当前我国中小学的教学模式

第1页DZL2-10型燃煤锅炉烟气袋式除尘器1.设计题目某小型燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计2.设计资料当地大气压：101.86KPa锅炉型号：DZL2-10即，单锅筒纵置式链条炉，蒸发量2t/h，出口蒸汽压力10MPa；设计耗煤量：300kg/h；排烟温度：160℃；空气过剩系数：α=1.3；；锅炉出口前烟气阻力：700Pa；烟气其他性质按空气计算；燃煤组成：C=76%H=2%S=3%N=1%O=4%水分=4%灰分=10%，排灰系数16%；3.设计目的通过本课程设计，掌握《大气污染控制工程》课程要求的基本设计方法，掌握大气污染控制工程设计要点及其相关工程设计要点，具备初步的大气污染控制工程方案及设备的独立设计能力；培养环境工程专业学生综合运用所学的理论知识独立分析和解决大气污染控制工程实际问题的实践能力。4.设计要求（一）编制一份设计说明书，主要内容包括：1)引言2)方案选择和说明（附流程简图）3)除尘（净化）设备设计计算4)附属设备的选型和计算（集气罩、管道、风机、电机）第2页5)设计结果列表6)设计结果讨论和说明7)注明参考文献和设计资料（二）绘制除尘（净化）系统平面布置图、立面布置图、轴测图（三）绘制除尘（净化）主体设备图五、设计内容5.1引言目前，在国内把大气污染与空气污染往往当作同一词使用，即指厂房内部或其他劳动场所和活动场所的空气污染问题。随着经济的快速发展，人类在大量消耗能源的同时，将大量废气、烟尘杂质排入环境大气，严重影响了大气环境的质量，尤其在人口稠密的城市和大规模排放源的附近区域更为突出。在燃煤的电厂中，生产性粉尘是指在生产中形成的，能较长时间飘浮在作业场所空气中的固体微粒。主要有输煤系统作业场所漂浮的煤尘，锅炉运行中产生的、锅炉检修中接触的锅炉尘，干式除尘器运行、干灰输送系统及粉煤灰综合利用作业场所的粉尘，电焊操作产生的电焊尘，采用湿法、干法脱硫工艺的制粉制浆系统产生的石灰、石灰石粉尘及石膏干燥系统、脱硫废渣利用抛弃系统产生的粉尘。对于其中产生的粉尘分散度越高，即粉尘粒径越小，其在空气中的稳定性越高，在空气中悬浮越持久，工人吸入的机会越多，对人体危害越大。呼吸性粉尘可沉淀在呼吸性的支气管壁和肺泡壁上。长期吸入生产性粉尘易引起以肺组织纤维化为主的全身性疾病。本设计为某燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计。5.2方案选择和说明5.3设计依据（1）《除尘器手册》（张殿印王纯主编---化工工业出版社）（2）《除尘工程设计手册》（张殿印王纯主编---化工工业出版社）5.4设计计算和配套设备的选择5.4.1概述燃煤电站烟气处理系统设计计算包括：各设备管道压力损失及布置，除尘器，第3页风机等处理系统的相关设计。5.4.2设计计算（1）基本数据燃煤电站日输入配合煤392.3吨。从锅炉排出煤气经冷凝洗涤除去焦油，奈，苯，氨等物质，经过换热器后进入燃烧室进行燃烧，产生烟气。煤气的组成（质量比）如下：C=53.9%H=4.08%S=0.51%N=0.77%O=16.26%水分=19.02%灰分=5.46%，空气过剩系数为1.2，煤气燃烧后的烟气温度为160℃。（2）烟气排放量以及组成表5-4烟气排放量及组成各组分体积（×mol）需氧量（mol）产生烟气量（mol）产生烟气量CO2H2OSO2N2C76063.3363.3363.33000.00H2020.005.00010.0000.00O402.50-1.250000.00N100.7100000.36S300.940.94000.940.00H2O402.22002.2200.00灰分100理论需氧量：22.4×（63.33+5.0+（-1.25）+0.94）/1000=1.523m理论空