大气除尘装置设计DOC.docx
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大气除尘装置设计DOC
大气污染控制工程课程设计
某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计
专业环境工程
班级
姓名
学号
教师
时间2016/1/15
前言1..
第一章设计依据2.
1.1设计任务书2.
1.2煤的工业分析2.
第二章烟气量和烟气浓度的计算2
2.1计算烟气量的产生2.
2.2烟气浓度3.
第三章除尘器的选择4.
3.1除尘器的比较和选择.4
3.2除尘效率5.
3.3除尘器的选择6.
3.4旋风除尘器6.
第四章确定除尘器、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.
4.3烟道的设计计算9
第五章系统阻力的计算10
5.1摩擦压力损失10
5.2总阻力损失11
第六章风机和电动机选择及计算11
6.1标准状态下风机风量的计算11
6.2风机风压的计算12
6.3电动机功率的计算12
6.4风机和电机的选择13
第七章烟囱的设计1.3
7.1烟囱高度的确定13
7.2烟囱直径的计算14
7.3烟囱的抽力1.5
第八章设计说明书1.5
8.1设计工艺流程图15
8.2网管布局图（见附图）1.6
8.3相关附表1.6
第九章设计总结1.8
参考文献.18
刖言
按照国际标准化组织（1S0）作出的定义，“空气污染：
通常系指由于人类活动和自然过程引起某些物质介入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。
”
大气污染物的种类非常多，根据其存在状态，可将其概括为两大类：
气镕胶状态污染物和气体状态污染物。
所谓气溶胶，在物理、化学中概括为：
几分散介质为气体的胶体物系。
在大气污染中，ISO提出了明确的定义，“气溶胶：
系指沉降速度可以忽略的固体粒子、液体粒子或固体和液体粒子在气体介质中的悬浮体。
”从大气
污染控制的角度，按照气溶胶的物理性质，可将其分为如下几种：
（1）粉尘;
（2）烟；（3）飞灰：
⑷黑烟（smoke）：
⑸液滴（droPlet）:
⑹轻雾或霓〔mist）:
（7）雾；（8）降尘；（9）飘尘；（10）总悬浮颗粒
气体状态污染物种类极多，主要有五个方面：
以二氧化硫为主的含硫化合物、以氧化氮和二氧化氮为主的台氮化合物、碳的氧化物、碳氢化合物及卤素化合物等。
大气污染控制工程课程设计是废气污染控制工程课程的重要实践性环
节，是环境工程专业学生在校期间第一次较全面的废气污染控制设计能力训
练，在实现学生总体培养目标中占有重要地位。
任务与目的：
通过本课程学习，掌握《废气处理设施设计与运行》课程
各基本原理和基本设计方法的应用，培养环境工程专业学生解决实际问题的能力。
结合前续课程《废气处理设施设计与运行》的内容，本课程内容为，运用各种污染物的不同控制、转化、净化原理和设计方法，进行除尘、除硫、脱氮等废气污染控制工程设计，使学生在废气污染控制工程方面得到工程训练。
通过课程设计实践，培养综合运用废气污染控制设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决废气污染控制设计问题的能力。
第一章设计依据
1.1设计任务书
锅炉型号：
SZL4-13型，共3台（2.8MW4）注：
该锅炉为抛煤机炉
设计耗煤量：
750kg/台
排烟温度：
180C当地大气压力：
970hPa
烟气密度：
1.50kg/m3;空气含水：
0.01293kg/m3
注：
标准状况下，假定烟气的其余性质和空气一致
1.2煤的工业分析
煤的工业分析如下：
arar
C:
68%H:
4%S:
1%0:
5%N:
1%W:
6%A:
15%
注：
假定灰分有60%进入到烟气中，锅炉烟气出口处阻力为1000Pa
该锅炉排放污染物标准（GB13271-2001）中二类区标准执行，需要达到指标：
烟尘浓度排放标准：
200mg/m3。
净化系统布置场地有附件给出。
第二章烟气量和烟气浓度的计算
2.1计算烟气量的产生
以1kg煤燃烧为基础，贝U：
表2-1煤的成分分析
质量/g
煤的成分物质的
量/mol
理论需氧量
/mol
C
680
56.67
56.67
H
40
40.00
10.00
S
10
0.31
0.31
O
50
3.13
-1.56
N
10
-
-
水分
60
3.33
0.00
灰分
150
-
-
理论需氧量：
56.67+10.00+0.31-1.56=65.42mol/kg（煤）
理论空气量：
65.42X（1+3.78）=312.71mol/kg（煤）即312.71X22.4-1000=7.00叶3/kg
理论空气量条件下烟气组成（mol）为：
CO2：
56.67,出0:
20+3.33=23.33
SO2：
0.31，N2：
65.42X3.78=247.29
理论烟气量为：
56.67+23.33+0.31+247.29=327.60mol/kg（煤）即327.60X22.4-1000=7.34mN3/kg
