SZL10-1.25型鍋爐燃煤型大氣課程設(shè)計

1、武夷學院課程設(shè)計報告書項目類別 大氣污染控制工程 題 目 某燃煤鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計姓 名 韓* 學號 * 系 、 部 環(huán)境與建筑工程系 專業(yè)班級 *環(huán)境工程 指導教師 * 2012年11月課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書一設(shè)計目的通過本課程設(shè)計，掌握大氣污染控制工程課程要求的基本設(shè)計方法；具備初步的大氣污染控制工程方案及設(shè)備的獨立設(shè)計能力；了解大氣污染控制工程的設(shè)計過程，能夠進行方案確定、設(shè)計計算、工程繪圖、查找與使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書，培養(yǎng)獨立分析、綜合運用的實踐能力。二 設(shè)計資料鍋爐型號：SZL10-1.25型，共4臺設(shè)計耗煤量：700kg/h（臺）排煙溫度：180煙氣密度（標準狀況下

2、）：1.5/空氣含水（標準狀況下）：0.015 kg/m3空氣過剩系數(shù)：=1.4排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：15%當?shù)卮髿鈮海?8Kpa煙氣其他性質(zhì)按空氣計算煤的工業(yè)分析值：CY=62%； HY=3%； SY=1%； OY=6.5%； NY=1.5%； WY=10%； AY=16%； VY=12.34%，煙塵顆粒粒徑分布見表1。表1 煙塵顆粒粒徑分布粉塵粒徑µm0551010202030304040505060>60平均粒徑µm2.57.5152535455560頻率分布1020202010875煙氣排放要求按照鍋爐大氣污染排放標準（GB13271-2001）中

3、二類區(qū)標準執(zhí)行。煙塵濃度排放標準（標準狀況下）：200mg/m3 二氧化硫排放標準（標準狀況下）：900mg/ m3凈化系統(tǒng)布置場地為鍋爐房北側(cè)20m以內(nèi)。課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書三設(shè)計內(nèi)容和要求1、概論2、設(shè)計方案的確定3、工藝計算（1）排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算（2）除塵效率及壓損計算（3）管網(wǎng)阻力計算（4）煙囪設(shè)計4、主要附屬設(shè)備選型及設(shè)計（1）風機、電機選型設(shè)計（2）排灰閥選型5、設(shè)計體會6、設(shè)計圖紙（CAD）完成系統(tǒng)平、剖面布置圖23張。7、設(shè)計說明書及圖紙要求設(shè)計說明書按設(shè)計程序編寫、包括方案的確定，設(shè)計計算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計的簡圖等內(nèi)容。課程設(shè)計說明書應有封面、目錄、前

4、言、正文、小結(jié)及參考文獻等部分，文字應簡明、通順、內(nèi)容正確完整，書寫工整、裝訂成冊。圖紙要求：圖應按比例繪制、標出設(shè)備、管件編號，并附明細表。在平面布置圖中應有方位標志(指北針)。四主要參考文獻1 李廣超，傅梅綺主編. 大氣污染控制工程，化學工業(yè)出版社，20042 羅輝主編. 環(huán)保設(shè)備設(shè)計與應用，高等教育出版，20023 金國淼主編. 除塵設(shè)備(化工設(shè)備設(shè)計全書)，化學工業(yè)出版社，20034 黃學敏，張承中主編. 大氣污染控制工程實踐教程，化學工業(yè)出版社，2003供暖通風設(shè)計手冊5 GB 50041-2008 鍋爐房設(shè)計規(guī)范目 錄1概 述12 設(shè)計方案的確定12.1設(shè)計目的12.2設(shè)計任務(wù)12

