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文档简介

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

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