大氣課程設計某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設計

1、課程設計說明書某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設計學院（部）：化學工程學院專業(yè)班級：學生姓名：指導教師：2012年12月30日目錄1概述21.1 設計目的21.2 設計依據(jù)及原則21.3 鍋爐房基本概況21.4 通風除塵系統(tǒng)的主要設計程序22煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計算41 標準狀態(tài)下理論空氣量41 標準狀態(tài)下理論煙氣量41 標準狀態(tài)下實際煙氣量41 標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度51 標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算53除塵器的選擇61 除塵器應該達到的除塵效率61 除塵器的選擇64確定除塵器、風機和煙囪的位置及管道的布置81. 各裝置及管道布置的原則81. 管徑的確定85煙囪的設計8煙囪高度的確定

2、9煙囪直徑的計算9煙囪的抽力106系統(tǒng)阻力計算11摩擦壓力損失11局部壓力損失127風機和電動機的選擇及計算15標準狀態(tài)下風機風量計算15風機風壓計算15電動機功率計算168系統(tǒng)中煙氣溫度的變化17煙氣在管道中的溫度降18煙氣在煙囪中的溫度降179通風除塵系統(tǒng)布置圖19參考文獻211概述設計目的通過設計進一步消化和鞏固本能課程所學內(nèi)容，并使所學的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學理論知識進行凈化系統(tǒng)設計的初步能力。通過設計，了解工程設計的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)確定大氣污染控制系統(tǒng)的設計方案、進行設計計算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設計說明書的能力。設計依據(jù)及原則嚴格按照鍋爐大氣污染物排放標準（GB1

3、3271-2001中二類區(qū)標準、煙塵濃度排放標準、二氧化碳排放標準進行設計計算。鍋爐房基本概況鍋爐型號：SZL4-13型，共4臺（2.8MW*4設計耗煤量760kg/h（臺）排煙溫度：160°C煙氣密度（標準狀態(tài)下）：1.34kg/m3空氣過剩系數(shù)：a=1.4煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa當?shù)卮髿鈮海?7.86Pa冬季室外空氣溫度：-1°C空氣含水（標準狀態(tài)下）按0.01293kg/m3設空氣含濕量=12.93g/m3煙氣其他性質(zhì)按空氣計算煤的工業(yè)分析化CY=68%HY=4%SY=1%OY=5%NY=1%WY=6%AY=15%VY=13%按鍋爐大氣污染物排放標準（GB13

4、271-2001中二類區(qū)標準執(zhí)行。煙塵濃度排放標準（標準狀態(tài)下）：200mg/m二氧化碳排放標準（標準狀態(tài)下）：900mg/m凈化系統(tǒng)布置場地如圖所示的鍋爐房北側(cè)15m以內(nèi)。通風除塵系統(tǒng)的主要設計程序.燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化碳濃度的計算。.凈化系統(tǒng)設計方案的分析確定。.除塵器的比較和選擇：確定除塵器類型、型號及規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。.管網(wǎng)布置及計算：確定各裝置的位置及管道布置。并計算各管道的管徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。.風機及電機的選擇設計：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計算選擇風機種類、型號及電動機的種類、型號和功率。.編寫設計說明書：設計說明

5、書按設計程序編寫、包括方案的確定，設計計算、設備選擇和有關(guān)設計的簡圖等類容。課程設計說明書應有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻等部分、文字應簡明、通順，內(nèi)容正確完整，裝訂成冊。.圖紙要求1）除塵系統(tǒng)圖一張。2）除塵系統(tǒng)平面圖、剖面布置圖2-3張。圖中設備管件應標注編號，編號應與系統(tǒng)圖對應。2煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計算標準狀態(tài)下理論空氣量建立煤燃燒的假定：.煤中固定氧可用于燃燒；.煤中硫主要被氧化為SO2;.不考慮NOX勺生成；.煤中的N在燃燒時轉(zhuǎn)化為No標準狀態(tài)下理論空氣量：Q'a=4.67(1.867Cy5.56Hy0.7Sy-0.7Oy)(m3/kg)式中YYY.一.c=

6、68%Hy=4%S=1%O=5%-分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分數(shù)。結(jié)果為3Qa=6.97(m/kg)2.2標準狀態(tài)下理論煙氣量標準狀態(tài)下理論煙氣量：YYYYY3Q's=1.867(Cy0.375Sy)11.2Hy1.24Wy0.016Q'a0.79Q'a0.8Ny(m3/kg)式中Q'a_標準狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg;YW煤中水分所占質(zhì)量分數(shù)，6%一Y、一.NN元素在煤中所占質(zhì)量分數(shù)，1%結(jié)果為Q's=7.42(m3/kg)標準狀態(tài)下實際煙氣量標準狀態(tài)下實際煙氣量：3Qs=Q's1.016(:-1)Q'a(m/kg)式中空氣過量系數(shù);

