大氣課程設計-- 某小型燃煤電站鍋爐煙氣文丘里除塵系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要：1</b></p><p><b>　　1 設計題目2</b></p><p><b>　　2 設計資料2</b></p><p><b>　　3 設計目的2

2、</b></p><p><b>　　4 設計要求2</b></p><p><b>　　5 設計內(nèi)容3</b></p><p><b>　　5.1 引言3</b></p><p>　　5.2 方案的選擇及說明3</p><p>　　

3、5.2.1 除塵器性能指標3</p><p>　　5.3 設計依據(jù)和原則4</p><p>　　5.3.1 依據(jù)4</p><p>　　5.3.2 原則4</p><p>　　5.4 煙氣排放量以及組成4</p><p>　　5.5 除塵器的選擇6</p><p>　　5.6 管道計

4、算6</p><p>　　5.6.1除塵系統(tǒng)工藝流程圖6</p><p>　　5.6.2管道直徑的確定6</p><p>　　5.6.3管道壓力損失的計算8</p><p>　　5.7 換熱器的選型10</p><p>　　5.8文丘里洗滌器幾何尺寸和壓損計算10</p><p>　

5、　5.9煙囪的高度計算13</p><p>　　5.10 風機的選型14</p><p>　　5.11 設計結(jié)果列表15</p><p><b>　　六、總結(jié)16</b></p><p><b>　　參考文獻17</b></p><p>　　某小型燃煤電站鍋爐煙氣文

6、丘里除塵系統(tǒng)設計</p><p>　　摘要：該設計主要是為某小型燃煤發(fā)電站鍋爐煙氣設計一套除塵系統(tǒng)。通過分析計算燃煤鍋爐排放的煙氣量為0.546m3/s，總煙氣量為25.69m3。針對燃煤鍋爐排放污染物情況，設計選擇機械振動清灰袋式除塵器。依照工藝流程，對除塵系統(tǒng)附屬設備如管道、風機、煙囪等進行了詳細的設計計算。該除塵系統(tǒng)除塵效率達80%以上，能夠滿足設計任務要求。</p><p>　　關(guān)

7、鍵詞：燃煤煙氣；袋式除塵；機械振動</p><p><b>　　1 設計題目</b></p><p>　　某小型燃煤電站鍋爐煙氣文丘里除塵系統(tǒng)設計</p><p><b>　　2 設計資料</b></p><p>　　（1）設計耗煤量：203.8 kg/h；</p><p>

8、　?。?）排煙溫度：560℃；</p><p>　　（3）空氣過剩系數(shù)：α=1.25；</p><p>　?。?）煙氣密度（標態(tài)）：1.32kg/m3</p><p>　?。?）室外空氣平均溫度；24℃；</p><p>　?。?）鍋爐出口前煙氣阻力：1025Pa；</p><p>　?。?）煙氣其他性質(zhì)按空氣計算；&

9、lt;/p><p>　?。?）燃煤組成：褐煤2：C=61.3%，H=4.34%，S=0.14%，N=0.78%，O=10.28%，水分=19.16%，灰分=4.0% ； 排灰系數(shù)35%；</p><p>　?。?）按鍋爐大氣污染物排放標準（GB13217—2001）中一類區(qū)標準執(zhí)行：標準狀態(tài)下煙塵濃度排放標準：80mg/m3。</p><p><b>　　3

10、設計目的</b></p><p>　　這次大氣污染控制工程課程設計我們主要設計一燃煤電站的鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)。主要設計目的：</p><p>　　（1）要求煙塵濃度排放達到（GB13217—2001）一類區(qū)標準：80 mg/m3。</p><p>　?。?）通過這次課程設計使我們進一步鞏固課本中所學的內(nèi)容, 加深對理論知識的理解。</p>&