表2-2各种锅炉过量空气系数折算值
锅炉类型
折算项目
过剩空气系数a
燃煤锅炉
烟尘初始排放浓度
1.7
烟尘、二氧化硫排放浓度
1.8
燃油、燃气锅炉
烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度
1.2
所以选择空气过剩系数a=1.7时，实际烟气量为:
3
7.34+7.00X0.7=12.24mN3/kg
标准状态下烟气流量Q以m3/h计，
1台机器实际烟气量Q=12.24X750=9180m3/h总产生实际烟气量Q=9180X3=27540m3/h
2.2烟气浓度
标准状态下烟气含尘浓度
式中dsh——排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数;
Aar——煤中不可燃成分的含量；
Qs标准状态下实际烟气量，m/kg;
C==7.35x10-3（kg/m3）=7.35x103（mg/m3）
12.24
第三章除尘器的选择
3.1除尘器的比较和选择
选择除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力损失、一次投资、维修管理等，其中最主要的是除尘效率。
以下问题要特别引起注意：
1.选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放要求对于运行状况不
稳定的系统，要注意烟气处理量变化对除尘效率和压力损失的影响。
如
旋风除尘器除尘效率和压力损失，随处理烟气量增加而增加；但大多数
除尘器（如电除尘器）的效率却随处理烟气量的增加而下降。
2.粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能具有较大影响粘性大的粉尘容易粘结在除尘器表面，不宜采用干法除尘；比电阻过大或过小的粉尘，
不宜采用电除尘；纤维性或憎水性粉尘不宜采用湿法除尘。
不同的除尘
器对不同粒径颗粒的除尘效率是完全不同的，选择除尘器时必须首先了
解欲捕集粉尘的粒径分布，再根据除尘器除尘分级效率和除尘要求选择适当的除尘器。
表列出了典型粉尘对不同除尘器进行试验后得出的分级效率，可供参考。
试验用的粉尘是二氧化硅尘，密度订=2.7g/cm3。
表3-1除尘器的分级效率
除尘器名称
总皴率
标同粒控（pm）时的分级牧宰/塢
0*5
5-10
10-20
™1
10'44
!
>44
带捋板的沉降室
7.5
22
43
80
90
阵通的靛凤除尘器
65.3
12
33
57
82
91
KAE休旋風除尘签
紋2
40
79
92
99.S
】00
94.5
72
96
98
100
97.0
94.S
97
99,5
10*
文丘里除尘器
9y.5
09.5
】伽
IW
HMJ
kPa）
辍式除尘爲
997
99.51
100
100
100
11）0
3.气体的含尘浓度含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前
应设置低阻力的预净化设备，去除较大尘粒，以使设备更好地发挥作用。
例如，降低除尘器人口的含尘浓度，可以提高袋式除尘器过滤速度，防止电除尘器产生电晕闭塞。
对湿式除尘器则可减少泥浆处理量，节省投
资及减少运转和维修工作量。
一般说，为减少喉管磨损及防止喷嘴堵塞，
对文丘里、喷淋塔等湿式除尘器，希望含尘浓度在10g/m3以下，袋式
除尘器的理想含尘浓度为0.2一10g/卅，电除尘器希望含尘浓度在
30g/以下。
4.烟气温度和其他性质是选择除尘设备时必须考虑的因素对于高
温、高湿气体不宜采用袋式除尘器。
如果烟气中同时含有SQ、NO等气
态污染物，可以考虑采用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题。
5.选择除尘器时，需考虑收集粉尘的处理问题有些工厂工艺本身设有泥浆废水处理系统，或采用水力输灰方式，在这种情况下可以考虑采用湿法除尘，把除尘系统的泥浆和废水纳入工艺系统。
3.2除尘效率
式中C—标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3;
CS—标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3
7350
=97.27%
3.3除尘器的选择
工况下烟气量Q=（m3/h）
T
式中Q—标准状态下的烟气流量，m3/h；
T•—工况下烟气温度，K；
9180（273180）
273
T—标准状态下温度，273K
33
=15232.74（m/h）=4.23（m/s）
根据、Q查资料后选用XLP/B-10.6型旋风除尘器（X型），XLP/B型
（原为CLP/B型）是带有旁路的干式高效旋风除尘器。
该除尘器主要适用
于清除非粘固灰尘、煤炭、泥沙、烟尘及其它粉尘等。
尺寸见表4-1o
表3-2
型号
规格
进口风速
m2/s
处理风量
m3/h
阻力
pa
效率
%
外形尺寸（长X宽X
高）mm
重
量
kg
XLP/
B-10.
