大气污染控制工程设计

1、大气污染控制工程设计 前 言大气污染控制工程是高等学校环境工程专业的一门重要专业课大气是人类赖以生存的最基本的环境要素构成了环境系统中的大气环境子系统但随着自然活动更主要的是人类的生产生活大气质量下降污染日益严重工业废气所排放的大量污染物是最主要的原因在我国针对工业废气的治理多采用符合我国国情和不同地区特点的先进技术如在各项建设中纳入大气污染防治规划与措施实行三同时酸雨对人类产生着最直接最严重的危害形成酸雨的根本过程是燃煤过程向大气中排放大量的硫氧化物或者酸性气体我国是以煤为主要能源的国家随着国民经济的发展能源的消耗量逐步上升大气污染物排放量逐步增加而就我国的经济和技术发展水平及能源结构来看以

2、煤炭为主要能源的状况在今后的相当长时间内不会改变我国的大气污染将以煤烟型污染为主因此控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量的主要问题之一本设计是针对锅炉烟气的消烟除尘使其排放到大气的烟尘达到国家规定的标准不致造成环境污染根据煤的工业分析元素分析等信息设计出的采暖锅炉除尘脱硫设施系统采暖锅炉所排放出来的烟尘是造成大气污染的主要污染源之一本设计将所学的知识系统化对工业锅炉烟气进行除尘通过对锅炉产生烟气量的原始数据进行分析并将所学的几种除尘器进行比较最终选择旋风除尘器来除尘以达到排放标准在设计过程中对烟气系统的阻力设计风机电机的选择工程该费用的预算都进行了很详细的计算同时将设计出来的器用CAD绘图并打印

3、出来通过这次设计了解了工程设计的内容方法及步骤培养了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由于作者的水平限制以及经验不足缺点错误在所难免热切希望老师多多批评指正 摘 要本设计将所学的知识系统化对工业锅炉烟气进行除尘通过对DZL-25型锅炉产生烟气量的原始数据进行分析并将所学的几种除尘器进行比较最终选择旋风除尘器来除尘以达到排放标准在设计过程中对烟气系统的阻力设计风机电机的选择工程该费用的预算都进行了很详细的计算同时将设计出来的器用CAD绘图并打印出来通过这次设计了解了工程设计的内容方法及步骤培养了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

4、使用技术资料编写设计说明书的能力This design what we learned are systematical about air pollution for removing industrial boiler flue dust through Analysis the original data of flue gas volume produced by DZL-25 type boilers and comparing some different kinds of dust collector that we know in the classfinally choosi

5、ng the cyclone dust separation to remove the dust to meet emission standards During the design the resistance of flue gas system design fan motor selection project the costs of the budget are carried out very carefully then drawing the design drawings by CAD drawings and printing them out With this

6、design understanding of engineering design content methods and procedures culthuring the capabilities of determining the air pollution control systems design design calculations detailed drawing using the technical information and preparation of design specification 目 录第一章 除尘概述511 除尘概况5111 烟尘概况5112

7、烟尘危害612 烟尘治理8121 机械式除尘器8122 电除尘器10123 过滤式除尘器10124 湿式除尘器11第二章 设计原则范围与依据1321 确定设计方案的原则13211 方案的可行性13212 方案的经济性13213 方案的先进性1322 除尘器的选择依据13第三章 工艺流程1531 锅炉烟气参数确定15311煤与烟气的性质15312处理要求15313气象资料15314厂区地形1532 烟气治理方案及原理15第四章 设计计算1741 消烟除尘系统的计算17411 烟气量的计算17412 烟气含尘浓度18414石灰消耗量的计算1942 烟气系统净化设备的选取19421除尘器应达到的除尘

8、效率19422除尘器的选取1943系统中烟气温度的变化21431烟气在管道中的温度降21432烟气在烟囱中的温度降2144 确定除尘器风机和烟囱的位置及管道的布置22441各装置及管道布置的原则22442管径的确定22443 烟囱的确定2345 系统阻力的计算24451 摩擦压力损失24452局部压力损失2546 风机电机的选择28461风机风量的计算28462 风机风压的计算29463 电动机功率的计算29第六章 思考题33致谢及参考文献36 第一章 除尘概述11 除尘概况环境工程通常把气体与粉尘的多相混合物的分离操作称为除尘微粒不一定局限于固体也可以是液体微粒多相混合物中处于分散状态的物质

