锅炉废气大气课程设计.docx

1、锅炉废气大气课程设计某工厂燃煤锅炉除尘系统课程设计说明书一、原始数据及条件设计耗煤量：80kg/煤炭类型:烟煤燃煤组成：含：752、H：4.%、S:2、N：0.85%、O:6.6%、水分：9.%、灰分:2.1%。排烟温度：50空气过剩系数:2烟气密度(标态)：1.34/m室外空气平均温度：锅炉出口的烟气阻力:000Pa排灰系数：28%二、锅炉房平面图锅炉房平面图摘要关键词 前言 2处理单元的设计计算 22烟气排放量计算 22.2 粉尘和二氧化硫浓度及除尘器除尘所需效率计算32.除尘和除硫设备选型 42. 换热器选型 42.5 烟囱设计52.1 烟囱高度的确定 52.5.2烟囱直径的计算 . 管

2、道部设 53.2 管道沿程阻力计算62.1 管道1-4段沿程阻力计算 63.22 管道56段沿程阻力计算 73.2. 管道总沿程阻力损失9.3 局部阻力计算 93. 系统总阻力损失及风机选型04 设备和管道一览表10附录1 LS型立式旋风水膜除尘器主要性能表 2附录 燃煤、燃油（轻柴油、煤油除外)锅炉房烟囱最低允许高度(GB 1-201)12参考文献1某燃煤锅炉烟气除尘系统设计摘要本设计以某工厂燃煤锅炉为对象，设计了锅炉的烟气处理系统。主要包括换热器选型、除尘器选型、风机选型、管道部设和烟囱设计。设计出了一个烟尘和二氧化硫同步处理的尾气处理系统。关键词：锅炉；烟气；旋风水膜除尘器1 前言工业锅

3、炉所排放出来的烟尘是造成大气污染的主要污染源之一，由黑烟和灰尘组成。由于它们哦发生过程、性质和粒径不同,因此解决的方法也不同。黑烟的主要成分为碳、氢、氧及其化合物，可以通过改造锅炉、进行合理的燃烧调节,使其在炉膛内燃烧掉的方法解决，同时也降低了排尘的原始浓度；灰尘主要是碳粒和灰分等颗粒物,可以通过加装除尘器的办法解决。工业锅炉烟气除尘中，所采用的各种各样除尘装置，就是利用不同的作用力(包括重力、惯性力、离心力、扩散、附着力、电力等)以达到将尘粒从烟气中分离和捕集的目的。工业锅炉所采用的各种除尘装置按烟尘从烟气中分离出来的原理,可以分为大类:机械式除尘器、电除尘器、过滤式除尘器和湿式除尘器。本设

4、计是工业燃煤锅炉烟气净化系统设计，该锅炉燃烧的煤品种为烟煤。设计中除了要考虑到除尘外,还要考虑到烟煤燃烧释放出的二氧化硫处理。结合课堂知识和现实条件，设计出一套经济、合理的燃煤锅炉烟气处理系统。 处理单元的设计计算2.烟气排放量计算本除尘系统共服务4台锅炉，每台锅炉耗煤量8kg/h，台锅炉的总耗煤量为：(kg/)。设有该锅炉燃烧所用烟煤1000g，则：表2-1000g烟煤需氧量和烟气量计算表元素质量（g)物质的量(mol）需氧量(mol）烟气量（ol）C75262.66762.662.674141.2505S6.940.194.1N8.0.6070.04O66.25-2.250HO9.25.5

5、.51灰分27.10由表2-1知，燃烧该煤1kg需氧量为：(m)燃烧该煤1kg实际需空气量为:（ol）。由于排烟温度为50,水在此温度下为气态，空气过剩系数,因此燃烧该煤1kg表所排放出来的标准状况下的烟气量为：（mo)锅炉排烟温度为500，0(即7K)下燃烧1kg该烟煤排烟量为每台锅炉排烟量：（m/h）总烟气量：(3/h)2粉尘和二氧化硫浓度及除尘器除尘所需效率计算由表2-可知，燃烧煤1kg该烟煤产生灰分质量为2.1g,排放二氧化硫.194ol;从原始条件中可知，该锅炉的排灰系数为2%;由1计算可知,燃烧1kg该烟煤在500下排放烟气量为24.45m。由此可知:500下烟气粉尘浓度为:(/m

