大气课程设计锅炉除尘系统.docx
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大气课程设计锅炉除尘系统
1设计课程任务书.1
1.1设计题目1
1.2设计目的1
1.3设计原始材料1
1.4设计内容和要求2
1.5主要参考书目3
2烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算.4
2.1标准状态下理论空气量4
2.2标准状态下理论烟气量4
2.3标准状态下实际烟气量4
2.4标准状态下烟气含尘浓度5
2.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算5
3除尘器的选择.
3.1
除尘器应该达到的除尘效率
4确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置.8
4.1各装置及管道布置的原则8
4.2
管径的确定8
5.1烟囱高度的确定9
5.2烟囱直径的计算9
5.3
烟囱的抽力10
8.1标准状态下风机风量计算16
8.2
风机风压计算17
10.1小结22
10.2参考文献22
2.烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算
2.1标准状态下理论空气量
建立煤燃烧的假定：
1、煤中固定氧可用于燃烧；
2、煤中硫主要被氧化为S02;
3、不考虑NOXI勺生成；
4、煤中的N在燃烧时转化为N2
标准状态下理论空气量
YyYY
式中C,HY,S,O――分别为煤各元素所含的质量分数
YYYY
代入C=72%,H=4%S=1%0=5%
得Qa=4.76（1.8670.72+5.560.04+0.70.01-0.70.05）=7.32（m'/kg）
2.2标准状态下理论烟气量
3
（设空气含湿量为12.93（m/kg））
'3
式中Qa――标准状态下理论空气量，（m/kg）；
Y
W――煤中水分所占质量分数，％;
Y
N——N元素在所占质量分数，％;
代入Qa=7.32（m'/kg）,Wy=6%,Ny=1%,
得Qs=1.867（0.72+0.3750.01）+11.20.04+1.240.06+（0.016+0.79）
7.32+0.80.01=7.78（m/kg）
2.3标准状态下实际烟气量
式中
空气过剩系数,取1.4
注意：
标准状态下烟气流量Q以m3/h计，因此，Qqs设计耗煤量
''3
代入Qs=7.78（m/kg）,Qa=7.32（m/kg）,
得Qs=7.78+1.0160.47.32=10.75（m/kg）
QQS设计耗煤量=10.75600=6450m/h
Q标准状态下实际烟气量
2.4标准状态下烟气含尘浓度
标准状态下烟气含尘浓度：
式中dsh——排烟中飞灰占不可燃成分的质量分数；
AY——煤中不可燃成分的含量；
3
3
（m3/kg）
Qs――标准状态下实际烟气量，（m/kg）
3
（kg/m3）
代入dsh=16%,Ay=11%Qs=10.75
得C=0.110.16/10.75=0.00164
2.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算
Y
式中S——煤中可燃硫的质量分数
代入SY=1%,Qs=10.75（m/kg）,得Csq=20000/10.75=1.86103（mg/m）
3.除尘器的选择
3.1除尘器应该达到的除尘效率
Cs――标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3；
3C――标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m。
代入C=1637,CS=200,
得=1-200/1637=0.8778=87.78%
3.2除尘器的选择
工况下烟气流量：
3式中Q――标准状态下的烟气流量，（m/h）
T'――工况下烟气温度，K
T――标准状态下温度，273K
3
Q=6450（273+160）/273=10230m/h
3
总的烟气流速Q'/3600=10230/3600=2.84m/s
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XLD-4型多管
式旋风除尘器，产品性能规格见表3.1
表3.1除尘器产品性能规格