5、.3設(shè)計條件22.4設(shè)計內(nèi)容22.5設(shè)計說明書及圖紙要求33 工藝計算33.1煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計算33.1.1標準狀態(tài)下理論空氣量33.1.2標準狀態(tài)下理論煙氣量33.1.3標準狀態(tài)下實際煙氣量43.1.4標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度53.1.5標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算53.2除塵效率53.2.1除塵器應該達到的除塵效率53.2.2除塵器的選擇63.3確定除塵器、風機、煙囪的位置及管道布置83.3.1 各裝置及管道布置的原則93.3.2 管徑的確定93.4煙囪的設(shè)計93.4.1煙囪高度的確定93.4.2煙囪直徑的計算103.5系統(tǒng)中煙氣溫度的變化113.5.1煙氣在管道內(nèi)的溫度降

6、113.5.2煙氣在煙囪中的溫度降123.6系統(tǒng)阻力的計算133.6.1摩擦壓力損失133.6.2局部壓力損失133.7風機和電動機選擇及計算143.7.1風機風量的計算143.7.2風機風壓的計算144 設(shè)備一覽16參考文獻16心得體會17附圖17致謝174 1概 述隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，燃煤鍋爐排放的二氧化硫嚴重地污染了我們賴以生存的環(huán)境。由于中國燃料結(jié)構(gòu)以煤為主的特點，致使中國目前大氣污染仍以煤煙型污染為主，其中塵和酸雨危害最大，且污染程度還在加劇。因此，控制燃煤煙塵的SO2對改善大氣污染狀況至關(guān)重要。高溫氣體凈化主要包括脫硫和除塵兩部分，此外還須脫除HCI、HF和堿金屬蒸汽等有害雜質(zhì)。

7、在常規(guī)工藝中，脫硫和除塵作為獨立的單元操作分別在各自的裝置中完成。而在脫硫除塵一體化工藝過程中，將脫硫和除塵兩個單元操作結(jié)合起來，即在一個操作單元中既達到除塵的目的又滿足脫硫的要求。脫硫除塵一體化操作可以簡化工藝流程，節(jié)約設(shè)備投資。因而，研究開發(fā)適合于我國燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵一體化設(shè)備具有重要的使用價值。 目前煙氣脫硫除塵一體化裝置主要是通過工藝改造和設(shè)備優(yōu)化組合來實現(xiàn)脫硫除塵的目的，很少有人來通過改良脫硫除塵劑的配方來實現(xiàn)這一目的。假如能夠在現(xiàn)有的成熟的高效率脫硫工藝的基礎(chǔ)上，在投資成本和運營成本都不高的情況下，通過一些工藝的改良和脫硫藥劑的改善來提高其除塵效率，使得該脫硫除塵一體化裝置既有

8、良好的脫硫效果，又能獲得較高的除塵效率。這種技術(shù)的研制和開發(fā)一定會有很好的推廣價值，產(chǎn)生良好的社會效益和經(jīng)濟效益。2 設(shè)計方案的確定2.1設(shè)計目的通過本課程設(shè)計，掌握大氣污染控制工程課程要求的基本設(shè)計方法；具備初步的大氣污染控制工程方案及設(shè)備的獨立設(shè)計能力；了解大氣污染控制工程的設(shè)計過程，能夠進行方案確定、設(shè)計計算、工程繪圖、查找與使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書，培養(yǎng)獨立分析、綜合運用的實踐能力。2.2設(shè)計任務(wù) 運用所學知識設(shè)計某燃煤鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)。2.3設(shè)計條件鍋爐型號：SZL10-1.25型，共3臺設(shè)計耗煤量：700kg/h（臺）排煙溫度：180煙氣密度（標準狀況下）：1.5/空氣含水（

9、標準狀況下）：0.015 kg/m3空氣過剩系數(shù)：=1.4排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：15%當?shù)卮髿鈮海?8Kpa煙氣其他性質(zhì)按空氣計算煤的工業(yè)分析值：CY=62%； HY=3%； SY=1%； OY=6.5%； NY=1.5%； WY=10%； AY=16%； VY=12.34%，煙塵顆粒粒徑分布見表1。表1 煙塵顆粒粒徑分布粉塵粒徑µm0551010202030304040505060>60平均粒徑µm2.57.5152535455560頻率分布1020202010875煙氣排放要求按照鍋爐大氣污染排放標準（GB13271-2001）中二類區(qū)標準執(zhí)行。煙塵濃