6、3)500下烟气二氧化硫浓度为：（g/m3）由于该锅炉为工业锅炉，执行锅炉大气污染物排放标准(G327001)中二类区标准,烟尘可允许排放浓度为20mg/Nm，二氧化硫允许排放浓度为90m/N3。换算为500摄氏度下，烟尘可允许排放浓度为70.63mg/m，二氧化硫允许排放浓度为1.mg/Nm3。因此，除尘设备除尘效率最小值为：；除硫效率最小值为:。2.3 除尘和除硫设备选型查除尘设备选型资料可得,重力沉降室、旋风除尘器除尘效率可达-8%;重力喷雾除尘器、湿式洗涤除尘器、文丘里除尘器除尘效率可达80-95;文丘里除尘器、袋式除尘器、电除尘器除尘效率可达9%以上。由2.2计算可知,本设计除尘效率

7、最低要求为799%,可采用重力沉降室或旋风除尘器除尘。由2.计算可知,本设计除硫效率最低要求仅为686%，脱硫要求并不高,可采用旋风水膜除尘器同时脱硫和除尘。由于旋风水膜除尘器处理烟气量偏小，因此为每台锅炉配备一台旋风水膜除尘器和一台换热器，共采用4台旋风水膜除尘器和4台换热器。500下,每台燃煤锅炉排出的烟气量为9959m3。使烟气换热器将烟气从3K降至33，则=420K；冷却水温度从298升至33K，则t2=45K。此时，烟气温度为343K,水位液态,烟气为干烟气,烟气流量为:（m3/)查CL型立式旋风水膜除尘器主要性能表(详见附录)可选用D730-LS型型立式旋风水膜除尘器,进口气速21

8、m/s，压力损失760Pa。D30-CLS型X型立式旋风水膜除尘器具体尺寸可查看附图2。2.4 换热器选型采用逆流方式设计换热器，换热器将烟气从73降至34K，冷却水温度从98K升至353K。则换热器进出口平均温度为28,tm=1.89K。查烟气的物性参数表得:285时，烟气的比定热容cp=11KJ/(kgK)。则热负荷:（K/h）即J/s根据试差法,三次循环计算，取K=25W/(m ），安全系数为.,根据=tm得:A=2.94。查换热器工艺参数表,选取F40-25-0型浮头式管壳换热器,实际面积243,管子数38根，管长3m,压力损失20P。2.5 烟囱设计2.5 烟囱高度的确定烟囱可分为砖

9、烟囱、钢筋混凝土烟囱和钢板烟囱。本设计从设计的需要和经济角度考虑，拟采用砖烟囱，其高度由环境卫生要求来确定。本设计锅炉耗煤量为3200kg/,热效率为75%，低位发热量为2093J/g,水的蒸发热为20.8KJ/kg。锅炉蒸汽量：查燃煤、燃油锅炉房烟囱最低允许高度和以上计算可知,本设计烟囱最低允许高度为40，设计烟囱高的为40m。.5.2烟囱直径的计算4台锅炉除尘后总流量：=481m=327923/=.11m3s采用机械通风，全负荷是流速1-20/s,取u12ms；出口内径:（）烟囱底部直径:取=0.02（0.02-.0)：（m)2.53 烟囱的抽力计算3 管道计算及风机选型3. 管道部设除尘

10、系统部设不得超过锅炉房5m,按照经济原则,部设管道如下图3-1、3-2所示。图-1 管道布置图1图-2 管道布置图232管道沿程阻力计算1 管道1-4段沿程阻力计算管道内烟气温度:500；管道内烟气流量:Q=75.9m/=5.49m3/s。标准状况下,烟气密度为1.4kg/3,根据PV=RT和mV=可得,50摄氏度下烟气密度为：(g/m3)本设计为锅炉烟气处理系统设计，为降低沿程阻力损失,选用圆管作气体流通管道,采用机械通风，管道材料为钢板,该管沿程阻力系数=.2。查管道内各种气体的流速范围表可知,管道内烟气流速范围为0-m/s。取管道内流速为u=1m/s。管道截面积:(m2）;管道直径：(m

