21T燃煤锅炉烟气的除尘工艺设计解析.docx
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21T燃煤锅炉烟气的除尘工艺设计解析
大气污染控制工程课程设计
设计题目：
21T燃煤锅炉烟气的除尘工艺设计
姓名：
学号：
年级：
系部：
专业：
指导教师：
完成时间：
1设计任务及基本资料-1-
1.1课程设计题目-1-
1.2课程设计参数和依据-1-
1.3物料衡算-2-
1.4工艺方案的比较和选择-3-
2工艺计算-5-
2.1一级除尘装置一一旋风除尘器-5-
22二级除尘装置一一板式电除尘器-7-
3附图-11-
3.1旋风除尘器-11-
3.2板式电除尘器-11-
4结论-11-
1设计任务及基本资料
1.1课程设计题目
21t/h燃煤锅炉烟气的除尘工艺设计
1.2课程设计参数和依据
1.2.1课程设计目的
大气污染控制工程课程设计是配合大气污染控制工程专业课程而单独设立的设计性实
践课程。
教学目的和任务是使学生在学习专业技术基础和主要专业课程的基础上，学习和掌
握环境工程领域内主要设备设计的基本知识和方法，培养学生综合运用所学的环境工程领域
的基础理论、基本技能和专业知识分析问题和解决工程设计问题的能力，培养学生调查研究，
查阅技术文献、资料、手册，进行工程设计计算、图纸绘制及编写技术文件的基本能力。
1.2.2设计要求
设计思想与方法正确；态度端正科学；能正确运用所学的理论知识；能解决实际问题，
具备专业基本工程素质；具备正确获取信息和综合处理信息的能力；文字和语言表达正确、流畅；刻苦钻研、不断创新；按时按量独立完成；图文工整、规范，设计计算准确合理。
整体设计方案要重点突出其先进性、科学性、合理性和实用性。
1.2.3课程设计参数和依据
1•锅炉蒸发量2t/h~30t/h
2•煤的工业分析如下表（质量比，含
N量不计）：
低位发热
20939
C
65.7
H
3.2
S
1.72
O
2.3
灰分
9.0
水分
18.1
2•锅炉型号：
FG-35/3.82-M型
3•锅炉热效率：
75%
4•空气过剩系数：
1.2
5•水的蒸发热：
2570.8KJ/Kg
6•烟尘的排放因子：
30%
7•烟气温度：
473K
8•烟气密度：
1.18kg/m3
9•烟气粘度：
2.4X10-5pas•10•尘粒密度：
2250kg/m3
11.烟气其他性质按空气计算
12.烟气中烟尘颗粒粒径分布：
平均粒径/
0.5
3
7.5
15
25
35
45
55
>60
m
粒径分布
3
20
15
20
16
10
6
3
7
/%
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：
w200mg/m3;
1.3物料衡算
1.3.1除尘系统的论证选择
（1）锅炉烟气含尘、含硫量计算
利用低位发热量、锅炉热效率、水的蒸发热求需煤量
蒸发量为21t/h的锅炉所需热量为:
2570.821103=5.40107KJ/h
需煤量:
540乂1073
62.56
3.4410KJ/H=3.44T/H2093975%
燃料成分
可燃成分含
量（%）
可燃成分的
量（%）
理论需氧量
/mol
废气中组分
/mol
C
65.7
54.75
54.75
54.75
H
3.2
16
8
CO2
S
1.7
0.53
0.53
16H2O
O
2.3
-0.75
0.53SO2
水
9.0
灰分
18.1
5H2O
设1kg燃煤时:
名称
合计
1.3.2标准状态下理论空气量
理论需氧量为62.53mol/kg
62.53（3.781）=298.89mol/kg
2243
298.896.7m3/kg
1000
1.3.3标准状态下理论烟气量
62.530.79/0.2154.750.535=311.51mol/kg
311.5122.4/1000=6.98m3/kg
1.3.4标准状态下实际烟气量
6.986.70（1.2-1）=8.32m3/kg
T=473K时，实测烟气体积
VNTs/Tn=8.32473/273=14.4m3/kg
烟气量14.43.44103=49536m3/h
1.3.5标准状态下烟气含尘浓度
标准状态烟气浓度
C标=18.1%30%/8.32=6526mg/m3
实际烟气浓度
C=18.1%30%/14.4=3771mg/m3
1.4工艺方案的比较和选择
1.4.1除尘效率
标况下的除尘效率为
1.4.2除尘设备的论证
预除尘设备的论证选择
多管旋风除尘器
烟气的预除尘设备一般选用重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器、
和喷淋洗涤塔等。
它们基本性能如表下表2—1示。
表2—1除尘设备的基本性能
除尘器名称
阻力（Pa）
除尘效率（％）
初投资
运行费用
重力沉降室
50~150
40~60
少
少
惯性除尘器
100~500
50~70
少
少
旋风除尘器
400~1300
70~92
少
中
多管旋风除尘器
800~1500
80~95
中
中
喷淋洗涤塔
100~300
75~95
中
中
表2—2各种除尘器设备费、耗钢量及能耗量指标
除尘器名
所占空间体积
存储设备
耗钢量
能耗量
称
:
m3/（1000m3/h）:
费（比值）
[kg/（m3/h）:
（Kj/m3）
重力沉降
20~40
1.0
室
惯性除尘
0.7~1.2
3.0~6.0
0.15~0.3
器
旋风除尘
约1.75
1.0~4.0
0.05~0.1
0.8~1.6
器
多管旋风
3.9
2.5~5.0
0.07~0.15
1.6~4.0
除尘器
表2—3
除尘
除尘
最佳
投
阻力Pa
温
备注
器名称
作用力
粒径/^m
资比较
度C
重力
重力
>100
低
200~1000
<400
占地面积
尘降室
大，除尘效
率低
惯性
惯性
>50
低
400~1200
<400
除尘效率较
除尘器
力
低
旋风
离心
5~20
中
400~2000
<400
除尘器
力
以下为各种除尘器的优缺点
1•重力沉降室
利用粉尘与气体的比重不同的原理，使扬尘靠本身的重力（重力）从气体中自然沉降下
来的净化设备，通常称为沉降室或降生室。
它是一种结构简单、体积大、阻力小、易维护、效率低的比较原始的净化设备，只能用于粗净化。
重力降尘室的工作原理如下图所示：
含尘
气体从一侧以水平方向的均匀速度V进入沉降室，尘粒以沉降速度V沉下降，运行t时间
后，使尘粒沉降于室底。
净化后的气体，从另一侧出口排出
2•惯性除尘器
惯性除尘器也叫惰性除尘器。
它的原理是利用粉尘与气体在运动中惯性力的不同，将粉
尘从气体中分离出来。
一般都是在含尘气流的前方设置某种形式的障碍物，使气流的方向急
剧改变。
此时粉尘由于惯性力比气体大得多，尘粒便脱离气流而被分离出来，得到净化的气
体在急剧改变方向后排出。
惯性除尘器以百叶式的最常用。
（它适用于净化含有非粘性、非纤维性粉尘的空气，通
常与其它种除尘器联合使用组成机组
3•旋风除尘器
工作原理：
：
旋风除尘器的工作原理如下图所示，含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气管之间，形成旋转向下的外旋流。
悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁，并
随外旋流转到除尘器下部，由排尘孔排出。
净化后的气体形成上升的内旋流并经过排气管排出。
应用范围及特点：
旋风除尘器适用于净化大于5~10微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。
4•电除尘器
电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行的电离过程使尘粒荷电，并在电场力的作用
下使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离的一种含尘设备，其优点为：
压力损失
小一般为200~500pa，烟气量大，能耗低，对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99%，可在高温和强腐蚀气体下操作。
综上所诉通过比较，旋风除尘器管理、制作方便，体积小、价格便宜，因此，选用旋风除尘器作为二级除尘系统中的预除尘。
1.4.3工艺方案（包括选用什么除尘器，多高的烟囱）采用二级处理，首先利用旋风除尘为一级除尘
2工艺计算
2.1一级除尘装置一一旋风除尘器
2.1.1设备计算
烟气处理量Q=49536m3/h
初步选用XLP/B型旋风除尘器，处理烟气量大，选用6个并联
3
每个的烟气处理量qv=49536“6=8256m/h
根据所选除尘器类型可知=5.8，取进口气速为20m/s
1212
则：
pU,5.81.1820^1369Pa:
:
:
2000Pa
22
qv8256/36002
进口截面积A=bh-0.115m
u120
旋风器的主要尺寸比例图
入口比例b
入口咼度h
筒体直径D
排出管直径
筒体长度L
锥体长度H
m
m
m
dem
m
m
CaT?
J2A
3.33b
0.6D
1.7D
2.3D
245
490
816
490
1390
1880
交界圆柱面的直径：
d0詠兀。
0•曆0.49詠.343mHr^0.172m
平均径向速度：
vrJ〜八01.06m/s
霸0h0逼3.10.172昌2.0
分级效率：
2
和（dpi/dj
i一2
1dpi/dc
各分级除尘效率如下:
平均
粒径
/um
0.5
3
7.5
15
25
35
45
55
>60
粒径
分布
/%
3
20
15
20
16
10
6
3
7
分级
效率
/%
0.557
16.7
55.61
83.37
92.3
96.47
97.83
98.53
98.76
总除尘效率:
='、igi=68.5%
i
经预除尘后烟气含尘浓度：
37711-68.5%=1187.9mg/m3
2733
标准状况下烟气含尘浓度：
1187.9685.6mg/m3
473
200
.二级处理的效率最低要达到：
（1）%=70.8%
685.6
2.1.2选型论证
2
A'=aXb=0.60.3=0.18m
u=qv/A'=7.67m/s
2
△P=E2p/2=070Pa
因为采用的是并联，所以要乘一个压力系数变化1.1—1.2
取1.1则厶P=1070*1=1177Pa<1450Pa符合要求。
2.1.3设备选型
选择6台
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