9、称为分散相或分散物质通常称为粉尘或粉尘微粒作为除尘对象的尘粒直径一般在100001微米之间100微米以上的尘粒由于重力作用很快将降落不作为除尘对象10微米以上尘粒易于分离问题不大成为问题的是10001微米之间的尘粒特别是1微米以下微尘粒分离较为困难也有害于人体是目前主要的研究范围除尘在化工生产中的应用主要如 净化分散介质 如催化反应的原料气中如有固体微粒会严重影响催化剂的效能必须在原料气进入反应器之前把它除掉 回收分散物质 如流化床反应器送出的气体中一般夹带着许多催化剂微粒为降低成本也为保护环境这些催化剂必须加以回收又如从干燥等工艺过程的气流中回收固体产品 净化排放气 在生产中排放废气之前要尽

10、量分离出其中的固体微粒以展开综合利用和保护环境 消除爆炸危险 某些含炭物质及金属细粉与空气混合能形成爆炸混合物因此在混合之前应将能爆炸的物质去掉除尘设备在化工生产中应用极为广泛而在某些基本化学工业如硫酸合成氨等除尘器历来被作为关键设备随着化工业的迅速发展特别是装置日益大型化在能量回收气体净化催化回收及防止大气污染等工程中高效除尘器则成为关键设备之一111 烟尘概况烟气的排放中粉尘是一个危害性很大的因素粉尘的定义为由自然力或机械力产生的能够悬浮于空气中的固体微小颗粒国际上将粒径小于75m的固体悬浮物定义为粉尘在通风除尘技术中一般将1-200m乃至更大粒径的固体悬浮物视为粉尘向空气中放散粉尘的地点

11、或设备称作尘源在自然力或机械力的作用下使粉尘或雾滴从静止状态变为悬浮与空气中的现象称作尘化作用按粉尘粒径的大小可以把粉尘分为 可见粉尘可见粉尘是指用肉眼可见粒径大于10m以上的粉尘 显微粉尘显微粉尘是指粒径为025-10m可用一般光学显微镜观察的粉尘 超显微粉尘超显微粉尘是指粒径小于025m只有在超显微镜或电子显微镜下可以观察到的粉尘粉尘来源可分为两大类一是人类活动引起的二是自然过程引起的后者包括火山爆发山林火灾雷电等造成各种尘埃自然过程对大气的污染目前人类还不能完全控制但这些自然过程多具有偶然性地区性而两次同样过程发生的时间往往较长由于自然环境有一定的容量和自净能力自然过程所造成的粉尘污染经

12、过一段时间后会自动消失对整个人类的发展尚无根本性的危害人类活动引起的粉尘主要来源于3个方面即工业生产污染生活活动污染源及交通运输污染源 工业生产污染源如火力发电厂钢铁厂化工厂矿山作区等工业部门的生产以及燃料燃烧过程皆向大气中排放大量的粉尘及其他有害成分工业生产污染源是造成粉尘污染的最主要的来源 生活污染源城市和工矿企业住宅区商业区千家万户的生活炉灶经营性炉灶以及采暖锅炉的烟囱同样会向大气中排入烟尘 交通运输污染源汽车火车轮船飞机等交通工具排放的尾气及行走二次扬尘都含有粉尘污染物在交通运输业十分发达的今天尤其在城市它已成为粉尘污染的重要来源之一空气污染物总量中约有10-15是以粉尘颗粒形式存在的

13、在颗粒物总量中来自机动车辆的占3来自工业方面的占53由发电站产生的占13由工业锅炉排出的占20由垃圾处理造成的占9来自其他源的颗粒物有海洋盐类火山灰风蚀的粉尘道路尘土森林火灾的生成物以及植物花粉和种子112 烟尘危害粉尘的危害主要包括以下几个方面粉尘对人体健康的危害 呼吸系统疾病尘肺是指由于吸入较高浓度或长时间吸入的生产性粉尘而引起的以肺组织弥漫性纤维化病变 其他系统的疾病接触生产性粉尘除可引起上述呼吸系统的疾病外还可引起眼睛及皮肤的病变如在阳光下接触煤焦油沥青粉尘时可引起眼睑水肿和结膜炎粉尘落在皮肤上可堵塞皮脂而引起皮肤干燥继发成毛囊炎脓皮病等有些矿物性粉尘如玻璃纤维和矿渣棉粉尘长期作用于皮