11、lt;p>　?。?）通過分析各種除塵器的優(yōu)缺點來確定除塵器的選型，能夠熟練掌握管網(wǎng)的布置、除塵器設計及煙囪高度的設計。</p><p>　　（4）能夠培養(yǎng)我們在制定設計方案、設備選型、設計計算、工程繪圖、文獻查閱、計算機應用、工具書的使用等方面的基本工作實踐能力。</p><p><b>　　4 設計要求</b></p><p>　　（一

12、）編制一份設計說明書，主要內(nèi)容包括：</p><p><b>　　（1）引言</b></p><p>　?。?）方案選擇和說明（附流程簡圖）</p><p>　?。?）除塵設備設計計算 </p><p>　?。?）附屬設備的選型和計算（管道、風機、電機、煙囪）</p><p><b>　

13、?。?）設計結(jié)果列表</b></p><p>　　（6）設計結(jié)果討論和說明</p><p>　?。?）注明參考文獻和設計資料</p><p>　?。ǘ├L制除塵系統(tǒng)工藝流程圖、平面布置圖、管線圖</p><p>　?。ㄈ├L制除塵主體設備圖</p><p><b>　　5 設計內(nèi)容</b&g

14、t;</p><p><b>　　5.1 引言</b></p><p>　　我國是世界上唯一以煤為主要能源的大國。作為一次能源，煤的利用方式在我國主要是燃燒，而煤的燃燒是造成我國生態(tài)環(huán)境破壞的最大污染源，燃煤所造成的污染已成為制約我國國民經(jīng)濟和社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的一個重要因素。目前，我國煤電的環(huán)保性與世界先進水平相比還有很大差距。隨著電廠容量的增大，用煤量增多，加上煤質(zhì)

15、較差，燃煤鍋爐產(chǎn)生的煙氣使許多城市和地區(qū)大氣環(huán)境嚴重惡化，成為制約電力發(fā)展的突出問題。在常規(guī)燃煤電站鍋爐和中小型燃煤工業(yè)鍋爐還在大力發(fā)展的我國，防治煤煙型污染是大氣污染防治工作的主要任務之一。而煤煙型污染主要是煙塵與二氧化硫的超標排放形成的大氣污染。因此，控制燃煤煙氣污染是我國改善大氣質(zhì)量的關(guān)鍵問題。</p><p>　　5.2 方案的選擇及說明</p><p>　　5.2.1 除塵器性能

16、指標</p><p>　　除塵器性能指標包括技術(shù)性能指標和經(jīng)濟性能指標，其中，前者包括含塵氣體處理量、除塵效率、阻力損失，后者包括總費用（含投資費用和運轉(zhuǎn)費用）、占地面積、使用壽命。上述各項指標是除塵設備選用及研發(fā)的依據(jù)。</p><p>　　各種除塵設備的基本性（表5-1）</p><p><b>　　。</b></p><

17、;p>　　5.3 設計依據(jù)和原則</p><p><b>　　5.3.1 依據(jù)</b></p><p>　?。?）同類粉塵治理技術(shù)和經(jīng)驗</p><p>　　（2）《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB4915-2004）</p><p>　　（3）《大氣污染防治技術(shù)及工程應用》</p><p&g

18、t;　?。?）《除塵技術(shù)手冊》（張殿印 張學藝編著）</p><p><b>　　5.3.2 原則</b></p><p>　　本設計遵循如下原則進行工藝路線的選擇及工藝參數(shù)的確定：</p><p>　?。?）基礎數(shù)據(jù)可靠，總體布局合理。</p><p>　?。?）避免二次污染，降低能耗，近期遠期結(jié)合、滿足安全要求。&l

19、t;/p><p>　?。?）采用成熟、合理、先進的處理工藝，處理能力符合處理要求；</p><p>　?。?）投資少、能耗和運行成本低，操作管理簡單，具有適當?shù)陌踩禂?shù)，</p><p>　　各工藝參數(shù)的選擇略有富余，并確保處理后的尾氣可以達標排放；</p><p>　?。?）在設計中采用耐腐蝕設備及材料，以延長設施的使用壽命；</p>

