某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计

目录1前言22设计原始资料3除尘工艺系统设计与计算43．1燃煤炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算43．1.1标准态下理论空气量43．1.2标准态下理论烟气量43．1.3标准态下实际烟气量53．1.4标准态下烟气含尘浓53．1.5标准态下烟气中二氧硫浓度的计算53．2管径确定63．3温降计算63．1烟气在管道中的温度降63．3.2烟囱度的确定73．3.3烟气烟囱中的温度降73．4净化统设计方案的分析确定3．1除尘器应达到的除尘效3．2除尘脱硫设备选择83．5烟囱设计93．1烟囱直径的计算93．2烟囱底部直径的计算93．3烟囱的抽力93．6系统力的计算103．1摩擦压力损失103．2局部压力损失103．7风机电动机选择及计算113．1风机风量的计算113．2风机风压的计算113．3电动机功率的计算124．小结135参考文献：6附录156．1除尘入口管道连接156．2风机口管道连接156.3T型三管15

1前言随着社会经济的发展，城市化与工业化进程的加速，以及煤、油为主的能源框架，环境污染越来越严重。而在我国的能源结构中以燃煤为主，众所周知煤炭在燃烧过程中会产生较多的污染物，尤其是向大气中排放酸性污染物，在大气迁移过程中形成酸性沉降物，即酸雨，而酸雨控制又得广泛关注。本设计是某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计，主要目的就是除尘与烟气脱硫，以达到污染物排放标准，其中主要包括除尘器的选择、烟气管网的布置及风机及电机的选择设计。

2设计原始资料锅炉型号：SZL4—13型，共4台（）设计耗煤量：600kg/h(台)排烟温度：160℃烟气密度（标准状态下：1.34kg/m空气过剩系数：1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成份的比例：烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：-1℃空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：

3

计C

Y

=68%H

Y

=4%S

y

=1%O

Y

=5%NY=1%WY=6%AY=15%VY=13%按锅炉大气污染物排放标准（GB13271）中二类区标准执行：烟尘浓度排放标准（标准状态下m

3二氧化硫排放标准（标准状态下mg/3净化系统布置场地如下图所示的锅炉房北侧以内。3/15

+0.79Q3除尘工艺系统设计计算3．燃煤锅炉排烟量及3．1.1标准状态下理论空气量'CY5.56YSY0.7m/kga式中CY,HY,Sy,OY—分别为媒中各元素所含的质量分数。已知煤中各种成分的质量分数为：煤的工业分析值：C

Y

=68%H

Y

=4%S

y

=1%O

Y

=5%N

Y

=1%W

Y

=6%A

Y

=15%V

Y

=13%各数值带入上式可得理论空气量：Qa＝6.9977m3/kg3．1.2标准状态下理论烟气量Qs’=1.867CY+0.375+11.2HY+1.24WY+0.16Q

a

+0.8N

3/kg)式中Qa：标准状态理论空气量，W

Y

：煤中水分子所占质量分数，NY：N元素在媒中所占质量分数.设空气含湿量12.93g/m

3

,将上面数值代入公式同理可求得标准状态下理论烟气量Qs’=1.867×(0.68+0.375×0.01)+11.2×0.04×6.9977+0.8×0.01=8.455m/kg

3．1.3标准状态下实际烟气量Q1.016a

(

/kg)其中：

过态下理论烟气；3/s态下理论空气；m/kg。已知空气过剩系数为1.4,可求出标准状态下实际烟气量Q＝8.455＋1.106×(1.4-1)×6.9977=11.30mS

