鍋爐低硫煙煤煙氣旋風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)書(shū)

1 鍋爐低硫煙煤煙氣旋風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)書(shū) 1. 燃燒計(jì)算 實(shí)際耗空氣量的計(jì)算 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，以 1果見(jiàn)表 1 1 7 o （ 1 假設(shè)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(shí)際消耗的空氣體積 （ 1 表 1 1成分 質(zhì)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(jì)算 1 1 1 2 9 9 y （ 1 則，在 160時(shí)的實(shí)際煙氣體積為 mV y （ 1 該鍋爐一小時(shí)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(jì)算 煙氣中灰分的質(zhì)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(shè)計(jì)及運(yùn) 行參數(shù)選擇 本設(shè)計(jì)中采用旋風(fēng)除塵設(shè)備進(jìn)行凈化處理。 旋風(fēng)除塵器的工作原理 旋風(fēng)除塵器一般有帶有一錐形的外圓筒，進(jìn)氣管，排氣管，圓錐觀和貯灰箱的排氣閥組成。當(dāng)含塵氣流以一定的速度（一般在 14 25m/s 之間，最大不超過(guò) 35m/s）由進(jìn)氣管進(jìn)入旋風(fēng)除塵器后，氣流由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)。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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)過(guò)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(zhuǎn)下降的氣流到達(dá)錐體時(shí)，因錐體收縮的 影響，而向除塵器中心匯集，根據(jù)“旋轉(zhuǎn)矩”不變理論，其切向速度不斷升高，氣流下降到一定程度時(shí)，開(kāi)始方向上升，經(jīng)排氣管排出 1。 旋風(fēng)除塵器的特點(diǎn) 現(xiàn)在的旋風(fēng)除塵器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；應(yīng)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(yùn)行費(fèi)用低 ；應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn) 2。 運(yùn)行參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì) 根據(jù)相關(guān)資料及實(shí)際運(yùn)行情況，本設(shè)計(jì)中煙氣的入口速度取為 200 。根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)確灰分風(fēng)的最高允許排放濃度為 3/200 3。則本設(shè)中要求達(dá)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(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)凈化效率的影響 在旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸中主要的影響因素有：除塵器的外筒直徑，高度，氣體進(jìn)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(guò)大或過(guò)小都會(huì)降低設(shè)備效率。 操作條件對(duì)旋風(fēng)除塵器性能的影響 操作條件應(yīng)控制在一個(gè)較適宜的范圍內(nèi)，過(guò)大會(huì)降低設(shè)備效率，過(guò)小會(huì)增加阻力損失，兩種情況均不利于設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。 5 進(jìn)氣口設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際運(yùn)行已確定本設(shè)計(jì)中煙氣的入口速度為： 200 。考慮設(shè)備漏風(fēng)及安全運(yùn)行等因素，假定實(shí)際進(jìn)入設(shè)備的煙氣量為 進(jìn)氣口部分的面積 200 9 3 s r (3現(xiàn)有旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口有三類：直入切向進(jìn)入式，蝸殼切向進(jìn)入式，軸向進(jìn)入反轉(zhuǎn)式（見(jiàn)圖 3 直入切向進(jìn)入式 蝸殼切向進(jìn)入式 軸向進(jìn)入反轉(zhuǎn)式 圖 3有的幾類進(jìn)氣管 本設(shè)計(jì)中采用蝸殼切向進(jìn)入式 ，它可減少進(jìn)口系統(tǒng)對(duì)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(shè)計(jì)中 6 取 2/ 則進(jìn)口的寬度 b 為： 10 (3進(jìn)口高 a 為： (3則實(shí)際的高寬比： 50/ (在 2 3之間 ) （ 3 實(shí)際進(jìn)口面積 ： ms r （ 3 實(shí)際的入口 速度 0 （ 3 旋風(fēng)除塵器外筒直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算 一般 旋風(fēng)除塵器，其進(jìn)口高 a ，寬 b 分別為旋風(fēng)除塵器外筒直徑0設(shè)計(jì)中假定寬為外筒直徑的 高 應(yīng)為 ，則旋風(fēng)除塵器的外筒直徑0 （ 3 旋風(fēng)除塵器高度的設(shè)計(jì)計(jì)算 性能較好的旋風(fēng)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(shè)計(jì)中直筒部分高度 1H ,錐體部分高度 2H ，分別取為旋風(fēng)除塵器外筒直徑的 倍。則： (3 7 22 (3旋風(fēng)除塵器的總高度 H 為： (3旋風(fēng)除塵器排氣管的設(shè)計(jì)計(jì)算 現(xiàn)有的排氣管有兩類：底部收縮式和直管式（見(jiàn)圖 3 直管式 底部收縮式 圖 3 排氣管的類型 無(wú)論哪一類排氣管，其管徑一般取為旋風(fēng)除塵器外筒直徑的 。本設(shè)計(jì)采用直管式，其管徑 1D ，則排氣管管徑： (3排氣管插入旋風(fēng)除塵器外筒內(nèi)深度一般與進(jìn)氣管下緣平齊或稍低。本設(shè)計(jì)中為避免氣體短路，伸入長(zhǎng)度3即 003 。 排灰管的設(shè)計(jì)計(jì)算及卸灰裝置的選擇 旋 風(fēng) 除 塵 器 的 排 灰 管 直 徑 2D 一 般 取 為 外 筒 直 徑 的 ，即 2 。結(jié)合實(shí)際取為 實(shí)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(guān)鍵部件之一。