大氣除塵設(shè)計計算書

1、環(huán)境工程課程設(shè)計環(huán)境工程專題課程設(shè)計（氣）（除塵部分）設(shè)計說明書班 級：姓 名：學 號：指導教師：環(huán)境科學與工程學院2015年12月、工程概況已知杭州市某廠新建2臺35t/h燃煤工業(yè)鍋爐(沸騰床鍋爐直徑4m),其除 塵系統(tǒng)管道布置如圖1。每臺鍋爐產(chǎn)生的煙氣量估計為：基數(shù) 61000 Nm3/h+學號 序號*100Nm/h ,煙塵濃度為35.0g/Nm3,其粒徑5Nm占70%煙氣經(jīng)降溫至 120c 進入除塵器，煙窗的直徑 3m,高度45ml局部阻力損失60Pa試設(shè)計該除塵凈 化系統(tǒng)。排放煙塵濃度要求達到鍋爐大氣污染物排放標準(GB13271-2014規(guī)定的重點地區(qū)鍋爐大氣污染物特別排放限值的規(guī)定

2、。圖1除塵系統(tǒng)平面布置圖二、設(shè)計說明設(shè)計原則(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可靠，總體布局合理。(2)避免二次污染，降低能耗，近期遠期結(jié)合、滿足安全要求。(3)采用成熟、合理、先進的處理工藝，處理能力符合處理要求；(4)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);(5)在設(shè)計中采用耐腐蝕設(shè)備及材料，以延長設(shè)施的使用壽命；(6)廢氣處理系統(tǒng)的設(shè)計考慮事故的排放、設(shè)備備用等保護措施； (7)工程設(shè)計及設(shè)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。設(shè)計范圍工程設(shè)計范圍從燃煤廢氣的接入管開始至除塵器處理后煙囪排放為止。包括處理工藝、除塵設(shè)備、管道、控制、風機等的設(shè)計。設(shè)計規(guī)模(1)處理煙氣流量(工

3、況)：總的煙氣量為：Q2 2Q1 2 17.59 35.18Nm3/s(2)處理濃度：煙塵濃度為35.0g/Nm3,其粒徑5仙m占70%設(shè)計參數(shù)與指標(1) 處理煙氣量(標況)： Q 2 17.59 35.18Nm3/s;(2)煙氣溫度：120C;(3) 入口含塵濃度：35.0g/Nm3;(4)電場數(shù)：2個；(5) 粒徑 5 pm占 60%(6) 排放指標：30mg/NrK三、工藝選擇除塵技術(shù)簡介從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設(shè)備稱為除塵裝置。根據(jù)主要的除塵機理，目前常用的除塵器可分為：機械除塵器；電除塵器；袋式除塵器； 濕式除塵器等。但每種除塵凈化系統(tǒng)總有其技術(shù)上的優(yōu)點和缺點，應根據(jù)實際

4、 情況選擇合適的除塵設(shè)施與工藝。靜電除塵分離粉塵靠的是靜電力即庫侖力。 靜電除塵的三個基本過程：懸浮 粒子荷電-高壓直流電暈；帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集-延續(xù)的電暈電場或光滑 的不放電的電極之間的純靜電場；捕集物從集塵表面上清除 -隔一定時間振打除 去接地電極上的粉塵層并使其落入灰斗，完成除塵過程。濕式除塵使含塵氣體與液體（一般為水）密切接觸，利用水滴和塵粒的慣性碰 撞及其它作用捕集塵粒或使粒徑增大的原理。袋式除塵是利用多孔纖維材料制成的濾袋 （簡稱布袋）將含塵氣流中的粉塵 捕集下來的方法。電袋復合式除塵是電除塵器和布袋除塵器機結(jié)合， 利用電除塵器的第一電場 作為一級除塵單元，除去煙氣中 80

5、%- 90%勺粉塵顆粒，再用布袋作為二級除塵 單元，除去剩下的微細顆粒。可供選擇的除塵技術(shù)目前常用的除塵器可分為：機械除塵器；濕式除塵器；袋式除塵器； 電除塵器等。機械除塵一般用來捕集5卜m以上的塵粒,除塵效率可達80%90%若捕集小 于5 n m的塵粒，則效率較低。濕式除塵由于利用慣性擴散與凝集的作用力進行除塵，其除塵阻力損失達到80010000pa,不適用于處理大煙氣量。根據(jù)已知的煙氣特性，可排除機械除塵和濕式除塵作為除塵技術(shù)的考慮。靜電除塵、袋式除塵均為適用的除塵方法，其處理溫度均為小于400攝氏度, 處理粒徑均小于今為5小項且均能處理大的煙氣量，而且均能達到達標排放。方案的技術(shù)比較電除