3

/kg注意：标准状态下烟气流量Q以m3/h计，因此：Q计耗量已知设计耗煤量：600kg/h(台)则标准状态下烟气流量Q=11.30×600×4=27120m

3

/h3．1.4标准状态下烟气含尘浓度dCs

(kg/m3

)式中d—排烟中飞灰占媒中不可燃成分的质量分数shA

Y

—煤中不可燃成份的含量；Q—标准状态下实际烟气量，m3/kg。s已知:d=16%Qsh

Y

=15%Q=11.30ms

3

/kg代入上式求得标准状态下烟气含尘浓度

*0.1511.30

0.0021243．1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

10Q

6

/

3

)式中S

y

—煤的含可燃硫的质量分数；5/15

Qs—标准状态下燃煤产生的实际烟气量，

3

/kg已知:S

y

=1%,Qs=11.30m

3

/kg

代入上式可得C

SO2

=1.77×103mg/m

33．管径的确定

Q

()式中Q—工况下管内烟气流量v—烟气流速，m/s查有关手册确定，对于锅炉烟尘v=10～15m/s已知：每台锅炉的烟气流量Q=6780m

3

/h，取v=12m/s,可得d=0.45m圆整后取d=0.45m,可算得v=11.85m/s。3．温降的计算当烟气管道较长时，必须考虑烟气温度的降低。除尘器、风机、烟囱的烟气流量应按各点的温度计算。3．3．1烟气在管道中的温度降1

Qv

C式中Q—标准状态下烟气流量，m

3

/h;F—管道散热面积，m

2

;Cv—标准状态下烟气平均比热容（一般为～1.375kJ/m3.℃）q—管道单位面积散热损失。室内q=4187kJ/(m

2

.h)室外q=5443kJ(m

2

.h)，Q＝

3

/h,取Cv=1.360kJ/m3.℃,而F=LS=∏LD已知室内两段:L＝0.68m,D=0.6m;L=1.4m,D1122室外:墙到除尘器进口管道距离L=3.29m,径计D=0.45m;33除尘器到风机的管道距离L=4.2m,直径计D=0.45m;44风机到烟道入口的管道距离L=2.2m，直径计＝0.45m;55烟道入口到烟囱底部的烟道距离L6=12.79m,F=0.64m2;则⊿t＝0.58℃,⊿t=1.99℃,⊿t=2.74⊿t=3.5℃,⊿t=1.83℃，12345

⊿t=4.83℃6风机进口前温度降⊿t=⊿t+⊿t+⊿t+=8.81℃1234风机前温度t1=T-⊿t=160-8.81=151.2到达烟囱入口温度将⊿t’=⊿t+⊿t++⊿t+⊿t+⊿t=15.47℃123456因此到达烟囱入口烟气温度t2=T－⊿t＝160－15.47＝144.53℃3．3.2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1）确定烟囱的高度。表锅烟高表锅炉总额定出力t/h烟囱最低高度

<120

125

2～630

6～1035

10～2040

26～3545根据上表,由锅炉总额定出力为16t/h,烟囱高度为44m.3．3.3烟气在烟囱中的温度降

HD

式中H—烟囱高度，m;D—合用一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，；A—降温系数，可由表2查得：表囱降数烟囱种类A

钢烟囱（无衬筒）2

钢烟囱（有衬筒）0.8

砖烟囱（H<50m）壁厚小于0.5m0.4

砖烟囱壁厚大于0.5m0.2根据锅炉型号可知D=16t/h选择砖烟囱壁厚小于0.5m,取0.3m;因H=44,A＝0.4,由上公式可得⊿t=4.4℃,而烟囱得进气温度为144.53℃,那么烟囱的出2口温度为144.53-4.3=140.23℃7/15

3．净化系统设计方案3．4．1除尘器应达到的除尘效率

式中C—标准状态下烟气含尘浓度，mg/m.Cs—标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，

3

.已知:Cs=200mg/m

3

；C=2124mg/m

3

，可得h=90.6%3．4．2除尘脱硫设备选择综合上各因素可选出XDCG4型陶瓷夺冠高效脱硫除尘器，详情如下：图1除尘硫设备结构图表XDCG4型陶瓷冠效硫尘产性规型号XDGC4