10、度排放標準（標準狀況下）：200mg/m3 二氧化硫排放標準（標準狀況下）：900mg/ m3凈化系統(tǒng)布置場地為鍋爐房北側(cè)20m以內(nèi)。2.4設(shè)計內(nèi)容(1)、概述(2)、設(shè)計方案的確定(3）、工藝計算 a排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算 b除塵效率及壓損計算 c管網(wǎng)阻力計算 d煙囪設(shè)計(4)、主要附屬設(shè)備選型及設(shè)計 a風機、電機選型設(shè)計 b排灰閥選型(5)、設(shè)計體會(6)、設(shè)計圖紙（CAD）完成系統(tǒng)平、剖面布置圖23張。2.5設(shè)計說明書及圖紙要求設(shè)計說明書按設(shè)計程序編寫、包括方案的確定，設(shè)計計算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計的簡圖等內(nèi)容。課程設(shè)計說明書應有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻等部分，文字

11、應簡明、通順、內(nèi)容正確完整，書寫工整、裝訂成冊。圖紙要求：圖應按比例繪制、標出設(shè)備、管件編號，并附明細表。在平面布置圖中應有方位標志(指北針)。3 工藝計算3.1煙氣量煙塵和二氧化硫濃度的計算3.1.1標準狀態(tài)下理論空氣量 式中分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分數(shù)。已知：，；代入公式得： 3.1.2標準狀態(tài)下理論煙氣量（設(shè)空氣含濕量12.39） 式中 標準狀態(tài)下理論空氣量，； 煤中水分所占質(zhì)量分數(shù)，%； N元素在煤中所占質(zhì)量分數(shù)，%。已知：， ；代入公式得 ： 3.1.3標準狀態(tài)下實際煙氣量 式中空氣過量系數(shù)； 標準狀態(tài)下理論煙氣量，； 標準狀態(tài)下理論空氣量，。已知：，；代入公式得： 又因為：標準狀

12、態(tài)下煙氣量以計，因此， 所以：已知，設(shè)計耗煤量得 則標準狀態(tài)下總煙氣流量 3.1.4標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度 式中排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù)； 煤中不可燃成分的含量； 標準狀態(tài)下實際煙氣量，。已知：， ；代入公式得： 3.1.5標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算 式中煤中可燃硫的質(zhì)量分數(shù)； 標準狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量， 。已知：，；代入公式得： 3.2除塵效率3.2.1除塵器應該達到的除塵效率式中：標準狀態(tài)下煙氣的含塵濃度，； 標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值，。已知：,，代入公式得： 3.2.2除塵器的選擇 工況下煙氣流量 式中標況下煙氣量； 工況下煙氣溫度； 標況下煙氣溫度，

13、273K。已知：，；代入公式得： 根據(jù)煙的粒徑分布和種類、工況下的煙氣量、煙氣溫度計要達到的除塵效率確定除塵器的種類、型號及規(guī)格。確定除塵器的運行參數(shù)，如氣流速度、壓力損失、捕集粉塵量等。表3-1常用除塵器的性能比較除塵器名稱適用的粒徑范圍/效率/%阻力/Pa設(shè)備費運行費重力沉降室>50<5050130少少慣性除塵器20505070300800少少旋風除塵器53060708001500少中沖擊水浴除塵器11080956001200少中下臥式旋風水膜除塵器>595988001200中中沖擊式除塵器>59510001600中中上文丘里除塵器0.519098400010000

