鍋爐低硫煙煤煙氣旋風除塵系統(tǒng)設計書

1 鍋爐低硫煙煤煙氣旋風除塵系統(tǒng)設計書 1. 燃燒計算 實際耗空氣量的計算 在標準狀況下，以 1果見表 1 1 7 o （ 1 假設空氣中氮氧的摩爾數(shù)之比為 N/O= 1 6 0 7 7 7 013 . 7 8k ）（V （ 1 實際消耗的空氣體積 （ 1 表 1 1成分 質量 )(g 摩爾數(shù) )(燃燒耗氧量 )(生成氣體量 )(生成氣體體積 )(L C 602 30 30 5 336 O 40 78 2 N 10 8 分 190 分 190 產(chǎn)生煙氣量的計算 1 1 1 2 9 9 y （ 1 則，在 160時的實際煙氣體積為 mV y （ 1 該鍋爐一小時產(chǎn)生的煙氣流量 Q 為： 1 3 （ 1 灰分濃度及二氧化硫濃度的計算 煙氣中灰分的質量 9 0 11 9 0 （ 1 煙氣中灰分的濃度h為： 3/ 8 9 9 0 0 （ 1 煙氣中 2量 6 0 0 （ 1 3 煙氣中 2濃度s為： 3/ 6 0 0 0 （ 1 2. 凈化方案設計及運 行參數(shù)選擇 本設計中采用旋風除塵設備進行凈化處理。 旋風除塵器的工作原理 旋風除塵器一般有帶有一錐形的外圓筒，進氣管，排氣管，圓錐觀和貯灰箱的排氣閥組成。當含塵氣流以一定的速度（一般在 14 25m/s 之間，最大不超過 35m/s）由進氣管進入旋風除塵器后，氣流由直線運動變?yōu)閳A周運動。由于受到外圓筒上蓋及圓筒壁的限流，迫使氣流作自上而下的旋轉運動。旋轉過程中產(chǎn)生較大的離心力，塵粒在離心力的作用下，被甩向外筒壁，失去慣性后在重力的作用下，落入貯灰箱中，與氣體分離。而旋轉下降的氣流到達錐體時，因錐體收縮的 影響，而向除塵器中心匯集，根據(jù)“旋轉矩”不變理論，其切向速度不斷升高，氣流下降到一定程度時，開始方向上升，經(jīng)排氣管排出 1。 旋風除塵器的特點 現(xiàn)在的旋風除塵器具有結構簡單；應用廣泛；分離效率高可以有效地清除微粒； 處理氣體量大且阻力低； 適用于高溫和腐蝕性氣體； 運行費用低 ；應用廣泛等優(yōu)點 2。 運行參數(shù)的選擇與設計 根據(jù)相關資料及實際運行情況，本設計中煙氣的入口速度取為 200 。根據(jù)國家相關規(guī)定及標準確灰分風的最高允許排放濃度為 3/200 3。則本設中要求達到的除塵效率 為： 4 %92%10 024 86 20 024 86 (2凈化效率的影響因素 風除塵器結構尺寸對凈化效率的影響 在旋風除塵器結構尺寸中主要的影響因素有：除塵器的外筒直徑，高度，氣體進口和排氣管形狀和大小。這些部件一般都有一較適宜的尺寸及組合。過大或過小都會降低設備效率。 操作條件對旋風除塵器性能的影響 操作條件應控制在一個較適宜的范圍內(nèi)，過大會降低設備效率，過小會增加阻力損失，兩種情況均不利于設備的高效運轉。 5 進氣口設計計算 根據(jù)已有經(jīng)驗及實際運行已確定本設計中煙氣的入口速度為： 200 ?？紤]設備漏風及安全運行等因素，假定實際進入設備的煙氣量為 進氣口部分的面積 200 9 3 s r (3現(xiàn)有旋風除塵器的進口有三類：直入切向進入式，蝸殼切向進入式，軸向進入反轉式（見圖 3 直入切向進入式 蝸殼切向進入式 軸向進入反轉式 圖 3有的幾類進氣管 本設計中采用蝸殼切向進入式 ，它可減少進口系統(tǒng)對筒體內(nèi)氣流的撞擊和干擾，其處理量大，壓力損失小。