大气脱硫除尘完整课程设计书讲解.doc

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1、目录第一章 总论21.1 前言21.2 设计任务书21.2.1 设计题目21.2.2 设计目的31.2.3 设计原始资料31.2.4 设计内容和要求41.3 设计依据和原则4第二章 除尘器系统52.1 方案确定与认证52.2 工艺流程描述5第三章 主要及辅助设备设计与选型53.1 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算53.1.1 标准状态下理论空气量53.1.2 标准状态下理论烟气量63.1.3 标准状态下实际烟气量63.1.4 标准状态下烟气含尘浓度73.1.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算73.2 除尘器的选择73.3 除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置93.3.1 各装置及管道布置的原

2、则93.3.2 管径的确定103.4 烟囱的设计103.4.1 烟囱高度的确定103.4.2 烟囱的抽力113.5 系统中烟气温度的变化123.5.1 烟气在管道中的温度降123.5.2 烟气在烟囱中的温度降123.6 系统阻力的计算133.6.1 混合气体产物的量，混合气体的密度133.6.2 摩擦压力损失133.6.3 局部压力损失143.7 风机和电动机的计算173.7.1 风机风量的计算173.7.1 风机风压的计算183.7.2 电动机功率的计算18第四章 附图194.1 脱硫除尘工艺流程图194.2 XL旋流式水膜除尘器工艺设备图19参考文献20致谢21第一章 总论1.1 前言目前

3、，越来越多的环境问题出现在了人们的生活中，其中包括水污染、环境污染、大气污染、噪声污染、固体废弃物污染等等，这些污染在有形和无形中对人们的生活和健康产生了影响。其中危害性最大、范围最广就是大气污染，他是潜移默化的，在人们不知不觉中使人们的健康受到影响，大气污染对人体的的危害是多方面的，主要表现在呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。对于植物而言，大气污染物尤其是二氧化硫等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度高时，会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或则直接使叶脱落枯萎；当污染物浓度不高时，会对植物产生慢性危害，使植物叶片退绿，或则表面上看不见什么危害症状，但植物

4、的生理机能受到影响，造成植物产量下降，品质变坏。除尘脱硫一体化是将高温煤气中的粉尘颗粒和气态so2在一个单独的捕集单元中脱硫。除尘脱硫一体化装置可概括为干法和湿法两中目前国内外已开发了大量脱硫除尘一体化装置，主要有水膜除尘器、文丘里旋风水膜除尘器、卧式旋风水膜除尘器、喷淋塔除尘脱硫装置、冲击式水浴除尘器、自激式除尘器、旋流板塔脱硫除尘一体化装置以及高压静电滤槽复合型卧式除尘器等湿式处理装置。由于除尘脱硫一体化工艺具有投资少、运转费用低、脱硫率适中、操作管理简便、结构紧凑、占地面积小等优点，近年来已被广泛应用。1.2 设计任务书1.2.1 设计题目 某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计1.2.2 设计

5、目的 进一步消化和巩固大气污染控制工程所学内容，并使所学知识系统化，培养运用所学知识进行工程设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法、以及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。1.2.3 设计原始资料锅炉型号：SZL413型，4台设计耗煤量：600kg/h（1台）排烟温度：170标准状态下烟气密度：1.56kg / m3；空气过剩系数：1.4飞灰占煤中不可燃成分比例：17当地大气压力：97.86kPa烟气在锅炉出口前阻力：800Pa空气含水0.01293kg / m3；煤的工业及元素分析值：H4、O4、S=1%、C

6、=72%、N=1%、A=13%，其中飞灰占不可燃成分的17%。按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200mg/m3二氧化硫排放标准（标准状态下）：900mg/m3净化系统布置场地如图所示的锅炉房北侧15m以内。1.2.4 设计内容和要求1. 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算。2. 净化系统设计方案的分析确定。3. 除尘器的比较和选择：确定除尘器类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。4. 管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置。并计算各管道的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。5. 风机及电机的选择设计：根

7、据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。6. 编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写、包括方案的确定，设计计算、设备选择和有关设计的简图等类容。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分、文字应简明、通顺，内容正确完整，装订成册。7. 图纸要求1) 除尘系统图一张。2) 除尘系统平面、剖面布置图2至3张（1号、2号或3号），如图1和图2。图中设备管件应标注编号，编号应与系统对应。布置图应按比例绘制。锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但应能表明建筑外形和主要结构型式。在平面布置图中应有方位标志（指北针）。1.3 设计依据和原