6、塵器袋除塵器1.可以處埋較高溫度的1.操作簡單優(yōu)點煙氣（400C）2 .壓力損失較?。s200500Pa）3 .能耗低2 .較低的爆炸危險3 .受煙氣性質(zhì)變化影響小，對粉塵的性質(zhì)適應性廣4.處理煙氣量大4.出口排放濃度隨入口5.對細粉塵捕集效率高含塵濃度的變化不大1. 一次性投資局1.用于煙氣溫度較低2.安裝精度要求高2.壓力損失大投資和操缺點3.對粉塵比電阻有一定要求作維護費用高3.對濕度大粉塵易堵塞針對該廠使用的燃煤工業(yè)鍋爐是沸騰床鍋爐，盡管沸騰層內(nèi)的燃燒比較充分，從布風板排渣管排出的冷渣碳含量很?。ㄙ|(zhì)量數(shù)為1%-3% ），但由于鍋爐是 燃用08mm勺寬篩分燃料，其中02 mm燃料所占比例

7、很大，在現(xiàn)有沸騰風速 下，這部分細煤粒進入沸騰層便被帶走， 盡管在懸浮室出口處裝有高溫水平分離 器，但由于分離效率低，煙氣含塵濃度仍高。對于高溫且接收粒徑大的含塵氣體， 布袋消耗量將很大。另外，該廠的每臺鍋爐的煙氣產(chǎn)生量為萬標準立方米每小時，對于布袋除塵來說，需要比電除塵更大的處理規(guī)模來進行煙氣處理綜上所述，針對該煙氣處理應選擇四、處理流程除塵系統(tǒng)除塵系統(tǒng)包括：(1)進氣煙箱(2)統(tǒng)除塵器系統(tǒng)除塵器系統(tǒng)包括以下幾個部分：(1)氣流分布板(3)陰極系統(tǒng)(5)陰極振打系統(tǒng)(7)氣流分布板及振打系統(tǒng)(9)集灰斗及加熱系統(tǒng)輸灰系統(tǒng)電除塵方法。除塵器系統(tǒng)(3)輸灰系統(tǒng)(4)控制系(2)殼體(4)陽極系統(tǒng)

8、(6)陽極振打系統(tǒng)(8)槽型板及振打系統(tǒng)(10)灰斗內(nèi)部阻流板(1)星型卸料器(2)較刀(3)提升機(4)料罐(5)星型卸料器(6) 加濕機 (7) 運灰車控制系統(tǒng)(不作設(shè)計要求)控制系統(tǒng)包括:(1)高壓供電系統(tǒng)(2)輸灰控制系統(tǒng)(3)消灰控制系統(tǒng)(4)流量控制系統(tǒng)五、預期處理效果排放煙塵濃度要求達到鍋爐大氣污染物排放標準(GB13271-2014規(guī)定的重點地區(qū)鍋爐大氣污染物特別排放限值的規(guī)定。鍋爐大氣污染物排放標準(GB13271-2014特別排放限值 mg/m3項目限值監(jiān)控位置顆粒物30煙囪或煙道二氧化硫200大氧化物200汞及其化合物六、主要設(shè)施與設(shè)備設(shè)計選型設(shè)計計算6.1.1煙氣流量與

9、凈化效率計算(1)煙氣流量已知杭州市某廠新建2臺35t/h燃煤工業(yè)鍋爐(沸騰床鍋爐直徑4m),其除 塵系統(tǒng)管道布置如圖1。每臺鍋爐產(chǎn)生的煙氣量估計為:總的煙氣量為： Q2 2Q 2 17.59 35.18Nm3/s煙氣經(jīng)降溫至120c進入除塵器，換算為120c時煙氣量為：1.1.1 入口濃度煙塵濃度為35.0g/Nm3,其粒徑5 pm占70%煙窗白直徑3日高度45日局 部阻力損失60Pa。1.1.2 出口濃度排放煙塵濃度要求達到鍋爐大氣污染物排放標準(GB1371-2014)規(guī)定的重點地區(qū)鍋爐大氣污染物特別排放限值的規(guī)定。1.1.3 效率6.1.2 除塵器設(shè)計計算根據(jù)已知條件，選擇臥式電除塵器

10、。電除塵器初期除塵效率能達到99%能捕集1um以下的細微粉塵。而且電除塵器處理煙氣量大，可用于高溫(可高達 500C)、高壓和高濕(相對濕度可達 100%的場合，能連續(xù)運轉(zhuǎn)，并能實現(xiàn)自 動化。具有低阻的特點。因此本設(shè)計選擇電除塵器。(1)集塵極面積計算式中：A一集塵極面積，n2;4一集塵效率；Q處理氣量，m3/s ; wp粉塵 p的有效驅(qū)進速度，飛灰取 wp=0.14m/s o(2)電場斷面面積式中：Ac一電場斷面面積，m2; v氣體平均流速，m/s。取電場斷面尺寸為B H 8m 8m。(3)集塵極與放電極的間距和排數(shù)本設(shè)計取集塵極之間的間距(2b)為450mm考慮與集塵極的間距相對應，放電極

