燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计环境工程

1、废气处理设施设计与运行课程设计任务书时 间：2010/2011-6 第17-18周班 级：环境工程091（海外）姓 名：徐加朋班内序号：20设计题目：某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计指导教师：陈群玉教研室主任:系教学主任:2011年6月目录绪论101大气污染与来源10.11大气污染10.12大气污染来源10.13大气污染控制的主要内容102燃煤采暖炉房烟气除尘设计20.21设计目的20.22设计任务20.23设计依据及原则20.24锅炉房基本概况20.25通风除尘系统的主要设计程序31、 燃煤锅炉排烟量及粉尘和二氧化硫的计算41.1标准状态下理论空气量41.2标准状态下理论烟气量（设空气含湿量1

2、2.39g/m3）41.3标准状态下实际烟气量41.4标准状态下烟气含尘浓度51.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算52、 除尘器的选择62.1除尘器应达到的除尘效率62.2应达到的脱硫效率62.3除尘器的选择62.4shg型脱硫除尘装置的工作原理72.5shg型脱硫除尘装置的设计计算72.51性能指标：72.52设计参数：72.53计算：83、烟囱的设计103.1烟囱高度的确定103.2烟囱直径的计算103.3烟囱的抽力114 、确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置124.1各装置及管道布置的原则124.2管径的确定125、系统助力的计算135.1磨擦压力损失135.2局部压力损失136

3、、风机和电动机选择及计算166.1风机风量的计算166.2风机风压的计算166.3电动机功率的计算177、 系统中烟气温度的变化187.1烟气在管道中的温度降187.2烟气在烟囱中的温度降188、通风除尘系统的平面布置图194.1通风除尘系统的的厂址选择原则194.2通风除尘系统的平面布置199、实训小结2010、致谢21参考文献22绪论大气是人类赖以生存的基本环境要素，大多数生命过程（ 人类、一切动植物和大多数微生物）都离不开大气。大气层通过自身运动进行热量、动量和水资源分布的调节过程，给人类创造了一个适宜的生活环境，而且能阻挡过量的紫外线照射地球表面，有效保护地球上的生物。但随着人类生产活

4、动和社会活动的增加，大气环境质量日趋恶化，自工业革命以来，由于大量燃料的燃烧、工业废气和汽车尾气的排放等原因，曾发生多起与大气污染有关的公害事件，已经引起了世界各国的重视。如不对大气进行治理与控制，将会给人类带来灾难性的后果。01大气污染与来源0.11大气污染（1）大气污染的概念由于人类活动或自然过程，排放到大气中的有害气体中的有害物质超过环境所能允许的极限（环境容量）时，其浓度及持续时间足以对人们的生活、工作、健康、精神状态、设备财产以及生态环境等产生不利的影响，即为大气污染。（2）大气污染的原因造成大气污染的原因包括两个方面，即自然过程及人类生产和生活活动，而后者是最主要的原因。这一方面是

5、由于人口的增长过快和经济发展，人类在进行生活活动时需要燃烧大量的化石燃料；另一方面由于人类在进行工业生产过程中，将含有多种有害物质的大量的工业废气未经净化处理或处理得不彻底就排入大气环境中，从而造成环境污染。（3）大气污染的危害大气污染的危害可以是全球性，也可能是区域性的或局部地区的。全球性大气污染主要有酸雨、温室效应、臭氧层空洞等。这些污染不仅损害人体的健康，而且影响生物的生长，并且会使建筑物遭到不同程度的破坏。（4）大气污染类型根据大气污染原因和大气污染物的组成，把大气污染分为煤烟型污染、石油型污染、混合型污染和特殊型污染四大类型。在本次实训中，主要处理煤烟型污染物。0.12大气污染来源大

6、气污染物主要来源于燃料燃烧、工业生产过程、农业生产过程和交通运输。在本次实训，污染物来源为火力发电厂排放的烟气处理。0.13大气污染控制的主要内容（1）大气污染控制的对象大气污染控制的对象主要是人为活动，特别是燃料燃烧、工业生产过程、农业生产过程和交通运输所排放的含有污染物的废气。主要包括粉尘、低浓度so2废气、nox废气等有害气体的排放和控制。由于我国大气环境污染以煤烟型污染为主，以工业生产过程和燃料燃烧过程排放的污染物为主，因此，控制的主要对象是含尘烟气、so2、nox和工业工艺尾气中的有毒物质。（2）大气污染控制的主要技术根据污染物得来源的形态可将大气污染的常规控制技术分为洁净燃烧技术、

