燃煤锅炉除尘系统设计说明

1、1、设计概论 11.1 设计任务书 11.2通风除尘系统的设计程序、容和要求 22、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算 22.1烟气量的计算 22.2烟气含尘浓度的计算 42.3烟气中二氧化硫浓度的计算 43、净化系统设计方案的分析确定 53.1除尘器至少应达到的除尘效率 63.2除尘器的确定 63.3方案确定与论证 84、除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置 94.1各装置及管道布置的原则 94.2 管径的确定 105、烟囱的设计 115.1烟囱高度的确定 115.2烟囱直径的计算 115.3烟囱的抽力 126、系统阻力计算 136.1摩擦压力损失 136.2 局部压力损失 . 147

2、、 风机、电动机的选择及计算 177.1 风机风量的计算 177.2 风机风压的计算 178 、 系统中烟气温度的变化 198.1 烟气在管道中的温度降 198.2 烟气在烟囱中的温度降 209 、 设备一览表 2110 、 净化处理设施的总平面布置图、立面图及剖面图 22参考文献 24总结 25辞 261、设计概论1.1 设计任务书1.1.1 设计题目：燃煤锅炉除尘系统设计1.1.2 设计原始资料(1) 锅炉房基本情况型号： SZL4 13 型，共 4台(每台 2.8Mw ) 设计耗煤量： 600kg/h( 台)排烟温度：180 C3烟气密度 (标准状态下 )： 1.34kg/ m 3 空气

3、过剩系数： a=1.4 排烟中飞灰占不可燃成分的比例： 16% 烟气在锅炉出口前阻力： 800Pa 当地大气压力： 97.86kPa冬季室外温度：C(2) 煤的工业分析值Y Y Y YCY=68% HY=4% SY=1% OY=5%Y Y YNY=1% WY=6% AY=15%(3) 烟气性质3 空气含水(标准状态下)按 0.01293kg/m3 ；烟气其他性质按空气计算(4) 处理要求按锅炉大气污染物排放标准 (GB13271 2001) 中二类区标准执行氧化碳排放标准 (标准状态下 )： 900 mg/m烟尘浓度排放标准 (标准状态下 )：200 mg/m1.2 通风除尘系统的设计程序、容

4、和要求(1) 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。(2) 净化系统设计方案的分析确定。(3) 除尘系统比较和选择：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。 并计算各管段的管径、 长度、烟囱高度和出口径以及系统总阻力。(5) 风机及电机的选择：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、包括方案的确定，设计 计算、设备选择和有关设计的简图等容。(7) 图纸要求：流程图一；除尘系统平面图、剖面图 2-3 。图中设备管件应

5、标注编号，编号应与系统图对应。2、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算2.1 烟气量的计算2.1.1 标准状态下理论空气量建立煤燃烧的假定：(1) 煤中固定氧可以用于燃烧；(2) 煤中硫主要被氧化为 SO 2 ；(3) 不考虑 NO X 的生成；4)煤中的 N 在燃烧时转化为 N 2标准状态下的理论烟气量：Q a =4.76 X (1.867 Cy+5.56H y+0.7S y-0.7O y) (m 3/kg)式中：YYYYC Y 、H Y、S Y、O Y分别为煤中各元素所含的质量分数。Q 'a =4.76 X (1.867 X68%+5 .56 X 4%+0.7 X 1%-0.7

6、 X 5%)=6.97 (m33/kg)2.1.2 标准状态下理论烟气量设空气含湿量 12.93g/ mYQ 's =1.867(C Y +0.375 SY) +11.2 H YYY+1.24W Y+0.016 Q 'a +0.8N Y3( m 3 /kg)式中：Q 's 标准状态下理论空气量， m 3 /kg ；YWY 煤中水分所占质量分数， %；YNY N 元素在煤中所占质量分数， %。Q 's =1.867 X (68%+0.375 X 1%)+11.2 X 4%+1.24 X 6%+0.016 X 6.90+30.79 X 6.90 +0.8 X 1.5

