大气课程设计--燃煤电站锅炉除尘净化系统设计

1、某燃煤站锅炉烟气除尘系统设计摘要：此设计为主要是为了某小型燃煤电站锅炉烟气除尘设计的一套系统。根据燃煤烟气中粉尘的特点，设计煤量800kg/h, 排烟温度160，烟气密度（标态）1.39kg/m3，及排放要求初步选择了除尘器类型。选择LD14-56机械振打袋式除尘器。通过一系列除尘系统使最终排出的烟气达到锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）标准状态下烟尘浓度排放标准：50mg/m3。关键词：燃煤站锅炉烟气；袋式除尘；机械振打一、 设计题目某小型燃煤锅炉电站烟气袋式除尘系统的设计二、 设计资料锅炉型号 FG-35/3.82-M型 （35t/h 蒸汽） 自选台数（1-5台）；设计耗煤

2、量根据锅炉自行选取 （例如800kg/h）；排烟温度160度；空气过剩系数 x= 1.4; 烟气密度 1.39kg、m3;冬季室外空气平均温度4度；锅炉出口烟气阻力1200Pa；排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例16%；烟气其它性质按空气计算；煤的工业分析 C=68%； H= 4% S=2%；O=5%；N=3% W=5% A=12% V=11% ；标准状态下烟尘浓度排放标准50mg/m3;当地大气压标准状态。三、 设计内容燃煤锅炉排烟量及二氧化硫浓度的计算净化系统设计方案的分析确定袋式除尘器的选择：确定除尘器的类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置。计

3、算各管道的长度、管径、烟囱的高度和出口内径及系统总阻力。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、型号及电机的种类、型号和功率。四、 设计原则 除尘管道力求顺直，保证气流通畅。当必须水平敷设时，要有足够的流速以防止积尘。对易产生积灰的管道，必须设置清灰口；为减轻风机磨损，特别当气体含尘质量浓度较高时（大于3g/m3)，应将净化装置设在风机的吸入端；分支管与水平管或倾斜主干道连接时，应从上面或侧面接入。 三通管的夹角一般不大于30度； 除尘风网的设计应力求布置合理，管路短，不影响工艺操作、运输、交通和自然采光、在满足吸风量和净化要求的前提下，力求少占

4、建筑空间，投资低和维修方便。五、 设计要求在设计过程中要综合考虑，应用所学的有关知识，掌握除尘设计的步骤、方法；重点培养学生独立思考、独立工作的能力，熟悉手册、样本、规范的使用；除尘装置选定袋式除尘装置设计计算书一份，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，书写工整、装订成册。正文按设计程序编写，包括方案的论证确定、设计计算、设计阐述引出、设备选择和有关设计的简图等内容。图纸二张（应包括平面图及系统图），其中一张为CAD绘图和另一张为手工绘图。5.1 引言目前，在国内把大气污染与空气污染往往当作同一词使用，即指厂房内部或其他劳动场所和活动场所的空气污

5、染问题。随着经济的快速发展，人类在大量消耗能源的同时，将大量废气、烟尘杂质排入环境大气，严重影响了大气环境的质量，尤其在人口稠密的城市和大规模排放源的附近区域更为突出。在燃煤的电厂中，生产性粉尘是指在生产中形成的，能较长时间飘浮在作业场所空气中的固体微粒。主要有输煤系统作业场所漂浮的煤尘，锅炉运行中产生的、锅炉检修中接触的锅炉尘，干式除尘器运行、干灰输送系统及粉煤灰综合利用作业场所的粉尘，电焊操作产生的电焊尘，采用湿法、干法脱硫工艺的制粉制浆系统产生的石灰、石灰石粉尘及石膏干燥系统、脱硫废渣利用抛弃系统产生的粉尘。对于其中产生的粉尘分散度越高，即粉尘粒径越小，其在空气中的稳定性越高，在空气中悬

6、浮越持久，工人吸入的机会越多，对人体危害越大。呼吸性粉尘可沉淀在呼吸性的支气管壁和肺泡壁上。长期吸入生产性粉尘易引起以肺组织纤维化为主的全身性疾病。本设计为某燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计。5.2方案选择和说明5.2.1 除尘器性能指标表5-2除尘器性能指标除尘器名称适用的粒径范围（）效率（%）阻力（）设备费运行费惯性除尘器20-5050-70300少少旋风除尘器5-1560-90800少中水浴除尘器1-1080-95600少中下电除尘器0.5-190-981000多中上袋式除尘器0.5-195-9950中上大文丘里除尘器0.5-190-981000少大除尘器的主要性能指标还包括了除尘效率、压力

7、损失、处理气体量与负荷适应性等几个方面。5.2.2 除尘器的选择在选择除尘器时，要先完全考虑以下方面：（1）除尘器的除尘效率（各种除尘器对不同粒径粉尘的除尘效率见表2）；（2）选用的除尘器是否满足排放标准规定的排放浓度；（3）注意粉尘的物理特性（例如黏性、比电阻、润湿性等）对除尘器性能有较大的影响另外，不同粒径粉尘的除尘器除尘效率有很大的不同；（4）气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的出净化设备，去除粗大粉尘，以使设备更好地发挥作用；（5）气体温度和其他性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素；（6）所捕集粉尘的处理问题；（7）设备位置，可利用的空间、环境条件等因素；（8