7、烟气的高烟囱排放技术、颗粒污染净化技术、气态污染物净化技术等。由于本次实训主要以除尘为主，有害气体的净化技术。02燃煤采暖炉房烟气除尘设计0.21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。0.22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。0.23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

8、行设计计算。0.24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：800kg/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=1.5烟气在锅炉出口前阻力：900 pa当地大气压：97.86 kpa冬季室外空气温度：-1c空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3设空气含湿量=12.93g/m3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值： c =65% h=4% s=1% o=6% n=2% w=6% a=15% v=13% 按锅炉大气污染物排放标准（gb13271-2001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：

9、200mg/m3二氧化碳排放标准（标准状态下）：900mg/m3净化系统布置场地如图所示的锅炉房北侧15m以内。0.25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

10、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、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、剖面布置图2-3张。图中设备管件应标注编号，编号应与系统图对应。1、 燃煤锅炉排烟量及粉尘和二氧化硫的计算燃料的种类与特征、燃烧技术、燃烧设备以及燃烧过程的科学管理都直接与污染物的生成和大气污染的程度有密切的关系，大力发展洁净燃烧技术、颗粒污染物控制技术、气态污染物控制技术等是控制大气污染的有效措施。1.1标准状态下理论空气量式中 ，分别为煤中各元素所含的质量分数1.2标准状态下理论

11、烟气量（设空气含湿量12.39g/m3） 式中标准状态下理论空气量，；煤中水分所占质量分数，%；n元素在煤中所占质量分数，%。1.3标准状态下实际烟气量式中空气过量系数；标准状态下理论烟气量，；标准状态下理论空气量，。设计耗煤量=10.99800=8792m3/h实际状态下的实际烟气量式中ps标准状态下的压强； ts标准状态下的温度； vs标准状态下的体积； pn实际状态下的压强； tn实际状态下的温度； vn实际状态下的体积。v=vn设计耗煤量=18800=14400m3/h1.4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，%；煤中不可燃成分的含量；%标准状态下实际烟气量

12、。1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算式中煤中含可燃硫的质量分数；%标准状态下燃煤产生的实际烟气量, 。2、 除尘器的选择按锅炉大气污染物排放标准（gb13271-2001）中二类区标准执行。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/m3及上述1得：烟气含尘浓度为2190200mg/m3烟气含硫浓度为1820900mg/m3综上所述：该处理系统不仅要除尘而且要脱硫。2.1除尘器应达到的除尘效率式中标准状态下烟气含尘浓度，；标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，。2.2应达到的脱硫效率 式中标准状态下烟气含硫浓度，；标准状态下锅炉烟尘排放标准中

13、规定值，。2.3除尘器的选择工况下烟气流量式中标准状态下的烟气流量， m3/h 工况下烟气温度，k 标准状态下温度，273 k由于上述所计算得，该烟气需要脱硫和除尘才能达到二类表准。由于电除尘、机械除尘、过滤除尘只能出去粉尘，但硫无法脱除，所以才用湿式除尘，既能脱硫又能除尘。达到二类要求。因此，选用湿式除尘器中shg型脱硫除尘一体化设备。根据上述要求除尘所达到的除尘效率、脱硫所达到的脱硫效率以及工况下所达到的烟气流量；烟气粉尘的特性如粒径范围、密度、安息角、湿度、黏附性等。综合指标决定除尘器的型号为：shg型脱硫除尘装置。2.4shg型脱硫除尘装置的工作原理图 2-1 sgh型装置示意图原理：

14、shg型除尘脱硫装置为立式塔式。由干式除尘、中部装有筛板、上部是脱水装置、出口处设有除雾装置所构成。干式除尘段得主要作用是除去颗粒较大的粉尘，并经干灰斗定时排出；筛板上部吸收液，在烟气的冲击作用下沸腾状，其主要作用是脱除烟气中的二氧化硫及细小粉尘。脱水装置的主要作用是脱水，防止烟气带水。除雾器的作用是防止烟气中带有水雾进入下道工序腐蚀设备。2.5shg型脱硫除尘装置的设计计算2.51性能指标：除尘效率： 95% ，可以满足课程所要求的除尘效率；脱硫效率：70% 90% ，可以满足课程所要求的脱硫效率；设备阻力：1200 1500 pa ;液气比：0.3 0.5 l/m32.52设计参数：液气比