7、%=73.7 (m 3/kg)2.1.3 标准状态下实际烟气量' ' 3Q s = Q 's+1.016(a-1) Q 'a (m 3 /kg)式中：a空气过量系数(a=1.4);Q 's 标准状态下理论烟气量， m 3 /kg ；QQ 'a 标准状态下理论空气量， m /kg 。3注意：标准状态下烟气流量 Q应以m /h计,因此Q = Q s x设计耗煤量所以，3 Qs=7.42+1. 016 x (1.4-1) x 6.90=10.18 (m /kg)标准状态下烟气流量33Q= Q s x 设计耗煤量(m /h ) =10.25 x 600=

8、6 104.50(m /h )2.2烟气含尘浓度的计算标准状态下烟气含尘浓度Ydsh ? A3.C=(kg/ m )Qs式中:dsh排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数;ay煤中不可燃成分的含量;3Qs标准状态下实际烟气量，m /kg 。C = 0.16xi5%/10.18 =2.36310 (kg/ m3)3=2.36 x 10 (mg/ m2.3烟气中二氧化硫浓度的计算 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算6310 (mg/ m )式中:YS 煤中含可燃硫的质量分数;Q s 标准状态下燃煤产生的实际烟气量,3m /kg。C SO262 他 °98 10 (mg/ m10.183)=

9、1925.343(mg/ m )工况下的烟气量q'=QTT3(m /h)式中:Q标准状态下烟气流量,3m /h ；T 工况下烟气温度，K ；T标准状态下温度，273K。结果为Q'= 6104-50 (273 180) =10129.452733(m /h)d=10129.45 = 2.81( m3/s360036003、净化系统设计方案的分析确定锅炉设备是燃料的化学能转化为热能， 又将热能传递给水，从而产生一定温度和压力的蒸汽和热水的设备。锅炉型号：SZL4 13型，SZ双锅筒纵置 式，L链条炉排，4 蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t/h或热水锅炉额定供 热量为若干104kcal/h

10、 新单位制应为Mw 。燃料燃烧就是供给足够的氧气，也就是想炉膛供给足够的空气。冬季室外温度：-1 C，设备安装在室外，考虑在冬天设备的防冻措施，以及冬季排气冷凝形成的水雾、烟雾等。按锅炉大气污染物排放标准(GB 13271 2001 )中二类区标准执行，故建地应在二类区：城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一 般工业区和农村地区3.1除尘器至少应达到的除尘效率CsC式中:C标准状态下烟气含尘浓度,mg/ mC s标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值,3mg/ m则：3n =1200/2.36 X 10 =91.52%>90.9%sq =1-900/1925.34=53.26

11、%3.2除尘器的确定由锅炉房实际烟气量分析，锅炉日排烟量适中，锅炉为非煤粉炉，粉尘粒径 分布参照下表链条炉排放粉尘粒径典型值：表3.1链条炉排放粉尘粒径典型值粒径 104756040302015107.55.02.5筛下累积46403227211612963分布烟尘主要成分为 SiO 2、AI2O3、CaO、MgO、SO 2等。从理论除尘效率 及日排烟量上考虑，各种高效除尘器都可以满足要求。烟气中粉尘粒径集中在1575之间，各除尘器除尘围如下表表3.2各除尘器除尘围气体净化超声波除 重力沉降 旋风除尘 湿式除尘 袋式除尘 静电除尘设备类型尘器室器器器器捕集粒径210 10010 110 110

12、 1310 围/ m1010 410010010010除尘器除尘效率对比如下表3.3除尘器除尘效率除尘器类重力沉降多管式除咼效旋风文丘里除袋式除尘静电除尘型室尘器除尘器尘器器器除尘效率5075859599.799.9/%3系统实际总风量为6104.50m /h，理论上达标除尘效率为91.52% ,除尘 器总阻力控制在1500 Pa以。由于旋风除尘器旋风筒灰斗处锁风不严密，效率 偏低，达不到要求；而废气温度约为200，所排放的粉尘颗粒较细，小于10 m 的约占80%，含量小于10%，因此，如采用传统的电除尘器，则比电阻偏高， 需要增加增湿塔，这样维护管理复杂，投资费用高。综合上述，袋式除尘器对该

