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1、目 录1、设计概论11.1 设计任务书11.2 通风除尘系统的设计程序、内容和要求22、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算32.1 烟气量的计算32.2 烟气含尘浓度的计算42.3 烟气中二氧化硫浓度的计算53、净化系统设计方案的分析确定53.1 除尘器至少应达到的除尘效率63.2 除尘器的确定63.3 方案确定与论证84、 除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置84.1 各装置及管道布置的原则84.2 管径的确定95、 烟囱的设计105.1 烟囱高度的确定105.2 烟囱直径的计算105.3 烟囱的抽力116、 系统阻力计算116.1摩擦压力损失116.2 局部压力损失127、 风机、电动
2、机的选择及计算157.1 风机风量的计算157.2风机风压的计算158、 系统中烟气温度的变化168.1 烟气在管道中的温度降168.2烟气在烟囱中的温度降169、 设备一览表1710、 净化处理设施的总平面布置图、立面图及剖面图17参考文献21总结22谢辞231、设计概论1.1 设计任务书1.1.1设计题目：燃煤锅炉除尘系统设计1.1.2 设计原始资料(1) 锅炉房基本情况型号：SZL413型，共4台（每台2.8Mw）设计耗煤量：600kg/h(台)排烟温度：180烟气密度(标准状态下)：1.34kg/ m空气过剩系数：a=1.4排烟中飞灰占不可燃成分的比例：16%烟气在锅炉出口前阻力：80
3、0Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外温度：1(2) 煤的工业分析值C=68% H=4% S=1% O=5%N=1% W=6% A=15% (3) 烟气性质空气含水(标准状态下)按0.01293kg/m；烟气其他性质按空气计算(4) 处理要求按锅炉大气污染物排放标准(GB132712001)中二类区标准执行二氧化碳排放标准(标准状态下)：900 mg/m烟尘浓度排放标准(标准状态下)：200 mg/m1.2 通风除尘系统的设计程序、内容和要求(1) 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。(2) 净化系统设计方案的分析确定。(3) 除尘系统比较和选择：确定除尘器类型、型号及规格，并确定
4、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。并计算各管段的管径、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：根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内容。(7)图纸要求：流程图一张；除尘系统平面图、剖面图2-3张。图中设备管件应标注编号，编号应与系统图对应。2、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算2.1 烟气量的计算2.1.1标准状态下理论空气量建立煤燃烧的假定：（1）煤中固定氧可以用于燃烧
5、；（2）煤中硫主要被氧化为SO；（3）不考虑NO的生成； （4）煤中的N在燃烧时转化为N。标准状态下的理论烟气量：Q=4.76(1.867C+5.56H+0.7S-0.7O) (m/kg)式中：C、H、S、O分别为煤中各元素所含的质量分数。Q=4.76(1.86768%+5.564%+0.71%-0.75%) =6.97 (m/kg)2.1.2 标准状态下理论烟气量 设空气含湿量12.93g/ mQ=1.867(C+0.375 S)+11.2 H +1.24W+0.016 Q +0.8N ( m/kg)式中：Q标准状态下理论空气量，m/kg；W煤中水分所占质量分数，%；NN元素在煤中所占质量分
6、数，%。Q=1.867(68%+0.3751%)+11.24%+1.246%+0.0166.90+0.796.90 +0.81.5%=7.37 (m/kg)2.1.3标准状态下实际烟气量Q= Q+1.016(a-1) Q (m/kg)式中：a空气过量系数 (a=1.4)； Q标准状态下理论烟气量，m/kg；Q标准状态下理论空气量，m/kg。注意：标准状态下烟气流量Q应以m/h计，因此Q = Q设计耗煤量所以，Q=7.42+1.016(1.4-1) 6.90=10.18 (m/kg)2.1.4 标准状态下烟气流量Q= Q设计耗煤量（m/h）=10.25600=6104.50 （m/h）2.2 烟
7、气含尘浓度的计算标准状态下烟气含尘浓度C= (kg/ m)式中：d排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；A煤中不可燃成分的含量；Q标准状态下实际烟气量，m/kg。C = 0.1615%/10.18 =2.3610(kg/ m)= 2.3610(mg/ m)2.3 烟气中二氧化硫浓度的计算2.3.1标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算C= (mg/ m)式中：S煤中含可燃硫的质量分数；Q标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m/kg。C= (mg/ m)=1925.34 (mg/ m)2.3.2 工况下的烟气量 Q= (m/h)式中：Q标准状态下烟气流量，m/h；T工况下烟气温度，K；T标准状态下温度，