15、：0.3 0.5 l/m3烟气流速：0.5 1.5 m/s;塔高范围：6 10 m；停留时间：5 15 s;除尘段高度h/脱硫段高度h =1:1灰斗高度h/除尘段高度h =1/2 1；筛板厚b/脱硫段高h = 1/8 1/6;灰斗设计参数：= 30 60；实际烟气设计量：14400m3/h=4 m3/s2.53计算：根据题意得：两个锅炉共用一个shg型脱硫除尘装置（1）、shg型主体计算停留时间t=10s 塔高h=6m处理烟气体积：q=24 m3/s10s=80 m3塔高为6m 除尘段高度h/脱硫段高度h =1:1除尘段高度为3m 脱硫段高度为3m（2）、灰斗的设计计算由题意得取= 60灰斗顶

16、部d=4m灰斗高度h/除尘段高度h =1 得灰斗高度h=3m; 灰斗顶部d=4m; = 60灰斗底部m（3）、排尘口的设计排尘口直径过小会影响粉尘沉降、同时易被堵塞；口径过大时会影响气密性，严重影响除尘效率。因此，排尘口直径的设计是必要的。选择回转式排灰装置，易于防止二次扬尘。设计参数：椎体长度为筒体直径的0.71倍，但不能小于70mm。 d= m图 2-2 排灰口示意图(4)、shg型脱硫除尘器的尺寸形状1、塔高： 式中除尘段塔高 脱硫段塔高 灰斗高度 支架高度2、塔的直径：3、筛板厚度：筛板厚b/脱硫段高h = 1/8 1/6;取b/h=1/6 脱硫段塔高h = 3 m b=0.5m 4、

17、循环水池设计计算：设计参数： 液气比：0.3 0.5 l/m3；取液气比为0.5 l/m3停留时间1-5h,取1h; 有效水深为1-3m,取1m；长宽比()为1-2，取1；宽深比()为2-4,取4；实际状态下处理烟气体积：q=24 m3/s1h=28800m3循环池体积： b = 4m 5、水泵的设计计算：设计参数：液气比：0.3 0.5 l/m3；取液气比为0.5 l/m3 烟气上升速度：0.5 1.5 m/s,有上述得取0.6 m/s； 烟气量： 泵的流量： 塔高 h=12m 水泵扬程 h = 10m 水泵型号为：is50-32-203、烟囱的设计烟气的高烟囱排放技术就是通过高烟囱把含有污

18、染物的烟气直接排入大气，使污染物向更大范围和更远的地区扩散、稀释。经过净化达标的烟气通过烟囱排放到大气中，利用大气的自净作用进一步地降低地面空气污染物的浓度。3.1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4-1）确定烟囱的高度。表3-1 锅炉烟囱的高度表锅炉总额定出力/(t/h)1226 610 1020263535烟囱最低高度/m202530354045由锅炉性能指标得：锅炉总额定出力为：总额定出力=单个锅炉总额定出力个数即：锅炉总额定出力：44=16（t/h）查表4-1得：烟囱高度确定为：35m3.2烟囱直径的计算烟囱出

19、口内径可按下式计算：烟囱采用机械通风，最小负荷工作v = 5 m/s实际状态下单个锅炉的实际烟气量：q = 14400m3/h式中q-通过烟囱的总烟气量,m3/h，v-按表4-2选取的烟囱出口烟气量,m/s。烟囱底部直径烟囱高度h=35m ; i=0.02式中 d2-烟囱出口直径，mh-烟囱高度,mi-烟囱锥度，通常取i=0.020.03。表3-2烟囱出口烟气流速/ (m/s)通风方式运行情况全负荷时最小负荷时机械通风102045自然通风6102.533.3烟囱的抽力 kpa 式中h-烟囱高度，mtk-外界空气温度，tp-烟囱内烟气平均温度，b-当地大气压，pa4 、确定除尘器、风机、烟囱的位

20、置及管道布置4.1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。严格按照以下原则：（1）尽量紧凑，以减少设备的占地面积和连管线的长度；（2）个单元明确，便于检测与维修；（3）对于辅助构筑物，应以安全、方便等原则布置；（4）应考虑管道的排列与检查原则；（5）应按照“三管一线”原则；（6）应留有适当的扩建余地，并考虑施工方便；（7）构筑物布置应注意风向及朝向原则。（8）厂内绿化不低于30%；4.2管径的确定管道直径： 式中-工况下管内

21、烟气流量，m3/s；v-烟气流速，m/s。圆整并选取风道:表4-1 风道直径规格表外径d/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm60010.80内径 :由公式可计算出实际烟气流速：5、系统助力的计算5.1磨擦压力损失有上述得：圆管直径为：600mm 圆管管长：l=15m 烟气密度：n = 1.34 kg/m3 排烟的实际温度：160 = 0.02 =14 m/s对于圆管 式中管道长度,m管道直径,m烟气密度，kg/m3管中气流平均速率, m/s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）。5.2局部压力损失式中 异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或

