大气除尘装置设计综述

1、大气污染控制工程课程设计某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计专业环境工程班级姓名学号教师时间 2016/1/15目录前言1.第一章设计依据2.1.1设计任务书2.1.2煤的工业分析 2.第二章烟气量和烟气浓度的计算22.1计算烟气量的产生 2.2.2烟气浓度3.第三章除尘器的选择4.3.1除尘器的比较和选择 .43.2除尘效率5.3.3除尘器的选择 6.3.4旋风除尘器 6.第四章 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置 84.1各装置及管道布置的原则84.2管径的确定8.4.3烟道的设计计算9第五章 系统阻力的计算 105.1摩擦压力损失105.2总阻力损失11第六章风机和电动机选择及计算11

2、6.1标准状态下风机风量的计算116.2风机风压的计算126.3电动机功率的计算126.4风机和电机的选择13第七章烟囱的设计1.37.1烟囱高度的确定 137.2烟囱直径的计算147.3烟囱的抽力 1.5第八章 设计说明书 1.58.1设计工艺流程图 158.2网管布局图（见附图）1.68.3相关附表1.6第九章设计总结1.8参考文献.18刖言按照国际标准化组织（1S0）作出的定义，“空气污染：通常系指由于人类 活动和自然过程引起某些物质介入大气中， 呈现出足够的浓度，达到了足够 的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。 ”大气污染物的种类非常多，根据其存在状态，可将其概括

3、为两大类：气镕胶 状态污染物和气体状态污染物。所谓气溶胶，在物理、化学中概括为：几分散介质为气体的胶体物系。在大气污染中，ISO提出了明确的定义，“气溶胶：系指沉降速度可以忽略 的固体粒子、液体粒子或固体和液体粒子在气体介质中的悬浮体。”从大气污染控制的角度，按照气溶胶的物理性质，可将其分为如下几种：（1）粉尘;（2）烟；（3）飞灰：黑烟（smoke）：液滴（droPlet）:轻雾或霓mist）:（7）雾；（8）降尘；（9）飘尘；（10）总悬浮颗粒气体状态污染物种类极多，主要有五个方面：以二氧化硫为主的含硫化 合物、以氧化氮和二氧化氮为主的台氮化合物、 碳的氧化物、碳氢化合物及 卤素化合物等。

4、大气污染控制工程课程设计是废气污染控制工程课程的重要实践性环节，是环境工程专业学生在校期间第一次较全面的废气污染控制设计能力训练，在实现学生总体培养目标中占有重要地位。任务与目的：通过本课程学习，掌握废气处理设施设计与运行课程各基本原理和基本设计方法的应用，培养环境工程专业学生解决实际问题的 能力。结合前续课程废气处理设施设计与运行的内容，本课程内容为， 运用各种污染物的不同控制、转化、净化原理和设计方法，进行除尘、除硫、 脱氮等废气污染控制工程设计，使学生在废气污染控制工程方面得到工程训 练。通过课程设计实践，培养综合运用废气污染控制设计课程和其他先修课 程的理论与生产实际知识来分析和解决废

5、气污染控制设计问题的能力。第一章设计依据1.1设计任务书锅炉型号：SZL4-13型，共3台(2.8MW 4)注：该锅炉为抛煤机炉设计耗煤量：750kg/台排烟温度：180C当地大气压力：970hPa烟气密度：1.50kg/m3;空气含水：0.01293kg/m3注：标准状况下，假定烟气的其余性质和空气一致1.2煤的工业分析煤的工业分析如下：ararC: 68% H: 4%S:1% 0:5%N:1% W :6% A :15%注：假定灰分有60%进入到烟气中，锅炉烟气出口处阻力为1000Pa该锅炉排放污染物标准(GB13271-2001)中二类区标准执行，需要达到指 标：烟尘浓度排放标准：200m

6、g/m3。净化系统布置场地有附件给出。第二章烟气量和烟气浓度的计算2.1计算烟气量的产生以1kg煤燃烧为基础，贝U：表2-1煤的成分分析质量/g煤的成分物质的量/mol理论需氧量/molC68056.6756.67H4040.0010.00S100.310.31O503.13-1.56N10-水分603.330.00灰分150-理论需氧量：56.67+10.00+0.31-1.56=65.42mol/kg （煤）理论空气量：65.42X（ 1+3.78） =312.71 mol/kg （煤） 即 312.71 X 22.4- 1000=7.00 叶3/kg理论空气量条件下烟气组成（mol）为：