8、273K。结果为Q=10129.45 (m/h)= 2.81 （m/s）3、净化系统设计方案的分析确定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
9、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。3.1 除尘器至少应达到的除尘效率式中：C标准状态下烟气含尘浓度，mg/ m；C标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/ m。则： =1-200/2.3610=91.52%90.9%=1-900/1925.34=53.26%3.2 除尘器的确定由锅炉房实际烟气量分析，锅炉日排烟量适中，锅炉为非煤粉炉，粉尘粒径分布参照下表链条炉排放粉尘粒径典型值:表3.1 链条炉排放粉尘粒径典型值粒径104756040302015107.55.02.5筛下累积分布46403227211612963烟尘主要成分为SiO、AlO、CaO、MgO、S
10、O等。从理论除尘效率及日排烟量上考虑，各种高效除尘器都可以满足要求。烟气中粉尘粒径集中在1575之间，各除尘器除尘范围如下表表3.2 各除尘器除尘范围气体净化设备类型超声波除尘器重力沉降室旋风除尘器湿式除尘器袋式除尘器静电除尘器捕集粒径范围/1010100101010010100101001010除尘器除尘效率对比如下表3.3 除尘器除尘效率除尘器类型重力沉降室多管式除尘器高效旋风除尘器文丘里除尘器袋式除尘器静电除尘器除尘效率/%5075859599.799.9系统实际总风量为6104.50m/h，理论上达标除尘效率为91.52%，除尘器总阻力控制在1500 Pa以内。由于旋风除尘器旋风筒灰斗
11、处锁风不严密，效率偏低，达不到要求；而废气温度约为200，所排放的粉尘颗粒较细，小于10的约占80%，含量小于10%，因此，如采用传统的电除尘器，则比电阻偏高，需要增加增湿塔，这样维护管理复杂，投资费用高。综合上述，袋式除尘器对该除尘过程有更优越的表现。因此，拟定选择袋式除尘器。根据需要，本设计确定玻璃纤维袋式除尘器。其主要参数见下表3.4 除尘器主要参数除尘器形式上部进风，正压操作，微负压排风除尘器外形尺寸15m7mm玻璃纤维袋规格250mm10000mm滤袋材质中碱、有机硅及石墨处理的玻璃纤维布处理风量8000m/h滤袋数量共432个，分6仓，12室，每室36个滤袋总过滤面积3391m过滤
12、风速0.4m/min除尘本体结构混凝土砖墙结构清灰方式自动反吹缩袋清灰设计除尘效率9907%除尘器阻力784.53 Pa清灰反吹风量8300m/h反吹风风压1176.801569.06 Pa3.3 方案确定与论证3.3.1工艺流程图图1 除尘工艺流程图3.3.2 方案论证袋式除尘器是一种高效除尘器。它的优点主要是:（1）除尘效率高，可捕集0.3nm以上的粉尘，使含尘气体净化到15mg/m3甚至以下。（2）附属设备少，投资省，技术要求没有电除尘器那样高。（3）能捕集电除尘难以回收的粉尘；并且在一定程度上能收集硝化物、硫化物等化合物。（4）对负荷变化适应性好，特别适宜捕集细微而干燥的粉尘，所收的干
13、尘便于处理和回收利用。（5）袋式除尘器收集含有爆炸危险或带有火花的含尘气体时安全性较高。本设计单独使用一种除尘器就能达到要求。4、 除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置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，占地面积省，并使安装、操作和检修方便。除尘管道配置应考虑以下条件：（1）在生产工艺和现场条件允许的前提下，系统的管道应尽可能短，以便节省投资、减少运行费用。（2）对于多个污染源的场合，可以分散布置多个独立系统，也可采用联合布置成集中系统。压缩除尘系统数
14、量对减少排放源和维护管理均有好处。（3）粉尘质量浓度较大时，管道以垂直或倾斜布置为宜。斜管与水平面的夹角应大于粉尘的安息角。采用水平管道，风速应大些，同时应设置清灰孔，其风速应比垂直管道高25 m/s。（4）为降低系统的压力损失，管道弯头的曲率半径以管径的l.52倍为宜管道的三通及主管与主管的连接处，以取夹角小于35为宜。管道渐扩管和渐缩管的扩张角以120为宜、收缩角以25为宜。（5）风机入口与管道的连接以渐扩或渐缩的直管最好。如采用弯管，转弯的方向应与叶轮旋转方向一致，以免影响风机效率。风机出口不应直接转弯，必须转弯时，转弯方向应与叶轮旋转方向一致。（6）为系统启动方便，风机入口管道上应装设
15、调节阀门，风机出口管道上应设环境保护监护用的检测孔。4.2 管径的确定d= (m) 式中：Q工况下管内烟气流量，m/s；烟气流速，m/s (对于锅炉烟尘为1015 m/s).取=15m/s，则d=0.49 (m)表4.1 圆整并选取风道外径D/mm钢制板外径允许偏差/mm钢制板壁厚/mm50010.75内径:d=500-20.75=498.5(mm)由公式 d= (m)可计算出实际烟气风速:=14.4 (m/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确定烟囱的高度。表5.1 锅炉烟囱的高度锅炉房总额定出
