大气专业课程设计锅炉除尘系统专项方案.doc

目 录
1 设计课程任务书 1
1.1设计题目 1
1.2设计目 1
1.3设计原始材料 1
1.4设计内容和规定 2
1.5重要参照书目 3
2 烟气量烟尘和二氧化硫浓度计算 4
2.1原则状态下理论空气量 4
2.2原则状态下理论烟气量 4
2.3原则状态下实际烟气量 4
2.4原则状态下烟气含尘浓度 5
2.5原则状态下烟气中二氧化硫浓度计算 5
3 除尘器选取 6
3.1除尘器应当达到除尘效率 6
3.2除尘器选取 6
4 拟定除尘器、风机和烟囱位置及管道布置 8
4.1各装置及管道布置原则 8
4.2管径拟定 8
5烟囱设计 9
5.1烟囱高度拟定 9
5.2烟囱直径计算 9
5.3烟囱抽力 10
6 系统阻力计算 11
6.1摩擦压力损失 11
6.2局部压力损失 12
7 系统中烟气温度变化 15
7.1烟气在管道中温度降 15
7.2烟气在烟囱中温度降 15
8 风机和电动机选取及计算 16
8.1原则状态下风机风量计算 16
8.2风机风压计算 17
8.3电动机功率计算 18
9 通风除尘系统布置图 19
10小结及参照文献 22
10.1小结 22
10.2参照文献 22
2. 烟气量烟尘和二氧化硫浓度计算
ç÷
2.1原则状态下理论空气量
建立煤燃烧假定：
1、煤中固定氧可用于燃烧；
2、煤中硫重要被氧化为 SO2；
3、不考虑NOX生成；
4、煤中N在燃烧时转化为N2。
原则状态下理论空气量

式中 ， ， ，——分别为煤各元素所含质量分数。
代入＝72% ，＝4%，＝1%，＝5%，
得=4.76 (1.8670.72+5.560.04+0.70.01-0.70.05)=7.32
2.2原则状态下理论烟气量
（设空气含湿量为12.93）

式中——原则状态下理论空气量，；
——煤中水分所占质量分数，％；
——N元素在所占质量分数，％；
代入=7.32 ,=6%,=1%，
得＝1.867 (0.72+0.3750.01)+11.20.04+1.240.06+(0.016+0.79) 7.32+0.80.01=7.78
2.3原则状态下实际烟气量

式中
——空气过剩系数,取1.4
注意：原则状态下烟气流量Q以计，因而，设计耗煤量
代入＝7.78 ，＝7.32 ，
得=7.78+1.0160.47.32＝10.75
设计耗煤量=10.75600 =6450
Q——原则状态下实际烟气量
2.4原则状态下烟气含尘浓度
原则状态下烟气含尘浓度：

式中——排烟中飞灰占不可燃成分质量分数；
——煤中不可燃成分含量；
——原则状态下实际烟气量，。
代入＝16%,=11%,＝10.75,
得C=0.110.16/10.75=0.00164
2.5原则状态下烟气中二氧化硫浓度计算

式中——煤中可燃硫质量分数
代入＝1%,＝10.75,
得=0/10.75＝1.86

3. 除尘器选取
3.1除尘器应当达到除尘效率

——原则状态下烟气含尘浓度，；
——原则状态下锅炉烟尘排放原则中规定值，。
代入C=1637，=200,
得＝1-200/1637=0.8778=87.78%
3.2除尘器选取
工况下烟气流量：

式中——原则状态下烟气流量，
——工况下烟气温度，K
——原则状态下温度，273 K
Q’=6450（273+160）/273 = 10230
总烟气流速Q’/3600=10230/3600=2.84
依照工况下烟气量、烟气温度及规定达到除尘效率拟定除尘器：选取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
型号
配套锅炉容量/(j/H)
解决烟气量/(m3/h)
除尘效率/%
设备阻力/Pa
分割粒径d/(50um)
质量/kg
XLD-4
4
1
92-95
932-1128
3.06-3.3
2369
表3.2 除尘器外型构造尺寸（见图3.1）
A
B
C
D
E
F
G
H
M
N
1400
1400
300
50
350
1000
2985
4460
700
4235