14、肤可引起皮炎也有一些腐蚀性和刺激性的粉尘如石灰等粉尘作用于皮肤可引起某些皮肤病变和溃疡性皮炎粉尘爆炸 粉尘爆炸影响因素 分散在空气或可燃气中的某些粉尘需同时具备氧气高温源可燃粉尘容器四个条件才会燃烧爆炸粉尘的爆炸在瞬时间产生伴随着高温高压热空气膨胀形成的冲击波具有很大的摧毁力和破坏性这方面的伤亡事故及随时带来的巨大经济损失引起人们对粉尘爆炸问题的高度重视 粉尘爆炸危险 在矿山开采粉尘冶金粮食加工食品生产塑料工业染料和涂料洗涤剂漂白剂农药和医药制造业以及植物纤维纺织工艺等普遍存在着粉尘爆炸危险由此可见除尘系统的粉尘爆炸危险不容忽视锅炉除尘器由于炉内煤粉飞扬易引发明火引爆事故在粮食系统木材加工工业

15、纺织工业等部门都出现过除尘系统中的可燃性粉尘着火爆炸事件三粉尘的其他影响 粉尘对能见度的影响 当光线通过含尘介质时由于尘粒对光的吸收散射等作用光强会减弱出现能见度降低的情况在一些污染严重的城市工业区以及一些粉尘作业场所能明显地察觉到能见度的降低 对建筑物植物和动物的影响 空气中的尘粒本身可能是化学惰性的或活性的它们如果上是惰性的也可以从大气中吸收化学活性物质或者它们会化合成多种化学活性物质据化学成分和物理性能尘粒物质能对建筑物起到广 泛的破坏作用尘粒落在涂料的建筑物表面玻璃幕墙上就会把它弄脏每年对建筑物和构筑物内外的重新涂装和清洗费用相当可观 粉尘对设备产品的影响 含尘气流在运动时与壁面冲撞产

16、生切削和摩擦引起机器设备的磨损含尘中的粉尘磨损性与气流速度的23次方成正比气流速度越高粉尘对壁面的磨损越严重但粉尘浓度达到某一程度时由于粉尘粒子之间的相互碰撞反而减轻了与壁面的碰撞摩擦含尘空气中的尘粒沉降到机器的转动部件上将加速机件的磨损影响机器工作精度甚至使小型精密仪表的部件卡住不能工作粉尘污染不仅影响产品的外观还能造成产品质量的下降12 烟尘治理工业锅炉所排放出来的烟尘是造成大气污染的主要污染源之一所排放出来的烟尘是由烟炱黑烟和灰尘所组成由于它们的发生过程性质不同因此解决的方法也不相同烟炱的主要成分为碳氢氧及其化合物解决的方法可以通过改造锅炉进行合理的燃烧调节使其在炉膛内燃烧掉同时也降低了

17、排尘的原始浓度灰尘主要是碳粒和灰分等颗粒物可以通过加装除尘器的办法解决工业锅炉烟气除尘中为了将尘粒从烟气中分离出来所采用的各种各样除尘装置就是利用不同的作用力包括重力惯性力离心力扩散附着力电力等以达到从烟气中分离和捕集的目的工业锅炉可以采用的各种除尘装置按烟尘从烟气中分离出来的原理可以分为下列四大类 机械式除尘器 电除尘器 过滤式除尘器 湿式除尘器121 机械式除尘器机械式除尘装置是目前国内使用较普遍的除尘装置它包括重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器等类型这类除尘装置具有结构简单制造方便投资少运行费用低管理方便且耐高温等优点重力沉降室和惯性除尘器的除尘效率一般不高在4060之间可以作为初级除尘使用