6
12-27
8370
13980
294
882
85-99
1495X1345X
5232
578
3.4旋风除尘器
旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、
锥体和排气管等组成，气流流动状况如图2-1所示。
含尘气流进人除尘
器后，沿外壁由上向下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中心
区域。
当旋转气流的大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。
通常将旋转向下的外圈气流称为外涡旋，旋转向上的
中心气流称为内涡旋，两者的旋转方向是相同的。
•气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同
作用下沿壁面落人灰斗。
气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部的压
力下降，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后到达排出管下端附近被上升的内涡旋带走并从排出管排出，这股旋转气流称上涡旋。
对旋风除尘器内气流运动的测定发现，实际的气流运动是很复杂的，除了切向和轴向运动外，还有径向运动。
如在外涡旋，少量气体沿径向运动到中心区域；在内涡旋，也存在着离心的径向运动。
为研究方便，通常把内外涡旋气体的运动分解成为三个速度分量：
切向速度、径向速度和轴向速度。
图3-1旋风除尘器的结构及内部气流
第四章确定除尘器、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
根据锅炉运行情况和锅炉房现场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。
4.2管径的确定
式中Q—工况下管道内的烟气流量，m3/s；
v—烟气流速，m/s（对于锅炉烟尘v=10-15m/s）
取v=12m/s,
[4x4.23门c”
d0.670（m）
3.1412
直径取整670mm
查表，取标准d=670mm，管道参数见下表5-2
表4-1管道参数
外径D/mm
钢制板风管
外径允许偏差/mm
壁厚/mm
670
±1
1.0
内径=d1=670-2x1.0=668（mm）
由公式d=可计算出实际烟气流速
v二Z44.232=12.07
二d23.140.6682（m/s）
对于总烟气量来讲
由公式d=
4*12.69
.3.14*12.07
=1.157m
直径取整1200mm
内径=d2=1200-2X1.0=1198（mm）
一11.26（m/s）
4Q412.69
■:
d3.141.198
4.3烟道的设计计算
烟道采用拱形，图形如下图4-1所示:
图4-1管道形状
由图可以看出，烟道流过的最大烟气量是锅炉烟气量的2倍，再加上烟气
系统的漏风率（设为1.1），则烟道内最大烟气流量为：
Q^1.1215232.74=33512.03m'/h
查数据可知，砖制烟道的最适合烟速是6-8m/s，初定烟速为7m/s，贝U
33512.032
烟道面积为A=Q/V1.33m
3600x7
而A=B2（B）2=1.33
22
贝UB=977.24mm圆整取B=980mm
贝UA=1.34m2
校正气速v=33512.036.95m/s，在范围内
3600如.34
第五章系统阻力的计算
5.1摩擦压力损失
对于圆管
（Pa）
式中L—管道长度，m；
d—管道直径，m；
烟气密度，kg/m3；
v—管中气流平均速率，m/s；
■—摩擦阻力系数，式气体雷诺数Re和管道相对粗糙度-的函
d
数。
可以查手册得到（实际对金属管道'可取0.02,对砖砌或混凝土管道'可取0.04）。
对于670金属圆管
已知：
管道长=4X3+13=25m，d=0.67m，■=0.02,v=12.07（m/s）,
/3、
p=1.5（kg/m）
对于1200金属圆管
已知：
管道长=3m,d=1.2m,■=0.02,v=11.26（m/s）,p=1.5
3
（kg/m）
•:
Pl
0.904*11.262
2
由题可知锅炉烟气出口处阻力为1000Pa
查得资料知XLP/B的进口截面阻力系数E0=5.52。
当温度为20oC,97hPa下旋风除尘器的压力损失为
22
△P=E0pV0/2=9.8X0.904X12.07/2=645.32Pa
5.2总阻力损失
因为忽略局部阻力损失，所以总阻力损失即为摩擦阻力损失与出口损失及旋风除尘器压力损失之和。
'P=49.142.871000645.32=1697.33Pa
第六章风机和电动机选择及计算
6.1标准状态下风机风量的计算
Qr
（m3）/h
式中1.1—风量备用系数;
Q—标准状态下风机前风量，m3/h;
tp—风机前烟气温度，C,若管道不长，可以近似取锅炉排烟温
度;
B—当地大气压力，kPa。
=1.115232.74
6.2风机风压的计算
1293
Hy=1.2（、：
h-Sy）Pa
Py
'h-
-系统总阻力，Pa；
式中1.2—风压备用系数;
Sy—烟囱抽力，Pa；
