锅炉低硫烟煤烟气旋风除尘系统设计书

1 锅炉低硫烟煤烟气旋风除尘系统设计书 1. 燃烧计算 实际耗空气量的计算 在标准状况下，以 1果见表 1 1 7 o （ 1 假设空气中氮氧的摩尔数之比为 N/O= 1 6 0 7 7 7 013 . 7 8k ）（V （ 1 实际消耗的空气体积 （ 1 表 1 1成分 质量 )(g 摩尔数 )(燃烧耗氧量 )(生成气体量 )(生成气体体积 )(L C 602 30 30 5 336 O 40 78 2 N 10 8 分 190 分 190 产生烟气量的计算 1 1 1 2 9 9 y （ 1 则，在 160时的实际烟气体积为 mV y （ 1 该锅炉一小时产生的烟气流量 Q 为： 1 3 （ 1 灰分浓度及二氧化硫浓度的计算 烟气中灰分的质量 9 0 11 9 0 （ 1 烟气中灰分的浓度h为： 3/ 8 9 9 0 0 （ 1 烟气中 2量 6 0 0 （ 1 3 烟气中 2浓度s为： 3/ 6 0 0 0 （ 1 2. 净化方案设计及运 行参数选择 本设计中采用旋风除尘设备进行净化处理。 旋风除尘器的工作原理 旋风除尘器一般有带有一锥形的外圆筒，进气管，排气管，圆锥观和贮灰箱的排气阀组成。当含尘气流以一定的速度（一般在 14 25m/s 之间，最大不超过 35m/s）由进气管进入旋风除尘器后，气流由直线运动变为圆周运动。由于受到外圆筒上盖及圆筒壁的限流，迫使气流作自上而下的旋转运动。旋转过程中产生较大的离心力，尘粒在离心力的作用下，被甩向外筒壁，失去惯性后在重力的作用下，落入贮灰箱中，与气体分离。而旋转下降的气流到达锥体时，因锥体收缩的 影响，而向除尘器中心汇集，根据“旋转矩”不变理论，其切向速度不断升高，气流下降到一定程度时，开始方向上升，经排气管排出 1。 旋风除尘器的特点 现在的旋风除尘器具有结构简单；应用广泛；分离效率高可以有效地清除微粒； 处理气体量大且阻力低； 适用于高温和腐蚀性气体； 运行费用低 ；应用广泛等优点 2。 运行参数的选择与设计 根据相关资料及实际运行情况，本设计中烟气的入口速度取为 200 。根据国家相关规定及标准确灰分风的最高允许排放浓度为 3/200 3。则本设中要求达到的除尘效率 为： 4 %92%10 024 86 20 024 86 (2净化效率的影响因素 风除尘器结构尺寸对净化效率的影响 在旋风除尘器结构尺寸中主要的影响因素有：除尘器的外筒直径，高度，气体进口和排气管形状和大小。这些部件一般都有一较适宜的尺寸及组合。过大或过小都会降低设备效率。 操作条件对旋风除尘器性能的影响 操作条件应控制在一个较适宜的范围内，过大会降低设备效率，过小会增加阻力损失，两种情况均不利于设备的高效运转。 5 进气口设计计算 根据已有经验及实际运行已确定本设计中烟气的入口速度为： 200 。考虑设备漏风及安全运行等因素，假定实际进入设备的烟气量为 进气口部分的面积 200 9 3 s r (3现有旋风除尘器的进口有三类：直入切向进入式，蜗壳切向进入式，轴向进入反转式（见图 3 直入切向进入式 蜗壳切向进入式 轴向进入反转式 图 3有的几类进气管 本设计中采用蜗壳切向进入式 ，它可减少进口系统对筒体内气流的撞击和干扰，其处理量大，压力损失小。其尺寸一般为高 )(a 宽 )(b 之比 在 2 3 之间。本设计中 6 取 2/ 则进口的宽度 b 为： 10 (3进口高 a 为： (3则实际的高宽比： 50/ (在 2 3之间 ) （ 3 实际进口面积 ： ms r （ 3 实际的入口 速度 0 （ 3 旋风除尘器外筒直径的设计计算 一般 旋风除尘器，其进口高 a ，宽 b 分别为旋风除尘器外筒直径0设计中假定宽为外筒直径的 高 应为 ，则旋风除尘器的外筒直径0 （ 3 旋风除尘器高度的设计计算 性能较好的旋风除尘器，其直筒部分高度一般为其外筒直径的 1 2 倍，锥体部分高度为外筒直径的 1 3 倍，锥部底角在 20 40之间。本设计中直筒部分高度 1H ,锥体部分高度 2H ，分别取为旋风除尘器外筒直径的 倍。则： (3 7 22 (3旋风除尘器的总高度 H 为： (3旋风除尘器排气管的设计计算 现有的排气管有两类：底部收缩式和直管式（见图 3 直管式 底部收缩式 图 3 排气管的类型 无论哪一类排气管，其管径一般取为旋风除尘器外筒直径的 。本设计采用直管式，其管径 1D ，则排气管管径： (3排气管插入旋风除尘器外筒内深度一般与进气管下缘平齐或稍低。本设计中为避免气体短路，伸入长度3即 003 。 排灰管的设计计算及卸灰装置的选择 旋 风 除 尘 器 的 排 灰 管 直 径 2D 一 般 取 为 外 筒 直 径 的 ，即 2 。结合实际取为 实际 02 D 。 底部锥角 为： 8 2221002 2601050a r c t a （在 20 40之间） (3卸灰装置兼有卸灰和密封两种功能，是影响除尘器的关键部件之一。