11、之問間距一般也采用450mm集塵極的排數(shù)可根據(jù)電場斷面寬度和集塵極的間距確定，即式中：n一集塵排數(shù)；B電場斷面寬度，m； zB一集塵極板間距，m(B= 2b)。布置示意圖見圖1。圖1布置示意圖(4)電場長度式中：L電場長度，m； HH電場高度，m采用三電場串聯(lián)，每個電場長度為 Li=3.38m。(5)電暈極系統(tǒng)設(shè)計放電極型式選擇為了使電除塵器長期高效、可靠地運行，對放電極的基本要求是：牢固可靠, 不斷線；電氣性能良好；粘附粉塵少。放電極的類型大致有三種：點放電，如芒刺線；線放電，如星型線；面放電，如圓線等。本設(shè)計根據(jù)煙氣性質(zhì)、粉塵性質(zhì) 選擇芒刺線放電極。放電極長度計算由比電暈電流計算(指單位收

12、塵極板上所得電暈電流)計算。比電暈電流根 據(jù)電極型式查有關(guān)手冊確定。選芒刺形，比電暈電流在選取。則取比電暈電流m2 ,芒刺形電暈線單位長度電流密度，取i0= m則電暈線總長度為：L - 也.55 4858.5mi00.3除塵器一共有18個通道，每條電暈線長8m,則每道中的電暈線數(shù)量為：m 48第 34條18 8放電極的懸掛與清灰裝置選擇放電極的懸掛有三種方式：重錘懸吊式、框架式、桅桿式，這里選用框架式。 一般是對電暈極采取連續(xù)振打消灰方式，是電暈極沉積的粉塵很快被振打干凈。振打方式有多種，常用的有提升脫鉤振打、側(cè)部撓臂錘振打等。本方案采取側(cè)部撓臂錘振打方式清灰。見圖2。圖2側(cè)部撓臂錘振打消灰方

13、式(6)集塵極系統(tǒng)設(shè)計采用Z型極板，每塊高1.8m,寬0.385m每電場長度方向需要的陽極板數(shù)為：ni ,旦阻8.8,取9個 0.385 0.385電場間的距離取200mm則電場有效長度為： L 0.385 9 3 0.2 2 10.795m集塵極多采用下部繞臂捶打裝置，為保證正確的振打制度，采用單邊振打。本設(shè)計選用下部撓臂錘機械振打方式清灰。 一排極板安裝一個振打錘，同一電場 各排的振打錘安在一根傳動軸上，并依次錯開一定的角度，使各排極板的振打依 次交替進行。(9)除塵器零部件的設(shè)計計算進氣箱進口風箱小端設(shè)計為正方形，其中心與箱底部的距離為：2500mm進口風箱小端設(shè)計尺寸為：法蘭內(nèi)口邊長2

14、350mm 外框邊長為2550mm進口風箱大端正對電場： B H 8000mm 8000mm；兩端口之間的距離為：3400mm出氣箱出口風箱同進口設(shè)計灰斗設(shè)置6個灰斗，大小尺寸一致，每一個電場橫向設(shè)置 2個。每個電場的長度為3400mm寬度為8000mm灰斗上口 尺寸：L B 3300mm 4000mm；灰斗下口尺寸：設(shè)計為正方形，邊長為500mm灰斗高度為：2000mm出灰口法蘭尺寸：內(nèi)口邊長為 300mm外框邊長為360mm出灰口高度為：400mm氣流分布板氣流分布板層數(shù)的確定：事工 Fk 8000 8000由于19.8F01800 1800Fk 電除塵器氣體進口管大端截面積，m2 ；F。

15、一電除塵器氣體進口管小端截面積，m2 ；因為6 旦 20,所以本方案中設(shè)置2塊氣體分布板， 沿氣流方向的的第 F0一層分布板與第二層分布板的間距設(shè)計為 700mm第一層分布板開孔率取為：60%第二層分布板開孔率取為：50%注意：各層分布板加工以及布置時孔應交錯排列，不能孔與孔正對。外殼設(shè)計參照除塵工程設(shè)計手冊P218表4-109、表4-112和圖4-79, SHWB5O 電除塵器的外殼設(shè)計參數(shù)及尺寸，設(shè)計如下：除塵器外殼箱體的長度為：L箱=11320mm其中，電場區(qū)域所占的長度為10120mm電場間的距離 200mm第一層分布板與第二層分布板的間距設(shè)計為 700mm第二層分布板與電場始端的間距

