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文档简介
1、某工厂燃煤锅炉除尘系统课程设计说明书一、原始数据及条件设计耗煤量:800kg/h煤炭类型:烟煤燃煤组成:含C:75.2、H:4.1、S:0.62、N:0.85、O:6.6、水分:9.92、灰分:2.71。排烟温度:500空气过剩系数:28烟气密度(标态):1.34g/m室外空气平均温度:5锅炉出口的烟气阻力:1000Pa排灰系数:28二、锅炉房平面图锅炉房平面图欢迎下载目 录摘要1关键词11 前言22 处理单元的设计计算22.1 烟气排放量计算22.2 粉尘和二氧化硫浓度及除尘器除尘所需效率计算32.3 除尘和除硫设备选型42.4 换热器选型42.5 烟囱设计52.5.1 烟囱高度的确定52.
2、5.2 烟囱直径的计算52.5.3 烟囱的抽力计算53 管道计算及风机选型53.1 管道部设53.2 管道沿程阻力计算63.2.1 管道1-4段沿程阻力计算63.2.2 管道5-6段沿程阻力计算73.2.3 管道7-11段沿程阻力计算73.2.4 管道11-12段沿程阻力计算83.2.5 管道总沿程阻力损失93.3 局部阻力计算93.4 系统总阻力损失及风机选型104 设备和管道一览表10附录1 CLS型立式旋风水膜除尘器主要性能表12附录2 燃煤、燃油(轻柴油、煤油除外)锅炉房烟囱最低允许高度(GB 13271-2001)12参考文献13欢迎下载某燃煤锅炉烟气除尘系统设计摘要本设计以某工厂燃
3、煤锅炉为对象,设计了锅炉的烟气处理系统。主要包括换热器选型、除尘器选型、风机选型、管道部设和烟囱设计。设计出了一个烟尘和二氧化硫同步处理的尾气处理系统。关键词:锅炉;烟气;旋风水膜除尘器1 前言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,由黑烟和灰尘组成。由于它们哦发生过程、性质和粒径不同,因此解决的方法也不同。黑烟的主要成分为碳、氢、氧及其化合物,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的方法解决,同时也降低了排尘的原始浓度;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,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
4、性力、离心力、扩散、附着力、电力等)以达到将尘粒从烟气中分离和捕集的目的。工业锅炉所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4大类:机械式除尘器、电除尘器、过滤式除尘器和湿式除尘器。本设计是工业燃煤锅炉烟气净化系统设计,该锅炉燃烧的煤品种为烟煤。设计中除了要考虑到除尘外,还要考虑到烟煤燃烧释放出的二氧化硫处理。结合课堂知识和现实条件,设计出一套经济、合理的燃煤锅炉烟气处理系统。2 处理单元的设计计算2.1 烟气排放量计算本除尘系统共服务4台锅炉,每台锅炉耗煤量800kg/h,4台锅炉的总耗煤量为:(kg/h)。设有该锅炉燃烧所用烟煤1000g,则:表2-1 1000g烟煤需氧量
5、和烟气量计算表元素质量(g)物质的量(mol)需氧量(mol)烟气量(mol)C75262.66762.66762.667H414110.2520.5S6.20.1940.1940.194N8.50.60700.304O664.125-2.06250H2O99.25.11105.511灰分27.10由表2-1知,燃烧该煤1kg需氧量为:(mol)燃烧该煤1kg实际需空气量为:(mol)。由于排烟温度为500,水在此温度下为气态,空气过剩系数,因此燃烧该煤1kg表所排放出来的标准状况下的烟气量为:(mol)锅炉排烟温度为500,500(即773K)下燃烧1kg该烟煤排烟量为每台锅炉排烟量:(m3
6、/h)总烟气量:(m3/h)2.2 粉尘和二氧化硫浓度及除尘器除尘所需效率计算由表2-1可知,燃烧煤1kg该烟煤产生灰分质量为27.1g,排放二氧化硫0.194mol;从原始条件中可知,该锅炉的排灰系数为28;由2.1计算可知,燃烧1kg该烟煤在500下排放烟气量为24.745m3。由此可知:500下烟气粉尘浓度为:(g/m3)500下烟气二氧化硫浓度为:(g/m3)由于该锅炉为工业锅炉,执行锅炉大气污染物排放标准(GB13217-2001)中二类区标准,烟尘可允许排放浓度为200mg/Nm3,二氧化硫允许排放浓度为900mg/Nm3。换算为500摄氏度下,烟尘可允许排放浓度为70.63mg/
7、m3,二氧化硫允许排放浓度为317.85mg/Nm3。因此,除尘设备除尘效率最小值为:;除硫效率最小值为:。2.3 除尘和除硫设备选型查除尘设备选型资料可得,重力沉降室、旋风除尘器除尘效率可达50-80;重力喷雾除尘器、湿式洗涤除尘器、文丘里除尘器除尘效率可达80-95;文丘里除尘器、袋式除尘器、电除尘器除尘效率可达95以上。由2.2计算可知,本设计除尘效率最低要求为76.99,可采用重力沉降室或旋风除尘器除尘。由2.2计算可知,本设计除硫效率最低要求仅为36.86,脱硫要求并不高,可采用旋风水膜除尘器同时脱硫和除尘。由于旋风水膜除尘器处理烟气量偏小,因此为每台锅炉配备一台旋风水膜除尘器和一台