7、Q's標準狀態(tài)下理論煙氣量，m3/kg;Q'a標準狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg；標準狀態(tài)下煙氣流量Q應以m3/h計，因此,Q=QsM設計耗煤量結(jié)果為Q=10.25(m3/kg)，3,、=、$父設計耗煤量=10.25父760=7790舊/h)標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度：3(kg/m)cdshAyCQs式中dsh排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù)，16%_Ya煤中不可燃成分的含量；15%Qs標準狀態(tài)下實際煙氣量，m3/kgO結(jié)果為33、C=0.00234(kg/m)=2340(mg/m)2.5標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算2Sy之二Cso2=-106(mg/

8、m3)Qs式中YS煤中含可燃硫的質(zhì)量分數(shù)；1%3Qs標準狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量，m/kgO結(jié)果為Cso2=1910(mg/m3)3除塵器的選擇3.1除塵器應該達到的除塵效率=1-QCCs標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度，mg/m3;C標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值，mg/m3結(jié)果為=91.45%3.2除塵器的選擇工況下煙氣流量：'Q=m3/h式中3Q標準狀態(tài)下的煙氣流量，（m/h）T工況下煙氣溫度，KT標準狀態(tài)下溫度，273K結(jié)果為c,77902731603/u273Q=12356m3/h旦二照6=3.4m3/s36003600XLD-6型根據(jù)工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率

9、確定除塵器：選擇多管式旋風除塵器，產(chǎn)品性能規(guī)格見表3.1表3.1XLD-6除塵器產(chǎn)品性能規(guī)格型號配套鍋爐容量/(j/H)處理煙氣量/(m3/h)除塵效率/%設備阻力/Pa分割粒徑d/(50um)質(zhì)里/kgXLD-641800092-95932-11283.06-3.32369表3.2XLD-6除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸(見圖3.1)1ABCDEFGHIJ17701718297726283792150050616763061576KLMNm1n1m2n2m3n31504155615010014312137410116m4n4P116324960圖3.1除塵器外型結(jié)構(gòu)尺寸4確定除塵器、風機和煙囪的位置及管

10、道的布置各裝置及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運行情況及鍋爐現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對各裝置及管道的布置應力求簡單、緊湊、管路短、占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。管徑的確定管道直徑：4QjlV(m)式中Q工況下管道內(nèi)煙氣流量，m3/s煙氣流速m/s（對于鍋爐煙塵v=10-15m/s）取v=14m/s結(jié)果為4M3.4d=0.56m二14圓整并選取風道：表4.5風道直徑規(guī)格表外徑D/mm鋼制板風管外徑允許偏差/mm壁厚/mm560士11內(nèi)徑：d1=560-2X1=558(m/s)由公式(m)可計算出實際煙氣流速:=13.9m/s4Q43.4

11、22二d23.140.55825煙囪的設計煙囪高度的確定首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量(t/h),然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定(表5.1)確定煙囪的高度。表5.1鍋爐煙囪的高度鍋爐總額定出力/(t/h)<11-22-66-1010-2026-35煙囪最低高度/m202530354045鍋爐總額定出力：4X4=16(t/h),故選定煙囪高度為40m煙囪直徑的計算d=0.0188煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算:(m)式中Q通過煙囪白總煙氣量，m3/h;按表5.2選取的煙囪出口煙氣流速，m/s表5.2煙囪出口煙氣流速/(m/s)通風力式運行情況全負荷時最小負荷時機械通風10-2

12、04-5自然通風6-102.5-3選定=4m/s結(jié)果為：412356d=0.0188=2.09m4圓整取d=2m。煙囪底部直徑:d1=d22i,H(m)式中d2煙囪出口直徑，mH煙囪局度，mi煙囪錐度(通常取i=0.02-0.03)。取i=0.02結(jié)果為：d=2+2M0.02x40i=3.6(M煙囪的抽力(Pa)-11Sy=0.0342H()By273tk273t°kp式中H煙囪度，mtk外界空氣溫度，°Ctp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，。CB當?shù)卮髿鈮海琍a。結(jié)果為：Sy=183(pa)6.1摩擦壓力損失(1)對于圓管:式中6系統(tǒng)阻力計算Pl=一,一d2(Pa)摩擦阻力系數(shù)(實際

13、中對金屬管道可取0.02.對磚砌或混凝土管道可取0.04)。d管道直徑,m:煙氣密度，kg/m3,管中氣流平均速率，m/sL管道長度,m對于直徑500mMiI管:L=9.5m結(jié)果為:二：273n273160273=1.34443一_一一一一2PlMg9°A=27.50.562Pa(2)對于磚砌拱形煙道(見圖6.1)一二22二BS=2D=B-(-)422D=560mm式中S為面積,結(jié)果為:B=595mm圖6.1磚砌拱形煙道6.2局部壓力損失2P=(Pa)式中異形管件的局部阻力系數(shù)，y與一相對應的斷面平均氣流速率，m/s:煙氣密度，kg/m3圖6.2中一為漸縮管。圖6.2除塵器入口前管道

