环境工程采暖锅炉房旋风水膜除尘器除尘系统设计.docx
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环境工程采暖锅炉房旋风水膜除尘器除尘系统设计
东北石油大学
课程大气污染控制工程课程设计
题目3.0t/h燃煤量的采暖锅炉房旋风水膜除尘器除尘系统设计
学院环境工程学院
专业班级环境工程
学生姓名
学生学号
指导教师
课程设计
2009年12月23日
大庆石油学院课程设计任务书
课程大气污染控制工程课程设计
题目3.0t/h燃煤量的采暖锅炉房除尘旋风水膜除尘器系统设计
专业环境工程姓名学号
主要内容、基本要求、主要参考资料等
主要内容：
1.每人需完成除尘器及除尘工艺课程设计书一份；
2.每人按要求，对除尘器的尺寸和除尘工艺的各项参数进行设计计算；
3.每人按规定格式编制设计计算说明书一份；
基本要求：
1.严格要求自己，自信但不固执，独立完成课程设计任务；
2.认真领会课程设计的题目，读懂课程设计指导书的要求，学会设计的基本方法与步骤，积极认真地做好准备工作；
3.按《大庆石油学院课程设计撰写规范》的要求书写或打印课程设计说明书并装订成册；
主要参考资料：
1.《大气污染控制工程》，郝吉明、马广大编著，高等教育出版社，2002年。
2.《大气污染控制工程及应用实例》，何争光主编，化学工业出版社，2004年。
3.《大气污染控制工程》,林肇信编著,高等教育出版社,1991年。
完成期限2009.12.23
指导教师
专业负责人
年月日
一、设计背景资料3
1、设计题目3
2、设计任务3
3、原始资料3
二、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算5
1、标准状态下理论空气量5
2、标准状态下理论烟气量6
3、标准状态下实际烟气量6
4、标准状态下烟气含尘浓度6
5、标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算6
三、除尘器的选择7
1、除尘器应达到的除尘效率7
2、除尘器应达到的除SO2效率7
3、除尘器的选择8
四、确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置11
1、各装置及管道布置的原则11
五、烟囱的设计12
1、烟囱高度的确定12
2、烟囱直径的计算13
3、烟囱的抽力14
六、系统阻力的计算14
1、摩擦压力的损失14
2、局部压力损失15
七、风机和电动机选择及计算18
1、风机风量的计算18
2、风机风压的计算18
3、电动机功率的校核计算19
八、系统中烟气温度的变化20
1、烟气在管道中的温度降20
2、烟气在烟囱中的温度降21
九、绘制图纸22
参考文献23
附录24
一、设计背景资料
1、设计题目
3.0t/h燃煤量的采暖锅炉房旋风水膜除尘器除尘系统设计。
2、设计任务
燃煤锅炉燃烧过程中排放的烟气中含有大量的烟尘和二氧化硫，如果不采取有效地治理措施，将会对周围大气环境及居民健康造成严重影响与危害。
因此，本设计结合燃煤锅炉烟气排放特点，根据所提供的原始参数及资料，拟设计一套燃煤采暖锅炉房旋风水膜除尘系统。
要求设计的净化系统效果好、操作方便等，且出口烟气浓度达到锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准，即：
烟尘排放浓度≤200mg/m³、SO2排放浓度≤900mg/m³。
3、原始资料
锅炉型号民：
SZL4-13型，共4台（2.8MW×4）
设计耗煤量：
根据设计题目定
排烟温度：
160℃
烟气密度（标准状态下）：
1.34kg/m3
空气过剩系数：
α＝1.4
排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：
16%
烟气在锅炉出口前阻力：
800Pa
当地大气压：
97.86kPa
冬季室外空气温度：
－1℃
空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3
烟气其它性质按空气计算
煤的工业分析值：
CY=68%HY=4%SY=1%OY=5%NY=1%WY=6%AY=15%VY=13%
按锅炉大气污染物排放标准（GB13271－2001）中二类区标准执行。
烟尘浓度排放标准（标准状态下）：
200mg/m3
二氧化硫排放标准（标准状态下）：
900mg/m3
净化系统布置场地在锅炉房北侧15m以内。
锅炉出气口管径为600mm，其中心线高程为2.39m，其长度为600mm，所有管道总长为9.5m，室内锅炉距外墙2.18m。
锅炉房平面布置图
剖面图
二、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算
1、标准状态下理论空气量
Q′a=4.76（1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY）（m3/kg）
=4.76（1.867*68%+5.56*4%+0.7*1%–0.7*5%）（m3/kg）
=6.968（m3/kg）
式中、、、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
Q′s=1.867（CY+0.375SY）+11.2HY+1.24WY+0.016Q′a+0.79Q′a+0.8NY（m3/kg）
=1.867（68%+0.375*1%）+11.2*4%+1.24*6%+0.016*6.97+0.79*6.97+0.8*1%=7.423（m3/kg）
