某燃煤锅炉房除尘设计大气污染控制工程课程设计.doc

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1、 目录第一章 概述1第一节 设计任务题目、目的和要求1一、 设计题目1二、 设计目的1三、 设计要求1第二节 设计依据1一、 大气质量标准1二、 烟尘排放浓度1三 、 锅炉烟囱高度应根据锅炉房总设计确定2四、 燃煤锅炉烟尘2第三节 设计原始资料3一、 设计参数3二、 煤质表3三、 烟气中烟尘颗粒粒径分布表3第二章 除尘器的选型及计算4第一节 燃烧的计算4第二节 烟气浓度及除尘效率5一、 烟尘初始浓度的计算5二、除尘效率要求达到的除尘效率6第三节 含硫浓度的计算6第四节 除尘方案的确定及除尘器选型7一、除尘方案确定依据7二、设计参数7三、方案比较7第五节 电除尘器的计算11一、 除尘器主要参数的

2、确定11二、确定主要部件结构形式12三、各部尺寸计算12第三章 除尘系统及有关计算15第一节 管道设计及阻力计算15一、管道设计15二、管道阻力计算16 三、 总烟气管道摩擦阻力损失18第二节 烟囱的设计及计算18一、烟囱的选择18二、烟囱中烟气在烟道中的温度降19三、烟囱尺寸计算19第三节 风机电机选型计算21一、 总阻力计算21二、选型21第四章 预算21一、土建投资21二、设备及器材费用22三、工程总造价22参考文献222第一章 概述第一节 设计任务题目、目的和要求一、 设计题目某燃煤锅炉房除尘系统设计（振动炉排式链条炉+强制送风+800吨/年）。二、 设计目的 1、 通过课程设计全面总

3、结课程学习的成果，加深对课程理论内容的理解，掌握应用理论知识解决实际工程问题的完整过程。2、 掌握大气污染物处理工程设计的全过程。3、 掌握编制设计方案（除尘方案比较选择与确定）。4、 掌握除尘器选型计算，系统布置，烟风道阻力计算，风机选型等。【Y6-41（3.5C）】5、 除尘系统平面的布置、立面、除尘装置布置、及主要构筑物设计。6、 工程造价估算。【土建+设备器材+其他6%】三、 设计要求方案选择合理，系统布置紧凑，占地面积小，计算准确，图纸绘制达到扩大初步设计要求（图纸线条均匀，标注准确，说明齐全）。第二节 设计依据一、 大气质量标准当地大气质量执行大气环境质量标准“GB13271-20

4、01”中的二级标准。二、 烟尘排放浓度执行大气环境质量标准“GB13271-2001”中的二级标准。本标准按锅炉建成使用年限分为两个阶段，执行不同的大气污染物排放标准：时段：2000年12月31日前建成使用的锅炉。时段：2001年1月1日起建成使用的锅炉（含在时段立项未建成或未运行使用的锅炉、建成使用锅炉中需要扩建、改建的锅炉）见表1。表1 燃煤锅炉烟尘初始排放浓度和烟气黑度限值锅炉类别适用区域烟尘排放浓度（）烟气黑度（林格曼黑度，级）时段时段燃煤锅炉自然通风锅炉（）一类区100801二、三类区150120其他锅炉一类区100801二类区250200三类区350250三 、 锅炉烟囱高度应根据

5、锅炉房总设计确定新建锅炉烟囱周围半径200m的距离内有建筑物时，烟囱高度应高出最高建筑物3m以上，达不到此要求时，锅炉烟尘排放浓度限值及黑度按“GB13271-2001”中的二类区域的浓度标准执行。烟囱的高度由锅炉蒸发量确定见表2。表2 锅炉房烟尘最低允许高度锅炉房装机总容量MW0.70.71.41.42.82.87714142860质量频率32015201610637第二章 除尘器的选型及计算第一节 燃烧的计算1燃煤量： 2、燃煤的计算：以1kg无烟煤计算：无烟煤成分：C:69%91.7%=63.273% O:69%2.2%=1.518% H:69%3.8%=2.622% N:69%1.3%