18、旋风除尘器的除尘效率在90左右多管式旋风除尘器的除尘效率较高 重力沉降室重力沉降室是最简易的一种除尘装置其作用原理是当含尘烟气进入沉降室后由于截面积突然扩大烟气流迅速降低烟气利用自身的重力作用使其自然沉降到底部从而把烟粒从烟气中分离出来这种除尘装置一般只能除去大于40m以上的大颗粒尘因此效率较低重力沉降室的除尘效率与沉降室的结构烟气中尘粒的大小尘粒的密度烟气流速等因素有关如在沉降室内合理布置挡板隔墙喷雾等措施对提高除尘效率有一定的作用 惯性除尘器 惯性除尘器是利用烟气流动方向发生急剧改变时由于尘粒受惯性力的作用而将尘粒从气体中分离并捕集下来的一种装置一般惯性除尘器的气流速度愈高气流方向转变角度

19、愈大转变次数愈多净化效率愈高压力损失也愈大惯性除尘器用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘具有较高除尘效率对粘结性和纤维性粉尘则因易堵塞而不宜采用由于惯性除尘器的净化效率不高故一般只用于多级除尘中的第一级除尘捕集10-20m以上的粗尘粒压力损失依型号而定一般为100-1000Pa其结构型号多种多样可分为以气流中粒子冲击挡板捕集较粗粒子的冲击式和通过改变气流流动方向而捕集较细粒子的反向式 旋风除尘器旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置广泛应用于工业锅炉的烟气除尘中其它行业也常用以回收有用的颗粒物如催化剂茶叶面粉奶粉等旋风除尘器具有结构简单投资省除尘效率高适应性强运行操作

20、管理方便等优点是消除烟尘危害保护环境的重要设备之一通常情况下旋风除尘器能够捕集5m以上的尘粒其除尘效率可达90以上旋风除尘器的种类按进气方式可以分为切向进入式和轴向进入式二类从气流组织上来分有回流式直流式平旋式和旋流式等多种国内主要运用的有XZZ型旋风除尘器XZDG型旋风除尘器XNDG型旋风除尘器SG型旋风除尘器等122 电除尘器电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中使尘粒荷电并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘器上将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备电除尘过程与其它除尘过程的根本区别在于分离力主要是静电力直接作用在粒子上而不是作用在整个气流上这就决定了它具有分离粒子耗能小气流阻力

21、也小的特点由于作用在粒子上的静电力相对较大所以即使对亚微米级粒子也能够有效地捕集电除尘器的应用较为广泛其优点主要有压力损失小处理烟气量大能耗低对细粉尘有很高的捕集效率可在高温或强腐蚀性气体下操作但是它的一次性投资较高占地面积大制造安装要求高、维护管理技术性强高浓度时要用前置除尘123 过滤式除尘器过滤式除尘器又称空气过滤器是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置采用滤纸或玻璃纤维等填充层做滤料的空气过滤器主要可用于通风及空气调节方面的气体净化其主要包括袋式除尘器和颗粒层除尘器 袋式除尘器 袋式除尘器的除尘过程是和滤料及粉尘的扩散惯性碰撞遮挡筛分重力和静电等因素有关采用纤维织物作滤料的袋式除

22、尘器主要用在工业尾气的除尘方面对捕集小颗粒粉尘的性能较好除尘效率高一般可达99广泛应用于水泥冶金陶瓷化工食品机械制造等工业和燃煤锅炉的烟尘净化中但是对温度较高湿度较大带粘性粉尘和有腐蚀性的烟尘不宜使用 颗粒层除尘器 颗粒层除尘器是利用颗粒状物料如硅石砾石焦炭等作填料层的一种内部过滤式除尘装置其除尘机理与袋式除尘器类似主要靠惯性截留及扩散作用等过滤效率随颗粒层厚度及其上沉积的粉尘层厚度的增加而提高压力损失也随之增大颗粒层除尘器是七年代出现的一种除尘装置能耐高温耐腐蚀耐磨损除尘效率高维修费用低但也有其缺点体积比较大清灰装置比较复杂阻力也比较高目前颗粒层除尘器主要用于处理高温含尘气体124 湿式除尘

23、器湿式除尘器是使含尘气体与液体一般为水密切接触利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置湿式除尘器可以有效地将直径为01-20m的液态或固态粒子从气流中除去同时也能脱除气态污染物它具有结构简单、造价低占地面积小操作及维修方便和净化效率高等优点能够处理高温高湿的气流将着火爆炸的可能减至最低但采用湿式除尘器时要特别注意设备和管道腐蚀以及污水和污泥的处理的问题湿式除尘器也不利于副产品的回收目前根据湿式除尘器的净化机理可将其分为七类重力喷雾洗涤器旋风洗涤器自激喷雾洗涤器板式洗涤填料洗涤器文丘里洗涤器机械诱导喷雾洗涤器 重力喷雾洗涤器重力喷雾洗涤器是一种最简单的湿式除尘装置除尘效率低所