20、;<p>　?。?）廢氣處理系統(tǒng)的設計考慮事故的排放、設備備用等保護措施；</p><p>　?。?）工程設計及設備安裝的驗收及資料應滿足國家相關(guān)專業(yè)驗收技術(shù)規(guī)范</p><p><b>　　和標準。</b></p><p>　　5.4 煙氣排放量以及組成 </p><p

21、>　　表5-2 煙氣排放量及組成 注：以1kg煤為基準</p><p><b>　?。?）理論需氧量：</b></p><p>　?。?）理論空氣量： </p><p><b>　　（3）實際空氣量：</b></p><p>&

22、lt;b>　?。?）過剩空氣量：</b></p><p><b>　?。?）其中N2量：</b></p><p><b>　　（6）理論煙氣量：</b></p><p>　?。?）總煙氣量： </p><p><b>　?。?）乘以用煤量：</b></

23、p><p>　?。?）1kg煙氣中灰分：</p><p>　?。?0）煙氣含塵濃度：</p><p>　?。?1）冷卻后煙塵濃度: </p><p>　?。?2）除塵效率的計算</p><p>　　式中：——排放濃度，；</p><p><b>　　——初始濃度，；</b>&l

24、t;/p><p>　　——標準狀態(tài)下出口的氣體流量，；</p><p>　　——標準狀態(tài)下進口的氣體流量，；</p><p><b>　　故 </b></p><p>　　5.5 除塵器的選擇</p><p>　　在選擇除塵器過程中，應全面考慮一下因素：</p><p>　?。?/p>

25、1）除塵器的除塵效率；</p><p>　?。?）選用的除塵器是否滿足排放標準規(guī)定的排放濃度；</p><p>　?。?）注意粉塵的物理特性（例如黏性、比電阻、潤濕性等）對除塵器性能有較大的影響</p><p>　　另外，不同粒徑粉塵的除塵器除塵效率有很大的不同；</p><p>　?。?）氣體的含塵濃度較高時，在靜電除塵器或袋式除塵器前應設

26、置低阻力的出凈化設備，去除粗大粉塵，以使設備更好地發(fā)揮作用；</p><p>　?。?）氣體溫度和其他性質(zhì)也是選擇除塵設備時必須考慮的因素；</p><p>　?。?）所捕集粉塵的處理問題；</p><p>　?。?）設備位置，可利用的空間、環(huán)境條件等因素；</p><p>　　（8）設備的一次性投資（設備、安裝和施工等）以及操作和維修費用等

27、經(jīng)濟因素</p><p><b>　　5.6 管道計算</b></p><p>　　5.6.1除塵系統(tǒng)工藝流程圖</p><p>　　向鍋爐中進行機械通風，使煤充分燃燒。產(chǎn)生的煙氣通過管道進入袋式除塵器進行除塵過程，凈化后的煙氣通過風機從煙囪排出。而通入換熱器的冷空氣被加熱后又可返回鍋爐進行燃燒。</p><p>　　5

28、.6.2管道直徑的確定</p><p><b>　　管段（1-2）： </b></p><p>　　查設計手冊取管道中氣速v=12m/s，可得 d1-2== 根據(jù)實際管道情況，管道內(nèi)為氣體如果速度小于12m,則有粉塵堵塞管道，為保證速度不小于12，取d1-2 =0.30</p><p><b>　　實際流速：</b><

29、;/p><p>　　管段（3-4）： 溫度為110℃，即T=383.15 K</p><p>　　取氣體流速12m/s，d3-4== ， 取d3-4 =0.25</p><p><b>　　實際流速：</b></p><p>　　管段3-4與管段5-6的溫度差為：</p><p>　　所以管

30、段5-6的溫度為：110-42.08=68oC </p><p>　　管段（5-6）： 溫度為68℃，即T=341.15 K</p><p>　　取氣體流速12m/s，d5-6== ，取d5-6 =0.22</p><p><b>　　實際流速：</b></p><p>　　管段（7-8） 溫度為68℃，即T

