燃煤锅炉烟气处理大气课程设计doc.docx
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燃煤锅炉烟气处理大气课程设计doc
1•设计概况1
1.1设计目的1
1.2设计依据及原则1
1.3锅炉房基本概况1
2.设计计算2
2.1燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算2
2.1.1标准状态下理论空气最2
2.1.2标准状态下理论烟气量2
2.13标准状态下实际烟气量3
2.1.4烟气含尘浓度3
2.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算3
2.2除尘器的选择4
2.2.1除尘效率4
2.2.2除尘器的选择4
2.3确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置6
2.3.1各装置及管道布置的原则6
2.3.2管径的确定6
2.4烟囱的设计6
2.4.1烟囱髙度的确定6
2.4.2烟囱直径的计算7
2.43烟囱的抽力8
2.5系统阻力的计算8
2.5.1摩擦压力损失8
2.5.2局部压力损失9
2.6风机和电动机选择及计算12
2.6.1标准状态下风机风量的计算12
2.6.2风机风压的计算12
2.6.3电动机功率的计算13
2.7系统中烟气温度的变化13
2.7.1烟气在管道中的温度降13
2.7.2烟气在烟囱中的温度降14
3.绘制图纸15
4.主要参考书目15
致谢15
1.设计概况
1.1设计目的
通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学的内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。
通过设计，了解工程设计的内容、方法以及步骤，培养学生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。
1・2设计依据及原则
严格按《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271J014）中的在用锅炉标准设计。
烟尘浓度排放标准（标准状态下）:
80吨/卅
二氧化硫排放标准（标准状态下）：
550加g/"
4・3锅炉房基本概况
锅炉型号：
DLS4-28型（额定热功率28MW），共3台
设计耗煤量:
800kg/h•台
排烟温度：
200°C
空气过剩系数：
1.3
标准状态下烟气密度：
1.34kg/m3
排烟中飞灰占煤不可燃成分的比例：
16%
锅炉阻力：
800Pa
半地大气压：
98kPa
煤的工业分析值：
Cy=68%Hy=4%Sy=1%
0丫=5%
NY=1%WY=6%Ay=15%
VY=13%
锅炉外形尺寸：
4800x3660x2550
锅炉烟囱尺寸：
4>600
锅炉烟尘中的颗粒物粒度分布如下表:
粒度范围（Mm）
平均粒径（Um）
质量百分数（%）
<5
5
5-10
75
7
10-30
20
30-60
45
35
60-80
70
18
>80
90
13
排放要求：
按《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）中的在用锅炉标准设
计.
锅炉房尺寸10mX26m,屋顶标高6.5m。
2.设计计算
2.1.1标准状态下理论空气量
建立煤燃饶的假定：
煤中固定氧可用于燃烧；煤中硫主要被氧化为S02：
不考虑NOx的生成；煤中的氮在燃烧时转化为氮气。
Q；=4.76（1.867Cy+5.56H7+Q.7Sr-0.7Or加他）
式中，一一分别为煤中各元素所含的质量分数。
=4.76x（1.867x0.68+5.56x0.04+0.7x0.01-0.7x0.05）（m3/^）
=6.97{m31kg）
2.1.2标准状态下理论烟气量
设空气含湿量12.93g/m3
a=1867（Cr+0.37557）+11.2//7+1.24PTr+0.016gfl+0.79gfl+0.80防/如
w7煤中水分的质量分数：
Ny一一N元素在煤屮的质量分数。
g/=1.867x（0.68+0375x0.01）+ll.2x0.04+1.24x0.06+0.016X6.97+0.79x6.97+0.8x0.01（m3/kg）
=7.42（m3/^）
2.1.3标准状态下实际烟气量
Q=e；+i.oi6（y-i）a-
式中，Y——空气过剩系数：
0/——标准状态下理论烟气量.n^lkg
Q：
标准状态下理论空气量，m3/leg.
标准状态下烟气流量Q应以m3/h计，因此，Q=Qy设计耗煤量
Q=7.42+1.016x（1.3—1）x6.97=9.54（加彳/馆）
Q=QF设计煤耗量
=9.54x800
=7632屏/力）
2.1.4烟气含尘浓度
dih一一排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质最分数：
式中，Ay一一煤中不可燃成分的含量：
Qs标准状态下实际烟气量，m3/kgo
C=°16x0.15=2.52xl0~'（馆/n?
3）=2.52xl0‘（mg/m‘）
9.54
2.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算
sr一一煤中硫的质量分数：
Qs一一标准状态下燃煤产生的实际烟气S.rag!
ra\
=2.05xl03（m^/n23）
2.2除尘器的选择
2.2.1除尘效率
C一一标准状态下烟气含尘浓度
丁’Cs—一标准状态下锅炉烟尘排放标准中的规定值，mgIm3.
2.2.2除尘器的选择
Q标准状态下的烟气流量nF/力；
T——工况下烟气温度，K；
T——标准状态下温滾，K.