若有漏风现象，不但影响正常排灰，而且严重影响除尘器效率。现有的卸 灰装置有两类：二级翻板式和回转式（见图 3本设计采用二级翻板式。 二级翻板式 回转式 图 3有的两类卸灰装置 流体阻力计算 旋风除尘器内的压力损失一般可按下式计算： 22 (3式中： 烟气密度，约为 3/748.0 除尘器内含尘气体的流速， ； 流体阻力系数，无量纲； 其中 216 (3式中： A 旋风除尘器的进口截面积， 2m ； 排气管直径， m 带入相关值，得 (3 9 所以， 8 62 7 4 （ 在 5001500 4. 烟囱的设计计算 由于烟囱有一定的高度，烟囱中的热气体受到大气浮力的作用，而具有一定的几何压头 ，在烟囱底部造成负压 “ 抽力 ” 。如果这种抽力正好能克服气体在窑炉中流动的各种阻力，就能使窑内热气体能源源不断地流入烟囱底部，并通过烟囱排入大气。 烟囱直径的计算 烟囱内烟气的流速选为 2 ，则直径可用下式计算： （ 4 式中： Q 烟气流量， ； 0v 烟气流速， ； 修正 系。 所以烟囱的直径为： （ 4 取为 则实际烟气流速为： 烟囱高度的设计计算 本设计中，参照国家标准，确定烟囱高度为 0，则烟气抬升高度 为： （ 4 10 式中： 烟气的热释放功率， 地区环境温度， K 烟气释放速率， ； 大气压强， T 温差， K 代入相关值得： 由于 所以： 0 所以烟囱的总高度 H 为： （ 4 烟囱阻力损失计算 烟囱亦采用钢管，其阻力可按下式计算： 22 m （ 4 式中： 摩擦阻力系数，无量纲； v 管内烟气平均流速， ； 烟气密度， 3/ l 管道长度， m ； d 管道直径， m 已知钢管的摩擦系数为 以烟囱的阻力损失为： 则地面最大浓度为： 11 332m a x / 可见地面最大浓度小于国家规定，烟囱高度设计合理。 5. 管道系统设计计算 管径的计算 管道采用薄皮钢管，管内烟气流速为 15，则管道直径 d 为： （ 5 式中： Q 烟气流量， ； 0v 烟气流速， ； 修正系数 代入相关值得： 98 结合实际情况，取为 则实际烟气流速 0 v /0 （ 5 摩擦阻力损失计算 根据流体力学原理，空气在任何横截面形状不变的管道内流动时，摩擦阻力用下式计算： 22 m （ 5 式中： 摩擦阻力系数，无量纲； v 管内烟气平均流速， ； 烟气密度， 3/ 12 l 管道长度， m ； d 管道直径， m ； 对于薄皮钢管，查阅相关资料的钢管的 。代入相关数值得： 局部阻力损失计算 烟气管道局部阻力损失可按下式计算： 22 （ 5 式中： n 弯头个数； 局部阻力系数，无量纲； 烟气密度， 3/ v 管内烟气平均流速， ； 在烟气管道中一般采用的是二中节二端节型 90弯头， ，所以感到局部阻力损失为： m （ 5 总阻力损失 p 为： 5（ 5 风机，电机的选择 引风机全压头可按下式计算： （ 5 其中 p 为系统总压力损失： 所以风机的全压为： 13 9 8 8 8 引风机的风量 （ 5 式中： 引风机的风量， 3m ； A 引风机容积裕度系数，取为 B 燃料消耗量， ； 每公斤燃料产生的烟气量， 3/ 当地大气压， 引风机入口处烟气温度，； 代入相关值得： （ 5 结合风机全压及送风量，选用 性能参数见表 5 表 5 机号 率 速 r/量 m3/h 全压 c 850 8020 15129 3364 2452 电机的效率 21010003600 式中 ； 电机功率， Q 风机的总风量， m3/h； 1 般取 2 于直联传动为 代入数据得： 14 1873 电机选择：电机选用 性能参数见下表： 型号 马力 W 电压 V 电流 /A 转数/r/率 /% 功率因 素 堵转转 数 堵转电 流 重量 /28000/75 380 480 562 6. 核算 排烟温度下粉尘浓度为 旋风除尘器除尘效率 92%计，则粉尘的排放浓度为： 3/ 8) 8 6 ； 本设计任务书中规定，污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。由新污染源大气污染物排放限值 1999 2000炉大气污染物排放标准 查得，烟囱高度为 50粒物最高允许排放浓度为 200mg/较得出排放浓度和速率都不超标，因而设计合理，符合标准，所以该气体经处理后可以在国家 2级标准下排放 。 15 7. 总结 经过一周的努力，本次课程设计顺利完成。设计中首先对锅炉用煤进行耗空气量，烟气流量，烟气灰分及二氧化硫浓度的计算。第二部分主要介绍了旋风除尘器的原理，性能影响因素，以及为运行选定参数。第三部分对旋风除尘器各部分的尺寸进行了设计计算。第四 部分主要是设计烟囱，计算其高度，直径以及压力损失等。第五部分则对连接锅炉，除尘设备，烟囱的管道进行设计计算，主要计算管道压力损失。 通过此次设计，我对旋风除尘器的工作原理，性能影响因素有了一个全面的认识，对