气量：1.52×（3.76+1）=7.243m实际空气量：7.24+7.24×(1.3-1)=9.413m实际烟气量:9.41160273.15273.15=14.923m一小时产生烟气流量Q为Q=14.92×300=44763m/h=1.243m/s标况下的烟气体积为水量molCO2量molN2量molSO2量molO2量mol12.2263.33244.880.9425.23第4页灰分浓度及二氧化硫浓度的计算烟气中灰分的质量为：Mh=100×16%=16g=16000mg烟气中灰分的浓度h为：3160001072/14.92hmgm烟气中2SO质量SM为：0.946460.1660160SMgmg烟气中2SO的浓度s为：s=6016014.92=4032mg/m³5.4.4确定除尘器、烟囱的计算及管道的计算和布置（1）管道计算已知在锅炉中的温度为160℃，即T=433.15K情况下。煤气总流量为：334476/1.24/Qmhms所以煤气在标况下：管段3433.151.241.97273.15Qm/s查设计手册取管道中气速v=12m/s，可得d=vQ4=41.970.46m3.1412根据实际管道情况，管道内为气体如果速度小于12m,则有粉尘堵塞管道，为保证速度不小于12，取d=0.4m实际流速22441.9715.68/3.140.4QVmsd5.5管道压力损失的计算根据已知的数据：煤气在标况下的密度3/37.1mkg160℃时，烟气密度3/86.0mkg5.5.1沿程压力损失第5页3/k86.0mgg，50,0.4,12/,0.012Lmdmvms（镀锌管）22500.86120.01292.8820.42gvLpPaD总摩擦压力损失为：92.885.5.2局部压力损失弯头340.18(90)使用6个20.86120.18666.872PPPa总阻力损失p为：1292.8866.87159.75PPPPaPaPa5.6袋式除尘器的设计计算（1）确定烟气温度为160℃（2）滤料的选择采用聚丙烯滤料（3）计算过滤面积：fvQA6034575/Qmhmin/0.1mVf所以有：2447674.6601.0Am（4）确定过滤袋数取单个滤袋直径mmD200单个滤袋mL374.639.63.140.23AnDL为了布置方便取n=40，采用5×8排列，取过滤速度为1m/min(5)滤袋的排列和间距滤袋的排列采用长方形排列，每组5×8排列，滤袋间距选取250mm，边排第6页滤袋和壳体距离也留有800mm宽的人行道。(6)确定气体分配室为保证气体均匀地分配各个滤袋，气体分配室应该有足够的空间，净空高不应小于1000-1200mm.气体分配室的截面积按下式计算：ivQFiv气体分配室的进口气速。一般取1.5～2.0m/s.此处取1.5m/sQ袋式除尘器的处理气量。m3/s21.240.831.5Fm（7）确定排气管直径排气管直径按排气速度为2～sm/5确定。灰斗高度根据粉尘的性质而选取的灰斗倾斜角进行计算确定。取排气管排气速度02/vms，则排气管直径：001.240.622QDmv(10)除尘器清灰装置选择：机械振动清灰袋式除尘器这种除尘器是利用机械传动使滤袋振动，致使沉积在滤袋上的粉尘层落入灰斗中。有三种不同的振动方式，（1）滤袋沿垂直方向振动的方式，既可采用定期提升滤袋的吊挂框架的办法，也可利用偏心轮振打框架的方式；（2）滤袋沿水平方向振动的方式，可分为上部摆动和腰部摆动两种，（3）扭转一定角度，使袋上的粉尘层破碎而落入灰斗中。利用偏心轮垂直振动清灰的袋式除尘器具有构造简单、清灰效果好、清灰耗电小等特点，它适用于含尘浓度不大、间歇性尘源的除尘。当采用多室结构，设阀门控制气路开闭时，也可用于连续性尘源的除尘。（11）清灰排灰系统设计排尘是与除灰联系在一起的，排灰设计也是比较重要的。排灰装置不仅要保证顺利排灰，而且还要保持最大限度的气密性，它对除尘器运行及净化效率有很大的影响。