其尺寸一般為高 )(a 寬 )(b 之比 在 2 3 之間。本設計中 6 取 2/ 則進口的寬度 b 為： 10 (3進口高 a 為： (3則實際的高寬比： 50/ (在 2 3之間 ) （ 3 實際進口面積 ： ms r （ 3 實際的入口 速度 0 （ 3 旋風除塵器外筒直徑的設計計算 一般 旋風除塵器，其進口高 a ，寬 b 分別為旋風除塵器外筒直徑0設計中假定寬為外筒直徑的 高 應為 ，則旋風除塵器的外筒直徑0 （ 3 旋風除塵器高度的設計計算 性能較好的旋風除塵器，其直筒部分高度一般為其外筒直徑的 1 2 倍，錐體部分高度為外筒直徑的 1 3 倍，錐部底角在 20 40之間。本設計中直筒部分高度 1H ,錐體部分高度 2H ，分別取為旋風除塵器外筒直徑的 倍。則： (3 7 22 (3旋風除塵器的總高度 H 為： (3旋風除塵器排氣管的設計計算 現(xiàn)有的排氣管有兩類：底部收縮式和直管式（見圖 3 直管式 底部收縮式 圖 3 排氣管的類型 無論哪一類排氣管，其管徑一般取為旋風除塵器外筒直徑的 。本設計采用直管式，其管徑 1D ，則排氣管管徑： (3排氣管插入旋風除塵器外筒內(nèi)深度一般與進氣管下緣平齊或稍低。本設計中為避免氣體短路，伸入長度3即 003 。 排灰管的設計計算及卸灰裝置的選擇 旋 風 除 塵 器 的 排 灰 管 直 徑 2D 一 般 取 為 外 筒 直 徑 的 ，即 2 。結合實際取為 實際 02 D 。 底部錐角 為： 8 2221002 2601050a r c t a （在 20 40之間） (3卸灰裝置兼有卸灰和密封兩種功能，是影響除塵器的關鍵部件之一。若有漏風現(xiàn)象，不但影響正常排灰，而且嚴重影響除塵器效率?，F(xiàn)有的卸 灰裝置有兩類：二級翻板式和回轉式（見圖 3本設計采用二級翻板式。 二級翻板式 回轉式 圖 3有的兩類卸灰裝置 流體阻力計算 旋風除塵器內(nèi)的壓力損失一般可按下式計算： 22 (3式中： 煙氣密度，約為 3/748.0 除塵器內(nèi)含塵氣體的流速， ； 流體阻力系數(shù)，無量綱； 其中 216 (3式中： A 旋風除塵器的進口截面積， 2m ； 排氣管直徑， m 帶入相關值，得 (3 9 所以， 8 62 7 4 （ 在 5001500 4. 煙囪的設計計算 由于煙囪有一定的高度，煙囪中的熱氣體受到大氣浮力的作用，而具有一定的幾何壓頭 ，在煙囪底部造成負壓 “ 抽力 ” 。如果這種抽力正好能克服氣體在窯爐中流動的各種阻力，就能使窯內(nèi)熱氣體能源源不斷地流入煙囪底部，并通過煙囪排入大氣。 煙囪直徑的計算 煙囪內(nèi)煙氣的流速選為 2 ，則直徑可用下式計算： （ 4 式中： Q 煙氣流量， ； 0v 煙氣流速， ； 修正 系。 所以煙囪的直徑為： （ 4 取為 則實際煙氣流速為： 煙囪高度的設計計算 本設計中，參照國家標準，確定煙囪高度為 0，則煙氣抬升高度 為： （ 4 10 式中： 煙氣的熱釋放功率， 地區(qū)環(huán)境溫度， K 煙氣釋放速率， ； 大氣壓強， T 溫差， K 代入相關值得： 由于 所以： 0 所以煙囪的總高度 H 為： （ 4 煙囪阻力損失計算 煙囪亦采用鋼管，其阻力可按下式計算： 22 m （ 4 式中： 摩擦阻力系數(shù)，無量綱； v 管內(nèi)煙氣平均流速， ； 煙氣密度， 3/ l 管道長度， m ； d 管道直徑， m 已知鋼管的摩擦系數(shù)為 以煙囪的阻力損失為： 則地面最大濃度為： 11 332m a x / 可見地面最大濃度小于國家規(guī)定，煙囪高度設計合理。 