塵效率是完全不同的，選擇除塵器時必須首先了解欲捕集粉塵的粒徑分布，再根據(jù)除塵器除塵分級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不同除塵器進行試驗后得出的分級效率，可供參考。試驗用的粉塵是二氧化硅塵，密度。表3-1除塵器的分級效率3．氣體的含塵濃度含塵濃度較高時，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。對濕式除塵器則可減少泥漿處理量，節(jié)省投資及減少運轉(zhuǎn)和維修工作量。一般說，為減少喉管磨損及防止噴嘴堵塞，對文丘里、噴淋塔等濕式除塵器，希望含塵濃度在10g／m3以下，袋式除塵器的理想含塵濃度為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)備時必須考慮的因素對于高溫、高濕氣體不宜采用袋式除塵器。如果煙氣中同時含有SO：、NO等氣態(tài)污染物，可以考慮采用濕式除塵器，但是必須注意腐蝕問題。5．選擇除塵器時，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)，或采用水力輸灰方式，在這種情況下可以考慮采用濕法除塵，把除塵系統(tǒng)的泥漿和廢水納入工藝系統(tǒng)。3.2除塵效率式中—標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度，；—標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值，。=97.27%3.3除塵器的選擇工況下煙氣量式中—標準狀態(tài)下的煙氣流量，；—工況下煙氣溫度，K；—標準狀態(tài)下溫度，273K。根據(jù)、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3-2型號規(guī)格進口風(fēng)速處理風(fēng)量阻力pa效率%外形尺寸（長×寬×高）mm重量kgXLP/B-10.612-278370-13980294-88285-991495×1345×52325783.4旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動普通旋風(fēng)除塵器是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成，氣流流動狀況如圖2-1所示。含塵氣流進人除塵器后，沿外壁由上向下作旋轉(zhuǎn)運動，同時有少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域。當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流的大部分到達錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)，最后經(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。·氣流作旋轉(zhuǎn)運動時，塵粒在離心力作用下逐步移向外壁，到達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，頂部的壓力下降，一部分氣流帶著細小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后到達排出管下端附近被上升的內(nèi)渦旋帶走并從排出管排出，這股旋轉(zhuǎn)氣流稱上渦旋。對旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流運動的測定發(fā)現(xiàn)，實際的氣流運動是很復(fù)雜的，除了切向和軸向運動外，還有徑向運動。如在外渦旋，少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域；在內(nèi)渦旋，也存在著離心的徑向運動。為研究方便，通常把內(nèi)外渦旋氣體的運動分解成為三個速度分量：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根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房現(xiàn)場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。4.2管徑的確定式中—工況下管道內(nèi)的煙氣流量，；—煙氣流速，m/s（對于鍋爐煙塵=10-15m/s）。取=12m/s，直徑取整670mm查表，取標準d=670mm，管道參數(shù)見下表5-2表4-1管道參數(shù)外徑D/mm鋼制板風(fēng)管外徑允許偏差/mm壁厚/mm670±11.0內(nèi)徑==670-2×1.0=668(mm)由公式可計算出實際煙氣流速對于總煙氣量來講由公式計算出總管煙氣直徑直徑取整1200mm內(nèi)徑=d2=1200-2×1.0=1198(mm)4.3煙道的設(shè)計計算煙道采用拱形，圖形如下圖4-1所示：圖4-1管道形狀由圖可以看出，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：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，則煙道面積為而則B=977.24mm圓整取B=980mm則A=1.34校正氣速，在范圍內(nèi)。第五章系統(tǒng)阻力的計算5.1摩擦壓力損失對于圓管(Pa)式中—管道長度，m；—管道直徑，m；—煙氣密度，；—管中氣流平均速率，m/s；—摩擦阻力系數(shù)，式氣體雷諾數(shù)Re和管道相對粗糙度的函數(shù)?？梢圆槭謨缘玫剑▽嶋H對金屬管道可取0.02，對磚砌或混凝土管道可取0.04）。對于670金屬圓管已知：管道長＝4×3+13=25ｍ，，,,ρ=1.5（kg/m3）==0.904kg/m3=49.14(pa)對于1200金屬圓管已知：管道長＝3ｍ，，,,ρ=1.5（kg/m3）=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總阻力損失因為忽略局部阻力損失，所以總阻力損失即為摩擦阻力損失與出口損失及旋風(fēng)除塵器壓力損失之和。第六章風(fēng)機和電動機選擇及計算6.1標準狀態(tài)下風(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)機前風(fēng)量，；—風(fēng)機前煙氣溫度，℃，若管道不長，可以近似取鍋爐排煙溫度；—當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ琸Pa。6.2風(fēng)機風(fēng)壓的計算式中1.2—風(fēng)壓備用系數(shù)；—系統(tǒng)總阻力，；—煙囪抽力，；—標準狀態(tài)下煙氣密度，（=1.34）。6.3電動機功率的計算式中—風(fēng)機風(fēng)量，；—風(fēng)機風(fēng)壓，；—風(fēng)機在全壓頭時的效率（一般風(fēng)機為0.6）；—機械傳動效率，用V形帶傳動時=0.95；—電動機備用系數(shù)，對引風(fēng)機，=1.3。6.4風(fēng)機和電機的選擇根據(jù)風(fēng)量=29036.48，=2596.77，查資料后選擇4-72，配對電機型號為Y160M2-2第七章煙囪的設(shè)計7.1煙囪高度的確定首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量(t/h)，然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(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(t/hj)<11～22～66～1010～2026～35煙囪最低高度/m202530354045鍋爐總額出力：3×4=12(t/h)故選定煙囪的高度為40m。7.2煙囪直徑的計算煙囪出口內(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)通風(fēng)方式運行情況全負荷時最小負荷機械通風(fēng)10～204～5自然通風(fēng)6～102.5～3選定4m/s則圓整取煙囪底部直徑式中—煙囪出口直徑，m；—煙囪高度，m；—煙囪錐度（通常取=0.02~0.03）。取=0.025，則=2.2+2×0.025×40=4.2(m)7.3煙囪的抽力(Pa)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。(Pa)第八章設(shè)計說明書8.1設(shè)計工藝流程圖煙氣煙氣收集管道旋風(fēng)除塵器風(fēng)機排放煙囪卸灰圖8-1工藝設(shè)計流程圖8.2網(wǎng)管布局圖（見附圖）8.3相關(guān)附表型號額定

功率額定

電流轉(zhuǎn)速效率功率

因數(shù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩kWAr/min%COSФ倍倍倍Y80M2-21.12.5283077.00.862.27.02.3Y90S-21.53.4284078.00.852.27.02.3Y90L-22.24.8284080.50.862.27.02.3Y100L-236.4288082.00.872.27.02.3Y112M-248.2289085.50.872.27.02.3Y132S1-25.511.1290085.50.882.07.02.3Y132S2-27.515290086.20.882.07.02.3Y160M1-21121.8293087.20.882.07.02.3Y160M2-21529.4293088.20.882.07.02.3Y160L-218.535.5293089.00.892.07.02.2Y180M-22242.2294089.00.892.07.02.2Y200L1-23056.9295090.00.892.07.02.2Y200L2-23769.8295090.50.892.07.02.2Y225M-24584297091.50.892.07.02.2Y250M-255103297091.50.892.07.02.2Y280S-275139297092.00.892.07.02.2Y280M-290166297092.50.892.07.02.2Y315S-2110203298092.50.891.86.82.2Y