24、以它与其它除尘器串连作为第一级除尘根据塔内烟气与液体的流动方向可以分为顺流、逆流和错流三种型式最常用的是逆流喷雾塔 旋风洗涤器最简单的旋风洗涤器是在干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴进水喷嘴也可以安装在旋风洗涤器的入口处而在出口处通常还需要安装除雾器旋风洗涤器的另外一种形式是中心喷雾而在我国应用最广的是旋风水膜除尘器旋风洗涤器气体入口速度范围一般为15-45ms离心洗涤器净化5m以下的粉尘是有效的中心喷雾的旋风洗涤器对于05m以下的粉尘的捕集效率可达95以上旋风洗涤器适用于处理烟气量大和含尘浓度高的场合它可以单独采用也可以安装在文丘里洗涤器之后作为脱水器 文丘里洗涤器文丘里洗涤器是一种高

25、效湿式洗涤器但动力消耗和水量消耗都比较大常用在高温烟气降温和除尘上其结构由收缩管喉管和扩散管组成主要工作原理是惯性碰撞 自激喷雾洗涤器自激喷雾洗涤器是一种效率较高的洗涤器这种洗涤器没有喷嘴也没有很窄的缝隙因此不易堵塞是一种常用的湿式除尘器自激喷雾洗涤器是靠含尘气流自身直接冲击水面而激起的浪花与水雾来达到除尘目的的该洗涤器随水位的增高气流速度的增大效率也将提高但此时的阻力损失也增加不过该洗涤器的耗水量少其水气比为134kg1000m3 板式洗涤器板式洗涤器的结构主要有布满小孔的筛板淋水管档水板水封排污阀及进出口所组成该除尘器结构简单投资少效率高可以用水泥制造外壳节约钢材能够耐腐蚀缺点是耗水量大筛

26、板易于堵塞 第二章 设计原则范围与依据21 确定设计方案的原则确定设计方案总的原则是在可能的条件下尽量采用科学技术上的最新成就使生产达到技术上最先进可行性设计方案应充分考虑符合国情和因地制宜原则流程布置和设备结构不应超出一般土建要求和机械加工能力应对市场情况作适当的综合分析估计产品目前和将来的市场需求设计应符合能量充分有效合理利用和节能原则先进性应对目前存在的问题提出改进方案和改进措施并尽可能采用国内外最新技术成果y 56Hy 5Sy 1 Oy 8 Ny 2Wy 7Ay 16dy 163112锅炉及烟气的资料锅炉型号DZL-25型热效率75排烟温度160风机实验气体温度235环境温度4当地大气

27、压975×104Pa空气过剩系数 14烟气在锅炉出口前阻力1100Pa烟气密度138m3排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例18烟气其它性质按空气计算312处理要求环境空气质量标准GB30951996大气污染物综合排放标准GB162971996锅炉大气污染物排放标准GBl3271-2001中二类区 II时段 标准烟尘浓度排放标准200mgm3二氧化硫排放标准900mgm3 313气象资料风向常年主导风向为西南风气温全年平均气温为16 50C全年平均气温80C有21天极端气温最高为3800C最低为90C水文全年平均最大日降雨量为1163mm314厂区地形净化处理设备处理站位于锅炉房的北侧1

28、0m地势平坦地面标高55m平均地面坡度为003005地势为东南高西南低征地面积为250m2净化系统布置场地如图1-1所示的锅炉房北侧10m以内32 烟气治理方案及原理工业锅炉所排放出来的烟尘是造成大气污染的主要污染源之一烟气的治理可以通过加装除尘器的办法解决工业锅炉烟气除尘中为了将尘粒从烟气中分离出来所采用的各种各样除尘装置就是利用不同的作用力包括重力惯性力离心力扩散附着力电力等以达到从烟气中分离和捕集的目的工业锅炉可以采用的各种除尘装置按烟尘从烟气中分离出来的原理可以分为下列四大类 机械式除尘器 电除尘器 过滤式除尘器 湿式除尘器 第四章 设计计算本章节的计算过程中主要包括消烟除尘系统的设计