31、=341.15 K</p><p>　　取氣體流速12m/s，d5-6== ，取d5-6 =0.22</p><p>　　列表為（表5-3）： </p><p>　　5.6.3管道壓力損失的計算</p><p>　　5.6.3.1 摩擦阻力損失</p><p>　　流體力學原理，氣體流經(jīng)斷面性狀不變的直管時，圓

32、形管道的摩擦阻力可按下式計算</p><p>　　式中△PL—一定長度管道的摩擦阻力，Pa</p><p>　　L—直管道的長度，m</p><p>　　λ—摩擦阻力系數(shù)，無量綱</p><p>　　d—圓形管道內(nèi)直徑，m</p><p>　　ρ—管內(nèi)氣體的密度，kg/m3</p><p>　　

33、υ—管內(nèi)氣體的平均風度，m/s</p><p>　　管段1～2，在操作條件下 </p><p><b>　　，（鍍鋅管）</b></p><p>　　管段3～4在操作條件下</p><p><b>　　，（鍍鋅管）</b></p><p>　　管段5～6，在操作條件下<

34、/p><p><b>　　，（鍍鋅管）</b></p><p>　　管段7～8 在操作條件下</p><p><b>　　，（鍍鋅管）</b></p><p><b>　　總摩擦壓力損失：</b></p><p>　　5.6.3.2局部壓力損失</p&

35、gt;<p>　　局部壓力損失在管件形狀和流動狀態(tài)不變時，可按下式計算</p><p>　　式中△P—氣體的管道局部壓力損失，Pa</p><p><b>　　ξ—局部阻力系數(shù)</b></p><p>　　管道1～2，彎頭2個ξ1=ξ2=0.18則</p><p>　　管道3～4，彎頭2個ξ1=ξ2=0.

36、18則</p><p>　　管道5～6，彎頭3個ξ1=ξ2==0.18則</p><p>　　管道7～8，無彎頭，故無局部阻力損失</p><p><b>　　總的局部阻力損失：</b></p><p>　　5.7 換熱器的選型</p><p>　?。?） 換熱面積的計算</p>&

37、lt;p><b>　　取</b></p><p>　　本設計采用的是管殼式換熱器，冷熱兩種流體在其中換熱時，一種流體流過管內(nèi)，其行程稱為管程，另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程，選用管徑為Φ25×2.5的無縫鋼管，型號為BEM700--200--4I的換熱器，其主要參數(shù)為管外徑為25mm,管長9m，換熱面積為10m2。因為換熱器的壓損相對除塵系統(tǒng)管道和除塵器的壓損較小，在這

38、里將其壓損忽略不參與后面的有關(guān)計算和選型。</p><p>　　5.8文丘里洗滌器幾何尺寸和壓損計算</p><p><b>　?。?）管徑</b></p><p><b>　　(5-13)</b></p><p>　　式中：——進口氣體流量，</p><p>　　一般進口流

39、速： </p><p><b>　?。?）管長</b></p><p>　　漸縮管中心角，取25o,漸擴管的中心角，取8o，當選定兩個角之后計算：</p><p><b>　　吸收管長：</b></p><p>　　喉管長度L3對文丘里管的凝聚效率和阻力皆有影響。實驗證明：</p>

40、<p><b>　?。?）壓力損失 </b></p><p>　　式中：——文丘里洗滌器的氣體壓力損失，cmH2O </p><p>　　——喉部氣體速度，cm/s</p><p>　　L——液氣體積比，一般為0.5~1L/m3,取L=0.8</p><p><b>　?。?）脫水器的選擇</

41、b></p><p>　　根據(jù)進入文丘里除塵器的風量，選擇CLS/D634型號的脫水器。</p><p><b>　　主要參數(shù)如下表：</b></p><p><b>　　(6) 噴嘴選型</b></p><p>　　噴嘴是濕式除塵設備的附屬構(gòu)件之一，對煙氣冷卻、凈化設備性能影響很大，根據(jù)噴嘴