14、示意圖產(chǎn)a三45度時，一二0.1,取a=45度，v=i3.8m/s結(jié)果為：一一一2084139.40.1=8.1(B)2L1=0.05Xtan67.5=0.12(m圖6.2中二為30度Z形彎頭H=2.985-2.39=0.595=0.6(MH/D=0.6/0.5=0.12取''=0.157=-Re>=1.57(飛=1.0)結(jié)果為：圖6.2中三為漸闊管=12.7(Pa)Ai0.351A2一一人0.558223.144=1.43(Pa)查大氣污染控制工程附表H一，并取口=30度，則0=0.19«220.8413.9=0.19=15.4(Pa)d3(1-0.558)t

15、an(75o)=0.82(m)一一一20.8413.9P=0.157圖6.3中a為漸擴管圖6.3除塵器出口至風機入口段管道示意圖產(chǎn)a三45度時，一二0.1,取"=30度，=13.9m/s結(jié)果為：0841392P=0.1842=8.1(嗎)L=0.82(m)圖6.3中b、c均為90度彎頭結(jié)果為:D=50Q取R=D則=0.23.P=0.23一一一20.8413.9=18.7(Pa)兩個彎頭p=2.：p=218.7=37.4(Pa)對于如圖6.4中所示T形三通管ML，.32V3l3T形三通管示意圖=0.78=0.780.8413.922=63.3(Pa)，一'L對于T形合流二通=0

16、.55結(jié)果為：=0.550.8413.922=44.6(Pa)系統(tǒng)總阻力(其中鍋爐出口前阻力為800Pa,除塵器阻力1128Psj)為：三h=27.571.58.112.715.48.137.4-63.344.68001128=2216.6(Pa)7風機和電動機的選擇及計算標準狀態(tài)下風機風量計算Qy=1.1Q273tp101.325(m3/h)273B式中1.1風量備用系數(shù),Q標準狀態(tài)下風機前表態(tài)下風量，m3/htp風機前煙氣溫度，若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度B當?shù)卮髿鈮?，kP結(jié)果為Q=1.17990273160101.325=14072.4(m3/h)y27397.887.2風機風壓

17、計算Hy=1.2。273tp：h-Sy)p273ty25些(Pa)式中1.2風機備用系數(shù);"h系統(tǒng)總阻力,Pa；Sy煙囪抽力，Patp風機前煙氣溫度,ty風機性能表中給出的試驗用氣體溫度,'y標準狀態(tài)下煙氣密度，kg/m3結(jié)果為273160101.3251.293Hy=1.2(2216.6-183)-=2019(Pa)27325097.861.34根據(jù)H和Q,選定4-68型No.6.3c的引風機表7.24-68型引風機性能表機號傳動方式工況序號轉(zhuǎn)速/r/min流里/m3/h全壓/Pa內(nèi)效率/%內(nèi)功率/kw所需功率/kw6.3C222401451131087912.4217.2

18、17.3電動機功率計算NeQyHJ：3600100012(kW)式中Qy風機風量，而/hHy風機風壓，Pa?風機在全壓頭時的效率（一般風機為0.6,高效風機約為0.9）2=1,用聯(lián)軸器連接時2=0.952機械傳動效率，當風機與電機直聯(lián)傳動時0.98,用V型帶傳動時Z=0.95電動機備用系數(shù)，對引風機，：=1.3=18.0(kw)14072.420191.3360010000.60.95根據(jù)電動機的功率、風機的轉(zhuǎn)速、傳動方式選定Y180M-2型電動機。8系統(tǒng)中煙氣溫度的變化8.1煙氣在管道中的溫度降式中ti©(C)q標準狀態(tài)下煙氣流量，m3/hF管道散熱面積，m2標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容(一般為1.3521.357KJ/(m3°C)q管道單位面積散熱損失KJ/(m3h)室內(nèi)q=4187KJ/(m3-h)室外q=5443KJ/(m3-h)室內(nèi)管道長：L=2.18-0.6-0.12=1.462、F=rL-D=3.141.460.56=2.57(m2)室外管道長L=9.5-1.46=8.04(m)_.,2、F="L-D=3.148.040.56=14.14(m)qR.q?F2QCvQCv(41872.57544314.14)77901.354:8.1(oC)8.2煙氣在煙囪中的溫度降t2(C)式中H煙囪(Mi度，mtA溫度系數(shù)，可由