29、计算除尘的压力损失石灰消耗量的计算通风机等设备的选取计算根据计算结果再确定净化系统的设计方案41 消烟除尘系统的计算本节所包含的内容主要是锅炉出口理论烟气量的计算和实际烟气量的计算从而确定锅炉出口处烟气的流速同时根据国家二类区的排放要求确定本设计所要达到的除尘效率要求411 烟气量的计算4111 理论空气量的计算燃料中可燃成分是碳氢硫三种元素它们完全燃烧所需理论量计算如下 碳的燃烧C O2 CO2每千克碳完全燃烧需1867mN3氧气并产生1867 m3二氧化碳氢的燃烧H2 O2 H2O每千克氢完全燃烧需556m3氧气并产生111 m3水蒸气硫的燃烧S O2 SO2每千克硫完全燃烧需07 m3氧

30、气并产生07 m3二氧化硫每千克应用基燃料中元素重量分别为CY 56HY 5SY 1 OY 8 所以燃料完全燃烧时外部供氧理论量为Qa 478 1867CY556HY07SY-07OY m3kg 478× 1867×56556×507×1-07×1 607m3kgCYHYSYOY分别为煤中各元素所含的质量分数 4112 标准状态下理论烟气量的计算 CY 56HY 5SY 1 OY 8 NY 2WY 7AY 16dY 16QS 1867 CY0375SY 112HY124WY016Qa079 Qa08NYm3kg 1867× 56037

31、5×1 112×5124×7016×607079× 60708×2 748m3kg 式中Qa标准状态下理论空气量m3kg WY煤中水分所占质量分数 NYN元素在煤中所占质量分数4113 标准状态下实际烟气量的计算空气含湿量 1293gm30016m3m3 干空气空气过剩系数a 14QS QS1016 a-1 Qam3kg 7481016 14-1 ×607 9m3kg4114实际烟气量的计算 锅炉的效率为75 煤的热值20939kJkg 蒸汽热焓值25708kJkg所需热量为35×1000×25708kJ

32、h 89978000kJh 35t蒸汽的耗煤量th 5729 th 标准状态下烟气流量 Q QS×设计耗煤量 967×5729×1000 55399m3h 按55500m3h计算412 烟气含尘浓度排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例dsh 18C dsh×AYQSkgm3 2978mgm3 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 QS标准状态下实际烟气量m3kg 413标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 mgm3 2068mgm3 式中SY煤中含可燃硫的质量分数 QS标准状态下燃煤产生的实际烟气量m3kg414石灰消耗量的

33、计算 因湿式脱硫法CaS 13所计算是一千克煤燃烧所得SO2质量 二氧化硫质量 002068×967mg 019mg 13× 0022mg42 烟气系统净化设备的选取421除尘器应达到的除尘效率 1- 1-2002978 9328式中C标准状态下烟气含尘浓度mgm3 CS标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值取200mgm3 91314按91400计算 式中Q-标准状态下烟气流量 -工况下烟气温度K T-标准状态下温度273K则烟气流量为 目前国内有关化学工程及环境工程的资料对于除尘1 9 10的报道已较为详细干法除尘方法有重力沉降器惯性分离器旋风分离器多管式旋风分离器及旋流式

34、分离器等湿法除尘有喷淋塔文丘管洗涤器泡沫洗涤器湍球塔冲击型洗涤器强化型洗涤器等下表10为常用除尘器的性能表1 除尘器规格及性能参数除尘器名称除尘粒径m效率阻力Pa气速ms设备费运行费重力沉降器1005050-13015-2低很低惯性除尘器4050-70300-80015-20低很低旋风除尘器5-2070-90800-150010-15低低冲击式除尘器5951000-1600低中 文丘里除尘器05-190-984000-10000低高 电除尘器001-0190-9950-13008-15低中袋式除尘器0195-991000-1500101-03低较高本设计拟对一台锅炉进行烟气除尘锅炉的蒸气量为3