8、）设备的一次性投资（设备、安装和施工等）以及操作和维修费用等经济因素。综合考虑对除尘效率的要求、燃煤的性质及经济成本等宜选用袋式除尘器。5.3设计依据（1）除尘器手册 （ 张殿印 王纯 主编-化工工业出版社）（2）除尘工程设计手册（ 张殿印 王纯 主编-化工工业出版社）5.4 设计计算和配套设备的选择5.4.1概述燃煤电站烟气处理系统设计计算包括：各设备管道压力损失及布置，除尘器，风机等处理系统的相关设计。5.4.2设计计算（1）基本数据燃煤电站日输入配合煤392.3吨。从锅炉排出煤气经冷凝洗涤除去焦油，奈，苯，氨等物质，经过换热器后进入燃烧室进行燃烧，产生烟气。煤气的组成（质量比）如下：C=

9、53.9% H=4.08% S=0.51% N=0.77% O=16.26% 水分=19.02% 灰分=5.46%，空气过剩系数为1.2，煤气燃烧后的烟气温度为160。（2）烟气排放量以及组成表5-4 烟气排放量及组成上表以1kg煤为基准计算理论需氧量：56.67+10-1.5625+0.63=65.74mol理论空气量：65.74×（3.76+1）=312.92mol实际空气量：312.92×1.4=438.088mol过剩空气量: 438.088312.92=125.168mol其中N2:65.74×3.76=247.18mol理论烟气量：56.67

10、+22.78+0.63+1.07=81.15mol则总烟气量Q=烟气+过剩空=(81.15+247.18+125.168)×22.4×0.001=10.16m3乘以用煤量：10.16×800=8128m3/h=2.26m3/s1kg烟气中灰分：120×16=19.2g    19.2×800=15360g/h=4.27g/s烟气含尘浓度：4.27/2.26=1.89g/m3 二氧化硫浓度：2S/Q ×106=2×0.02/10.16 ×106=3.94×103 mg

11、/m3 5.4.4确定除尘器、烟囱的计算及管道的计算和布置（1）管道计算粉尘的性质为粉煤灰。工艺流程图如下：燃煤电站工艺流程图已知在锅炉中的温度为160，即T=433.15 K 情况下。煤气总流量为： Q=8128m3/h=2.26 m3/s所以煤气在标况下：管段（1-2） /s查设计手册取管道中气速v=12m/s，可得 d1-2= 根据实际管道情况，管道内为气体如果速度小于12m,则有粉尘堵塞管道，为保证速度不小于12，取d1-2 =0.6实际流速 管段（3-4） 标况下温度为150，即T=423.15 K /s管道中气速v=12m/s，可得 d3-4= 根据实际管道情况， 取d3-4 =0

12、.6实际流速 管段（5-6） 标况下温度为130，即T=403.15 K 管道中气速v=12m/s，可得 d5-6= 根据实际管道情况， 取d5-6 =0.58实际流速 管段（7-8） 标况下温度为130，即T=403.15 K 管道中气速v=12m/s，可得 d7-8= 根据实际管道情况， 取d7-8 =0.58实际流速 5.5 管道压力损失的计算根据已知的数据：煤气在标况下的密度160时，烟气密度 150时，烟气密度 130时，烟气密度 130时，烟气密度 5.5.1 沿程压力损失管段12，在操作条件下 ，（镀锌管）管段34在操作条件下，（镀锌管）管段56，在操作条件下 （镀锌管）管段78

13、 在操作条件下 （镀锌管）整理数据表格如下：表5-5管道压力损失管段标况下管道中摩擦阻力系数管道长度气体流速摩擦阻力损失体积密度体积密度1-22.261.393.580.880.0121012.6714.13-43.50.900.0121512.3820.75-63.340.940.0121512.6523.37-83.340.940.0122012.6531.1总摩擦压力损失为： 5.5.2局部压力损失管段1-2 查表可知：集气罩， 弯头 Pa管段3-4 弯头 使用2个 Pa管段5-6 弯头 使用2个 Pa管段7-8 风帽选, 查表得： Pa5.6 袋式除尘器的设计计算（1）确定烟气温度 为

14、130 （2）滤料的选择 采用聚丙烯滤料（3）计算过滤面积： 所以有： （4）确定过滤袋数 取单个滤袋直径 单个滤袋 为了布置方便取n=72，采用8×9排列，则实际的过滤速度：(5)滤袋的排列和间距 滤袋的排列采用长方形排列，每组8×9排列，滤袋间距选取250mm，边排滤袋和壳体距离也留有800mm宽的人行道。(6)确定气体分配室 为保证气体均匀地分配各个滤袋，气体分配室应该有足够的空间，净空高不应小于1000-1200mm.气体分配室的截面积按下式计算： （3-8）气体分配室的进口气速。一般取1.52.0m/s.此处取1.5m/s袋式除尘器的处理气量。m3/s（7）确定排