若有漏風(fēng)現(xiàn)象，不但影響正常排灰，而且嚴(yán)重影響除塵器效率?，F(xiàn)有的卸 灰裝置有兩類：二級(jí)翻板式和回轉(zhuǎn)式（見(jiàn)圖 3本設(shè)計(jì)采用二級(jí)翻板式。 二級(jí)翻板式 回轉(zhuǎn)式 圖 3有的兩類卸灰裝置 流體阻力計(jì)算 旋風(fēng)除塵器內(nèi)的壓力損失一般可按下式計(jì)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(wú)量綱； 其中 216 (3式中： A 旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口截面積， 2m ； 排氣管直徑， m 帶入相關(guān)值，得 (3 9 所以， 8 62 7 4 （ 在 5001500 4. 煙囪的設(shè)計(jì)計(jì)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(fù)壓 “ 抽力 ” 。如果這種抽力正好能克服氣體在窯爐中流動(dòng)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(guò)煙囪排入大氣。 煙囪直徑的計(jì)算 煙囪內(nèi)煙氣的流速選為 2 ，則直徑可用下式計(jì)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(shí)際煙氣流速為： 煙囪高度的設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)中，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，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(qiáng)， T 溫差， K 代入相關(guān)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(jì)算 煙囪亦采用鋼管，其阻力可按下式計(jì)算： 22 m （ 4 式中： 摩擦阻力系數(shù)，無(wú)量綱； v 管內(nèi)煙氣平均流速， ； 煙氣密度， 3/ l 管道長(zhǎng)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(jiàn)地面最大濃度小于國(guó)家規(guī)定，煙囪高度設(shè)計(jì)合理。 5. 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 管徑的計(jì)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(guān)值得： 98 結(jié)合實(shí)際情況，取為 則實(shí)際煙氣流速 0 v /0 （ 5 摩擦阻力損失計(jì)算 根據(jù)流體力學(xué)原理，空氣在任何橫截面形狀不變的管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，摩擦阻力用下式計(jì)算： 22 m （ 5 式中： 摩擦阻力系數(shù)，無(wú)量綱； v 管內(nèi)煙氣平均流速， ； 煙氣密度， 3/ 12 l 管道長(zhǎng)度， m ； d 管道直徑， m ； 對(duì)于薄皮鋼管，查閱相關(guān)資料的鋼管的 。代入相關(guān)數(shù)值得： 局部阻力損失計(jì)算 煙氣管道局部阻力損失可按下式計(jì)算： 22 （ 5 式中： n 彎頭個(gè)數(shù)； 局部阻力系數(shù)，無(wú)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(fēng)機(jī)，電機(jī)的選擇 引風(fēng)機(jī)全壓頭可按下式計(jì)算： （ 5 其中 p 為系統(tǒng)總壓力損失： 所以風(fēng)機(jī)的全壓為： 13 9 8 8 8 引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量 （ 5 式中： 引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量， 3m ； A 引風(fēng)機(jī)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(dāng)?shù)卮髿鈮海?引風(fēng)機(jī)入口處煙氣溫度，； 代入相關(guān)值得： （ 5 結(jié)合風(fēng)機(jī)全壓及送風(fēng)量，選用 性能參數(shù)見(jiàn)表 5 表 5 機(jī)號(hào) 率 速 r/量 m3/h 全壓 c 850 8020 15129 3364 2452 電機(jī)的效率 21010003600 式中 ； 電機(jī)功率， Q 風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量， m3/h； 1 般取 2 于直聯(lián)傳動(dòng)為 代入數(shù)據(jù)得： 14 1873 電機(jī)選擇：電機(jī)選用 性能參數(shù)見(jiàn)下表： 型號(hào) 馬力 W 電壓 V 電流 /A 轉(zhuǎn)數(shù)/r/率 /% 功率因 素 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 數(shù) 堵轉(zhuǎn)電 流 重量 /28000/75 380 480 562 6. 核算 排煙溫度下粉塵濃度為 旋風(fēng)除塵器除塵效率 92%計(jì)，則粉塵的排放濃度為： 3/ 8) 8 6 ； 本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中規(guī)定，污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中二類區(qū)新建排污項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn) 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(biāo)，因而設(shè)計(jì)合理，符合標(biāo)準(zhǔn)，所以該氣體經(jīng)處理后可以在國(guó)家 2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下排放 。 15 7. 總結(jié) 經(jīng)過(guò)一周的努力，本次課程設(shè)計(jì)順利完成。設(shè)計(jì)中首先對(duì)鍋爐用煤進(jìn)行耗空氣量，煙氣流量，煙氣灰分及二氧化硫濃度的計(jì)算。第二部分主要介紹了旋風(fēng)除塵器的原理，性能影響因素，以及為運(yùn)行選定參數(shù)。第三部分對(duì)旋風(fēng)除塵器各部分的尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。第四 部分主要是設(shè)計(jì)煙囪，計(jì)算其高度，直徑以及壓力損失等。第五部分則對(duì)連接鍋爐，除塵設(shè)備，煙囪的管道進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，主要計(jì)算管道壓力損失。 通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我對(duì)旋風(fēng)除塵器的工作原理，性能影響因素有了一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)