42、的結(jié)構(gòu)形式不同，一般可分為噴灑型噴嘴、噴濺型噴嘴和螺旋型噴嘴等，本設計采用螺旋型噴嘴的碗型噴嘴，其計算過程如下：</p><p>　?、?設計參數(shù)：噴水量2.7m3/h，噴射角75o，出水口軸向流速為8m/s，</p><p><b>　　則出水口面積為：</b></p><p><b>　　出水口直徑為：</b><

43、/p><p>　　② 取蝸室入口流速為4m/s，則蝸室切向入口縱斷面積為：</p><p>　?、?水口內(nèi)徑DC的截面積A2的計算：</p><p>　　，K取0.785，則</p><p><b>　　DC=27.8mm</b></p><p>　?、?取VR=0.5m/s,則該處圓環(huán)面積為：<

44、;/p><p>　?、輫娮焱鈿さ膬?nèi)半徑R1為：</p><p>　　,d=36mm，R1=28.31mm</p><p><b>　　如下圖：</b></p><p>　　選噴口口徑為14mm的，其主要參數(shù)如下：</p><p>　　5.9煙囪的高度計算</p><p>　　（

45、1）煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算：</p><p>　　式中 —通過煙囪的總煙氣量， </p><p>　　—按表選取的煙囪出口煙氣流速，選定=4 </p><p>　　表5-7 煙囪出口煙氣流速</p><p>　?。?）煙囪高度的確定</p><p>　　一個煙囪的所有鍋爐的總蒸發(fā)量為Q=208.3kg/h，</

46、p><p>　　表5-8 燃煤、燃油（燃輕柴油、煤油除外）鍋爐房煙囪最低允許高度 </p><p><b>　　查上表可得：</b></p><p>　　煙囪底部直徑

47、

48、 </p><p>　　式中D——煙囪出口直

49、徑，m；</p><p>　　H——煙囪高度，m；</p><p>　　i——煙囪錐度，通常取i＝0.02~0.03。</p><p><b>　　選定i=0.025</b></p><p><b>　　(3)煙囪的抽力</b></p><p>　　煙囪的抽力取決于煙溫、空氣

50、溫度及煙囪高度，煙溫越高，周圍空氣溫度越低，煙囪 的抽力越大；煙囪高度越高，其抽力也越大。</p><p>　　式中H—產(chǎn)生抽力的管道高度，m</p><p>　　t0—外界空氣溫度 ℃</p><p>　　tf—計算管段中煙氣的平均溫度 ℃</p><p>　　tf=(160+120+90+80)/4=112.5℃</p>

51、<p><b>　　—當?shù)卮髿鈮?Pa</b></p><p>　?。?）煙囪沿程阻力損失</p><p>　　（5）系統(tǒng)的壓力損失 </p><p>　　摩擦阻力損失： △PL總=215.77Pa</p><p>　　局部阻力損失： △Pw總=234.74Pa</p><p>　　除塵

52、器壓損： △Pc=4037.6+550=4587.6Pa（文丘里管和脫水器兩部分）</p><p><b>　　總壓力損失：</b></p><p>　　△P=△PL+△Pw+△Pc+</p><p>　　=215.77+234.74+4587.6+1025+187.4-34.96=6215.55Pa</p><p>　

53、　5.10 風機的選型</p><p>　?。?）風量 根據(jù)總風量和總壓力損失選擇合適的風機。在選擇風機時按下式計算。</p><p><b>　　Q0=K1K2Q</b></p><p>　　式中 Q—管道系統(tǒng)的總風量，m3/h</p><p>　　K1—考慮系統(tǒng)漏風所附加的安全系數(shù)。一般通風系統(tǒng)取1.1，除塵系統(tǒng)取

