燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计..

某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计目录1前言2概述2.1设计目的与任务2.2设计依据及原则2.3设计锅炉房基本概况3排烟量及烟尘和二氧化硫浓度计算3.1标准状态下理论空气量3.2标准状态下理论烟气量3.3标准状态下实际烟气量3.4标准状态下烟气含尘浓度3.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算4除尘器的选择4.1除尘器应该达到的除尘效率4.2除尘器的选择5确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置5.1各装置及管道布置的原则5.2管径的确定6烟囱的设计6.1烟囱高度的确定6.2烟囱直径的计算6.3烟囱的抽力7系统阻力计算7.1摩擦压力损失7.2局部压力损失8附图9小结10参考文献1前言大气污染控制工程课程设计是大气污染控制工程课程的重要实践性环节，是环境工程专业学生在校期间第一次较全面的大气污染控制设计能力训练，在实现学生总体培养目标中占有重要位置。目前，越来越多的环境问题出现在了人们的生活中，其中包括水污染、环境污染、大气污染、噪声污染、固体废弃物污染等等，这些污染在有形和无形中对人们的生活和健康产生了影响。其中危害性最大、范围最广就是大气污染，他是潜移默化的，在人们不知不觉中使人们的健康受到影响，大气污染对人体的的危害是多方面的，主要表现在呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。对于植物而言，大气污染物尤其是二氧化硫等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度高时，会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或则直接使叶脱落枯萎；当污染物浓度不高时，会对植物产生慢性危害，使植物叶片退绿，或则表面上看不见什么危害症状，但植物的生理机能受到影响，造成植物产量下降，品质变坏。除尘脱硫一体化是将高温煤气中的粉尘颗粒和气态so2在一个单独的捕集单元中脱硫。除尘脱硫一体化装置可概括为干法和湿法两中目前国内外已开发了大量脱硫除尘一体化装置，主要有水膜除尘器、文丘里旋风水膜除尘器、卧式旋风水膜除尘器、喷淋塔除尘脱硫装置、冲击式水浴除尘器、自激式除尘器、旋流板塔脱硫除尘一体化装置以及高压静电滤槽复合型卧式除尘器等湿式处理装置。由于除尘脱硫一体化工艺具有投资少、运转费用低、脱硫率适中、操作管理简便、结构紧凑、占地面积小等优点，近年来已被广泛应用。2概述2.1设计任务与目的：通过课程学习，运用各种污染物的不同控制、转化、净化原理和设计方法，进行除尘、除硫、脱氮等大气污染控制工程设计。运用所学知识设计某一燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统。通过设计进一步消化和巩固本能课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过设计，树立正确的设计思想，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。2.2设计依据及原则：严格按照锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行；烟尘浓度排放标准（标准状况下）：200mg/m3；二氧化碳排放标准（标准状况下）：900mg/m3进行设计计算。2.3设计锅炉房基本概况：锅炉设备主要参数（共两台锅炉）额定蒸发量主蒸汽压力主蒸汽温度燃煤量排烟量排烟温度（t/h）（Mpa）（°C）（t/h）（kgm/3）（°C）25010.055038.0450000150设计耗煤量：38000kg/h（台）；烟气密度（标准状态下）：1.35kg/m3；空气含水（标准状态下）按0.01296kg/m3；烟气在锅炉出口前阻力：850Pa；排烟中飞灰占煤中不可燃成的比例：18%；当地大气压：97.86KPa；冬季室外空气温度：-1°C；空气过剩系数：a=1.4；设空气含湿量=12.93g/m3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：YC=68%，YH=4%，YS=1%，YO=5%YN=1%YW=6%YA=15%VY=13%应用基灰分：13.38%；应用基水分：16.32%；可燃基挥发分：41.98%；应用基低位发热量：16768kj/kg(由于煤质波动较大，要求除尘器适应性较好)按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200mg/m3二氧化碳排放标准（标准状态下）：900mg/m3净化系统布置场地如图所示的锅炉房北侧15m以内。3排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算3.1标准状态下理论空气量建立煤燃烧的假定：1.煤中固定氧可用于燃烧；2.煤中硫主要被氧化为SO2；3.不考虑NOX的生成；4.煤中的N在燃烧时转化为N2。5.空气仅是由氮和氧组成，其体积比为3.78。标准状态下理论空气量：aQ'＝4.76（1.867YC＋5.56YH＋0.7YS－0.7YO）)/(3kgm式中YC=68%，YH=4%，YS=1%，YO=5%——分别为煤中各元素所含的质量分数。结果为aQ'=6.97)/(3kgm3.2标准状态下理论烟气量标准状态下理论烟气量：)/(8.0'79.0'016.024.12.11)375.0(867.1'3skgmNQQWHSCQYaaYYYY式中aQ'——标准状态下理论空气量，kgm/3；YW——煤中水分所占质量分数，6%；YN——N元素在煤中所占质量分数，1%。结果为s'Q=7.42)/(3kgm3.3标准状态下实际烟气量标准状态下实际烟气量：)/('1016.1'3asskgmQQQ）（式中——空气过量系数；s'Q——标准状态下理论烟气量，kgm/3；a'Q——标准状态下理论空气量，kgm/3；标准状态下烟气流量Q应以/hm3计，因此，设计耗煤量sQQ结果为sQ=10.25)/(3kgmQ=389500/h)(m33.4标准状态下烟气含尘浓度标准状态下烟气含尘浓度：式中shd——排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数，18%；YA——煤中不可燃成分的含量；15%sQ——标准状态下实际烟气量，kgm/3。