燃煤锅炉除尘系统设计 大气污染控制工程课程设计

燃煤锅炉除尘系统设计 大气污 染控制工程课程设计苏州科技学院天平学院课程设计说明书课程名称：大气污染控制工程课程设计题 目1t/h燃煤锅炉除尘系统设计学生姓名：学号：系 另U： 专业班级：指导老师：2011年7月目录前言41设计目的52设计任务53设计参数及要求54设计计算54.1烟气量、烟尘计算64.1.1标准状态下理论空气量64.1.2标准状态下理论烟气量64.13标准状态下实际烟气量64.14标准状态下烟气含尘浓度64.2除尘器的选型64.2.1除尘器应达到的除尘效率64.22除尘器的选择64.3确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置74.3.1各装置及管道布置的原则74.3.2管径的确定74.4烟囱的计算74.4.1烟囱高度的确定74.4.2烟囱直径的计算84.4.3烟囱的抽力84.5系统阻力的计算94.5.1摩擦压力损失94.5.2局部压力损失94.6风机选择及计算104.6.1风机风量的计算104.6.2风机风压的计算104.7电动机的选型105小结116主要参考文献11前言在目前，大气污染已经变成了一个全球性的 问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。而 大气污染可以说主要是人类活动造成的，大气污 染对人体的舒适、健康的危害包括对人体的正常 生活和生理的影响。目前，大气污染已经直接影 响到人们的身体健康。该燃煤电厂的大气污染物 主要是颗粒污染物，而且排放量比较大所以必须 通过有效的措施来进行处理，以免污染空气，影 响人们的健康生活。一、设计目的课程设计是大气污染控制工程教学中一个 重要的实践环节，综合运用所学的有关知识，在 设计中掌握解决实际工程问题的能力，进一步巩 固和提高理论知识。通过课程设计，了解工程设 计的内容、方法及步骤，培养确定大气污染控制 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。本设计为一吨每小时燃煤锅炉除尘系统设计，能使学生得到一次综合训练，特别是：1. 工程设计的基本方法、步骤，技术资料的查找与应用。2. 基本计算方法和绘图能力的训练。3. 综合运用本课程及有关课程的理论知识解决工程中的实际问题。4. 熟悉、贯彻国家环境保护法规及其他有关政 策。二、设计任务1. 除尘系统设计方案的分析、确定；2. 燃煤锅炉排烟量、烟尘浓度的计算；3. 除尘器的比较和选择：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 出口内径、系统总阻力；5. 风机及电机的选择设计：根据所需处理的烟气 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：设计说明书的内容包括方案 的确定、设计计算、设备选择和有关设计的简 图等内容，文字应简明、通顺、内容正确完整， 书写工整。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正 文、小结及参考文献等部分，并装订成册。 图纸要求：按照工程制图要求绘制除尘工艺系统平面和立面图各一张（2 号或 3 号图），需人工铅 笔绘图。图应按比例绘制、标出设备、管件编号 及明细表。三、设计参数及要求Sy = 1 %排烟温度取150C；空气过剩系数a=1. 35； 烟气密度（标态）1.36kg/m3；室外空气平均温 度6C；锅炉出口前烟气阻力lOOOPa；排烟中飞 灰占煤中不可燃成分的比例为 性质按空气计算； 煤的工业分析值：CY= 68%HY= 4%Wy = 6 %AY= 15%OY= 5%NY= 1%VY=13%按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中 二类区标准执行：标准状态下烟尘浓度排放标 准：200mg/m3o除尘系统布置场地如图所示的锅炉房北侧 15m 以内四、课程设计算：Cy = 68 %Hy = 4%Oy=5%Ny=1%Wy=6%VY=13%SY= 1%AY= 15%一）烟气量、烟尘计算1、标准状态下理论空气量Q二 4.76(1.867Cy + 5.56Hy + 0.7Sy - 0.7Oy) a=4.76 1.867 68%+5。.56 4%+0.7 1%+0.7 5%)XXXXX=6.97 (m3/Kg)式中 CY，HY，SY，OY 一一分别为煤中各元素所含的质量分数。2、标准状态下理论烟气量(设空气含湿量12.93g/m3)Q二 1.867(Cy + 0.375Sy) +11.2Hy + 1.24Wy + 0.016Q + 0.79Q + 0.8Nys a a=1.867 ( 68%+0.375 1% )X+11.2 4%+1.24 6%+0.016 6.968+0.79 6.968+0.XXXX8 1%X=7.42(m3/Kg)式中：Q,标准状态下理论空气量,m3 / kg；aWy煤中水分所占质量分数，NY N 元素在煤中所占质量分数,3、标准状态下实际烟气量Q = Q，+ 1.016G - 1)Q，s s a=7.423+1.016 (1.35-1) 6.968XX=9.90 (m3/Kg)式中a 空气过量系数;QssQ，标准状态下理论烟气量, m3/ kg；标准状态下理沦空气量, m3/ kg注：标准状态下烟气流量Q以m3/h计。4、标准状态下烟气含尘浓度C _ x ay =18% x 15%/9901=000273Kg/m3)s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，m3 / kg.（二）除尘器的选择1、除尘器应达到的除尘效率1 CS=1-200/0.00273 106=92.67%C式中 c标准状态下烟气含尘浓度， mg/m3；CS 一标准状态下锅炉烟尘排放标准 中规定值， mg/ m32、除尘器的选择 工作状况下烟气流量Q = Qs X设计耗煤量s=9.901 180=1782.18 (m3/ h)x(m3/ h)Q, QT( 3/h) =1782.18( 150+273 )Q(m3/h)x(m3 / h)Q/3600=2761.4/3600=0.767(m3/s)所以采用 XD-II-1 除尘器 阻力选择 800pa)三）确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的 布置1、各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场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 面积小，并使安装、操作和检修方便。