14、少大電除塵器0.51909850130大中上袋式除塵器0.51959910001500中上大表3-2濕式除塵裝置的性能和操作范圍裝置名稱氣體流速/m.s-1液氣比/L.m-3壓力損失/Pa分割直徑/噴淋塔0.12231005003.0填料塔0.5123100025001.0旋風洗滌器15450.51.5120015001.0轉(zhuǎn)筒洗滌器3507500.7250015000.2沖擊式洗滌器1020105001500.2文丘里洗滌器60900.31.5300080000.1根據(jù)上表以及計算的數(shù)據(jù)我選擇文丘里濕式除塵器。SCX系列高效脫硫除塵器主要適用從1-90t工業(yè)鍋爐及各種爐窯的脫硫除塵。采用雙堿

15、法處理工藝，選用新穎的防堵型噴淋裝置和合理的噴淋距離、接觸時間。在脫硫效率、除塵效率、循環(huán)水利用率、系統(tǒng)阻力、水氣比、煙氣含濕量等各項指標均達到國家標準。噴淋室工作過程 含一定溫度（約200）SO2氣體和煙塵顆粒進入脫硫除塵器噴淋室后，防堵型噴嘴產(chǎn)生霧狀噴霧與煙氣同向運動充分接觸吸收，接觸時間1-2s，噴淋距離為1.2-1.5m。根據(jù)煙氣進口速度，設(shè)計進口截面達到最佳速度。由于煙氣溫度較高，混合氣體呈蒸汽狀，使水氣膨脹接觸吸收，d>10d的煙塵顆粒因重力加速度作用大部分進入底部循環(huán)水中，隨溢流口進入中間沉淀池，在除塵的同時也吸收SO2和，此室脫硫除塵效率達到70%-80%左右。漩流室工作

16、過程 從噴淋室到漩流室，首先有一個降速過程，當SO2氣體和煙塵從噴淋室到漩流室產(chǎn)生漩渦，SO2氣體進一步進行液相與氣相吸收反應。漩流室的壓強低于外界壓強，有利于濕潤煙氣，減少了水蒸氣的產(chǎn)生。此室脫硫除塵效率達到20%左右。脫水室工作過程 煙氣從漩流室進入脫水室時，經(jīng)過脫水裝置，使煙氣流速恢復到一定速度，使煙氣中的水氣與頂部的柵板撞擊成水珠，而減少煙氣中的脫除在煙氣流向出口處時，其雷諾數(shù)，煙氣呈湍流狀態(tài)。煙氣的水分，在高速旋轉(zhuǎn)過程中，由于離心力作用而脫離煙氣。SO2氣體在脫水室中進一步被吸收。 表3-3 SCX系列除塵器性能參數(shù)型號處理煙氣量/m3.h-1適用鍋爐/t.h-1進水壓力/MPa外形

17、尺寸（長.寬.高)/mm質(zhì)量/tSCX-3300010.22600160013507.5SCX-6600020.228001800160011SCX-121200040.236002200195015.5SCX-20200006.50.240002400235021SCX-3030000100.2547002600285027SCX-606000200.364003600375048SCX-909000300.369004000450063SCX-115115000350.470004400495071SCX-195195000650.4860046005800126SCX-225225000

18、750.4900050006200135SCX-270270000900.41040056007400150注a.當煙氣量>270000時，采用并流式處理，即可達到540000。 b.噴淋接觸時間t=1-2s,噴淋最佳距離s=1.21.5m。 表3-4SCX-12型高效脫硫除塵器產(chǎn)品性能規(guī)格型號配套鍋爐容量/ t/h處理煙氣量/ m3/h除塵效率/ %排煙黑度設(shè)備阻力/Pa脫硫效率/%質(zhì)量kgSCX-12412000>981級林格曼黑度8001400>851550表3-5 SCX-12型高效脫硫除塵器外形結(jié)構(gòu)尺寸長/mm寬/mm高/mm360022001950 根據(jù)煙的粒徑分