结果为C=0.00263)/(3mkg=2630)/(3mmg3.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算)/(102S36sY2mmgQCso式中YS——煤中含可燃硫的质量分数；1%sQ——标准状态下燃煤产生的实际烟气量,kgm/3。结果为2soC=1951)/(3mmg)/(d3sshmkgQACY4除尘器的选择4.1除尘器应该达到的除尘效率CCs1sC——标准状态下烟气含尘浓度，3/mmg；C——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，3/mmg。结果为η=92.4%4.2除尘器的选择工况下烟气流量：hmTQTQ/3''式中Q——标准状态下的烟气流量，)/(3hmT——工况下烟气温度，KT——标准状态下温度，273K结果为Ｑˊ=603511)/(3hm=167.6m3/s除尘器的选择根据烟尘的粒径分布和种类、工况下的烟气量、烟气温度计要求达到的除尘效率定除尘器的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数，如气流速度、压力损失、捕集粉尘量等，选用多管式旋风除尘器。除尘器产品性能规格型号配套锅炉容量/(j/H)处理烟气量/(m3/h)除尘效率/%设备阻力/Pa分割粒径d/(50um)质量/kg430000092-95932-11283.06-3.32369除尘器外型结构尺寸ABCDEFGHMN14001400300503501000298544607004235除尘器外型结构尺寸5确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置5.1各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单、紧凑、管路短、占地面积小，并使安装、操作和检修方便。5.2管径的确定管道直径由于流量太大我设计把一个锅炉的流量分成8个管道排出：)(4mQd式中Q——工况下管道内烟气流量，sm/3——烟气流速m/s(对于锅炉烟尘=10-15m/s)取=12m/s结果为d=1.48(m)圆整并选取风道:表4.5风道直径规格表外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm1500±1100内径:1d1500-2×100=1300mm由公式)(4mQd可计算出实际烟气流速：V=11.8(m/s)6烟囱的设计6.1烟囱高度的确定首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量（t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（表6.1）确定烟囱的高度。表6.1锅炉烟囱的高度锅炉总额定出力/(t/h)11-22-66-1010-2026-35烟囱最低高度/m202530354045锅炉总额定出力：250×4=16（t/h）,故选定烟囱高度为45m6.2烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：)(0188.0mQd式中Q——通过烟囱的总烟气量，hm/3；——按表5.2选取的烟囱出口烟气流速，m/s表6.2烟囱出口烟气流速/(m/s)通风方式运行情况全负荷时最小负荷时机械通风10-204-5自然通风6-102.5-3选定=4m/s结果为:d=5.86（m）圆整取d=5.8m。烟囱底部直径：)(221mHidd式中2d——烟囱出口直径，m；H——烟囱高度，m；i——烟囱锥度（通常取i=0.02-0.03）。取i=0.03结果为:d1=8.56（m）6.3烟囱的抽力)()27312731(0342.0PaBttHSpky式中H——烟囱高度，m；kt——外界空气温度，-1°Cpt——烟囱内烟气平均温度，150°CB——当地大气压，97.86KPa。结果为:Sy=198（Pa）B7系统阻力计算7.1摩擦压力损失（1）对于圆管：)(22PadLpL式中——摩擦阻力系数（实际中对金属管道可取0.02.对砖砌或混凝土管道可取0.04）。d——管道直径,m——烟气密度，kg/m3——管中气流平均速率,m/sL——管道长度,ma.对于φ1300圆管L=9.5m)/(68.023427335.11502732733mkgnρρΔp=22.7Pab.对于砖拱形烟道222)2(242BBDAππD=1300mm故B=1376mm则R=XA式中,A为面积,X为周长7.2局部压力损失22vpρξΔ(Pa))(2.1722068.01.0222PavpρξΔ)(36.05.67tan148.01ml式中ξ——异形管件的局部阻力系数可查到v——与ξ像对应的断面平均气流速率,m/sρ——烟气密度,3m/kg1.除尘器进气管的计算渐缩管的计算α≤45℃时,ξ=0.1取α=45℃,v=13.0m/s)(3.720.1386.01.0222PavpρξΔ30℃Z形弯头)(6.0595.039.2985.2mh157.0,46.03.1/6.0/ξ取DhξξξRe由手册查得0.1Reξξ=1.0×0.157=0.157)(8.77211.468.0157.0222PavpρξΔ渐扩管79.144985.015.3135.0221AA查《大气污染控制工程》附表十一,并取α=30°则ξ=0.19)(13.8213.068.019.0222PavpρξΔ2.除尘器出气管的计算渐扩管的计算α≤45℃时,ξ=0.1取α=30℃,v=20m/s)(7.3213.068.01.0222PavpρξΔ设两个均为90°弯头D=500，取R=D，则ξ=0.23)P(9.12211.486.023.02vpa22两个弯头aPpp8.259.12223.T形三通管ξ=0.78)P(43.6211.486.078.02vpa22对于T形合流三通ξ=0.55)P(30.7211.486.055.02vpa22系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为850Pa,除尘器阻力1400Pa）)140085030.743.625.87.313.811.47.32.17(48