2、 管径的确定d 湮=4 X 0.767 =0.285 (m)Y 3.14x 12取 d=280mm式中Q 工况下管内烟气流量，m3s；兀v一烟气流速，m/s,（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘v=1015m / s）管径取整采用d=280mm外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm2801土0.75内径 D=280-2 075=278.5mmX（四）烟囱的设计1、烟囱高度的确定首先确定所用烟囱的锅炉的蒸发量（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。镉护烟囱度褰锚炉总撷定黑力fWh） -上:-豊:2D25jnASin451t/h最低高度为25米。烟囱高度取25米。2、烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算d = 0.0188,V0.0188，宁=0.5 伽)式中Q 通过烟囱的总烟气量，頁m3 / h；按下表选取的烟囱出口烟气流速，ms。本设计取4-5m/s烟囱出口烟气流迟：皿叫倉h诗况仝如M时讥械.通堀熊週凤F，山2. 5-5烟囱底部直径d1=d2+2XiXH =0.5+2 0.025 25=1.75 (m)12xx式中d2 烟囱出口直径，”H 一烟囱高度，m；烟囱锥度，通常取i=002 0.033、烟囱的抽力1 1S 二 0.0342H(-)x By273 +1273 +1KP=0.0342 25 ( ix x 、1) 1.01 105xx273 + 6 273 +150=105.37 (Pa)式中H烟囱高度m,外界空气温度，C一烟囱内烟气平均温度，B当地大气压，Pa五）系统阻力的计算1、擦压力损失对于圆管：“ L pv2 =0.02 (10.415/0.28)xp 几XL d 2(1.36X12.62/2)= 80.31(Pa)X式中L 一管道长度.m；d管道直径，m；烟气密度，kgm3；v一管中气流平均速率，m/s入一摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度k的函数。可以d查手册得到（实际中对金属管道入值可取 0.02。对砖砌或混凝土管造入值可取0.04) o2、局部压力损失圆形弯头E =0.28渐缩管g =0.10渐 扩管g =0.10除尘设备局部阻力损失1000pa 锅炉的本体局部损失 900paoA F pv2 =0.28 (1.36 12.62 4/2) +0.10p =F 2( 1.36 12.62/2)+0.02 ( 1.36 12.62/2) +1000+800XzXX=1933.87(Pa)式中 F 一 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 一 与F相对应的断面平均气流速率，m/ s；P烟气密度,kg/m3o（六）、风机和电动机选择及计算1、 风机风量的计算=1.1Q273 +1101.325P m3/h)273 B=1.1 1782.18=3038.60XX X273101式中1.1一风量备用系数；Q标准状态下风机前标态下风量（烟气 量），m3 / h；tP一 风机前烟气温度，。C,若管道不太 长，可以近似取锅锅炉排烟温度；B当地大气压力，kPa。2、 风机风压的计算i.2（s）Ipx 101335x旦y 273 +tB pyy=1.2 （1933.87+80.31-105.37）X273+150X 273+200101.335 1.293X1011.36式中=1953.98（Pa）1.2风压备用系数；商一系统总阻力，Pa；Sy烟囱抽力，Pa；VJ风机前烟气温度；ty 一风机性能表中给出的试验用气体温度（最高温度不超过523K取473K）p 一标准状况下烟气密度，kg/m3。 计算出风机风量 Qy 和风机风压 Hy 后,可按JJ风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需 风机的型号。风机型号为 Y5-47-4C3、 电动机功率的计算A7Q H P= 3038.60X 1953.98 x 1.3 =3.57（KW）N =y ye 3600 x 1000q 耳3600 x 1000 x 0.6 x 112式中Q 风机风量，m3/h；yHy风机风压，Pan：一风机在全压头时的效率（一般风机为06，高效风机约为 09）n2 一机械传动效率，当风机与电机直联传动时n2=i。用联轴器连接时n2=0.95-0.98,用V形带传动时n2=0.95；卩一电动机备用系数，对引风机，0=13。根据电动机的功率,风机的转速,传动方式选电动机型号 Y132M1-6五 小节我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立 思考、动手画图操作的能力，在各种其它能力上 也都有了提高。更重要的是，在设计过程中，我 学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断 的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的 将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想 我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中 珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我 们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对 需要面对的事情。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，在这 段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到 很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学 过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到 过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与 实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不 够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起 来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务， 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能 力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难 重重，但可喜的是最终都得到了解决。六.主要参考书目(1) 郝吉明，马广大主编大气污染控制工程北 京：高等教育出版社，2002(2) 全国通用管道计算表中国建筑工业出版社，1977.