16、力/（t/h）1122661010202635烟囱最低允许高度/m202530354045锅炉房总容量:44=16(t/h)，故选定的烟囱高度为40m。5.2 烟囱直径的计算5.2.1烟囱出口内径可按下式计算:d=0.0188 （m）式中:Q-通过烟囱的总烟气量，m/h；-按表5-1选取的烟囱出口烟气流速，m/s。表5.2 烟囱出口咽气流速(m/s)通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风102045自然通风6102.53选定=15 m/s 结果为d=0.49 (m)圆整取d=0.50m5.2.2烟囱底部直径d= d+2iH(m)式中：d烟囱出口直径，m；H烟囱高度，m；i烟囱锥度，通常取i=
17、0.020.03。烟囱底部直径，取i=0.02,d= 0.50+20.0240=2.10 (m) 圆整取d=2.50 (m)5.3 烟囱的抽力S=0.0342H()B ( Pa)式中：H烟囱高度，m； t烟囱内烟气平均温度，；t外界空气温度,(冬季室外温度：-1)，；B当地大气压，(97.86kPa)。结果为：S=183( Pa)6系统阻力计算6.1摩擦压力损失对于圆管= ( Pa)式中：L管道长度(不包括管件、阀门自身尺寸大小)，m；d管道直径，m；烟气密度，kg/ m；管中气流平均速率，m/s；摩擦阻力系数,是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度K/d的函数。可以查手册得到（实际中对金属管道值可
18、取0.02，对砖砌或混凝土管道值可取0.04）。（1）对于直径 500mm圆管L=9.5m,金属管道值可取0.02=1.34=0.84 (kg/ m)结果为：=30.4( Pa)（2）对砖砌或混凝土拱形管道S=2=B+ (m)D=500mm式中，S为面积。故 B=450 (mm )6.2 局部压力损失= ( Pa)式中：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/ m。设计如图图2 除尘器入口前管道示意图（1）图2中一为渐缩管 ，45度时。 取0.1取=45，=14.4 m/s结果为：=13.89( Pa)L=0.05tan67.5=0.12(m)（2）图2中二
19、为30Z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 查手册得RE=1.0,=1.00.157=0.157结果为：=12.6 ( Pa)（3）图2中三为渐扩管查大气污染控制工程附表十一，并取=30，则=0.39=15.2 ( Pa)L=tan15=0.93 (m)图3 除尘器出口至风机入口段管道示意图（4）a为渐缩管，当45。,取0.1取=30，=14.4 m/s结果为：P =8.0( Pa)L=0.93(m)（5）b、c均为90弯头，D=500mm ,取R=D，则=0.23结果为：P=18.4( Pa) 两个弯头=2P =
20、218.4=36.9( Pa)（6）T形三通管=0.78P =62.4( Pa)（7）对于T形合流三通，=0.55 结果为：P =44( Pa)因此，系统总阻力（烟气在锅炉出口前阻力800 Pa，除尘器阻力1128 Pa）为：=30.4+84.1+13.89+12.6+15.2+8+36.8+62.4+44+800+1128=2335.39（Pa）7、 风机、电动机的选择及计算7.1 风机风量的计算Q=1.1Q（m/h）式中：1.1风量备用系数；Q标准状态下风机前风量，m/h；t风机前烟气温度，；B当地大气压力,k Pa。结果为：Q=11109.8（m/h）7.2风机风压的计算7.2.1 标准
21、状态下风机风量计算及选择风机型号H=1.2（） （Pa）式中：1.2风压备用系数；系统总阻力，Pa；S烟囱抽力，Pa；t风机前烟气温度；t风机性能表中给出的试验用气体温度，；标准状态下烟气密度，1.34kg/ m。结果为：H=2400 （Pa）根据H和Q，选定Y5-47型No.7c 的引风机，它是在原Y5-47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Y5-47型引风机相比较，由于进行了一系列改进，使噪声值有显著降低，噪声指标为12.5dB。所选风机性能表如下。表7.1 引风机性能表机号传动方式转速 /r/min流量/ m/h全压/Pa内效率 /%内功率 /
22、kw所需功率 /kwC 式23201566828348514.5119.857.2.2电动机功率的计算= (kw)式中：Q风机风量，m/h；H风机风压，Pa；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)；机械传动效率；电动机备用系数，对于引风机，=1.3= 16.9 (kw)根据电动机的功率、风机的转速、传动方式选定Y180M-2 型电动机。表7-2 电动机参数电动机型号转速/（r/min）功率/kw传送皮带Y180M-2232022C-18008系统中烟气温度的变化8.1 烟气在管道中的温度降（）式中：Q标准状态下烟气流量，m/h；F管道散热面积，m；C标准状态下烟气平均比热
23、容(一般为1.3521.357kJ/m)；q管道单位面积散热损失。室内：q=4187 kJ/( mh)；室外：q=5443 kJ/( mh)室内管道长：L=2.18-0.6-0.12=1.46（m） F=L D =3.141.460.5=2.29 （m）室外管道长：L=9.5-1.46=8.04（m） F=L D =3.148.040.5=12.62 （m）=9.4 （）8.2烟气在烟囱中的温度降= （）式中：H烟囱高度；A温降系数；D合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h。表8.1 烟囱温降系数烟囱种类钢烟囱（无衬筒）钢烟囱（有衬砖烟囱（H50m，壁厚小于0.5m）砖烟囱（壁厚大于0.