5. 管道系統(tǒng)設計計算 管徑的計算 管道采用薄皮鋼管，管內(nèi)煙氣流速為 15，則管道直徑 d 為： （ 5 式中： Q 煙氣流量， ； 0v 煙氣流速， ； 修正系數(shù) 代入相關值得： 98 結合實際情況，取為 則實際煙氣流速 0 v /0 （ 5 摩擦阻力損失計算 根據(jù)流體力學原理，空氣在任何橫截面形狀不變的管道內(nèi)流動時，摩擦阻力用下式計算： 22 m （ 5 式中： 摩擦阻力系數(shù)，無量綱； v 管內(nèi)煙氣平均流速， ； 煙氣密度， 3/ 12 l 管道長度， m ； d 管道直徑， m ； 對于薄皮鋼管，查閱相關資料的鋼管的 。代入相關數(shù)值得： 局部阻力損失計算 煙氣管道局部阻力損失可按下式計算： 22 （ 5 式中： n 彎頭個數(shù)； 局部阻力系數(shù)，無量綱； 煙氣密度， 3/ v 管內(nèi)煙氣平均流速， ； 在煙氣管道中一般采用的是二中節(jié)二端節(jié)型 90彎頭， ，所以感到局部阻力損失為： m （ 5 總阻力損失 p 為： 5（ 5 風機，電機的選擇 引風機全壓頭可按下式計算： （ 5 其中 p 為系統(tǒng)總壓力損失： 所以風機的全壓為： 13 9 8 8 8 引風機的風量 （ 5 式中： 引風機的風量， 3m ； A 引風機容積裕度系數(shù)，取為 B 燃料消耗量， ； 每公斤燃料產(chǎn)生的煙氣量， 3/ 當?shù)卮髿鈮海?引風機入口處煙氣溫度，； 代入相關值得： （ 5 結合風機全壓及送風量，選用 性能參數(shù)見表 5 表 5 機號 率 速 r/量 m3/h 全壓 c 850 8020 15129 3364 2452 電機的效率 21010003600 式中 ； 電機功率， Q 風機的總風量， m3/h； 1 般取 2 于直聯(lián)傳動為 代入數(shù)據(jù)得： 14 1873 電機選擇：電機選用 性能參數(shù)見下表： 型號 馬力 W 電壓 V 電流 /A 轉數(shù)/r/率 /% 功率因 素 堵轉轉 數(shù) 堵轉電 流 重量 /28000/75 380 480 562 6. 核算 排煙溫度下粉塵濃度為 旋風除塵器除塵效率 92%計，則粉塵的排放濃度為： 3/ 8) 8 6 ； 本設計任務書中規(guī)定，污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標準中二類區(qū)新建排污項目執(zhí)行。由新污染源大氣污染物排放限值 1999 2000爐大氣污染物排放標準 查得，煙囪高度為 50粒物最高允許排放濃度為 200mg/較得出排放濃度和速率都不超標，因而設計合理，符合標準，所以該氣體經(jīng)處理后可以在國家 2級標準下排放 。 15 7. 總結 經(jīng)過一周的努力，本次課程設計順利完成。設計中首先對鍋爐用煤進行耗空氣量，煙氣流量，煙氣灰分及二氧化硫濃度的計算。第二部分主要介紹了旋風除塵器的原理，性能影響因素，以及為運行選定參數(shù)。第三部分對旋風除塵器各部分的尺寸進行了設計計算。第四 部分主要是設計煙囪，計算其高度，直徑以及壓力損失等。第五部分則對連接鍋爐，除塵設備，煙囪的管道進行設計計算，主要計算管道壓力損失。 通過此次設計，我對旋風除塵器的工作原理，性能影響因素有了一個全面的認識，對