8、则 锅炉设备是燃料的化学能转化为热能，又将热能传递给水，从而产生一定温度和压力的蒸汽和热水的设备。锅炉型号：SZL413型，SZ双锅筒纵置式，L链条炉排，4蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t/h 或热水锅炉额定供热量为若干104kcal/h新单位制应为MW。燃料燃烧就是供给足够的氧气，也就是想炉膛内供给足够的空气。 冬季室外温度：-1，设备安装在室外，考虑在冬天设备的防冻措施，以及冬季排气冷凝形成的水雾、烟雾等。 按锅炉大气污染物排放标准（GB 132712001）中二类区标准执行，故建地应在二类区：城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。 在设计过程中要考虑各除尘器

9、的除尘效率，设备用费等各项技术经济条件。通过计算，根据工况下的烟气量、烟气温度及达到的除尘效率选择除尘器。我选择的是XL型旋流式水膜脱硫除尘器技术工艺，具有结构简单、压力损失小、操作稳定、脱硫除尘效率高等优点。第二章 除尘器系统2.1 除尘器系统概述 XLD型旋风除尘器，具有阻力小、效率高、处理风量大、金属耗用少、结构简单、维修方便、占地面积小投资少、消耗能源费用低简装易行收效快、没有易损件等特点，对比重较大颗粒较粗粉尘，有较高的捕集能力，该种除尘设备不受入口含尘浓度限制，根据粉尘浓度，粉尘颗粒分别可以用作一级除尘或单级除尘。对腐蚀性含尘气体和高温含尘气体，同样可以捕集回收。 该种除尘设备广泛

10、应用于各种工矿企业、车间、施工现场，用来以碎破喷沙坑道作业，滤料水泥建材，耐火材料的粉尘捕集，效果良好，排放浓度不低于国家标准。它是工业锅炉烟气除尘和其他粉尘治理的理想设备。2.2 工艺流程描述锅炉烟气由引风机抽出，首先含尘气体进入除尘器气体步室入口，通过导向器在旋风子内部旋转，气体在离心力的作用下，粉尘被分离。降落在集尘箱内，经锁气器排出。净化了的气体，形成上升的旋流。经排气管汇于汇风室，后经除尘由出口经引风机排人烟囱排入大气中。本除尘器适用于各种型号各种燃烧方式锅炉的烟尘治理。第三章 主要及辅助设备设计与选型3.1 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算3.1.1 标准状态下理论空气量式中C,H

11、,S,O分别为煤中各元素所含的质量分数。计算： )04.07.001.07.004.056.572.0867.1(78.4-+=aQ )/(36 .73kgm= 3.1.2 标准状态下理论烟气量式中-标准状态下理论空气量，-煤中水分所占质量分数，-N元素在煤中所占质量分数，计算： =7.803.1.3 标准状态下实际烟气量式中空气过量系数； 标准状态下理论烟气量， 标准状态下理论空气量，计算： =10.79注意：标准状态下烟气流量Q以m3/h计，因此：锅炉型号：SZL413型，4台设计耗煤量：600kg/h（1台）则则标准状态下烟气流量: =6474 3.1.4 标准状态下烟气含尘浓度式中排烟

12、中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；煤中不可燃成分的含量；标准状态下实际烟气量，。计算： 3.1.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算式中煤中可燃硫的质量分数标准状态下燃煤产生的实际烟气量，计算： 3.2 除尘器的选择1.除尘器应达到的除尘效率（%）式中标准状态下烟气的含尘浓度，标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，计算： 2、除尘器应达到的脱硫效率（%）式中 -标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值， -标准状态下烟气的含二氧化硫浓度，计算： 3.除尘器的选择 工况下烟气流量式中 标况下烟气量， 工况下烟气温度，K 标况下温度，273K计算: 型号配套锅炉容量/(j/H)处理烟气量/(m3/h

13、)除尘效率/%设备阻力/Pa分割粒径d/(50um)质量/kgXLD-441200092-95932-11283.06-3.32369ABCDEFGHMN14001400300503501000298544607004235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表3.2 除尘器外型结构尺寸（见图3.1）图3.1 除尘器外型结构尺寸3.3 除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置3.3.1 各装置及管道布置的原则 根据锅炉运行的情况和锅炉房现场的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

14、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。3.3.2 管径的确定式中工况下管内烟气流量，烟气流速，。（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘15）计算: 取得 ，取0.56m表3-1 风管直径规格表外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm56011.00圆整并选取风道： 取钢制板风管壁厚：内径实际烟气流速3.4 烟囱的设计3.4.1 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（），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（表3-2）确定烟囱的高度。 锅炉烟囱的高度表3-2 锅炉烟囱的高度表锅炉总额定出力/(t/h

15、)11226 610 10202635烟囱最低高度/m202530354045因为锅炉的总额定出力为，由表4-1可知烟囱最低高度取40m，另外，此系统选择机械通风方式，由表3-3选取v=4 m/s，所以（1） 烟囱出口内径可按下式计算：表3-3 烟囱出口烟气流速（）通风方式运行情况全负荷时最小负荷时机械通风10-204-5自然通风6-102.5-3式中Q-通过烟囱的总烟气量,m3/h，v-按表3-5选取的烟囱出口烟气量,m/s。（2）烟囱底部直径，烟囱锥度在0.020.03范围内，本系统取0.02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=0.020.03。3.4.