15、气管直径排气管直径按排气速度为确定。灰斗高度根据粉尘的性质而选取的灰斗倾斜角进行计算确定。取排气管排气速度，则排气管直径：（8）确定袋式除尘器的压力损失袋式除尘器的压力损失由通过清洁滤料的压力损失和通过粉尘层的压力损失和除尘器外壳结果的压力损失组成除尘器的包括气体通过除尘器时的进出口以及灰斗内挡板等部位所消耗的能量，在正常运行下一般为200500pa。 所以取清洁滤料的阻力为为过滤粉尘前的滤料阻力，由于气体速度较低，气体流量属于粘性流所以其阻力和流速成正比：清洁滤料阻力系数；气体动力粘度；过滤速度；（使用的滤袋料为涤纶602） 滤料上积附的粉尘层的阻力大小与粉尘的性质有关，可取，此时需清灰处理

16、。（9）确定过滤周期：其中为除尘器进口气体含尘浓度，单位为kg/m3，取=。从而过滤周期为：(10) 除尘器清灰装置选择：机械振动清灰袋式除尘器这种除尘器是利用机械传动使滤袋振动，致使沉积在滤袋上的粉尘层落入灰斗中。有三种不同的振动方式，（1）滤袋沿垂直方向振动的方式，既可采用定期提升滤袋的吊挂框架的办法，也可利用偏心轮振打框架的方式；（2）滤袋沿水平方向振动的方式，可分为上部摆动和腰部摆动两种，（3）扭转一定角度，使袋上的粉尘层破碎而落入灰斗中。 利用偏心轮垂直振动清灰的袋式除尘器具有构造简单、清灰效果好、清灰耗电小等特点，它适用于含尘浓度不大、间歇性尘源的除尘。当采用多室结构，设

17、阀门控制气路开闭时，也可用于连续性尘源的除尘。（11）清灰排灰系统设计 排尘是与除灰联系在一起的，排灰设计也是比较重要的。排灰装置不仅要保证顺利排灰，而且还要保持最大限度的气密性，它对除尘器运行及净化效率有很大的影响。本设计采用星形排灰阀。是因为星形排灰阀是一种连续输送粉尘的排灰装置。它能在密封条件下连续排灰，适用于烟尘排放量大的除尘器上使用。星形排灰阀用电动机带动，由星形叶轮、电动机、减速装置组成，它的工作原理：电动机通过减速器带动星形转子转动，依靠灰尘下落充满上部叶轮间隔，当上部叶轮转到下面，将灰卸下，同时上部叶轮由灰柱密封。5.7烟囱的设计计算烟囱本身并不能减少排入大气的污染物的数量，但

18、它能使污染物从局部地区转移到很大的扩散范围，利用大气的自净能力使地面污染物的浓度控制在人们可接受的范围内。烟囱越高，烟气上升能力越强，污染物可以再离地面上扩散，再加上高空风速大，稀释能力强，可使得大气污染程度减轻。烟囱直径的计算：根据实际生产经验，烟囱底部直径一般取2.5m烟囱出口内径可按下式计算： （3-12）式中通过烟囱的总烟气量， 按表选取的烟囱出口烟气流速，选定=5 此处D=760mm烟囱底部直径 （3-13）式中 D-烟囱出口直径，mH-烟囱高度，mi -烟囱锥度，取 i=0.05，（通常i=0.020.3）则烟囱高度为: H=18m(3)烟囱的抽力烟囱的抽力取决于烟温、空气温度及烟

19、囱高度，烟温越高，周围空气温度越低，烟囱的抽力越大；烟囱高度越高，其抽力也越大。 （3-14）式中H产生抽力的管道高度，m外界空气温度 计算管段中烟气的平均温度 当地大气压 Pa5.8 风机的选择以及计算（1）风量的计算: 式中：为管道系统的总风量，m3/h。 K1安全系数，一般管道取00.1，除尘系统取0.10.15，取K1=0.1。为了保证系统能正常运行，确保安全，因此需要两台风机都能允许通过除尘器之后的系统的最大风量，即753787m3/h则 =（1+0.1）×8128=8940.8m3/h（2）风压的计算： （3）电功率的计算： 式中：风机配用电动机的功率，KW。 风机的风量，m3/h风机的风压，Pa K电动机轴功率安全系数取1.2风机运行时的效率，一般为0.50.7。 机械传动效率，取1.0则电机功率（4）风机型号的确定；根据系统要求和计算结果选型号C4-73型排风机除尘常用风机性能见表3-6。表3-6 除尘风机性能表风机类型型号全压/Pa风量/(m3/h )功率/kW备注排尘风机C4-7329439222640111001.122用于含尘浓度较高的除尘系统6.总结此次设计是针对某燃煤站锅炉烟气的除尘系统进行的，包括除尘器、集气管道、烟囱及其他附属设备等，从收集