图3.1 除尘器外型构造尺寸

4. 拟定除尘器、风机和烟囱位置及管道布置
4.1各装置及管道布置原则
依照锅炉运营状况及锅炉现场实际状况拟定各装置位置。一旦拟定各装置位置，管道布置也就基本可以拟定了。对各装置及管道布置应力求简朴、紧凑、管路短、占地面积小，并使安装、操作和检修以便。
4.2管径拟定
(m)

式中 Q——工况下管内烟气流量，；
v——烟气流速，(对于锅炉烟尘=10-15 m/s)取=14 m/s
m
圆整并选用风道:
表4.5 风道直径规格表
外径D/mm
钢制板风管
外径容许偏差/mm
壁厚/mm
500
±1
0.75
内径 :
500-2×0.75=498.5(mm)
由公式

可计算出实际烟气流速：
V=14.6 (m/s)
符合锅炉烟尘=10-15 m/s

5. 烟囱设计
5.1烟囱高度拟定
一方面拟定共用一种烟囱所有锅炉总蒸发量（t/h），然后依照锅炉大气污染物排放原则中规定（表5.1）拟定烟囱高度。
表5.1 锅炉烟囱高度
锅炉总额定出力/(t/h)
<1
1-2
2-6
6-10
10-20
26-35
烟囱最低高度/m
20
25
30
35
40
45
锅炉总额定出力：4×4=16（t/h）,故选定烟囱高度为40 m
5.2烟囱直径计算
烟囱出口内径可按下式计算：

式中
——通过烟囱总烟气量，；
——按表5.2选用烟囱出口烟气流速，m/s
表5.2烟囱出口烟气流速/ (m/s)
通风方式
运营状况
全负荷时
最小负荷时
机械通风
10-20
4-5
自然通风
6-10
2.5-3
选定=4m/s
=1.90m
圆整取d=1.9 m。
烟囱底部直径

式中
——烟囱出口直径，m；
——烟囱高度，m；
——烟囱锥度（普通取i=0.02-0.03）。

5.3烟囱抽力

式中 H——烟囱高度，m；
——外界空气温度，-1℃；
——烟囱内烟气平均温度，160℃；
B——本地大气压，97860。

6. 系统阻力计算
6.1摩擦压力损失
（1）对于圆管：

式中
——摩擦阻力系数（实际中对金属管道可取0.02.对砖砌或混凝土管道可取0.04）。
——管道直径,m
——烟气密度，kg/m3
——管中气流平均速率，m/s
——管道长度,m.
对于直径500mm圆管：
L=9.5m
=n
B
成果为:

（2）对于砖砌拱形烟道（见图6.1）

D=500 mm
式中 S为面积，
成果为：
B=450 mm
S=0.2820m2
图6.1 砖砌拱形烟道
∵
式中，A为面积，X为周长
X= 2×B+=2×0.45+ = 1.6065m
∴ R=0.2820/1.6065=0.1755m
L为18.45m ，λ=0.04
=91.1(pa)
6.2局部压力损失

式中
——异形管件局部阻力系数，
——与相相应断面平均气流速率，m/s
——烟气密度，kg/m3
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，=14.6m/s
成果为：
8.95（Pa）
L1=0.05×tan67.5=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=1.2
取=0.157
==0.157 （=1.0）
成果为：
14.01（Pa）

图6.2中三为渐阔管

图6.3中a为渐扩管

图6.3 除尘器出口至风机入口段管道示意图
≦45度时，=0.1，
取=30度，
=14.6m/s
成果为：
8.95（Pa）
L=0.93(m)
图6.3中b、c均为90度弯头
D=500，取R=D
则=0.23
成果为：
20.6（Pa）
两个弯头

对于如图6.4中所示T形三通管
V1l1
V2l2
V3l3
T形三通管示意图

=0.78
69.8（Pa）
对于T形合流三通=0.55
成果为：
49.2（Pa）
系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为800Pa，除尘器阻力1128Pa）为:

7. 系统中烟气温度变化
7.1烟气在管道中温度降
（℃）
式中
——原则状态下烟气流量，m3/h
——管道散热面积，m2
——原则状态下烟气平均比热容（普通为1.352—1.357KJ/(m3·°C）
——管道单位面积散热损失 KJ/(m3·h)
室内=4187 KJ/(m3·h)
室外=5443 KJ/(m3·h)
室内管道长：
L=2.18-0.6-0.12=1.46
F=∏L·D=2.29 (m2)
室外管道长
L=9.5-1.46=8.04 (m)
F=∏L·D=12.69 (m2)