6、=.897% S:69%1.0%=0.69% 质量（g） mol 需氧数mol C 632.73 52.7352.73 H 26.2213.11 6.56 O 15.180.47 - 0.47 S 6.90 0.22 0.22 N 8.97 0.320 H2O 50 2.78 0理论氧气量：理论空气量： （标准状态）理论烟气量：（标准状态）烟气含水率的计算： 3、确定过剩系数链条炉（强制送风） 1.4 烟管 0.15 省煤管 0.1 除尘器 0.1 炉膛 0.1 过滤器 0.05 空气预热器 0.1 无烟煤 0.12锅炉出口排烟过剩系数（）=炉膛出口处过量空气系数+对流烟道内部分的漏风系数之和

7、总过剩系数（）=链条炉（1.4）+省煤管（0.1）+炉膛（0.1）+烟管（0.15）=1.754、烟气量的计算实际烟气量：(标准状态) 运行工况下除尘器需净化的烟气量： 第二节 烟气浓度及除尘效率一、 烟尘初始浓度的计算1 锅炉的飞灰排放量式中 锅炉的飞灰排放量（） 锅炉在额定蒸发量时的耗煤量（） 燃料含灰量，取锅炉款完全燃烧损失，=512，（取9）燃料发热量，烟尘占燃料中灰分的质量分数0.150.20 (取0.18)2 烟尘的初始浓度 = 二、除尘效率要求达到的除尘效率式中按锅炉烟尘排放标准中二类区域规定的浓度限额取值计算，即为200。 第三节 含硫浓度的计算燃料中转化为二氧化硫的百分率为1

8、00%式中 每千克燃料燃烧时产生的二氧化硫的体积 ； m每千克燃料中含硫的质量； M硫的分子量； 式中 锅炉在额定蒸发量时的耗煤量实际烟气量将转化为根据烟尘排放标准GB13271-2001规定，2001年1月1日起立项,新安装和更新的锅炉中，燃煤含硫量小于,二氧化硫浓度标准为900,由于计算所得的大于900超标。所以在除尘过程中需要脱硫，需达到的脱硫效率为：第四节 除尘方案的确定及除尘器选型一、除尘方案确定依据（1）根据除尘烟气的含尘浓度。（2）根据除尘器的除尘效率和处理烟气量是否达到设计要求，除尘后排尘浓度是否达到排放标准。（3）考虑除尘器的造价、安装费、运行费、维护费和使用寿命。二、设计参

9、数根据设计题目锅炉的燃煤量，烟尘的初始浓度，除尘系统要求达到的除尘效率，允许压力损失：。三、方案比较方案一：电除尘器电除尘器是除尘工程中应用较多的除尘器之一。电除尘器是利用静电力从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）的装置。电除尘器与其他除尘器的根本区别在于：除尘过程的分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上。（1）电除尘器的优点： 除尘效率高：静电除尘装置可以很方便的通过加长电场长度提高捕集效率，普遍使用3个电床的电除尘器，当烟气中粉尘状态处于一般状态时，其捕集率可达到99%以上。静电除尘器装置还有一个出色的特征，就是收集效率可长期稳定保持不变，这是其他除尘器比不上的。只有

10、袋式除尘器例外，但袋式除尘器需要经常更换滤袋，才能保持良好的收尘效率。 烟气阻力小，总的能耗低，大约0.2-0.4Kw/(1000m)。电除尘器的能耗主要是由烟气阻力损失、供电装置、电加热保温和震打电机等能耗组成。而其他除尘器的阻力损失为主要能耗，在总能耗中占有主要的份额，电除尘器的阻力一般为200-300pa，约为袋式的1/5，由于总的能耗低，又很少更换易损件，所以运行费用比袋式除尘器、文丘里除尘器等要小得多。 适用范围广：电除尘器可捕集粒径小于的粒子，300400的高温烟气。湿式静电除尘器不仅可以除尘，还可除去烟气中的水雾和酸雾。这种综合性的能力为用户提供了方便。当烟气的各项参数发生一定范

11、围内波动时，电除尘器仍然保持良好的捕集性能。对于高比电阻和低比电阻粉尘的烟尘来说，需要采取烟气调节，但总的看来这种情况不多，绝大多数的烟气净化都可采用电除尘器。 可处理大容量烟气：电除尘器易模块化，因此可以很方便地实现装置的大型化。目前单台电除尘器处理气量已达，这样大的气量用袋式除尘器或旋风除尘器来处理是很难想像的，即使勉强做到也不经济。 捕集到的粉尘干燥：因为粉尘以干燥的形态被捕集，有利于粉尘的输送和再利用，也没二次污染。 维护保养简单：电除尘器如果品种规格选的恰当，又有良好的制造安装质量，日常的维护保养量是很少的。电除尘器的操作运行以全部实现自动化，实现了智能化即自动选择瞬时最佳运行方式。