19、布和種類、工況下的煙氣量、煙氣溫度計要達到的除塵效率確定除塵器的種類、型號及規(guī)格。確定除塵器的運行參數(shù)，如氣流速度、壓力損失、捕集粉塵量等。3.3確定除塵器、風機、煙囪的位置及管道布置計算管段的管徑、長度、煙囪高度、直徑、抽力以及系統(tǒng)總壓力損失。3.3.1 各裝置及管道布置的原則 根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定了各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對各裝置及管道的布置應力求簡單，緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。3.3.2 管徑的確定 式中工況下管內(nèi)煙氣流量，； 煙氣流速，（可查有關(guān)手冊確定，對于鍋爐煙塵 ）。已知：，??；代入公式得：

20、 圓整得，可算得實際煙氣 流速表3-6圓整并選取風道外徑D/mm鋼制板風管外徑允許偏差/mm壁厚/mm50010.75管徑計算以后，要進行圓整（查手冊），再用圓整后的管徑計算出流速。實際煙氣流速要符合要求。3.4煙囪的設(shè)計3.4.1煙囪高度的確定首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量（），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定（表3-7）確定煙囪的高度。鍋爐房總?cè)萘?4×3=12(t/h) 故選定的煙囪高度為40m表3-7鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力/()<1122661010202635煙囪最低高度/m2025303540453.4.2煙囪直徑的計算a. 煙囪出口內(nèi)徑可按

21、下式計算 式中：通過煙囪的總煙氣量，按表8選取的煙囪出口煙氣流速，。表3-8煙囪出口煙氣流速（）通風方式運行情況全負荷時最小負荷機械通風102045自然通風6102.53，取，代入公式得；煙囪出口內(nèi)徑 圓取整=0.8mb. 煙囪底部直徑 式中煙囪出口直徑，；H煙囪高度，；煙囪錐度，通常取=0.020.03。已知：，取，代入公式得； ， c.煙囪的抽力 式中煙囪高度，m； 外界空氣溫度，； 煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，； 當?shù)卮髿鈮?，Pa。已知, , ,Pa；則Pa3.5系統(tǒng)中煙氣溫度的變化 當沿氣管道較長時，必須考慮煙氣溫度的降低。除塵器、風機、煙囪的煙氣流量應按各點的溫度計算。3.5.1煙氣在管道內(nèi)

22、的溫度降 （）式中標準狀態(tài)下煙氣流量，； 管道散熱面積，； 標準狀態(tài)下煙氣平均熱容（一般為1.3521.357）； 管道單位面積散熱損失。室內(nèi)室外已知：，取，而室內(nèi)兩段：L10.68m,D1=0.6m;L2=1.4m,D2=0.5m；室外：墻到除塵器進口管道距離：L3=3.29m，直徑計D3=0.5m；除塵器到風機的管道距離：L4=4.2m，直徑計D4=0.5m；風機到煙道入口的管道距離：L5=2.2m，直徑計D50.5m；煙道入口到煙囪底部的煙道距離：L6=12.79m，F(xiàn)=0.64m2；則，。風機進口前溫度降風機前溫度到達煙囪入口溫度將因此到達煙囪入口煙氣溫度3.5.2煙氣在煙囪中的溫度降

23、 （）式中煙囪高度，m； 合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和，； 溫降系數(shù)，可由表9查得。表3-9煙囪溫降系數(shù)煙囪種類鋼煙囪（無襯筒）鋼煙囪（有襯筒）磚煙囪，<50m(壁厚小于0.5m)磚煙囪（壁厚大于0.5m)A20.80.40.2根據(jù)鍋爐型號可知D=16t/h；選擇磚煙囪壁厚小于0.5m，取0.3m；因H=40,A0.4，由上公式可得，而煙囪得進氣溫度為：142.79，那么煙囪的出口溫度為142.79-4=138.793.6系統(tǒng)阻力的計算3.6.1摩擦壓力損失 對于圓筒 （Pa）式中L管道長度，； d管道直徑，； 煙氣密度，； 管中氣流平均速率，； 摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和