7、CO2：56.67,出0:20+3.33=23.33SO2： 0.31，N2： 65.42X 3.78=247.29理论烟气量为：56.67+23.33+0.31+247.29=327.60mol/kg （煤） 即 327.60X 22.4- 1000=7.34mN3/kg表2-2各种锅炉过量空气系数折算值锅炉类型折算项目过剩空气系数a燃煤锅炉烟尘初始排放浓度1.7烟尘、二氧化硫排放 浓度1.8燃油、燃气锅炉烟尘、二氧化硫、氮 氧化物排放浓度1.2所以选择空气过剩系数a =1.7时，实际烟气量为:37.34+7.00X 0.7=12.24mN3/kg标准状态下烟气流量Q以m3/h计，1台机器实

8、际烟气量 Q=12.24X 750=9180 m3/h 总产生实际烟气量 Q=9180X 3=27540 m3/h2.2烟气浓度标准状态下烟气含尘浓度Vf(kg/m3)式中dsh排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数;Aar煤中不可燃成分的含量；Qs标准状态下实际烟气量，m/kg ;C =7.35x 10-3(kg/ m3)=7.35x 103 (mg/m3)12.24第三章除尘器的选择3.1除尘器的比较和选择选择除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力损失、一 次投资、维修管理等，其中最主要的是除尘效率。以下问题要特别引起注意：1. 选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放要求对于运行状况

9、不稳定的系统，要注意烟气处理量变化对除尘效率和压力损失的影响。如旋风除尘器除尘效率和压力损失，随处理烟气量增加而增加；但大多数除尘器(如电除尘器)的效率却随处理烟气量的增加而下降。2. 粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能具有较大影响粘性大的粉尘容 易粘结在除尘器表面，不宜采用干法除尘；比电阻过大或过小的粉尘，不宜采用电除尘；纤维性或憎水性粉尘不宜采用湿法除尘。不同的除尘器对不同粒径颗粒的除尘效率是完全不同的，选择除尘器时必须首先了解欲捕集粉尘的粒径分布， 再根据除尘器除尘分级效率和除尘要求选择 适当的除尘器。表列出了典型粉尘对不同除尘器进行试验后得出的分级 效率，可供参考。试验用的粉尘是二氧化硅尘

10、，密度订=2.7g/cm3。9表3-1除尘器的分级效率除尘器名称总皴率标同粒控（pm）时的分级牧宰/塢0*55-1010-2011044! 44带捋板的沉降室7.522438090阵通的靛凤除尘器65.31233578291KAE休旋風除尘签紋240799299. S】0094.572969810097.094.S9799,510*文丘里除尘器9y.509.5】伽IWHMJkPa)辍式除尘爲99 799.5110010010011)03. 气体的含尘浓度含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的预净化设备，去除较大尘粒，以使设备更好地发挥作用。例如，降低除尘器人口的含尘浓度，可以

11、提高袋式除尘器过滤速度，防 止电除尘器产生电晕闭塞。 对湿式除尘器则可减少泥浆处理量，节省投资及减少运转和维修工作量。一般说，为减少喉管磨损及防止喷嘴堵塞，对文丘里、喷淋塔等湿式除尘器，希望含尘浓度在10g/ m3以下，袋式除尘器的理想含尘浓度为0. 2 一 10g/卅，电除尘器希望含尘浓度在30g/ 以下。4 .烟气温度和其他性质是选择除尘设备时必须考虑的因素对于高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器。如果烟气中同时含有SQ、NO等气态污染物，可以考虑采用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题。5.选择除尘器时，需考虑收集粉尘的处理问题有些工厂工艺本身设 有泥浆废水处理系统， 或采用水力输灰方式， 在这

12、种情况下可以考虑采 用湿法除尘，把除尘系统的泥浆和废水纳入工艺系统。3.2除尘效率式中 C 标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3;CS 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m37350=97.27%3.3除尘器的选择工况下烟气量Q =（m3/h）T式中 Q 标准状态下的烟气流量，m3/h ；T 工况下烟气温度，K；9180(273 180)273T 标准状态下温度，273K33=15232.74 (m /h) = 4.23 (m /s)根据、Q查资料后选用XLP/B-10.6型旋风除尘器（X型），XLP/B型（原为CLP/B型）是带有旁路的干式高效旋风除尘器。该除尘器主要适用于清除非粘固灰