型号
配套锅炉容
处理烟气
除尘效
设备阻力
分割粒径
质量
量/（j/H）
量/（m3/h）
率/%
/Pa
d/（50um）
/kg
XLD-4
4
12000
92-95
932-1128
3.06-3.3
2369
表3.2除尘器外型结构尺寸（见图3.1）
A
B
C
D
E
F
G
H
M
N
1400
1400
300
50
350
1000
2985
4460
700
4235
图3.1除尘器外型结构尺寸
4.确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置
4.1各装置及管道布置的原则
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。
一旦确定各装置的位
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。
4.2管径的确定
式中Q——工况下管内烟气流量，m3/s；
v——烟气流速，（对于锅炉烟尘=10-15m/s）取=14m/s
圆整并选取风道：
表4.5风道直径规格表
外径D/mm
钢制板风管
外径允许偏差/mm
壁厚/mm
500
士1
0.75
内径：
d1500-2X0.75=498.5（mm）
由公式
可计算出实际烟气流速:
V=14.6（m/s）
符合锅炉烟尘=10-15m/s
5.烟囱的设计
5.1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锅炉烟囱的高度
锅炉总额定出力
<1
1-2
2-6
6-10
10-20
26-35
/（t/h）
烟囱最低高度/m
20
25
30
35
40
45
锅炉总额定出力：
4X4=16（t/h）,故选定烟囱高度为40m
5.2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，m/h；
――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
最小负荷时
机械通风
10-20
4-5
自然通风
6-10
2.5-3
选定=4m/s
40920dO.O188、4=1.90m
圆整取d=1.9m。
烟囱底部直径
式中
d2——烟囱出口直径，m
h—烟囱高度，mi——烟囱锥度（通常取i=0.02-0.03）。
5.3烟囱的抽力
式中h――烟囱的高度，m
tk――外界空气温度，-「c；
tp――烟囱内烟气平均温度，160C；
B――当地大气压，97860Pa。
6.系统阻力计算
6.1摩擦压力损失
（1）对于圆管：
式中
――摩擦阻力系数（实际中对金属管道可取0.02.对砖砌或混凝土管道可取0.04）d――管道直径,m
烟气密度，kg/m3管中气流平均速率，m/s
L――管道长度,m.
对于直径500mn圆管:
L=9.5m
图6.1砖砌拱形烟道
式中，A为面积，X为周长
B314045
X=2XB+=2X0.45+=1.6065m
22
•••R=0.2820/1.6065=0.1755m
L为18.45m,入=0.04
异形管件的局部阻力系数,
――与相对应的断面平均气流速率，m/s
――烟气密度，kg/m3
图6.2中一为渐缩管。
图6.2除尘器入口前管道示意图
=45度时，=0.1,
取=45度，=14.6m/s
结果为：
p8.95（Pa）
L1=0.05xtan67.5=0.12（m）
图6.2中二为30度Z形弯头
H=2.985-2.39=0.595=0.6（m）
H/D=0.6/0.5=1.2
取'=0.157
=Re=0.157（Re=1.0）
结果为：
p14.01（Pa）
图6.2中三为渐阔管
图6.3中a为渐扩管
图6.3除尘器出口至风机入口段管道示意图
=45度时，=0.1，
取=30度，
=14.6m/s
结果为:
P8.95（Pa）
L=0.93（m）
图6.3中b、c均为90度弯头
D=500取R=D
则=0.23
结果为：
p20.6（Pa）
两个弯头
对于如图6.4中所示T形三通管
Vili
=0.78
p69.8（Pa）
对于T形合流三通=0.55
结果为：
p场9.2（Pa）
系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为v80°Pa,除尘器阻力1128Pa）为:
T形三通管示意图
7.