12、 一次投资大：电除尘器和其他除尘器相比结构较复杂，耗用钢材比较多，每个电场需配用一套高压电源及控制设备，因此价格较大。但是静电除尘装置设备费用加上35年的运行费用比大多数其他除尘设备的要低。（2） 电除尘器的缺点 一次投资大。电除尘器和其他除尘器相比，结构复杂，耗用钢材较多，每个电场需配一套高压电源和控制设备，因此价格较高。方案二：袋式除尘器过滤式除尘器，又称空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材料时将粉尘分离捕集的装置，采用滤纸或玻璃纤维等填充层作滤料的空气过滤器，主要用于通风及空调方面的气体净化。袋式除尘器是一种干式高效除尘器，可用于净化粒径的尘土气体。除尘效率可达99%以上，它是最古老的除尘

13、方法之一。（2） 袋式除尘器的优点 袋式除尘器对净化含尘微粒和亚微粒数量级的粉尘粒子的气体效率较高，一般可达99%，甚至达到99.9%以上。 袋式除尘器可以捕集多种干式粉尘，特别是高比电阻粉尘，采用袋式除尘器要比用电除尘器的净化效率高得多。 含尘气体浓度在相当大的范围内变化对袋式除尘器的效率和阻力影响不大。 袋式除尘器可以设计制造成适应不同气量的含尘气体的要求，除尘器的处理量可以从110。 袋式除尘器也可以做成小型的，安装在散尘设备上或散尘设备附近，也可以安装在车上做成移动式袋式过滤器，这种小巧、灵活的袋式除尘器特别适用于分散尘源的除尘。 袋式除尘器运行性能稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀等问题，

14、操作维护简单。（2） 袋式除尘器的缺点 袋式除尘器的应用主要受滤料的耐温和耐腐蚀等性能影响。目前常用的滤料可耐250左右高温，如采用特别滤料处理高温含尘烟气，将会增大投资费用。 不适于净化含粘结和吸湿性强的含尘气体。用袋式除尘器净化烟尘是的温度不能低于零点温度，否则将会产生结露，堵塞布袋滤料的空隙。 据初步统计，用袋式除尘器净化大于17000含尘气量的投资费用要比电除尘器高，而净化小于17000含尘烟气时投资费用要比电除尘器省。方案三：湿式除尘器湿式除尘器利用水或其他液体与含尘气体的作用去除粉尘的设备，尘粒与喷洒的水滴、水膜或湿润的器壁、器件相遇时，发生湿润、凝聚、扩散沉降等过程，因而从气体中

15、分离出来，达到净化气体的目的。与其他除尘器相比具有如下的特点（1） 湿式除尘器的优点：1) 在耗用相同能耗的情况下，湿式除尘器效率比干式除尘器的效率高，高能湿式除尘器（如文丘里管）清洗以下的粉尘粒子，除尘效率仍很高。2) 湿式除尘器的除尘效率不仅能与布袋和电除尘器相媲美，而且还可适用这些除尘器所不能胜任的除尘条件，湿式除尘器对净化高温、高湿、高比阻、易燃、易爆的含尘气体具有较高的除尘效率。3) 湿式除尘器在去除含尘气体中粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些有毒有害的气体污染物，因此，湿式除尘器既可以用于除尘，又可以对气体起到冷却、净化的作用，湿式除尘器有时又称气体洗涤器。（2）湿式除尘

16、器的缺点：1） 湿式除尘器排出的废渣需要处理，用水量较大，浪费水资源。2） 净化含有腐蚀性的气体时，洗涤水（或液态）会具有一定的腐蚀性。对设备有一定的防腐要求。3） 湿式除尘器不适用与含有憎水性和水硬性粉尘的气体。4) 在寒冷地区应用湿式除尘器容易结冻。5） 湿式除尘器也不利于副产品的回收文丘里洗涤器：含尘气体由烟气进口引入，首先进入麻石文氏管，文氏管是一个缩放管，在文氏管喉部入口处喷入的压力水呈雾状布满整个喉部，烟气流经文氏管的渐缩管时由于流道的缩小，速度逐渐增大，到达喉部时速度达到最大。因此当烟气流到喉部是，烟气中高速运动的尘粒冲破水滴周围的气膜而被吸附在水滴上凝聚成大颗粒的液滴随烟气一起