22、通过试验获得。与相对应的断面平均气流速率，m/s烟气密度，kg/m3。入气管设计45度时，=0.1，取=45度，=14m/s结果为：30度z形弯头进气管形的图为：图5-1进烟管示意图排气管设计：=0.157 =14m/s结果为：出气管形为：图5-2 出烟管示意图由上图得a、b两个弯头的局部阻力：d=600，取r=d则=0.23结果为：两个弯头三通“t型”的局部阻力：=0.78系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为800pa，除尘器阻力1200pa）为:6、风机和电动机选择及计算6.1风机风量的计算 = 97.86kpa = 160c式中1.1风量备用系数，标准状态下风机前表态下风量，m3/h风机前烟

23、气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度, c当地大气压，kpa。6.2风机风压的计算=2240pa =160pa = 160c =200c =1.34kg/m3式中1.2风机备用系数；系统总阻力，pa；烟囱抽力，pa风机前烟气温度，风机性能表中给出的试验用气体温度，标准状态下烟气密度，1.34kg/m3。根据hy和qy，选定y5-50-12no8c型的引风机，该引风机最佳工况点的全压内效率为83.8%，与其它引风机相比较，由于进行了一系列改进，使噪声值有显著降低，噪声指标为13.8db。性能表如下。表6-1 引风机性能表机号传动方 式转速/r/min流量/m3/h全压/pa内效率/%内功

24、率/kw所需功率/kwc式14702906622588036.0042006.3电动机功率的计算 =2293pa =1.3=0.6 =0.95式中风机风量，m3/h风机风压，pa风机在全压头时的效率（一般风机为0.6，高效风机约为0.9）机械传动效率，当风机与电机直联传动时=1，用联轴器连接时=0.950.98，用v型带传动时=0.95电动机备用系数，对引风机，=1.3根据电动机的功率、风机的转速、传动方式选定y180m-2型电动机。7、 系统中烟气温度的变化当沿气管道较长时，必须考虑烟气的温度的降低。除尘器、风机、烟囱的烟气流量应按各点的温度计算。7.1烟气在管道中的温度降室内=4187 k

25、j/(m3h)室外=5443 kj/(m3h)室内管道长：l=1.6m室外管道长l=13.4m又 式中q标准状态下烟气流量，m3/h；管道散热面积，m2标准状态下烟气平均比热容（一般为1.3521.357kj/(m2）；管道单位面积散热损失 。kj/(m2h)取室内=4187 kj/(m2h)室外=5443 kj/(m2h)7.2烟气在烟囱中的温度降查表得：a=0.4 h=35m d=16 t/h式中烟囱高度，m。合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h；温度系数，可由表3查得。表7-1 烟囱温降系数烟囱种类钢烟囱（无衬筒）钢烟囱（有衬筒）砖烟囱 h50m（壁厚小0.5m）砖烟囱（壁厚大于

26、0.5m）a20.80.40.28、通风除尘系统的平面布置图4.1通风除尘系统的的厂址选择原则（1）厂址选择应结合城市或企业现状和规划，考虑近远期发展的可能原则；（2）厂址应与居民区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离原则；（3）厂址应选择在工程地质条件好、地形有利于处理构筑物平面与高程布置的原则；（4）厂址选择应本着节约用地的原则；(5)厂址应尽量选在交通方便的原则；(6)厂址应尽可能靠近供电源；（7）厂址应考虑与用户的方便原则；（8）要充分利用地形的原则；（9）避免过于集中；合理发展的原则；（10）选择相对环境污染系数最小的原则等。 4.2通风除尘系统的平面布置(1)尽量紧凑，以减少处理厂占地面积和连管线的长度；(2)生产性处理构筑物作为处理厂的主体建筑物，以减少工程经费；(3)个单元明确，便于检测与维修；(4)对于辅助构筑物，应以安全、方便等原则布置；(5)应考虑管道的排列与检查原则；(60应按照“三管一线”原则；（7）应留有适当的扩建余地，并考虑施工方便；（8）厂内绿化不低于30%；（9）构筑物布置应注意风向及朝向原则。附录表19、实训小结通过这次的课程设计，了解了大气污染控制技术课程设计的规范，以及环境工程设计设计的要求标准，掌握大气污染控制的基础知识，基本理论和基础