24、管道相對粗糙度的函數(shù)，可以查手冊得到（實際中對金屬管道值可取0.02，對磚砌和混凝土管道值可取0.04）已知：管道長，,則代入上面公式有Pa3.6.2局部壓力損失 （Pa)式中異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊中查到，或通過實驗獲得； 與相對應的斷面平均氣流速率，； 煙氣密度，。已知：90°彎頭1.1；30°Z形管0.16；天圓地方分別為：0.19與0.13；T形三通：合流管0.78；分流管0.55；v=13.8m/s, =1.34kg/m3代入上面公式有p=369.14Pa有50.88Pa369.14Pa1400Pa1820.02Pa3.7風機和電動機選擇及計算 3.7

25、.1風機風量的計算 式中1.1風量備用系數(shù)； 標準狀態(tài)下風機前表態(tài)下風量，； 風機當前煙氣溫度，若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙； 當?shù)卮髿鈮?，kPa。已知；代入上述公式得3.7.2風機風壓的計算 （Pa)式中 1.2風壓備用系數(shù)； 系數(shù)總阻力，Pa； 煙囪抽力，Pa； 風機前煙氣溫度； 風機性能表中給出的試驗用氣體溫度，； 標準狀況下煙氣密度，1.34/已知：Pa，Pa，,查得代入上式Pa計算出風機風量和風機風壓后，可按風機產(chǎn)品樣本給出的性能曲線或表選擇所需風機的型號。由上面計算出風機風量Q y和風機風壓H y，所選風機的型號如下表：名稱型號風壓范圍mmH2O風量范圍m3/h功率范圍Kw鍋爐

26、離心通風機JCL-4040187890181001.58.5 電動機功率的計算 （kW）式中風機風量，； 風機風壓，Pa； 風機在全壓頭時的效率（一般風機為0.6，高效風機約為0.9） 機械傳動效率，當風機與電機直聯(lián)傳動時=1，用聯(lián)軸器連接時=0.98，用V形帶傳動時=0.95 電動機備用系數(shù)，對引風機，=1.3已知：， Pa，代入上式得Kw根據(jù)計算得的電動機的功率，傳動方式選擇電動機型號為：Y-J132M-4-H型電動機4 設(shè)備一覽文丘里型號外型尺度/mm入口尺度/mm出口尺度/mm設(shè)備質(zhì)量/kg入口氣體溫度/除塵效率/%額定風量/m3/hSCX-123600×2200×

27、1950580×86085011000<160>9812000風機型號轉(zhuǎn)速/（r/min）流量/（m3/h）全壓/Pa有效功率/kW全壓效率介質(zhì)溫度/0CJCL-4017506000-72001745-16857.588.8%200電動機型號Y-J132M-4-H轉(zhuǎn)速/（r/min）1750功率/kW8.5傳送皮帶B2261×3參考文獻1 李廣超，傅梅綺主編. 大氣污染控制工程，化學工業(yè)出版社，20042 羅輝主編. 環(huán)保設(shè)備設(shè)計與應用，高等教育出版，20023 金國淼主編. 除塵設(shè)備(化工設(shè)備設(shè)計全書)，化學工業(yè)出版社，20034 黃學敏，張承中主編. 大氣污染控制工程實踐教程，化學工業(yè)出版社，2003供暖通風設(shè)計手冊5 GB 50041-2008 鍋爐房設(shè)計規(guī)范 心得體會 我一直都對這樣的課程設(shè)計比較感興趣,主要是能夠?qū)ξ宜信d趣的事物進行研究,這對于正處在比較壓抑的期末考試的氣氛中無疑是一種非常奇妙的感覺,就如同泥中蓮花,有不染凡俗之感。 我的課程設(shè)計是某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計。就是針對某燃煤采暖鍋爐房排出大量煙塵及有害氣體對周圍環(huán)境和居民健康造成危害的情況來設(shè)計煙氣除塵系統(tǒng)。通過前幾個學期的理論學習，現(xiàn)在真正動手設(shè)計起來還是莫不找頭腦，便與小組成員探討研究，盡管內(nèi)容可能有些相同，但是我還是想堅持自己道路，我有自