35、5th属于小型锅炉为节省费用并达到除尘率为9328考虑旋风除尘器最为适用旋风除尘器5是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置能有效的收集粒径为5微米以上的的尘粒且结构简单造价低廉维修工作量小粉尘适应性强是目前应用较多的一种除尘设备旋风除尘器有以下几个特点 结构简单器身无运动部件体积小占地面积小投资较少不需特殊的附属设备洗涤器要求供水及污水处理装置过滤式和电力除尘器要振打清灰装置电力除尘器还要高压整流电源等 操作维护简便压力损失中等动力消耗不大运转维护费用较低造价低除尘效率较高适应粉尘负荷变化性能好可用于高温含尘烟气净化 操作弹性较大性能稳定不受含尘气体的浓度温度限制对于粉尘的物理性质

36、无特殊性要求只是难以捕集5um以下的粉尘粒子而本次烟尘含少量5um以下的尘粒故适用 同时可根据化工生产的不同要求选用不同材料制作或内衬各种不同的耐磨耐热材料以提高使用寿命根据含尘气体的粒度分布所需的除尘效率以及烟气温度等因素选择XZZ型XZZ型旋风除尘器特点结构简单新颖高效中阻负荷适应性强运行稳定可靠钢耗小占地面积省管理维护方便造价低等特点 本除尘器可由单筒及数个单筒组合使用锥体底部带有反射屏防止二次气流将已分离的粉尘重新扬起带有料位料封装置除尘效率高可达95内壁涂抹有20毫米的耐磨耐高温衬料基耐磨性能是普通碳素钢的20-30倍其耐温达450以上可直接处理高温废气43系统中烟气温度的变化431

37、烟气在管道中的温度降 t1 0C 340C 式中Q标准状态下烟气流量m3hF管道散热面积m2CV标准状态下烟气平均比热容一般为13521357kJm2q 4187kJ m2h 室外q 5443kJ m2h 432烟气在烟囱中的温度降t2 0C式中H烟囱高度m D合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和th A温降系数可以由表1取得表1 温度系数表烟囱种类钢烟囱无衬桶钢烟囱有衬桶砖烟囱H50m壁厚小于05m砖烟囱壁厚大于05mA2080402 所以t2 300C总温度降 t t1t2 343 640C 44 确定除尘器风机和烟囱的位置及管道的布置441各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房的

38、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442管径的确定 式中Q工况下管内烟气流量m3s v烟气流速 1015ms14ms圆整并选取风道 表2 风管管径数据 外径 钢制板风管 外径允许偏差 壁厚 1600 100内径 d 1700-2100 1500 由公式可计算出实际烟气流速 443 烟囱的确定 首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量30th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3锅炉总额定出力30故选定烟囱高度为 45m表3 锅炉烟囱的高度锅炉总额定出力 th 21

39、22661010202635烟囱最低高度m202530354045 按表4选取的烟囱出口烟气流速 表4 烟囱出口烟气流速 通风方式 运 行 情 况全负荷时 最小负荷 机械通风 1020 45 自然通风 68 253选定 15 4432 烟囱底部直径 式中 烟囱出口直径m H烟囱高度m i烟囱锥度i 002003取i 0025 4433 烟囱的抽力 式中 H烟囱高度m 外界空气温度 烟囱内烟气平均温度 B当地大气压其中烟囱内烟气平均温度 t-t·h t-··h 160-34 -··45 154 所以 1909545 系统阻力的计算451 摩擦压力

40、损失对于圆管 式中L管道长度不包括管件阀门自身尺寸大小md管道直径m烟气密度kgm3管中气流平均速率ms摩擦阻力系数 a对于1500圆管 L 10m 工况状态下烟气的密度 所以压力降为 b对于砖拱形烟道 D 1500mm 所以 B 1252mm 452局部压力损失 式中异形管件的局部阻力系数查有关手册 与相对应的断面平均气流速率ms烟气密度kgm3 4521除尘器进气管的计算 图1除尘器入口前管道示意图烟道走势自行选择图1中一处为一渐缩管渐缩管的计算45时 01取 45v 150ms 二处为一30 Z形弯头 由手册查得 10×0157 0157 三处为一渐扩管 查表并取 30