54、1.15，本設計中取K1=1.15</p><p>　　K2—除塵器或凈化設備的漏風所附加的安全系數(shù)，取0.1</p><p>　　故Q0=1.15×0.1×2160=248.4m3/h</p><p>　?。?）風壓 Pf=（K3 △P1+△P2）K4</p><p>　　式中 Pf—風機的風壓，Pa</p>

55、;<p>　　△P1—管道系統(tǒng)的總壓力損失，Pa</p><p>　　△P2—除塵器的壓力損失，Pa</p><p>　　K3—管道系統(tǒng)總壓力損失的附加安全系數(shù)，一般通風系統(tǒng)取1.1～1.15，除塵系統(tǒng)取1.15～1.20，取K3=1.15</p><p>　　K4—由于風機產(chǎn)品的技術(shù)條件和質(zhì)量標準允許風機的實際性能比產(chǎn)品樣本低而附加的系數(shù)，K4=

56、1.08</p><p>　　Pf=[1.15×450.51+4587.6×1.08=5472.7Pa</p><p><b>　?。?）電機功率 </b></p><p>　　式中 N—風機配用電動機的功率，kW</p><p>　　Q0—風機的風量，m3/h</p><p>

57、;　　Pf—風機的風壓，Pa</p><p>　　η1—風機運行時的效率，一般為0.5～0.7，電機直聯(lián)傳動取0.5</p><p>　　η2—機械傳動效率，取1.00</p><p>　　K—電動機軸功率安全系數(shù)，離心通風機取1.40</p><p>　　風機根據(jù)風壓、風量、功率選擇C6-48型的鍋爐風機。</p><p

58、>　　表5-6 除塵風機性能表</p><p>　　5.11 設計結(jié)果列表</p><p>　　本設計的燃煤電站鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)及附屬設備主要有：文丘里除塵器、脫水器、換熱器、風機、電機、除塵系統(tǒng)管道、煙囪等。除塵凈化系統(tǒng)設備的選型見下表5-9。</p><p><b>　　六、總結(jié)</b></p><p>　　本

59、次大氣課程設計主要從除塵器系統(tǒng)方面鍛煉了我們的思維能力，從對所設計的除塵器不甚了解到查閱大量資料設計參數(shù)、設備主要尺寸以及對整個工藝的工藝流程有個大概的了解和思考路線，一個初步設計顯現(xiàn)了出來，這其中的收獲和堅辛只有經(jīng)歷過的人才能知曉。</p><p>　　設計中首先對所給原始數(shù)據(jù)條件按照設計要求進行了分析，查閱工具手冊確定相關(guān)的主要參數(shù)計算范圍，然后最重要的是確定除塵系統(tǒng)的工藝流程。對文丘里除塵器進行設計計算包括

60、主要尺寸、壓力損失等，最后是風機的選型計算和煙囪的直徑和高度計算，此次課程設計過程中不免錯誤的發(fā)生，從找出錯誤到改正錯誤這就是一個對知識重新了解的過程，這也加深了我對課本知識的理解，收益良多，能完成此次課程設計要感謝老師們悉心提供幫助和熱情解答疑問！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 郝吉明，馬廣大. 大氣污染控制工程（第二版）

61、[M].北京：高等教育出版社，2002</p><p>　　[2] 熊振湖，費學寧，池勇志．大氣污染防治技術(shù)及工程應用[M]．機械工業(yè)出版社．</p><p>　　[3] 郭靜，阮宜綸. 大氣污染控制工程（第二版）[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2008.1</p><p>　　[4] 陳家慶．環(huán)保設備原理與設計（第二版）[M]．北京：中國石化出版社，2005<

62、;/p><p>　　[5] 何爭光．大氣污染控制工程及應用實例[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[6] 國家環(huán)境保護局. 環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB3095—1996）. 北京：中國環(huán)境科學出版社，1996</p><p>　　[7] 國家環(huán)境保護局科技標準司. 大氣污染物綜合排放標準（GB16297—1996）. 北京：中國環(huán)境科學出版社，199