8、换热器,共采用4台旋风水膜除尘器和4台换热器。500下,每台燃煤锅炉排出的烟气量为19795.9m3/h。使烟气换热器将烟气从773K降至343K,则t1=420K;冷却水温度从298K升至353K,则t2=45K。此时,烟气温度为343K,水位液态,烟气为干烟气,烟气流量为:(m3/h)查CLS型立式旋风水膜除尘器主要性能表(详见附录)可选用D730-CLS型X型立式旋风水膜除尘器,进口气速21m/s,压力损失760Pa。D730-CLS型X型立式旋风水膜除尘器具体尺寸可查看附图2。2.4 换热器选型采用逆流方式设计换热器,换热器将烟气从773K降至343K,冷却水温度从298K升至353K
9、。则换热器进出口平均温度为285,tm=167.89K。查烟气的物性参数表得:285时,烟气的比定热容cp=1.118KJ/(kgK)。则热负荷:(KJ/h)即J/s根据试差法,三次循环计算,取K=125W/(m2 ),安全系数为1.1,根据Q=KAtm得:A=23.94m2。查换热器工艺参数表,选取FA-400-25-40-2型浮头式管壳换热器,实际面积24m3,管子数138根,管长3m,压力损失2000Pa。2.5 烟囱设计2.5.1 烟囱高度的确定烟囱可分为砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和钢板烟囱。本设计从设计的需要和经济角度考虑,拟采用砖烟囱,其高度由环境卫生要求来确定。本设计锅炉耗煤量为32
10、00kg/h,热效率为75,低位发热量为2093KJ/kg,水的蒸发热为2570.8KJ/kg。锅炉蒸汽量:查燃煤、燃油锅炉房烟囱最低允许高度和以上计算可知,本设计烟囱最低允许高度为40m,设计烟囱高的为40m。2.5.2 烟囱直径的计算4台锅炉除尘后总流量:Q=48198m3/h=32792m3/h=9.11m3/s采用机械通风,全负荷是流速10-20m/s,取u=12m/s;出口内径:(m)烟囱底部直径:取i=0.02(0.02-0.03):(m)2.5.3 烟囱的抽力计算3 管道计算及风机选型3.1 管道部设除尘系统部设不得超过锅炉房15m,按照经济原则,部设管道如下图3-1、3-2所示
11、。图3-1 管道布置图1图3-2 管道布置图23.2 管道沿程阻力计算3.2.1 管道1-4段沿程阻力计算管道内烟气温度:500;管道内烟气流量:Q=19795.9m3/h=5.499m3/s。标准状况下,烟气密度为1.34kg/m3,根据PV=nRT和mV=可得,500摄氏度下烟气密度为:(kg/m3)本设计为锅炉烟气处理系统设计,为降低沿程阻力损失,选用圆管作气体流通管道,采用机械通风,管道材料为钢板,该管沿程阻力系数=0.2。查管道内各种气体的流速范围表可知,管道内烟气流速范围为10-15m/s。取管道内流速为u=11m/s。管道截面积:(m2);管道直径:(m),选用外径800mm,壁
12、厚1.0mm钢管,实际流速为:(m/s);由图3-1可知,管道1-4段总长:(m);沿程阻力损失:(Pa)3.2.2 管道5-6段沿程阻力计算管道内烟气温度:343;管道内烟气流量:Q=2.277m3/s。标准状况下,烟气密度为1.34kg/m3,根据PV=nRT和mV=可得,343摄氏度下烟气密度为:(kg/m3)。本设计为锅炉烟气处理系统设计,为降低沿程阻力损失,选用圆管作气体流通管道,采用机械通风,管道材料为钢板,该管沿程阻力系数=0.2。查管道内各种气体的流速范围表可知,管道内烟气流速范围为10-15m/s。取管道内流速为u=11m/s。管道截面积:(m2);管道直径:(m),选用外径
13、500mm,壁厚0.75mm钢管,实际流速为:(m/s);由图3-1可知,管道5-6段总长:(m);沿程阻力损失:(Pa)3.2.3 管道7-11段沿程阻力计算管道内烟气温度:343;管道内烟气流量:Q=2.277m3/s。标准状况下,烟气密度为1.34kg/m3,根据PV=nRT和mV=可得,343摄氏度下烟气密度为:(kg/m3)。本设计为锅炉烟气处理系统设计,为降低沿程阻力损失,选用圆管作气体流通管道,采用机械通风,管道材料为钢板,该管沿程阻力系数=0.2。查管道内各种气体的流速范围表可知,管道内烟气流速范围为10-15m/s。取管道内流速为u=11m/s。管道截面积:(m2);管道直径
14、:(m),选用外径500mm,壁厚0.75mm钢管,实际流速为:(m/s);由图3-1可知,管道7-11段总长:(m);沿程阻力损失:(Pa)3.2.4 管道11-12段沿程阻力计算管道内烟气温度:343;管道内烟气流量:Q=4.55m3/s。标准状况下,烟气密度为1.34kg/m3,根据PV=nRT和mV=可得,343摄氏度下烟气密度为:(kg/m3)。本设计为锅炉烟气处理系统设计,为降低沿程阻力损失,选用圆管作气体流通管道,采用机械通风,管道材料为钢板,该管沿程阻力系数=0.2。查管道内各种气体的流速范围表可知,管道内烟气流速范围为10-15m/s。取管道内流速为u=11m/s。管道截面积
15、:(m2);管道直径:(m),选用外径700mm,壁厚0.75mm钢管,实际流速为:(m/s);由图3-2可知,管道11-12段总长:(m);沿程阻力损失:(Pa)管道12-13段由于管长与管径比太低,管道沿程阻力可忽略不计。3.2.5 管道总沿程阻力损失综合3.2.1-3.2.5计算可得,管道总沿程阻力损失为:(Pa)表3-6管道压力损失计算表管段流量(m3/s)烟气密度(kg/m3)摩擦阻力系数管道长度(m)管道直径(mm)气体流速(m/s)摩擦阻力损失(Pa)1-45.4990.4730.25.8110001141.6562.2771.0670.21.550011.6743.67112.