41、6;则 019 4522除尘器出气管的计算 图 除尘器出口至风机入口段管道示意图 设两个均为90°弯头D 500取R D则 023 两个弯头 4523 T形三通管 图3 T形三通管示意图 对于T形合流三通 055 系统总阻力其中锅炉出口前阻力为1100Pa除尘器阻力800Pa 9213376740439661546641100800 2086 Pa 46 风机电机的选择风机的选择是关系到能否使烟囱烟气顺利排出因此风机的是否得当关系到整个设计是否合理在本节中着重从风机的风量和风机的风压两个方面来考虑通过和前面章节所计算的管道阻力相比较从而选择恰当的风机461风机风量的计算 11

42、5;55500 × 90213m3h 式中11风量备用系数Q标准状态下风机前风量m3htp风机前烟气温度B当地大气压力462 风机风压的计算 12× 2086-19095 × 3412Pa式中12风压备用系数系统总阻力PaSy烟囱抽力Patp风机前烟气温度ty风机性能表中给出的试验用气体温度y标准状态下烟气密度134kgm3463 电动机功率的计算 229kW式中Qy风机风量m3hHy风机风压Pa1风机在全压头时的效率一般风机为06高效风机约为092机械传动效率电动机备用系数对于引风机 13 确定烟气量 已知Q 91400m3h 又取安全系数11Q 91400&#

43、215;11 100540m3h 确定风机型号现风机运行系统中温度为145空气的密度发生了变化风量不变所以风压发了变化为了根据样本选择风机应该把实际工况下的风压换算成标准状态下的风压 P总 P总又因为 所以P总 P总综合各项指标查锅炉房实用设计手册第二版选用Y5-47-12型高效低噪离心引风机 全 压 Pa 3148 风 量 m3h 12121 效 率 85 内 功 率 kW 1247所需功率 kW 1706电机型号 Y160L-2滑轮高度 M 55 滑轮代号 7×64×3电机功率 kW 185 第五章 经济预算任何一个项目除要达到预期的运行目的外均要考虑其经济可行性只有在

44、经济条件允许的条件下才能正常运行本章节着重计算了从锅炉房出口处到烟囱段的各设备费用土建费用人工费用折旧费用等其他费用以验证本设计在在实际中的经济可行性51 工程费用预算511 成型设备费用预算在整个设计中的能购买到的成型设备有袋式除尘器电机风机其费用见表4 表4 主要设备表序号设备名称型号及规格数量价格元·台1旋风除尘器XZZD1000型21500002电机Y160L-2151500003引风机Y5-47-12型1035000512 烟囱费用预算砖结构高45m上口径12m口径35m查锅炉房实用设计手册可知16t锅炉上口径为12m的烟囱的造价参考指标为158876元估计此设计中的烟囱为

45、150000元513 管道费用预算用焊接钢管单价约为3000元吨总共约需用20m钢管约为32吨约需资金9600元砖烟道长约20米估计造价为5000元514 工程总费用将各项费用相加工程总费用大概为150万元1484600元运行成本预算521 所需电费选定风机的配套电机功率为185kw每度电费用为07元则费用为185×24×365×07×15 170万元522 所需人工费用聘2名工人清泥及对设备进行管理维护预计工资为1000元人·月总需费用为1000×2×12 24万元523 设备折旧费用设备按使用10年计算则每年的额折旧费为

46、150×10 15万元524 运行总费用151735151702415 4765万元53 分析在设备运行过程中还可能会遇到各种突发性问题这都需要进行解决难免会超出预算经费因此在实际运行过程中可能会超支另外回收的粉煤灰可作为建筑原料实验固体废物的资源化利用 第六章 思考题1锅炉烟气除尘的种类及适用范围答锅炉烟气除尘常用的除尘器有重力沉降室惯性分离器旋风除尘器冲击式除尘器电除尘器文丘里洗涤器袋式除尘器等重力沉降室的除尘粒径100m 除尘效率较低只能作为高效除尘的预除尘装置除去较大和较重的粒子惯性分离器除尘粒径40m净化效率不高故一般只用于多级除尘中的第一级除尘对于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘具有较高的除尘效率旋风除尘器的除尘粒径5-20m除尘效率一般结构简单操作维护简便性能稳定应用较为广泛冲击式除尘器的除尘粒径5m除尘效率95电除尘器的除尘粒径001-01除尘效率90-99对细粉尘具有很高的捕集效率可在高温或强腐蚀性气体下操作文丘里洗涤器的除尘粒径05-1m除尘效率90-98它是