某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计

1、课程设计说明书课程设计说明书某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计学学        院：院：    化学工程学院化学工程学院    专专        业：业：      环境工程环境工程        班班        级：级：      110608110608        学生姓名：学生姓名：          张张  明明        指导教师：指导教师：      李贞玉李贞玉          20142014 年年  1 1  月月  2

2、 2  日日1目目        录录1 概述2 1.1 设计目的.2 1.2 设计任务.2 1.2 设计依据及原则.2 1.3 锅炉房基本概况.2 1.4 通风除尘系统的主要设计程序.3 2 烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算4 2.1 标准状态下理论空气量.4 2.2 标准状态下理论烟气量.4 2.3 标准状态下实际烟气量.4 2.4 标准状态下烟气含尘浓度.5 2.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算.5 3 除尘器的选择6 3.1 除尘器应该达到的除尘效率.6 3.2 除尘器的选择.6 4 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置8 4.1 各装置及管道布置的原则.8 4.2 管径的确定.8 5 烟囱的设计 9 5.1 烟囱高度的确定.9 5.2 烟囱直径的计算.9 5.3 烟囱的抽力10 6 系统阻力计算.116.1 摩擦压力损失11 6.2 局部压力损失12 7 系统中烟气温度的变化.15 7.1 烟气在管道中的温度降15 7.2 烟气在烟囱中的温度降15 8 风机和电动机的选择及计算.17 8.1 标准状态下风机风量计算17

3、 8.2 风机风压计算17 8.3 电动机功率计算18 9 通风除尘系统布置图.19 参考文献.2121 1  概述概述1.11.1 设计目的设计目的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，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。1.21.2 设计任务设计任务运用所学知识设计某一燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统。1.21.2 设计依据及原则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、烟尘浓度排放标准、二氧化碳排放标准进行设计计算。1.31.3 锅炉房基本概况锅炉房基本概况锅炉型号：SZL4-13 型，共 4 台（2.8MW*4）设计耗煤量：930kg/h（台）排烟温度：160C烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：a=1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例： 16%烟气在锅炉出口前阻力：800 Pa当地大气压：97.86 kPa冬季室外空气温度：-1C煤

4、的工业分析值：CY=39.40%  HY=2.68%  SY=0.88%  OY=11.22%NY=0.55%  WY=24%  AY=21.28%   VY=24.08%按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行。3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/m31.41.4 通风除尘系统的主要设计程序通风除尘系统的主要设计程序1. 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算。2. 净化系统设计方案的分析确定。3. 除尘器的比较和选择：确定除尘器类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。4. 管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置。并计算各管道的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。5. 风机及电机的选择设计：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。6. 编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写、包括方案的确定，设计计算、设备选择和有关设计的简图等类容。课程设计说明书应有封面、目录、前言

5、、正文、小结及参考文献等部分、文字应简明、通顺，内容正确完整，装订成册。7. 图纸要求1) 除尘系统图一张。2) 除尘系统平面图 1 张、剖面布置图 1 张。42 2  烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算2.12.1 标准状态下理论空气量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。以 1的煤为例计算：C 的需氧量计算：1000/M22.41000=1.867YCYC同理可得 H 需氧量：5.56，S 的需氧量：0.7，O 的消耗量 0.7YHYSYO标准状态下理论空气量：=4.78（1.867+5.56+0.7-0.7） aQ'YCYHYSYO)/(3kgm式中=39.40%，=2.68%，=0.88%，=11.22%分别为煤中各元素所含的质YCYHYSYO量分数。结果为=3.88aQ')/(3kgm2.22.2 标准状态下理论烟气量标准状态下理论烟气量标准状态下理论烟气量：=1.867+0.7+11.12+1

6、.24+0.79+0.8 s'QYCYSYHYWaQ'YN)/(3kgm式中标准状态下理论空气量，；aQ'kgm /3煤中水分所占质量分数，24%；YWN 元素在煤中所占质量分数，0.55%。YN结果为=4.41s'Q)/(3kgm52.32.3 标准状态下实际烟气量标准状态下实际烟气量标准状态下实际烟气量：=+（-1）  sQs'QaQ')/(3kgm式中空气过量系数；标准状态下理论烟气量，；s'Qkgm /3标准状态下理论空气量，；a'Qkgm /3标准状态下烟气流量应以计，因此，Q/hm3设计耗煤量sQQ结果为 =5.96 sQ)/(3kgm=5543 Q/h)(m32.42.4 标准状态下烟气含尘浓度标准状态下烟气含尘浓度标准状态下烟气含尘浓度：式中 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数，16%；shd煤中不可燃成分的含量；21.28%YA标准状态下实际烟气量，。sQkgm /3结果为 C=0.00571  =5710 )/(3mkg)/(3mmg2.52.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