11、），选用外径80mm，壁厚1m钢管，实际流速为:（m/);由图31可知,管道1段总长:(）;沿程阻力损失：()32.2 管道56段沿程阻力计算管道内烟气温度:343；管道内烟气流量：Q=2.277m3s。标准状况下，烟气密度为.34g/m3,根据P=nRT和mV可得，43摄氏度下烟气密度为:(g/m3)。本设计为锅炉烟气处理系统设计，为降低沿程阻力损失，选用圆管作气体流通管道,采用机械通风，管道材料为钢板，该管沿程阻力系数=02。查管道内各种气体的流速范围表可知,管道内烟气流速范围为1015m/s。取管道内流速为u=11/s。管道截面积:(m2）;管道直径:(m),选用外径500mm，壁厚0.

12、5mm钢管，实际流速为:(ms）；由图-1可知，管道56段总长:()；沿程阻力损失:（Pa）3.2. 管道7-11段沿程阻力计算管道内烟气温度：43；管道内烟气流量：.277m3/s。标准状况下，烟气密度为1.34g/m3,根据PV=nR和mV=可得，343摄氏度下烟气密度为：（k/m3)。本设计为锅炉烟气处理系统设计，为降低沿程阻力损失,选用圆管作气体流通管道,采用机械通风，管道材料为钢板，该管沿程阻力系数=0.2。查管道内各种气体的流速范围表可知,管道内烟气流速范围为1-5m/s。取管道内流速为=11m。管道截面积：（2）；管道直径:(m），选用外径50mm,壁厚75mm钢管，实际流速为：

13、(m/）；由图-1可知,管道7-1段总长：（m）；沿程阻力损失：（a)3. 管道11-12段沿程阻力计算管道内烟气温度:343;管道内烟气流量：Q4.5ms。标准状况下，烟气密度为1.3kg/m3，根据V=nR和V可得，343摄氏度下烟气密度为：（kgm3）。本设计为锅炉烟气处理系统设计,为降低沿程阻力损失，选用圆管作气体流通管道，采用机械通风，管道材料为钢板,该管沿程阻力系数=02。查管道内各种气体的流速范围表可知,管道内烟气流速范围为0-15/s。取管道内流速为u=1/。管道截面积：(m2）；管道直径:(m),选用外径70mm，壁厚0.7m钢管，实际流速为：（m/s);由图3-2可知，管道

14、1112段总长:(m);沿程阻力损失：（Pa)管道12-1段由于管长与管径比太低，管道沿程阻力可忽略不计。32.5 管道总沿程阻力损失综合321-32.5计算可得，管道总沿程阻力损失为:(a）表3-6管道压力损失计算表管段流量(m/s)烟气密度(kg/m3）摩擦阻力系数管道长度（m）管道直径（m)气体流速(m/s）摩擦阻力损失(Pa）1-4.40.4730.25.101141.652.2771.60.2.550016736711271.0670.138500116394.112.51.0970.2.337001871.833 局部阻力计算由图3-1、3-2可知，1-段内共有90度弯头2个，渐缩

15、管或渐扩管1个,阀门1个； 1段内共有90度弯头5个,渐缩管或渐扩管2个,阀门2个,三通1个，换热器台,除尘器台，风机台;1-13段内共有渐缩管或渐扩管1个，阀门2个，三通2个。查水件局部阻力系数表可知,90度弯头局部阻力系数为0.30,渐缩管和渐扩管局部阻力系数为0.，阀门局部阻力系数为15，三通局部阻力系数为1.0。本设计所选用除尘器为D-CLS型型立式旋风水膜除尘器，压力损失为760Pa。本设计所选用换热器为F400-2-40-2型浮头式管壳换热器，压力损失为200a。锅炉本身压力损失为0a。-段局部阻力损失：(a)4-1段局部阻力损失:（Pa);11段局部阻力损失:(a)烟囱压力损失为