13、尘、煤炭、泥沙、烟尘及其它粉尘等。尺寸见表4-1 o表3-2型号规格进口 风速m2 /s处理 风量m3/h阻力pa效率%外形尺寸 （长X宽X高）mm重量kgXLP/B-10.612-2783701398029488285-991495X 1345X52325783.4旋风除尘器旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成，气流流动状况如图 2-1所示。含尘气流进人除尘器后，沿外壁由上向下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中心区域。当旋转气流的大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最 后经排出管排出。通常将旋转向下的外圈气流称为外涡旋，旋转向上的中心气流

14、称为内涡旋， 两者的旋转方向是相同的。气流作旋转运动时， 尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落人灰斗。气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部的压力下降，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再 沿排出管外壁旋转向下， 最后到达排出管下端附近被上升的内涡旋带走 并从排出管排出，这股旋转气流称上涡旋。 对旋风除尘器内气流运动的 测定发现，实际的气流运动是很复杂的，除了切向和轴向运动外，还有 径向运动。如在外涡旋，少量气体沿径向运动到中心区域；在内涡旋， 也存在着离心的径向运动。为研究方便，通常把内外涡旋气体的运动分解成为三个速度分量：切向速度、径

15、向速度和轴向速度。图3-1旋风除尘器的结构及内部气流第四章 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置4.1各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场实际情况确定各装置的位置。一旦确定 了各装置的位置，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。4.2管径的确定式中 Q 工况下管道内的烟气流量，m3/s ；v 烟气流速，m/s (对于锅炉烟尘v=10-15 m/s)取 v=12m/s,4 x 4.23 门 c”d0.670 (m)3.14 12直径取整670mm查表，取标准d=670mm，管道参数见下表5-2表4-

16、1管道参数外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm670 11.0内径= d1=670-2 x 1.0=668(mm)由公式d =可计算出实际烟气流速v 二 Z 4 4.23 2 =12.07二 d23.14 0.6682(m/s)对于总烟气量来讲28由公式d =4*12.69.3.14*12.07= 1.157m直径取整1200mm内径=d2=1200-2X 1.0=1198(mm)一 11.26 (m/s)4Q 4 12.69:d3.14 1.1984.3烟道的设计计算烟道采用拱形，图形如下图4-1所示:图4-1管道形状由图可以看出，烟道流过的最大烟气量是锅炉烟气量的2倍，再加上

17、烟气系统的漏风率（设为1.1），则烟道内最大烟气流量为：Q 1.1 2 15232.74=33512.03 m/h查数据可知，砖制烟道的最适合烟速是6-8 m/s，初定烟速为7 m/s，贝U33512.032烟道面积为 A=Q/V1.33m3600 x 7而 A = B2(B)2 =1.332 2贝U B=977.24mm 圆整取 B= 980mm贝U A=1.34m2校正气速v= 33512.036.95 m/s，在范围内3600 如.34第五章系统阻力的计算5.1摩擦压力损失对于圆管(Pa)式中 L 管道长度，m；d 管道直径，m；烟气密度，kg/m3 ；v 管中气流平均速率，m/s；摩擦

18、阻力系数，式气体雷诺数 Re和管道相对粗糙度-的函d数。可以查手册得到（实际对金属管道 可取0.02,对砖砌或混凝土管 道可取0.04）。对于670金属圆管已知：管道长=4X 3+13=25m，d =0.67m， = 0.02 , v =12.07(m/s),/3、p =1.5 (kg/m )PL273273 1803=0.904kg/m25= 0.02* *0.6720.904* 12.072=49.14(pa)对于1200金属圆管已知：管道长=3m, d =1.2m , = 0.02 , v =11.26(m/s), p =1.53(kg/m) :Pl= 0.02* 2*1.200.904

19、* 11.2622=2.87(pa)由题可知锅炉烟气出口处阻力为1000Pa查得资料知XLP/B的进口截面阻力系数E 0=5.52。当温度为20 oC, 97hPa下旋风除尘器的压力损失为2 2 P=E 0p V0 /2=9.8 X 0.904 X 12.07 /2=645.32Pa5.2总阻力损失因为忽略局部阻力损失，所以总阻力损失即为摩擦阻力损失与出口损失 及旋风除尘器压力损失之和。 P =49.14 2.87 1000 645.32 =1697.33Pa第六章风机和电动机选择及计算6.1标准状态下风机风量的计算Qr= 1.1Q273 tp273101.3B(m3)/h式中1.1风量备用系