13、除尘过程有更优越的表现。因此，拟定选择袋式除尘器。根据需要，本设计确定玻璃纤维袋式除尘器。其主要参数见下表3.4除尘器主要参数除尘器形式上部进风，正压操作，微负压排风除尘器外形尺寸15m 7m 20 m玻璃纤维袋规格250mm10000mm滤袋材质中碱、有机硅及石墨处理的玻璃纤维布处理风量38000m /h滤袋数量共432个，分6仓，12室，每室36个滤袋总过滤面积3391m 2过滤风速0.4m/min除尘本体结构混凝土砖墙结构清灰方式自动反吹缩袋清灰设计除尘效率9907%除尘器阻力784.53 Pa清灰反吹风量38300m /h反吹风风压1176.80 1569.06 Pa3.3方案确定与论

14、证工艺流程图旁II燃煤祸炉一进口烟逍一褒式除尘器一出【烟道一引凤机 烟囱|钢炉出口淨叱盾烟气(滑艾用)除灰垂统图1除尘工艺流程图332方案论证袋式除尘器是一种高效除尘器。它的优点主要是：(1) 除尘效率高，可捕集0.3nm以上的粉尘，使含尘气体净化到15mg/m3甚至以下（2）附属设备少，投资省，技术要求没有电除尘器那样高。（3）能捕集电除尘难以回收的粉尘；并且在一定程度上能收集硝化物、硫 化物等化合物。（4）对负荷变化适应性好，特别适宜捕集细微而干燥的粉尘，所收的干尘 便于处理和回收利用。（5）袋式除尘器收集含有爆炸危险或带有火花的含尘气体时安全性较高。 本设计单独使用一种除尘器就能达到要求

15、。4 、 除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置4.1 各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房的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，占地面积省，并使安装、操作和检修方便。除尘管道配置应考虑 以下条件：（1）在生产工艺和现场条件允许的前提下，系统的管道应尽可能短，以便 节省投资、减少运行费用。（2）对于多个污染源的场合，可以分散布置多个独立系统，也可采用联合 布置成集中系统。压缩除尘系统数量对减少排放源和维护管理均有好处。（3）粉尘质量浓度较大时，管道以垂直或倾斜布置为宜。斜管与水平面的 夹角应

16、大于粉尘的安息角。采用水平管道，风速应大些，同时应设置清灰孔，其 风速应比垂直管道高25 m/s 。（4）为降低系统的压力损失，管道弯头的曲率半径以管径的1.52倍为宜管道的三通及主管与主管的连接处，以取夹角小于 35 °为宜。管道渐扩管和渐缩管的扩角以120。为宜、收缩角以25。为宜。(5) 风机入口与管道的连接以渐扩或渐缩的直管最好。如采用弯管，转弯的方向应与叶轮旋转方向一致，以免影响风机效率。风机出口不应直接转弯，必 须转弯时，转弯方向应与叶轮旋转方向一致。(6 )为系统启动方便，风机入口管道上应装设调节阀门，风机出口管道上 应设环境保护监护用的检测孔。4.2管径的确定d=罟(

17、m)式中：'3Q 工况下管烟气流量，m /s ;烟气流速，m/s (对于锅炉烟尘为1015 m/s).取=15m/s ，则d=0.49(m)表4.1圆整并选取风道钢制板外径允许偏差外径D/mm钢制板壁厚/mm/mm500±10.75d 1 =500- 2 X 0.75=498.5(mm)由公式可计算出实际烟气风速=14.4 (m/s)5、烟囱的设计5.1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确定烟囱的高度。表5.1锅炉烟囱的高度锅炉房总额定<112266 1010 2026 35出力/(t/h)烟囱最低

18、允许202530354045高度/m锅炉房总容量:4X 4=16(t/h)，故选定的烟囱咼度为0m。5.2烟囱直径的计算烟囱出口径可按下式计算d 2 =0.0188(m)式中:Q'-通过烟囱的总烟气量，m'/h ；-按表5-1选取的烟囱出口烟气流速，m/s表5.2烟囱出口咽气流速(m/s)通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风10 20自然通风6102.5 3选定 =15 m/s结果为d 2 =0.49 (m)圆整取d2=0.50m烟囱底部直径d 1 = d 2+2 x i XH (m)式中：d2 烟囱出口直径，m ；H烟囱咼度，m ;i烟囱锥度，通常取i=0.020.03。