=13223屏/力）
根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器：
选择宜兴市海纳环境工程有限公司XL-6型水膜脱硫除尘器。
表2-2-1XL-6型水膜脱硫除尘器产品性能规格
型号
处理烟气
量（m3/h）
除尘效率（%）
排烟黑度
设备阻力（Pa）
脱硫效率（%）
质量
（kg）
XL-6
18000
>95
0~1林格曼黑度
<700
72~89
6900
表2-2-2XL-6型水膜脫硫除尘器外型结构尺寸（见图2-2-1）
规格
D
D1
H4
H3
H2
Hl
H
A
Al
A2
B
XL-6
1400
1200
1500
4300
1020
700
7520
600
720
760
510
B1
B2
V?
E
F
G
tl*h1
t2*h2
630
670
750
850
900
345
800
2000
22如4
图2-2-1XL-6型水膜脱硫除尘器外型结构尺寸
2・3确定除尘器.风机、烟囱的位置及管道布置
确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置计算各管道的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。
2.3.1各装置及管道布置的原贝I」根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确定各装置的位置。
一口确定各装置的位置，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。
2.3.2管径的确定
唱㈤
Q工况下管道内的烟气流量，m3/s；
式中，v烟气流速，巾/s（对于锅炉烟尘u=10〜15mls\
取v=14m/s
则d=/4x3,7=0.58（加）
V3.14X14
圆整并选取风道
外径D/mm
钢制板风管
外径允许偏差/mm
壁厚/mm
600
±1
0.75
内径=$=600-2x0.75=598.5（mm）
由公式”=趕可计算出实际烟气流速:
2・4烟囱的设计
241烟囱高度的确定
首先确定共用一个烟囱的所有锅炉总的蒸发量（t/h）,然后根据锅炉大气污染物
排放标准中的规定（表2-4-1）确定烟囱的商度。
表2-4-1燃煤锅炉房烟囱最低允许高度
锅炉房装机总容量
MW
<07
07〜<14
1.4-<2.8
28~<7
7-<14
>14
t/h
<1
1〜<2
2-<4
4-<10
10-<20
>20
烟囱最低允许高度
111
20
25
30
35
40
45
锅炉总功率:
2.8x3=8.4（WT）
锅炉总额定出力：
3x4“2（m）
故选定烟囱高度为40m。
242烟囱直径的计算
烟囱出口内径可按下式计算:
d=0.0188
V3
式中，Q一一通过烟囱的总烟气量’m3/h；
J'血——按表2-4-2选取的烟囱出口烟气流速，m/s.
表2-4-2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
4〜5
自然通风
6〜10
2.5-3
选定（o=4m/s,贝!
I
（3x1322?
c—\
d=0.0188J=1.87（n?
）
圆整取d=1.9mo
烟囱底部直径久=心+2i•H（加）
几——烟囱出口直径，n?
：
■
式中，H烟囱高度，m：
I——烟囱锥度（通常取】=0.02~0.031
取I=0.02,
d]=1.87+2x0.02x40（m）=3・47（巾）
圆整取心=3.5n?
o
2.4.3烟囱的抽力
纺时-时/（帀）
\kpJ
H——烟囱高度，m；
式中ik——外界空气温度,。
6
'tp——烟囱内烟气平均温度,％?
：
B当地大气压，Pa。
s=0.0342X40Xx98xl03
$V273-1273+200
=209（Pa）
2.5系统阻力的计算
2.5.1摩擦压力损失
对于圆管
L一一管道长度，恥
d——管道直径，m；
P——烟气密度，馆加&式中，V管屮气流平均速率，m/s：
A一一摩擦阻力系数，是气体雷诺数尺和管道相对粗糙度兰的函数。
a
可以查手册得到（实际中对金屈管道2值可取0.02,对砖砌或混凝土
管道2值可取0.04）。
A.对于怖00圆管
L=9.5m
273p-p
n273+200
072
=1.34x=0.77（/cg/m3）
473
9.5
=0.02x——x
0.5
B.对于砖砌拱形烟道（参见图2-5-1）n..龙心丫
A=—D^=歹+——
42（2丿
D=60Qmm
故£=450.9巾加
圆整并収值3=450mm
图2-5-1砖砌拱形烟道示意图
2.5.2局部压力损失
勺二？
•牛（帀）
Zr
式中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£相对应的断面平均气流速率，m/s；
Q--烟气密度,焙加3。
图2-5-2中二为30度Z形弯头h=2.985一2.39=0.595m«0.6m
h0.6
Zo===1.04n?
「tail30°0.58%=0%.6“,取了“157
由手册査得鼻=1・0,贝^=1x0.157=0.157
2=异牛=0.157x°77[12.2=9。
㈣
图2-5-2中三为渐扩管
牛討詁亍厶79
査《大气污染控制工程》附表十一，并取a=30°
则^=0.19
2“孚=0.19x11工空jo.®）
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