式中Q′a——标准状态下理论空气量，m3/kg；（设计空气含湿量12.93g/m³）
NY——N元素在煤中所占质量分数，%；
WY——煤中水分所占质量分数，%；
3、标准状态下实际烟气量
QS=Q′s+1.016（α-1）Q′a（m3／kg）
=7.42+1.016（1.4–1）*6.97
=10.25（m3/kg）
式中α——空气过量系数；
QS——标准状态下实际烟气量，m3/kg；
Q′s——标准状态下理论烟气量，m3/kg；
Q′a——标准状态下理论空气量，m3/kg；
注意：
标准状态下烟气流量Q以m3/h计，因此，Q=QS×设计耗煤量。
Q=10.25*3000=30750（m3/h）
四台锅炉的平均烟气流量⎺Q=30750⁄4=7687.5（m3/h）
4、标准状态下烟气含尘浓度
（kg/m3）
=0.00234（kg/m3）
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。
5、标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算
=1.95*103（mg/m3）
式中——煤中含可燃硫的质量分数；
——标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m3/kg；
三、除尘器的选择
1、除尘器应达到的除尘效率
=91.45%
式中——标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3；
——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3；
2、除尘器应达到的除SO2效率
=53.85%
式中C——标准状态下烟气含SO2浓度，mg/m3；
Cs——标准状态下锅炉SO2排放标准中规定值，mg/m3；
3、除尘器的选择
根据烟尘的粒径分布或种类、工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器的种类、型号及规格。
确定除尘器的运行参数，如气流速度、压力损失、捕集粉尘量等。
每台锅炉工况下烟气流量：
⎺Q′=
=7687.5*
=12193（m3/h）
式中Q——标准状态下烟气流量，m3/h；
T′——工况下烟气温度，K；
T——标准状态下温度，273K。
则烟气流速为==3.4（m3/s）
卧式旋风水膜除尘器的型号及性能:
型号
9
10
11
风量
m³/h
额定气量
20000
25000
30000
使用范围
16500~21000
21000~26000
25000~33000
耗水量
及
供水量
定期
供水
T，h
2.34
2.86
3.77
d1（Dg）
40
40
40
d2（Dg）
65
65
65
连续
供水
T，h
0.56
0.64
0.70
d1（Dg）
25
25
25
D电磁阀
1′′
1′′
1′′
图号
CT531（九）
CT531（十）
CT531（十一）
主要
尺寸
L
4155
4740
5320
D
1656
1808
1958
H
4333
4560
4898
A
925
1000
1075
B
1660
1700
1890
C
556
608
658
E
720
800
880
F
272
296
321
G
1180
1340
1580
压力损失Pa
＜115
＜120
＜125
除尘器质量Kg
1605
2481
2926
旋风
脱水
图号
CT531（十四）
CT531（十五）
CT531（十六）
主要
尺寸
L
4235
4760
5200
D
1656
1808
1958
H
3598
3790
4083
C
556
608
658
E
700
800
880
F
272
296
321
φ1
850
900
1000
A
925
1000
1075
压力损失Pa
＜110
＜115
＜120
质量Kg
1504
2264
2636
根据条件选择型号是9号。
四、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
式中Q——工况下管内烟气流量，m3/s；
——烟气流速，m/s，（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘）；取=13m/sd=
圆整d=0.55m
查手册得知壁厚为0.75mm
则内径d1=550-2*0.75=548.5mm
由公式可算出实际烟气流速
v==14.3m/s
5、烟囱的设计
1、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5-1）确定烟囱的高度。
表5-1锅炉烟囱高度表
锅炉总额定出力/（t/h）
<1
1~2
2~6
6~10
10~20
26~35
烟囱最低高度/m
20
25
30
35
40
45
锅炉型号民：
SZL4-13型，共4台（2.8MW×4）
锅炉总的蒸发量4*4=16（t/h），
则选烟囱高度为40m。
2、烟囱直径的计算
烟囱出口内径可按下式计算：
式中Q——通过烟囱的总烟气量，m3/h；
V——按表5-2选取的烟囱出口烟气流速，m/s；
表5-2烟囱出口烟气流速/（m/s）
通风方式
运行情况
全负荷时
最小负荷
机械通风
10~20
4.0~5.0
自然通风
6.0~10
2.5~3.0
选v=4m/s
d=2.08（m）
烟囱底部直径
=2.08+2*0.025*40
=4.08（m）
式中d
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