19、烟囱底部直径，取i=0.02,d1= 0.50 +2 X 0.02 X 40=2.10 (m)圆整取 d 1=2.50 (m)5.3烟囱的抽力Sy=0.0342H(1273 tk273)x B ( Pa) tp式中:H烟囱咼度，m ;tp 烟囱烟气平均温度，C；tk外界空气温度,（冬季室外温度：-C） ,c；B 当地大气压，（97.86kPa）。S y=183( Pa)结果为：6. 系统阻力计算6.1摩擦压力损失对于圆管l=XL?( Pa)d 2式中：L管道长度（不包括管件、阀门自身尺寸大小）,m ;d管道直径，m ；3烟气密度，kg/ m ;管中气流平均速率， m/s ;摩擦阻力系数,是气体

20、雷诺数Re和管道相对粗糙度K/d的函数。可 以查手册得到（实际中对金属管道值可取0.02，对砖砌或混凝土管道值可取0.04 ）。（1 ）对于直径 500mm 圆管L=9.5m,金属管道入值可取0.02-7 =1.34 273=0.84 (kg/m3)273 160443结果为:l =30.4 ( Pa)(2) 对砖砌或混凝土拱形管道S=2 -D2=B 2 + 丫号)2 (m 2)D=500mm式中，S为面积c故 B=450 (mm )6.2局部压力损失式中:E异形管件的局部阻力系数,与E相对应的断面平均气流速率，m/s ；3烟气密度，kg/ m 。设计如图图2除尘器入口前管道示意图(1 )图2

21、中一为渐缩管，aW 4度时。E取0.1取 a =45 ° ,=14.4 m/s结果为：=13.89 ( Pa)L1 =0.05 x tan67.5=0.12 (m)(2) 图2中二为30 ° Z形弯头H=2.985-2.39=0.595=0.6 (m)H/D=0.6/0.5=1.2 ,取'=0.157E =E RE查手册得 E RE=1.0, E =1.0 x 0.157=0.157结果为：=12.6 ( Pa)(3) 图2中三为渐扩管查大气污染控制工程附表一，并取a =30。，贝U E =0.39A2 = 0.35 1=15.2( Pa)A13.14 049854

22、.1 0.4985 . 厂 c cc / 、L 3=tan 15=0.93 (m)图3除尘器出口至风机入口段管道示意图(4) a为渐缩管，当a冬45。，取0.1取 a =30 ° ，=14.4 m/s结果为： P =8.0( Pa)L=0.93(m)(5) b、c 均为 90。弯头，D=500mm ,取 R=D , 贝U E =0.23结果为：夕=18.4 ( Pa)两个弯头 =2厶 P =2 XI 8.4=36.9( Pa)(6) T形三通管E =0.78AP =62.4( Pa)(7)对于T形合流三通，E结果为：=0.55A P =44( Pa)因此，系统总阻力(烟气在锅炉出口前

23、阻力800 Pa ,除尘器阻力1128 Pa )为：h =30.4+84.1+13.89+12.6+15.2+8+36.8+62.4+44+800+1128=2335.39( Pa)7、风机、电动机的选择及计算7.1风机风量的计算273 tp 101 3253Qy=1.1Q匕 101.325(m /h)273B式中：1.1 风量备用系数；3Q 标准状态下风机前风量，m /h ;tp 风机前烟气温度，C；B当地大气压力,k Pa。结果为：Qy =11109.8(m 3/h )7.2风机风压的计算标准状态下风机风量计算及选择风机型号Hy=1.2(Sy)273 tp273 ty101.325B1.2