17、进入麻石水膜除尘器进行第二次分离。液滴与烟气一起由麻石水膜除尘器切向或蜗向引入，然后沿筒体螺旋上升，液滴与尘粒在离心力的作用下被甩向筒体内壁自上而下的一层均匀的水膜接触，被水膜吸附，而随水膜一起流到底部灰斗，从排灰口排出筒体，在经过水封面进入排灰沟排出。净化后的烟气从顶部以切向或蜗向引入。文丘里麻石水膜除尘器中花岗石（俗称麻石）它成本低，便于安装耐腐蚀，占地面积小等特点，而且能大量吸收烟气中的SO、SO形成SO、SO离子，具有良好的脱硫效果，并克服了钢制除尘器易腐蚀，内衬的瓷砖或辉绿岩板衬里易脱落的特点。麻石水膜除尘器具有投资少，电能消耗低，除尘效率高，可脱硫，操作简单，维护方便，使用寿命长等

18、优点。但压力损失大、用水量较多成为限制其发展的主要因素。经过三个方案的比较后，采用电除尘器最合适。第五节 电除尘器的计算一、 除尘器主要参数的确定1. 气流速度（）2. 设定板间距 （） 极板采用C型板，紧固型悬挂方式 3. 设定线间距 极线采用长管状芒刺线（起晕电压15KV） 4. 驱进速度 （）5. 电场强度 E=50000V/m 6. 电压 U=70KV 二、确定主要部件结构形式1. 采用卧式电除尘器 2. 设计为单室m=1 3. 电场数 n=24. 振打方式：挠臂锤机械振打 5. 进出气烟箱：(1) 进气方式：前部中心进气 (2) 气流分布：在进气烟箱内设置开孔率为50%气流均布 板和

19、导流板 (3) 槽形极板：在出气烟箱内设置槽形极板 6. 灰斗：设置船形灰斗7. 电晕电极：芒刺线 三、各部尺寸计算1. 集尘面积取1.0 2. 初定电场断面积3. 极板的有效高度极板的有效宽度4. 通道数反算极板的宽度5. 验算实际断面积验算电场风速 合格6. 单电场长度7. 电压和电流8. 柱间距除尘器内壁宽度(取)沿气流方向上的柱间距与气流垂直方向的柱间距9. 进气烟箱进气烟箱采用水平进气方式，并设置导流板和开孔率为的气流均布板，取进口烟气流速为，进气烟箱进口的截面积进气烟箱的进口截面形状为的矩形，底板斜度为，进气烟箱长10. 出气烟箱出气烟箱采用水平出气方式，并设置槽型极板，取各出气烟

20、箱小端截面底板与水平夹角为，出气烟箱长 11. 灰斗采用船形灰斗，沿气流方向设2个灰斗，灰斗上口取，灰斗下口取，底部卸灰阀高度取，灰斗壁与水平夹角为，灰斗高为。灰斗总体积 取有效容积为12. 理论捕集效率 符合设计要求。13. 电除尘器总体外形尺寸除尘器总长=进气烟箱长+柱距长电场数+出气烟箱长除尘器总宽=2走台宽度+室数柱间宽除尘器总高=极板有效高度+灰斗高度+顶部大梁高度+底部遮拦高度+底部卸灰阀高度 第三章 除尘系统及有关计算第一节 管道设计及阻力计算1、管道设计1、锅炉出口到除尘器进口的管道尺寸式中 锅炉出口到除尘器进口连接管的截面积；锅炉出口的烟气流量；烟气流速，机械通风金属管道烟气

21、流速为，本设计取。根据 可得则 内径 ，管壁厚度取，外径。查环境工程设计手册得取管径为,管壁厚度为的钢板制风管， 计算得实际风速为。2、除尘器出口到引风机进口之间的管道尺寸式中 除尘器出口于引风机进口连接管截面积除尘器出口烟气量 假设出口温度为433k 根据 可得故内径为 管壁厚度取，外径查环境工程设计手册得取管径为,管壁厚度为的钢板制风管， 计算得实际风速为2、管道阻力计算1、 局部阻力损失计算 除尘器出口与金属管相接处的阻力损失式中 局部阻力系数，取烟气流速 烟气密度 , 标准状态下的烟气密度 除尘器的出口温度，除尘器的出口温度约为 (2)弯头阻力损失式中: -阻力系数，弯头焊接，取，。