16、:（Pa)综上所述,本设计除尘系统总局部压力损失为:(Pa)3.4系统总阻力损失及风机选型系统总阻力损失为:(Pa)烟囱抽力为94.P，则风机所需抽力为：5491.3-94.5=396.(P）查除尘常用风机性能表,选用YB-3型锅炉风机,该风机风量2500-600m3/h,功率3-7k，全压13-562P。 设备和管道一览表表-1设备一览表序号名称规格数量设计参数1换热器浮头管壳换热器FA600102()1处理气量1979.9m/h实际面积24m压力损失2000Pa2烟囱砖筑烟囱H01烟气出口流速=2ms风机YB-3型锅炉风机1额定功率3-37k流量2500-2600/h全压21-5762Pa

17、5除尘器D730-CL型型立式旋风水膜除尘器进口气速21m/s处理气量8198m3/h用水量0.Ls喷嘴数6压力损失76a表42 管道一览表管道标号管道材质管道直径mm管道壁厚m管道长度PQ1001a钢01.7PQ1001b钢800127PQ101c钢8027Q1001钢8001.7PQ002a钢800.1PQ102钢8012.1PQ1002c钢80012.1Q100d钢8002.1PQ1003钢8001103b钢01PQ103c钢8011Q103d钢011PQ104a钢000.51.P0b钢500.751PQ104c钢00751.5P00d钢5000751PQ1005a钢50.751.3P1

18、00钢5000.51.3PQ1005c钢5071.3P05d钢500.513P1006a钢50.74.125PQ106b钢500074.125PQ006c钢5000.75.2PQ006d钢500.754.1Q1007a钢500.75.6Q1007钢0.50.6PQ007钢5000.506PQ07d钢50075.6PQ1008钢5000.756.P1008b钢50.75666Q109a钢100013.33PQ100b钢100013.33PL00a钢136.66PL10b钢163.6L001c钢0636.PL101钢166.P002钢10636.661002b钢10366PL100c钢0636.6

19、6PL1002钢1366附录1 CLS型立式旋风水膜除尘器主要性能表型号进口气速(m/s）处理气量（m/h)用水量（/)喷嘴数X型压力损失/aY型压力损失/Pa3158116001900.1556844213207000.204550760580D578214505202457050060D6348215068000.2765507580D73018275008500.0650600680791800100336550760500680D8881100132000.6650700680附录 燃煤、燃油(轻柴油、煤油除外)锅炉房烟囱最低允许高度(B 13271-201）锅炉房装机总容量0.0.-

20、1.1.4-282.8-77-41-8t/11-2-44-100-22-4烟囱最低允许高度（m)202530354045参考文献 郑铭.环保设备原理设计与应用.化学工业出版社2刘新旺.锅炉房工艺与设备科学出版社 郝吉明，王书肖，陆永琪.燃煤二氧化硫污染控制技术手册.北京：化学工业出版社环境科学与工程出版中心,2001 黄学敏,张承中大气污染控制工程实践教程M.北京:化学工业出版社,2003 宋瑞祥.中国环保产业高新技术的应用和发展M环境保护,1996 王玉彬.大气环境工程师实用手册.北京：中国环境科学出版社,2007 郭静，阮宜纶.大气污染控制工程.北京:化学工业出版社教材出版中心,008 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，989 奚士光等主编.锅炉及锅炉房设备M.北京，中国建筑工业出版社,1991 金国淼主编.除尘设备设计M.上海科学技术出版社，19511鹿政理主编.环境保护备选用手册大气污染控制设备.大连市环境科学设计研究院组织编写12 刘天齐，黄小林，邢连壁等.三废处理工程技术手册废气卷M.北京：化学工业出版社，19991 郝吉明,马广大.大气污染控制工程M北京:高等教育出版社,2024 陈庆佳主编.最新风机产品样本设计参数与风机应用机产品技术标准使用手册.当代中国音像出版社,27