7.2烟气在烟囱中温度降

式中
——烟囱高度，m。
——温度系数，可由表7-2-1查得。
——合用同一烟囱所有锅炉额定蒸发量之和，t/h；
表7.1 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（H<50m，壁厚不大于0.5m）
砖烟囱（壁厚不不大于0.5m）
A
2
0.8
0.4
0.2

总温度降：

8. 风机和电动机选取及计算
8.1原则状态下风机风量计算

式中 1.1——风量备用系数；
Q——原则状态下风机前表风量；
——风机前烟气温度，若管道不太长，可以进似取锅炉排烟温度；
——本地大气压，kPa。

8.2风机风压计算

式中 1.2——风量备用系数；
——系统总阻力，Pa；
——烟囱抽力，Pa；
——风机前烟气温度，℃；
——风机性能表中给出实验用气体温度，℃；（参照德惠风机选型系统）
——原则状况下烟气密度，1.34 。

依照Hy和Qy，选定Y5-47Ⅱ型No.7c引风机，Y5-47Ⅱ型引风机是在原Y5-47Ⅱ型引风机性能基本上改进产品，该引风机最佳工况点全压内效率为85.6%，与原Y5-47Ⅱ型引风机相比较，由于进行了一系列改进，使噪声值有明显减少，噪声指标为12.5dB。性能表如下。
表8.2 引风机性能表
机号传动方 式
转速
/r/min
流量
/m3/h
全压
/Pa
内效率/%
内功率/kw
所需功率/kw
C式
2320
11663
3030
79
12.42
17．00
8.3电动机功率计算

式中 ——风机风量；
——风机风压；
——风机在全压头时效率,0.81（普通风机为0.6，高效风机约为0.9）；
——机械传动效率，当风机与电动机直连传动时=0.95；
——电动机备用系数，对风机，=1.3。

依照电动机功率、风机转速、传动方式选定Y180M-2型电动机。
9. 通风除尘系统布置图
锅炉烟气除尘系统布置图和立面图分别见图9.1和9.2。

图9.1 锅炉烟气除尘系统立面图

A-A侧面图

设计阐明见下页

图9.2 锅炉烟气除尘系统布置图

设计阐明
烟道为砖烟道，导角为45度，与圆管连接处采用密封办法，所有器件接口处均用法兰盘连接
序号
名称
个数
规格型号
备注
1
烟道
1
H=40m上径直径800，下径直径500，厚300
砖烟道
2
人孔
1
500×400

3
导流板
1

4
烟道
1
1000×1000
砖烟道
5
圆管

外径直径500，壁厚0.75
钢制
6
V形带
5

7
风机
4
Y5-47Ⅱ型No.7C

8
电动机
4
Y180-2

9
弯头
8
90度圆形，直径500

10
天圆地方
12

11
降尘器
4
XLD-4型

12
弯头
4
30度Z型

13
锅炉
4
SZL4-13

10. 小结及参照文献
10.1小结
本次大气污染控制工程课程设计重要设计了一燃煤电厂某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统。通过本次课程设计，咱们不但回顾了课本中学习内容、巩固了知识，另一方面，也对当前环保产业发展有了直观结识，特别是除尘设备发呈现状。从风量计算，浓度计算，除尘效率到管线布置，咱们初步将学过知识统合地应用了一遍，为后来工作大下了一定基本。由于是第一次设计，其中难免有些局限性甚至错误，还望教师批评指正。
10.2参照文献
(1)郝吉明，马广大主编．《大气污染控制工程》．北京：高等教诲出版社，
(2)《钢铁公司采暖通风设计手册》．北京：冶金工业出版社，
(3)同济大学等编．《锅炉及锅炉房设备》．北京：中华人民共和国建筑工业出版社，1986
(4)航天部第七研究设计院编．《工业锅炉房设计手册》．北京：中华人民共和国建筑工业出版社，1986
(5)陆耀庆主编．《供暖通风设计手册》．北京：中华人民共和国建筑工业出版社，1987
(6)风机样本．《各类风机生产厂家》
(7)《工业锅炉旋风除尘器指南》．1984
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