配套锅炉容/处烟气量除尘效率t/hm/h/412000>98

排烟黑度级林曼黑度

设备阻力/Pa800～1400

脱硫效率/%>85

质量kg2800表XDCG4型瓷冠效硫尘外结尺H

H

H

H

A

B

C

D

E

F4460

2985

4235

700

1400

1400

300

50

350

1000

3．烟囱的设计3．5．1烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算d

Q式中Q—通过烟囱的总烟气量，m

3

/h；υ—按表5选取的烟囱出口烟,m/s。表

烟出烟流通风方式

运行情况机械通风自然通风

全负荷时10～206～10

最小负荷42.5～3由烟气总流量Q=27120m

3

/h,取υ=12m/s,可得烟囱出口内d=0.89m3．5．2烟囱底部直径的计算烟囱底部直径d式中d—烟囱出口直径，m；2H—烟囱高度，m；i—烟囱锥度，通常取i=0.02～0.03。取i=0.02,已知d=0.89m,H=44m2则d＝0.89+2×0.02×44=2.65m13．5．3烟囱的抽力y

11273k

式中H—烟囱高度，t—外界空气温度，k9/15

LLt—烟囱内烟气平均温度,pB—当地大气压，已知H=44m,t=-1℃,t=140.23℃,B=97860Pa；则S＝185.0Pakpy3．系统阻力的计算3．6．1摩擦压力损失对于圆管：L•（Pad式中L—管道长度值;钢管和砖砌的长度d—管道直径，ρ—烟气密度v—管中气流平均速率λ—摩擦阻力系数是气体雷诺数Re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λ值可取0.02对砖砌或混凝土管道λ值可取0.04已知管道长L=2.18+0.6+1.19+0.4+1.6+1.8+2.2=9.97mλ=0.02,v=11.85m/s,ρ=1.34kg/m

3则代入上面公式有⊿p=41.68PaL3．6．2局部压力损失2式中:ξ—异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得；v—与ξ相对应的断面平均气流速率，m/sρ—烟气密度，kg/m3已知90°弯头ξ＝1.1；30°Z形管ξ；天圆地方分别为：ξ＝0.19与ξ＝0.13；T形三通：合流管ξ；分流管ξ＝0.55；v=11.85m/s,ρ=1.34kg/m

3

代入上面公式有△p=273.78Pa有

＝41.68Pa＋273.78Pa＝1715.46Pa3．风机和电动机选择3．7．1风机风量的计算273101Q/h)273式中1.1—风量备用系数；Q—标准状态下风机前表态下风量，m3/h；t—风机前烟气温度，℃，若管道不太长，可以近似去锅炉排烟温度；pB—当地大气压力，kPa。已知Q=6780m3/h；t＝151.2℃；B＝97.86kPap代入上述公式得Q=1.120×10y

4

m

3

/h3．7．2风机风压的计算Hy

273273

y

101.3251.293y式中1.2—风压备用系数；

—系统总阻力，Pa；S—烟囱抽力，Pa；yt—风机前烟气温度；pt—风机性能表中给出的试验用气体温度，℃；yρy—标准状况下烟气密度，已知：

＝1715.46Pa＝151.2℃，ρy＝1.34kg/m3;pS＝185.0Pa，B＝97.86kPa,查得t＝250yy代入上式H=1488.25Pay11/15

由上面计算出风机风量Qy和风机风压Hy，所选风机的型号如下表：名称锅炉离心通风机

型号Y4-70-12

风压X围mmHO40～187

风量X围m/h890～18100

功率X围Kw1.5～5.53．7．3电动机功率的计算Ne

Hyy

式中Qy—风机风量，m

3

/h；Hy—风机风压，Pa；η—风机在全压头时的效率（一般风机为，高效风机约为0.91η—机械传动效率，当风机与电机直联传动时η=1用联轴器连接时η22=0.95～0.98，用V形带传动时η=0.95；2β—电动机备用系数，对引风机，β=1.3

2已知Q=1.120×104my

3

/h，H=1488.25Pa，η＝0.9，η=0.95y12代入上式得Ne＝7.04Kw根据计算得的