24、5m）A20.80.40.2= （）=4 （）总温度降：=+=9.4+4=13.4 （）9、 设备一览表设计相关设备一览表（砖砌烟道，导角为45，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）表9.1设备一览表序号名称个数规格型号备注1烟道1H=40m 上径直径800，下径直径500，厚300砖烟道2入孔1500 4003导流板14烟道110001000砖烟道5圆管外径直径500，壁厚0.75钢制6V 形带57风机4Y5-47型No.7C8电动机4Y180-29弯头890 圆形，直径50010天圆地方1211袋式除尘器4250mm10000mm MC241-20型12弯头430 Z
25、型13锅炉4SZL4-1310、 净化处理设施的总平面布置图、立面图及剖面图图4 锅炉房平面布置图图5 锅炉烟气除尘系统立面图图6 A-A剖面图图7 除尘器剖面图1、反吹风机2、气缸3、反吹风道4、卸灰阀参考文献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，20022 何争光，闾裕林主编，大气污染控制工程及应用实例，北京：化学工业出版社教材出版中心，20043 郑明主编，环保设备原理设计应用，北京，化学工业出版社，20074 王玉彬主编，大气环境工程师实用手册，北京：中国环境科学出版社，20035郭静，阮宜纶主编，大气污染控制工程，北京：化学工业出版社教材出版中心，20016
26、 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，19867 奚士光等主编，锅炉及锅炉房设备，北京，中国建筑工业出版社，19948 胡满银，赵毅，刘忠编著，除尘技术，北京，化学工业出版社环境能源出版中心，20069 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10 同济大学主编，锅炉及锅炉房设备，北京:中国建筑工业出版社，2000总 结本人毕业论文从选题，实现条件到论文的写作等阶段，自始至终都是在老师悉心指导和大力帮助下完成的。我的毕业设计是燃煤锅炉除尘系统设计。就是针对某燃煤采暖锅炉房排出大量烟尘及有害气体对周围环境和居民健康造成危害
27、的情况来设计烟气除尘系统。通过大学四年的理论学习，现在真正动手设计起来还是莫不找头脑，便与小组成员探讨研究，尽管内容可能与之有相同之处，但是我还是想坚持自己道路，我有自己的选择。当然，本设计也有一定的不足之处。比如说，粉尘处理与回收系统尚未完善，如果能够改进工艺，既能够达标又能回收利用所捕集的粉尘，回收价值应该很可观；在工艺选择上比较单一，如果能够再结合利用重力除尘器或者旋风除尘器作为预处理布袋除尘器，那样效果会更好。另外，袋式除尘器也有自身的缺点:对于不同类型气体，应选用相应类型的布袋；且需要经常更换布袋，布袋消耗量较大；收集湿度高的含尘气体时，应采取保湿措施，以免因结露而造成“糊袋”，因此
28、布袋除尘器对气体的湿度有一定的要求；阻力较大，一般压力损失为10001500Pa；对于高温气体，必须采用降温措施；接收粒径大的含尘气体时，布袋较易磨损等。但是，相比之下，布袋除尘器还是更有操作适应性，在本设计中一步到位解决除尘过程就体现出来了。在整个设计过程中计算量比较大，许多参数需要查阅相关手册，搜集了大量资料。在选定除尘器后，上网、去图书馆、去学校外面的书店阅读相关书籍，查找参数。最后是画图的任务，需要耐心，要注意准确，不能抱敷衍态度。总算是功夫不负苦心人，我的努力也最终得到好结果。谢 辞在这次设计过程中通过同学的帮助、孔祥华老师的指导和自己的努力，我学到了许多东西，锻炼了解决实际问题的能力。导师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受的启迪。在多年的学习生活中，还得到了许多学院领导、系领导和老师的热情关心和帮助。在日常学习和生活中，他们都给予了我很大帮助。我也要感谢我的父母和亲人，他们在我的学业中给了我莫大的鼓励、关爱和支持。最后，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！毕业设计要有耐心，既要独立思考又要勤于请教，要学会利用网络资源和图书馆资源解决实际问题。这次毕业设计让我受益良多,希望大学本科学习生活得以圆满结束。