24、93y(Pa)式中:1.2 风压备用系数；h系统总阻力，Pa;Sy 烟囱抽力，Pa；tp 风机前烟气温度；C；ty 风机性能表中给出的试验用气体温度，C；标准状态下烟气密度,31.34kg/ m结果为:H y =2400(Pa)根据H y和Qy，选定丫5-47 U型No.7c的引风机，它是在原丫5-47 U型 引风机性能基础上改进的产品，该引风机最佳工况点的全压效率为85.6%，与原丫5-47 U型引风机相比较，由于进行了一系列改进，使噪声值有显著降低， 噪声指标为12.5dB。所选风机性能表如下。表7.1引风机性能表机号传转速流量/全压效率功率所需功率动方式/r/mi n3m /h/Pa/%

25、/kw/kwC式23201566828348514.5119.85电动机功率的计算(kw)QyHy e=3600 1000 ! 2式中：3Qy 风机风量，m /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，高效风机约为0.9);2 机械传动效率；电动机备用系数，对于引风机，B =1.3e= 16.9 (kw)根据电动机的功率、风机的转速、传动方式选定丫180M-2 型电动机。表7-2电动机参数电动机型号 转速/ ( r/min )功率/kw传送皮带Y180M-2232022C-18008 .系统中烟气温度的变化8.1烟气在管道中的温度降t1q?FQ?CC)式中:3Q标准

26、状态下烟气流量，m /h ；2F 管道散热面积，m ;室外管道长：L=9.5-1.46=8.04( m )F=n L D =3.14 X 8.04 X 0.5=12.62 (m 2)詣=9.4 （中8.2烟气在烟囱中的温度降t2H ?A、DC)式中：H烟囱高度;A 温降系数;D 合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h表8.1烟囱温降系数砖烟囱（H砖烟囱（壁钢烟囱（无钢烟囱（有50m，壁烟囱种类衬筒）衬厚小于厚大于0.5m )0.5m )A20.80.40.2H ? A t2=.D(C) =4(C)总温度降:t= t1 + t2 =9.4+4=13.4(C)9、设备一览表设计相关设备一览表

27、（砖砌烟道，导角为 45。，与圆管连接处采取密封措施，所有器件接口处均用法兰盘连接）表9.1设备一览表序号名称个数规格型号备注H=40m 上径直径1烟道1800，下径直径500，厚砖烟道3002入孔1500 X 4003导流板14烟道11000 X 1000砖烟道外径直径500，壁厚5圆管钢制0.756V形带57风机4Y5-47 U 型 NO.7C8电动机4Y180-29弯头890。圆形，直径50010天圆地方12袋式除尘250mm10000mm114器MC241-20 型12弯头430 ° Z 型13锅炉SZL4-1310、净化处理设施的总平面布置图、立面图及剖面图图4锅炉房平面布

28、置图HJ图5锅炉烟气除尘系统立面图23图7除尘器剖面图1、反吹风机2、气缸3、反吹风道4、卸灰阀参考文献1 郝吉明，马广大主编，大气污染控制工程， ：高等教育， 20022 何争光，闾裕林主编，大气污染控制工程及应用实例， ：化学工业教材出版 中心， 20043 明主编，环保设备原理 ?设计 ?应用，化学工业， 20074 王玉彬主编，大气环境工程师实用手册， ：中国环境科学， 20035 郭静，阮宜纶主编，大气污染控制工程， ：化学工业教材出版中心， 20016 航天部第七研究编，工业锅炉房设计手册， ，中国建筑工业， 19867 奚士光等主编，锅炉及锅炉房设备， ，中国建筑工业， 19948 胡满银，毅，忠编著，除尘技术， ，化学工业环境 ? 能源出版中心， 20069 鹿政理主编，环境保护备选用手册大气污染控制设备，市环境科学设 计研究院组织编写10 同济大学主编，锅炉及锅炉房设备， :中国建筑工业， 2000总结本人毕业论文从选题， 实现条件到论文的写作等阶段， 自始至终都是在老师 悉心指导和大力帮助下完成的。 我的毕业设计是燃煤锅炉除尘系统设计。 就是针 对某燃煤采暖锅炉房排出大量烟尘及有害气体对周围环境和居民健康造成危害 的情况来设计烟气除尘系统。 通过大学四年的理论学习， 现在真正动手设计起来 还是莫不找头脑， 便与小组成员探讨研究， 尽管容可能与之有