22、查环境工程设计手册（3）金属管道与风机进口相接处的阻力损失 （4）风机出口与金属管相接处阻力损失（5）引风机后的金属管与烟囱相接处阻力损失 2、 摩擦阻力损失计算（1） 除尘器出口到烟囱进口的摩擦阻力损失式中 -阻力系数 查工业锅炉房设计手册 -管道长度m ,本设计取单位长度-管道当量直径m，管道为圆形（为内径）-烟气流速 -烟气平均重度 除尘器出口到第一个弯头长度： 第一个弯头到第二个弯头之间的长度：根据除尘器高取 第二个弯头到第三个弯头之间的长度：取 第三个弯头后的管道与引风机进气口之间的长度：取 引风机出口到砖砌烟囱入口的长度：取3. 总烟气管道摩擦阻力损失第二节 烟囱的设计及计算1、烟

23、囱的选择根据锅炉蒸气排放量,这里取钢筋混凝土烟囱,高度为20m。工业锅炉房设计手册。烟囱内衬：烟气温度400，用100号红砖，26号混凝土砂浆砌。内衬高度：烟气温度250，内衬高度占烟囱全高的1/3。内衬厚度：烟囱底部7m以内一段厚度一般不小于半砖，筒身与内衬之间应留有间隙，做成空气隔热层，其厚度一般为50mm，筒身支撑地面烟囱基础上。烟囱底部没有清灰入孔，以作清灰及检修之用，根据烟囱的大小，在烟囱底部应留有比水平烟道底部低0.51.0m左右的积灰坑。二、烟囱中烟气在烟道中的温度降1、 烟气在烟道中的温度降（1）除尘器出口的烟气温度约为160；（2）除尘器出口到烟囱入口的温度降注：烟气在金属管

24、中每米降温2，在烟道中每米降温（工业锅炉房设计手册）。2、 烟气在烟囱中温度降按下式计算3、 烟囱出口烟气温度按下式计算4、 烟囱中烟气平均温度按下式计算三、烟囱尺寸计算1、 烟囱出口内径-烟囱出口烟气流速根据工业锅炉房设计手册流速一般为10-20，本设计取15.因考虑积灰而使截面缩小的因素，一般应将出口直径适当加大，取。2、 烟囱入口直径（下口衬里的最小内径）（取） 3、 烟囱的平均直径4、 烟囱的阻力计算（1）、烟囱摩擦阻力式中 -烟囱摩擦阻力系数，钢筋混凝土烟囱，取0.04；-烟囱高度m；-烟囱平均直径m； -烟囱内烟气平均流速； 得 -烟气平均重度；（2）、烟囱出口阻力式中 -烟囱出口

25、阻力系数=1.0-烟囱出口处烟气流速-烟气平均重度（3）、烟囱的总阻力第三节 风机电机选型计算一、 总阻力计算1、 锅炉本身阻力锅炉本身阻力在之间，取；2、省煤器阻力省煤器阻力一般为，取；3、除尘器阻力电除尘器阻力一般在，取；4、 总阻力损失为 5、 风量取。二、选型风机参数型号名称全压范围风量范围功率范围介质最高温度Y6-41（3.5C）锅炉引风机588-14482962-8411.5-2200适用范围：锅炉烟道排风，配用风机的电机一般由风机生产厂配套供应。第四章 预算一、土建投资序号名称价格（万元）1烟囱（砖）1.02炉膛0.73地基0.8二、设备及器材费用序号名称价格（万元）1电除尘器1

26、.52省煤器0.63Y6-41（3.5C）引风机0.94电机0.85电控柜0.86钢管、管夹、阀门1.0三、工程总造价总造价以上价格由全国统一安装工程算定额、全国建筑工程定额、江苏省建筑工程综合预算定额、江苏省单位估价表查得。参考文献1 郝吉明，马广大等编著.大气污染控制工程，北京：高等教育出版社.20022 王纯，张殿印废气处理工程技术手册.北京：化学工业出版社.20133 刘景良 主编.大气污染控制工程， 北京： 中国轻工业出版社.20024 粱丽明，彭林 著.城市大气有机物污染，北京： 煤炭工业出版社.20005 赵毅，李守信主编.有害气体控制工程，北京： 化学工业出版社.20016 林肇信主编. 大气污染控制工程， 北京：高等教育出版社.199122