16、2 烟囱的抽力式中 烟囱高度， 冬季外界空气温度，取-1 烟囱内烟气平均温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度。 当地大气压，计算： 3.5 系统中烟气温度的变化3.5.1 烟气在管道中的温度降式中标准状态下烟气流量，m3/h管道散热面积，m2标准状态下烟气平均比热容（一般为1.3521.357KJ/(）管道单位面积散热损失 KJ/(m3h)查相关数据可知室内1=4187 KJ/(m3h)室外2=5443 KJ/(m3h)室内管道长： 室外管道长： 取=1.353KJ/(）3.5.2 烟气在烟囱中的温度降式中烟囱高度，m合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，温度降系数，可由表3-4查得。表

17、3-4 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，H50m（壁厚小宇0.5m）砖烟囱（壁厚大于0.5m）A20.80.40.2因烟囱高度为40m50m，故A取0.4计算： 3.6 系统阻力的计算3.6.1 混合气体产物的量，混合气体的密度3.6.2 摩擦压力损失对于圆管 式中管道长度,m烟气密度，kg/m3管中气流平均速率, m/s管道直径,m摩擦阻力系数是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度的函数，可以查手册得到（实际中对金属管道值可取0.02.对砖砌或混凝土管道可取0.04）。 计算： 对于直径560mm的圆管： B对于金属管 则（2）对于砖砌拱形烟道（见图6.1）D=560

18、mm式中 S为面积，结果为：B=594.62 mm 图6.1 砖砌拱形烟道3.6.3 局部压力损失23.28式中 异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得； 与相对应的断面平均气流速率， 烟气密度，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，=11.95m/s结果为：6.86（pa）L1=0.05tan67.5=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=0.12取=0.157=1.57 （=1.0）结果为：图6.2中三为渐阔管图6.3中a为渐扩管图6.3 除尘

19、器出口至风机入口段管道示意图45度时，=0.1，取=30度，=11.95m/s结果为：6.86（Pa）L=0.93(m)图6.3中b、c均为90度弯头D=560，取R=D则=0.23结果为：两个弯头对于如图6.4中所示T形三通管V1l1V2l2V3l3T形三通管示意图=0.78对于T形合流三通=0.55结果为：23.28+6.86+10.77+6.86+31.56+53.52+37.74系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为800Pa，除尘器阻力1128Pa哪来的！）为:3.7 风机和电动机的计算3.7.1 风机风量的计算 式中 风量备用系数； 标准状态下风机前标态下风量，m3/h； 风机前烟气温度

20、，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度； 当地大气压力，计算： 3.7.1 风机风压的计算式中 风压备用系数； 系统总阻力，Pa； 烟囱抽力，Pa； 风机前烟气温度； 风机性能表中给出的试验用气体温度，； 标准状况下烟气密度， 当地大气压，根据以上数据选择？风机3.7.2 电动机功率的计算 式中 风机风量，； 风机风压，Pa； 1风机在全压头时的效率(一般风机为0.6，高效风机约为0.9)； 2机械传动效率，当风机与电机直联传动时21，用联轴器连接时2=0.950.98，用V形带传动时20.95；电动机备用系数，对引风机， 根据发动机的功率，风机的转速，传动方式选择？电动机型号转速/rmin-

21、1功率/kw传动皮带（内周长根数）Y160L-2B3129318.5B22613参考文献1 郝吉明，马广大主编.第二版大气污染控制工程.化学工业出版社，2008.2 刘天齐，黄小林，邢连壁等.三废处理工程技术手册废气卷，北京:化学工业出版社，1999.3 柴晓丽 冯仓 党小庆等编 .环境工程专业毕业设计指南. 第1版第1次. 北京：化学工业出版社，2008.5。4 唐敬麟 张禄虎 编除尘装置系统及设备设计选用手册化学工业出版社20035 暖通风设计手册陆耀庆主编，北京：中国建筑工业出版社，1987.6 陈杰瑢主编，环境工程技术手册。北京:科学出版社，20087 业锅炉旋风除尘器指南1984.8 金国淼主编，尘设备设计上海科学技术出版社，1985.9 鹿政理主编，境保护备选用手册大气污染控制设备，大连市环境学设计研究院组织编写.10 刘天齐，黄小林，邢连壁等三废处理工程技术手册废气卷北京:化学工业出版社，1999.