6—标准状态下烟气密度，（=1.34kg/m3）。
1293
Hy=1.2（1697.33-184.39）2596.77Pa
y0.904
6.3电动机功率的计算
QyHy1
3600100012
（kw）
式中Qy—风机风量，m3/h；
Hy—风机风压，Pa；
1—风机在全压头时的效率（一般风机为0.6）；
2—机械传动效率，用V形带传动时2=0.95;
:
—电动机备用系数，对引风机，：
=1.3
29036.482596.771.3
360010000.60.95
6.4风机和电机的选择
根据风量Qy=29036.48m3/h，Hy=2596.77Pa，查资料后选择4-72,
配对电机型号为Y160M2-2
第七章烟囱的设计
7.1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7-1锅炉烟囱的高度
锅炉总额出力
（t/hj）
<
1
1
2
2
6
6
1
0
10
20
26
35
烟囱最低咼
2
2
3
3
40
45
度/m
0
5
0
5
锅炉总额出力：
3X4=12（t/h）
故选定烟囱的高度为40m。
7.2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；
-—按表4-2选取的烟囱出口烟气流速，m/s。
表7-2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•=4m/s
则d=0.0188.31.115232-74=2,11m
圆整取d2=2.2m
烟囱底部直径
d^d22iH
式中d2—烟囱出口直径，m；
H—烟囱高度，m；
i—烟囱锥度（通常取i=0.02~0.03）
取i=0.025,
则di=2.2+2X0.025X40=4.2（m）
7.3烟囱的抽力
式中H—烟囱高度，m；
tk—外界空气温度，C；
tp—烟囱内烟气平均温度，C；
B—当地大气压，Pa。
第八章设计说明书
8.1设计工艺流程图
图8-1工艺设计流程图
8.2网管布局图（见附图）
8.3相关附表
4-72.4T9型蛊心冈机六种恃动方式晋示宜團
4眩型性能参数表
机号
轻速
飕
全压
功率
（rpn）
（■泅
（Pa）
伽）
1131
1310
96S
1430
935
2900
1699
1328
887
336
1盯
200?
770
2177
102
2.8A
3356
606
56&
243
65^
241
740
333
1450
829
9H
321
緞
0.55
1003
192
106E
175
I17E
151
4旳型性能参匏表
机号
轻速
全压
功率
Cry*）
呻金）
（Pa）
（kW）
19TO
119S
2180
116T
轴30
1157
2010
111?
29QO
2900
106a
lt5
3130
1039
呛
832
3830
726
090
304
1100
294
1230
284
1W0
274
H50
1450
2囲
0.75
16S0
26E
1740
225
1910
176
900
14052
725
16417
633
iCC
16849
629
18213
572
31237
1502
34006
1BT7
3S776
1E01
1120
39146
1714
沁
414E1
1618
43722
150E
27E9O
1514
30363
14&4
32835
1434
1000
34S52
1354
3TOI0
1238
IOC
汩0阳
1199
25101
1225
17326
1203
29551
1151
900
31457
1104
15
33309
1042
35134
9TO
1170
45000
50X0
E57OO
57100
1941
1804
ISIS
1441
37
29600
1639
34100
1610
?
珈o
1412
1000
42900
1314
22
45900
1175
43800
1049
27850
1363
33050
1333
94.0
36100
1256
10C
40300
1167
18.丘
43200
104?
45900
931
2-4550
1059
28300
1039
31850
9?
0
83&
35000
902
15
38100
B13
40500
725
型号
额定
功率
额定电流
转速
效率
功率因数
堵转转矩
额定转矩
堵转电流
额定
电流
最大转矩
额定转矩
kW
A
r/min
%
COS①
倍
倍
倍
Y80M2-2
1.1
2.5
2830
77.0
0.86
2.2
7.0
2.3
Y90S-2
1.5
3.4
2840
78.0
0.85
2.2
7.0
2.3
Y90L-2
2.2
4.8
2840
80.5
0.86
2.2
7.0
2.3
Y100L-2
3
6.4
2880
82.0
0.87
2.2
7.0
2.3
Y112M-2
4
8.2
2890
85.5
0.87
2.2
7.0
2.3
Y132S1-2
5.5
11.1
2900
85.5
0.88
2.0
7.0
2.3
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