7、标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算)/(102S36sY2mmgQCso式中)/(d3sshmkgQACY6煤中含可燃硫的质量分数；0.88%YS标准状态下燃煤产生的实际烟气量, 。sQkgm /3结果为                  =2953 2soC)/(3mmg73 3  除尘器的选择除尘器的选择3.13.1 除尘器应该达到的除尘效率除尘器应该达到的除尘效率CCCs1标准状态下烟气含尘浓度，；C3/mmg标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，。sC3/mmg结果为 =96.503.23.2 除尘器的选择除尘器的选择工况下烟气流量：hmTQTQ/3' '式中标准状态下的烟气流量，Q)/(3hm工况下烟气温度，KT标准状态下温度，273 KT结果为8972Q)/(3hm/s)(mQ35 . 2360089723600根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器：选择 XLD-4型多管式袋式除尘器，产品性能规格见表 3.18表 3.1 除尘器产品性能规格

8、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/kgLCPMGS-32-541200092-97932-11283.06-3.32369表 3.2 除尘器外型结构尺寸（见图 3.1）ABCDEFGHMN14001400300503501000298544607004235图 3.1  除尘器外型结构尺寸9104 4  确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置4.14.1 各装置及管道布置的原则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。4.24.2 管径的确定管径的确定管道直径：)(4mQd式中工况下管道内烟气流量，Qsm /3烟气流速 m/s (对于锅炉烟尘=10-15 m/s)取=13m/s结果为d=0.494(m)查管径手册相关参数，取标准 d=500mm,管道参数见下表:表 4.1 管道参数钢制

9、板风管外径 D/mm外径允许偏差/mm壁厚/mm50010.75内径 :500-20.75=498.5(m)1d由公式)(4mQd可计算出实际烟气流速：V=12.8(m/s)115 5 烟囱的设计烟囱的设计5.15.1 烟囱高度的确定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 5.1）确定烟囱的高度。表 5.1  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：D=44=16（t/h）,故选定烟囱高度为 40 m  5.25.2 烟囱直径的计算烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算：)(40188.0dmQ 式中通过烟囱的总烟气量，；Qhm /3按表 5.2 选取的烟囱出口烟气流速，m/s表 5.2 烟囱出口烟气流速/ (m/s)运行情况 通风方式 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 :=1.78（m）2d圆整取=1.7 m。2d烟囱底部直径：)(2

10、21mHidd式中12烟囱出口直径，m；2d烟囱高度，m；H烟囱锥度（通常取 i=0.02-0.03）。i取 i=0.02结果为:d1=3.3（m）5.35.3 烟囱的抽力烟囱的抽力)()2731 2731(0342. 0PaBttHSpky式中烟囱高度，m；H外界空气温度， Ckt烟囱内烟气平均温度，Cpt当地大气压，Pa。B结果为:Sy=181（Pa）13B6 6  系统阻力计算系统阻力计算6.16.1 摩擦压力损失摩擦压力损失（1）对于圆管：)(22 PadLpL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）。管道直径,md烟气密度，kg/m3管中气流平均速率, m/s管道长度,mL对于直径 400mm 圆管：L=10m)/(84.043327334.11602732733 nmkg结果为:)(53.27aLPP （2）对于砖砌拱形烟道（见图 6.1）222)2(242BBDSD=500 mm式中 S 为面积，结果为：B=531 mm                     图 6.1 砖砌拱形烟道圆整值 B=500mm22v RLpSL )(Pa14式中，L为四个锅炉出口最远距离的一半，为 9.9 m；为 0.04；SR为截面积与润湿周边的比，即周边)(29. 22/ )(3mBBx152. 029. 2348. 0sR又04. 0，代入上式：sm/8 .12得  179.3 PaLP156.26.2 局部压力损失局部压力损失)(22 Pap式中异形管件的局部阻力系数，与相对应的断面平均气流速率，m/s烟气密度，kg/m3图 6.2 中一为渐缩管。图 6.2  除尘器入口前管道示意图45 度时，=0.1，取=45 度，=12.8m/s结果为：6.

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