20、数;Q 标准状态下风机前风量，m3 / h ;tp 风机前烟气温度，C,若管道不长，可以近似取锅炉排烟温度;B 当地大气压力，kPa。Qr=1.115232.74273 1802731013= 29036.48 (m3/h)976.2风机风压的计算1 293Hy =1.2(、：h - Sy)PaPy h -系统总阻力，Pa ；式中1.2风压备用系数;Sy 烟囱抽力，Pa ；6 标准状态下烟气密度，(=1.34kg/m3 )。1 293Hy=1.2 (1697.33-184.39)2596.77 Pay0.9046.3电动机功率的计算QyHy 13600 1000 1 2(kw)式中 Qy 风机

21、风量，m3/h ；Hy 风机风压，Pa ；1 风机在全压头时的效率（一般风机为 0.6）；2 机械传动效率，用V形带传动时2=0.95;:电动机备用系数，对引风机，：=1.3Ne= 47,77 (kw)29036.48 2596.77 1.33600 1000 0.6 0.956.4风机和电机的选择根据风量 Qy=29036.48m3/h，Hy=2596.77Pa，查资料后选择 4-72,配对电机型号为 Y160M2-2第七章烟囱的设计7.1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 5-1)，确定烟囱的高度。表7-1锅炉烟囱

22、的高度锅炉总额出 力(t/hj)1122661010202635烟囱最低咼22334045度/m0505锅炉总额出力：3X 4=12 (t/h)故选定烟囱的高度为40m。7.2烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算:dwQ(m)式中 Q 通过烟囱的总烟气量，m3/h ；-按表4-2选取的烟囱出口烟气流速，m/s。表7-2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机械通风10 2045自然通风6102.5 3选定 =4 m/s则 d =0.0188 . 3 1.1 15232-74 =2,11 m圆整取d2 =2.2m烟囱底部直径dd22 i H式中 d2 烟囱出口直径，m；H

23、 烟囱高度，m；i 烟囱锥度(通常取i=0.020.03)取 i =0.025,则 di = 2.2 + 2X 0.025X 40=4.2(m)7.3烟囱的抽力Sy =0.0342H(1273 tk1273 tp)B (Pa)式中 H 烟囱高度，m；tk外界空气温度，C；tp 烟囱内烟气平均温度，C；B 当地大气压，Pa。Sy=0.034240（宀)97. 103273 180= 184.39 (Pa)第八章设计说明书8.1设计工艺流程图图8-1工艺设计流程图8.2网管布局图（见附图）8.3相关附表4-72. 4 T9型蛊心冈机六种恃动方式晋示宜團4眩型性能参数表机号轻速飕全压功率(rpn)(

24、泅(Pa)伽）1131131096S14309352900169913288873361盯200?77021771022.8A335660656&2436524174033314508299H321緞0.551003192106E175I17E1514旳型性能参匏表机号轻速全压功率Cry*)呻金）(Pa)(kW)19TO119S2180116 T轴3011572010111?29QO2900106alt 531301039呛8323830726090304110029412302841W0274H5014502囲0.7516S026E17402251910176900140 527251641

25、7633iC C1684962918213572312371502340061BT73S7761E011120391461714沁414E1161843722150E27E94328351434100034S5213543TOI01238IOC汩0阳119925101122517326120329551115190031457110415333091042351349TO11704500050X0E57OO5710019411804ISIS144137296001639341001610?珈o14121000429001314224590011754380010492

26、7850136333050133394.036100125610C40300116718.丘43200104?459009312-45501059283001039318509?083&350009021538100B1340500725型号额定功率额定 电流转速效率功率 因数堵转 转矩额定 转矩堵转 电流额定电流最大 转矩额定 转矩kWAr/min%COS倍倍倍Y80M2-21.12.5283077.00.862.27.02.3Y90S-21.53.4284078.00.852.27.02.3Y90L-22.24.8284080.50.862.27.02.3Y100L-236.4288082.00.872.27.02.3Y112M-248.2289085.50.872.27.02.3Y132S1-25.511.1290085.50.882.07.02.3Y132S2-27.515290086.20.882.07.02.3Y160M1-21121.8293087.20.882.07.02.3Y160M2-21529.4293088.20.882.07.02.3Y160L-218.535.5293089.00.892.07.02.2Y180M-22242.2294089.00.892.07.02.2Y200L1-23056.929509