16、設(shè)計為 300mm)除塵器箱體的寬度為：B=8800mn中電場寬度為8000mm集塵板與箱壁的距離設(shè)計為2 x 400mm)除塵器箱體的高度為：H=9000mm1中電場高度為8000mm電場上端至箱頂 設(shè)計預留500mm電場下端至多!底設(shè)計預留500mm便于安裝和檢修)0(10)工作電壓與工作電流工作電壓：U 250 B 250 0.45 112.5kV(6)式中：U為工作電壓，kV0工作電流：I Ai 2915.1 0.0005 1.46A式中：I工作電流，A; i一集塵極電流密度，可取0.0005A/m26.1.3 管道的設(shè)計計算(1)管道系統(tǒng)布置原則除塵管道力求順直，保證氣流通暢。當必須

17、水平敷設(shè)時，要有足夠的流速以防止積塵。對易產(chǎn)生積灰的管道必須設(shè)置清灰口。為減輕風機磨損， 特別當 氣體含塵濃度高時，應將凈化裝置設(shè)在風機的吸入段。 分支管與水平管或傾斜主 干管連接時，應從上部或側(cè)面接入。三通管的夾角一般不大于 30。當有幾個 分支管會合于同一主干管時，匯合點最好不設(shè)在同一斷面。輸送氣體中含磨琢性 強的粉塵時，在局部壓力較大的地方采取防磨措施，并在設(shè)計中考慮管件的檢修。(2)管道系統(tǒng)設(shè)計計算查全國通用通風管道計算表可得:(3)流速確定及壓力損失計算管段 1 3,根據(jù) Q=91124.2r3/h, v=12m/s,查得外徑 D= 1700mm入/b =,實際流速v=11.24m/

18、s,動壓為。摩擦壓力損失:局部壓力損失為合流三通對管段動壓的壓力損失，其局部壓損系數(shù)為2v1 0.31 , pm1 0.31 75.3 23.3 Pa2管段23同上。D= 1700mm入/b =,實際流速v=11.24m/s,動壓為。摩擦壓力損失：pi2 3 2.9Pa2局部壓力損失：pm2 23.3Pa2管段34,根據(jù)Q=183687.9附h , v=12m/s,查得外徑D= 2350mm入/b 二,實際流速v=11.76m/s,動壓為。2摩擦壓力損失： pl3 4 l- 15 0.0052 86.4 6.74Pa b 22局部壓力損失：pm3- 0.31 86.4 26.78Pa2電除塵器

19、的壓力損失一般為 200300Pa,則取pc 300Pa管段56,同管段34。2摩擦壓力損失：pl5 6 l 一一 12 0.0052 86.4 5.39Pab 22局部壓力損失：Pm4v- 0.1 86.4 8.64Pa2管段78,同管段34。2摩擦壓力損失：pi7 8 l- 9 0.0052 86.4 4.04Pab 22局部壓力損失：pm5 0.1 86.4 8.64Pa2煙窗阻力損失為 p6 60Pa ,分布板阻力損失 p7 800Pa。綜上，系統(tǒng)總壓力損失：6.1.4 風機的選擇計算正確選擇通風機是保證整個凈化系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。風機選擇不當， 就會造成達不到設(shè)計要求，或?qū)е峦顿Y

20、和能耗的浪費。(1)通風機的風量Q0 (1 K1)Q (1 0.12) 182248.35 204118.16m3 / h(10)式中：Q一系統(tǒng)計算白總風量，m/h; K考慮系統(tǒng)漏風的安全系數(shù)，一般 匕=選取。(2)通風機的風壓0Tp0(273 120) 103.3P0 (1 K2) p (1 K2) p 0 (1 0.13) 1246.43 2 2067.61 paT0P273 101.3式中：p一系統(tǒng)計算的總阻力損失，包括管道阻力、凈化裝置阻力、局部阻力，Pa；K 2安全系數(shù)，一般除塵系統(tǒng) &=一選取；。、p。、T。一通風機性能表中給出的標定狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度 一般說，Po = o、p、T一運行工況下進入風機時的氣體密度、壓力、溫度。計算出Q、po后，可查通風機產(chǎn)品性能曲線選擇所需風機的型號規(guī)(3)電動機功率電動機所需功率Ne可按下式計算：NeQ poK3.6 106 1 2204118.162067.611.153.6 106 0.9 0.98152.8kW(式中：K電動機備用系數(shù)。對于通風機，電機功率小于 5kW寸取，大于5kW 時??；對于引風機??；1通