本设计采用星形排灰阀。是因为星形排灰阀是一种连续输送粉尘的排灰装第7页置。它能在密封条件下连续排灰，适用于烟尘排放量大的除尘器上使用。星形排灰阀用电动机带动，由星形叶轮、电动机、减速装置组成，它的工作原理：电动机通过减速器带动星形转子转动，依靠灰尘下落充满上部叶轮间隔，当上部叶轮转到下面，将灰卸下，同时上部叶轮由灰柱密封。5.7烟囱的设计计算烟囱本身并不能减少排入大气的污染物的数量，但它能使污染物从局部地区转移到很大的扩散范围，利用大气的自净能力使地面污染物的浓度控制在人们可接受的范围内。烟囱越高，烟气上升能力越强，污染物可以再离地面上扩散，再加上高空风速大，稀释能力强，可使得大气污染程度减轻。烟囱直径的计算：根据实际生产经验，烟囱底部直径一般取2.5m烟囱出口内径可按下式计算：ivQD4式中Q通过烟囱的总烟气量，sm/3iv按表选取的烟囱出口烟气流速，选定iv=5sm/41.240.363.1412Dm本设计中，参照国家标准，确定烟囱高度为25sHm，则烟气抬升高度为：svHTT35.0QpaQ式中：HQ——烟气的热释放功率，Kw；sT——地区环境温度，KvQ——烟气释放速率，sm/3；pa——大气压强，pa；第8页T——温差，K代入相关值得：0.3510001.2416020/160273140.32/hQKJs21.5120.360.01143.72/53.17Hm所以烟囱的总高度H为：H=Hs+△H=28.17m(3)烟囱的抽力烟囱的抽力取决于烟温、空气温度及烟囱高度，烟温越高，周围空气温度越低，烟囱的抽力越大；烟囱高度越高，其抽力也越大。BttHPf)27312731(0345.00式中H—产生抽力的管道高度，m0t—外界空气温度℃ft—计算管段中烟气的平均温度℃B—当地大气压Pa110.034521()10132565273.1524273.15130PPa5.8风机电机的选择以及计算（1）风量的计算:QKQf)1(1式中：1Q为管道系统的总风量，m3/h。K1安全系数，一般管道取0～0.1，除尘系统取0.1～0.15，取K1=0.1。为了保证系统能正常运行，确保安全，因此需要两台风机都能允许通过除尘器之后的系统的最大风量则fQ=（1+0.1）×4476=4924m3/h第9页（2）风压的计算：211.2159.757001032fPKPPa（3）电功的计算：KPQNff2110003600式中：N—风机配用电动机的功率，KW。fQ—风机的风量，m3/hfP—风机的风压，PaK—电动机轴功率安全系数取1.21—风机运行时的效率，一般为0.5～0.7。2—机械传动效率，取1.0则电机功率492410321.22.85360010000.61.0Nkw选择电机Y112M-12电机性能表电机类型额定功率转速额定电流功率因数最大转矩三相电机3kw2890r/min8.17A0.872.2（4）风机型号的确定；第10页根据系统要求和计算结果选型号Y5-4C型排风机除尘除尘风机性能表风机类型型号全压/Pa风量功率转速排尘风机Y5-4C1922～13932751～5190(m3/h4kw3300r/min5.9除尘器总图第11页6.总结此次设计是针对某燃煤站锅炉烟气的除尘系统进行的，包括除尘器、集气管道、烟囱及其他附属设备等，从收集到排放，较全面地概括了一个除尘的工艺流程。设计中首先对背景条件和燃煤站锅炉烟气的原始数据条件按照设计要求进行了分析，然后从技术、排放标准及经济等方面来考虑，计算了除尘需要达到的除尘效率，查阅相关书籍手册后，选择了合适的除尘器并确定了型号。第二部分主要对布袋除尘器各部分的尺寸进行了设计计算，确定设计运行参数。第三部分对除尘系统的附属设备等进行了设计计算和选型，包括换热器、管道系统、烟囱管道和风机的设计计算，同时也计算了除尘系统总的阻力损失。做设计的过程中，用到