系统中烟气温度的变化
q――管道单位面积散热损失KJ/（m3•h）
室内q=4187KJ/（m3•h）
室外q=5443KJ/（m3•h）
室内管道长：
L=2.18-0.6-0.12=1.46
F=nL•D=2.29（m2）
室外管道长
L=9.5-1.46=8.04（m）
F=nL•D=12.69（m2）
7.2烟气在烟囱中的温度降
式中
H烟囱咼度，m。
A――温度系数，可由表7-2-1查得。
D――合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h;
表7.1烟囱温降系数
烟囱种类
钢烟囱（无衬
筒）
钢烟囱（有衬
筒）
砖烟囱（H<50m
壁厚小于0.5m）
砖烟囱（壁厚大
于0.5m）
A
2
0.8
0.4
0.2
总温度降:
8.风机和电动机的选择及计算
8.1标准状态下风机风量计算式中1.1――风量备用系数；
Q标准状态下风机前表风量；
tp――风机前烟气温度，若管道不太长，可以进似取锅炉排烟温度；
B当地大气压，kPa。
8.2风机风压计算
式中1.2――风量备用系数；
h系统总阻力，Pa；
Sy――烟囱抽力，Pa；
tp――风机前的烟气温度，c；
ty――风机性能表中给出的试验用气体温度，C；（参考德惠风机选型系统）
y标准状况下烟气密度，1.34kg/m3。
根据Hy和Q，选定Y5-47U型No.7c的引风机，Y5-47U型引风机是在原Y5-47U型引风机性能基础上改进的产品，该引风机最佳工况点的全压内效率为85.6%,与原丫5-47U型引风机相比较，由于进行了一系列改进，使噪声值有显着降低，噪声指标为12.5dB。
性能表如下。
表8.2引风机性能表
机号传
转速
流量
全压
内效率
内功率
所需功
动方
式
/r/min
/m3/h
/Pa
/%
/kw
率/kw
C式
2320
11663
3030
79
12.42
17.00
8.3电动机功率计算
式中Qy――风机风量；
Hy――风机风压;
风机在全压头时的效率，0.81（—般风机为0.6，高效风机约为0.9）；
2——机械传动效率，当风机与电动机直连传动时
——电动机备用系数，对风机，=1.3。
2=0.95；
Y180M-2型电动机。
根据电动机的功率、风机的转速、传动方式选定
9.通风除尘系统布置图
锅炉烟气除尘系统布置图和立面图分别见图9.1和9.2。
图9.1锅炉烟气除尘系统立面图
A-A侧面图
设计说明见下页
图9.2锅炉烟气除尘系统布置图
设计说明
烟道为砖烟道，导角为45度，与圆管连接处采取密封措施，所有器件接口处均用法兰盘连接
序号
名称
个数
规格型号
备注
1
烟道
1
H=40m上径直径800，下径直径500,厚300
砖烟道
2
人孔
1
500X400
3
导流板
1
4
烟道
1
1000X1000
砖烟道
5
圆管
外径直径500,壁厚0.75
钢制
6
V形带
5
7
风机
4
Y5-47II型NO.7C
8
电动机
4
Y180-2
9
弯头
8
90度圆形，直径500
10
天圆地方
12
11
降尘器
4
XLD-4型
12
弯头
4
30度Z型
13
锅炉
4
SZL4-13
10.小结及参考文献
10.1小结本次大气污染控制工程课程设计主要设计了一燃煤电厂的某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统。
通过本次课程设计，我们不但回顾了课本中学习的内容、巩固了知识，另一方面，也对当前环保产业的发展有了直观的认识，特别是除尘设备的发展现状。
从风量计算，浓度计算，除尘效率到管线布置，我们初步将学过的知识统合地应用了一遍，为以后的工作大下了一定基础。
由于是第一次设计，其中难免有些不足甚至错误，还望老师批评指正。
10.2参考文献
（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）《钢铁企业采暖通风设计手册》．北京：
冶金工业出版社，2000
（3）同济大学等编．《锅炉及锅炉房设备》．北京：
中国建筑工业出版社，1986
（4）航天部第七研究设计院编．《工业锅炉房设计手册》．北京：
中国建筑工业出版社，
1986
（5）陆耀庆主编．《供暖通风设计手册》．北京：
中国建筑工业出版社，1987
（6）风机样本．《各类风机生产厂家》
（7）《工业锅炉旋风除尘器指南》．1984
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