大气除尘装置设计DOCWord文档格式.docx

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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%

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

H

40

40.00

10.00

S

10

0.31

O

50

3.13

-1.56

N

-

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

!

>

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

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

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

管道长=3m,d=1.2m,■=0.02,v=11.26（m/s）,p=1.5

（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

△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）。

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

20

26

35

烟囱最低咼

45

度/m

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

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

Cry*）

呻金）

（kW）

19TO

119S

2180

116T

轴30

1157

2010

111?

29QO

106a

lt5

3130

1039

呛

832

3830

726

090

304

1100

1230

284

1W0

274

H50

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

31457

1104

15

33309

1042

35134

9TO

1170

45000

50X0

E57OO

57100

1941

1804

ISIS

1441

37

29600

1639

34100

1610

?

珈o

1412

42900

1314

45900

1175

43800

1049

27850

1363

33050

1333

94.0

36100

1256

10C

40300

1167

18.丘

43200

104?

931

2-4550

1059

28300

31850

9?

83&

35000

902

38100

B13

40500

型号

额定

额定电流

转速

功率因数

堵转转矩

额定转矩

堵转电流

电流

最大转矩

kW

A

r/min

COS①

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

Y90L-2

4.8

80.5

Y100L-2

6.4

2880

82.0

0.87

Y112M-2

8.2

2890

85.5

Y132S1-2

5.5

11.1

0.88

2.0