16、2771.0670.213.58550011.67394.811124.551.0970.23.3370011.8971.83.3 局部阻力计算由图3-1、3-2可知,1-4段内共有90度弯头2个,渐缩管或渐扩管1个,阀门1个; 4-11段内共有90度弯头5个,渐缩管或渐扩管2个,阀门2个,三通1个,换热器1台,除尘器1台,风机1台;11-13段内共有渐缩管或渐扩管1个,阀门2个,三通2个。查水件局部阻力系数表可知,90度弯头局部阻力系数为0.30,渐缩管和渐扩管局部阻力系数为0.10,阀门局部阻力系数为1.5,三通局部阻力系数为1.0。本设计所选用除尘器为D730-CLS型X型立式旋风水膜除
17、尘器,压力损失为760Pa。本设计所选用换热器为FA-400-25-40-2型浮头式管壳换热器,压力损失为2000Pa。锅炉本身压力损失为1000Pa。1-4段局部阻力损失:(Pa)4-11段局部阻力损失:(Pa);11-13段局部阻力损失:(Pa)烟囱压力损失为:(Pa)综上所述,本设计除尘系统总局部压力损失为:(Pa)3.4 系统总阻力损失及风机选型系统总阻力损失为:(Pa)烟囱抽力为94.5Pa,则风机所需抽力为:5491.3-94.5=5396.8(Pa)查除尘常用风机性能表,选用YB-39型锅炉风机,该风机风量2500-26000m3/h,功率3-37kW,全压2136-5762Pa
18、。4 设备和管道一览表表4-1设备一览表序号名称规格数量设计参数1换热器浮头管壳换热器FA60013025(4)1处理气量19795.9m3/h实际面积24m2压力损失2000Pa2烟囱砖筑烟囱H=40m1烟气出口流速u=12m/s3风机YB-39型锅炉风机1额定功率3-37kW流量2500-26000m3/h全压2136-5762Pa5除尘器D730-CLS型X型立式旋风水膜除尘器4进口气速21m/s处理气量8198m3/h用水量0.3L/s喷嘴数6压力损失760Pa表4-2 管道一览表管道标号管道材质管道直径mm管道壁厚mm管道长度mPQ1001a钢800127PQ1001b钢800127
19、PQ1001c钢800127PQ1001d钢800127PQ1002a钢80012.11PQ1002b钢80012.11PQ1002c钢80012.11PQ1002d钢80012.11PQ1003a钢80011PQ1003b钢80011PQ1003c钢80011PQ1003d钢80011PQ1004a钢5000.751.5PQ1004b钢5000.751.5PQ1004c钢5000.751.5PQ1004d钢5000.751.5PQ1005a钢5000.751.3PQ1005b钢5000.751.3PQ1005c钢5000.751.3PQ1005d钢5000.751.3PQ1006a钢5000
20、.754.125PQ1006b钢5000.754.125PQ1006c钢5000.754.125PQ1006d钢5000.754.125PQ1007a钢5000.750.6PQ1007b钢5000.750.6PQ1007c钢5000.750.6PQ1007d钢5000.750.6PQ1008a钢5000.756.66PQ1008b钢5000.756.66PQ1009a钢100013.33PQ100b钢100013.33PL1001a钢10636.66PL1001b钢10636.66PL1001c钢10636.66PL1001d钢10636.66PL1002a钢10636.66PL1002b钢1
21、0636.66PL1002c钢10636.66PL1002d钢10636.66附录1 CLS型立式旋风水膜除尘器主要性能表型号进口气速(m/s)处理气量(m3/h)用水量(L/s)喷嘴数X型压力损失/PaY型压力损失/PaD31518211600190004421821320037000.204550760500680D5701821450052500.245550760500680D6341821580068000.276550760500680D7301821750087500.306550760500680D79318219000104000.336550760500680D8881821113
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