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：號：指導(dǎo)教師:環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院2015年12月、工程概況 .1.二、 設(shè)計說明. 仁2.1設(shè)計原則. 仁2.2設(shè)計范圍 .2.2.3設(shè)計規(guī)模 .2.2.4設(shè)計參數(shù)與指標(biāo) .2.三、 工藝選擇 .3.3.1除塵技術(shù)簡介 .3.3.2可供選擇的除塵技術(shù) .3.3.3方案的技術(shù)比較 .4.四、處理流程 .5.4.1除塵系統(tǒng) .5.4.2除塵器系統(tǒng) .5.4.3輸灰系統(tǒng) .5.4.4控制系統(tǒng)（不作設(shè)計要求）. 5.五、 預(yù)期處理效果六、 主要設(shè)施與設(shè)備設(shè)計選型 .66.1設(shè)計計算 .66.1.1煙氣流量與凈化效率計算

2、.6.6.1.2除塵器設(shè)計計算 .7.6.1.3管道的設(shè)計計算 .136.1.4風(fēng)機的選擇計算 .15.6.1.5除塵器的總裝配圖 .16.6.2主要設(shè)備型號及技術(shù)參數(shù)確定 .17七、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 .18.7.1綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) .18.7.2人員編制 .19.7.3工程概算 .19.7.4運行費用分析 .19.6.、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(xué)號序號*100Nm3/h，煙塵濃度 為35.0g/Nm3，其粒徑V5阿占70%，煙氣經(jīng)降溫至120C進(jìn)入除塵器，煙窗的

3、直徑3m，高 度45m，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(dá)到鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(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。圖1除塵系統(tǒng)平而布置I冬二、設(shè)計說明2.1設(shè)計原則(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可靠，總體布局合理。12 mL-、ii(2)避免二次污染，降低能耗，近期遠(yuǎn)期結(jié)合、滿足安全要求。(3)采用成熟、合理、先進(jìn)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(dāng)?shù)陌踩禂?shù)(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(hù)措施；(7)工程設(shè)計及設(shè)備安裝的驗收及資料應(yīng)滿足國家相關(guān)專業(yè)驗收技術(shù)規(guī)范。2

4、.2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(fēng)機等的設(shè)計。2.3設(shè)計規(guī)模(1)處理煙氣流量(工況)：Q,61000Nm3/h 23 100Nm3/h 63300Nm3/h 17.59Nm3/s總的煙氣量為：Q22Q 2 17.5935.18Nm3/s(2)處理濃度：煙塵濃度為35.0g/Nm3，其粒徑5 pm占70%。2.4設(shè)計參數(shù)與指標(biāo)(1)處理煙氣量(標(biāo)況)：Q 2 17.59(2)煙氣溫度：120C；35.18Nm3/s;(3)入口含塵濃度：35.0g/Nm3(4)電場數(shù)：2個；(5)粒徑5pm占60%；(6)排放指標(biāo)

5、：30mg/Nm3。三、工藝選擇3.1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。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(yīng)根據(jù)實際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

6、碰 撞及其它作 用捕集塵?；蚴沽皆龃蟮脑?。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(fù)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%?90%的粉塵顆粒，再用布袋作為二級除 塵單元,除去剩下的微細(xì)顆粒。根據(jù)主要的除塵3.2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阿以上的塵粒，除塵效率可達(dá)80%90%，若捕集小于5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(jìn)行除塵，其除塵阻力損失達(dá)到800?10000pa，不適用于處

7、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阿，且均能處理大的煙氣量，而且均能達(dá)到達(dá)標(biāo)排放3.3方案的技術(shù)比較電除塵器袋除塵器優(yōu)點1.可以處理較咼溫度的 煙氣（?400C）2.壓力損失較?。s200?500Pa）3.能耗低4.處理煙氣量大5.對細(xì)粉塵捕集效率咼1.操作簡單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(yīng)性廣4.出口排放濃度隨入口含塵濃度的變化不大缺點1.一次性投資咼2.安裝精度要求咼3.對粉塵比電阻有一定要求1.用于煙氣溫度較低2.壓力損失人投資和操

8、作維護(hù)費用咼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(fēng)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0?8mm的寬篩分燃料，其中0?2 mm燃料所占比例很大，在現(xiàn)有沸騰風(fēng)速下，這部分細(xì)煤粒進(jìn)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耗量將很大。另外，該廠的每臺鍋爐的煙氣產(chǎn)生量為6.38萬標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行煙氣處理。綜上所述，針對該煙氣處理應(yīng)選擇 電除塵方法四、處理流程4.1除塵系統(tǒng)除塵系統(tǒng)包括：（

9、1）進(jìn)氣煙箱 除塵器系統(tǒng)輸灰系統(tǒng)控制系統(tǒng)4.2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)4.3輸灰系統(tǒng)（1）星型卸料器 鉸刀（6）加濕機（ 7）運灰車4.4控制系統(tǒng)（不作設(shè)計要求）塵氣體，布袋消（2）殼體（4）陽極系統(tǒng)（6）陽極振打系統(tǒng)（8）槽型板及振打系統(tǒng)（10）灰斗內(nèi)部阻流板提升機 料罐（ 5）星型卸料2）輸灰控制系統(tǒng)1）高壓供電系統(tǒng)(3)清灰控制系統(tǒng)(4)流量控制系統(tǒng)五、預(yù)期處理效果排放煙塵濃度要求達(dá)到 鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)地區(qū)鍋爐大氣污染物特別排放限值的規(guī)定。(GB13271-2014)規(guī) 定的

10、重點項目限值監(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0.05鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13271-2014)特別排放限值mg/m3六、主要設(shè)施與設(shè)備設(shè)計選型6.1設(shè)計計算6.1.1煙氣流量與凈化效率計算(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：3333Q161000Nm / h 23 100Nm /h 63300Nm /h 17.59Nm /s3總的煙氣量為：Q22QI2 17.5935.18Nm /s煙氣經(jīng)降溫至120C進(jìn)入除塵器，換算為120C時煙氣量為：T12027

11、3Q Q235.1850.64m3/s 182248.35 m3/ hT2273(2)煙氣入口濃度煙塵濃度為35.0g/Nm3,其粒徑v5阿占70%，煙窗的直徑3m，高度45m,局部阻力損失60Pa。(3)煙氣出口濃度排放煙塵濃度要求達(dá)到鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(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。3599.9%(4)除塵效率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。電除塵器初期除塵效率能達(dá)到99%，能捕集1um以下的細(xì)微粉塵。而且電除塵器處理煙氣量大，可用于高溫(可高現(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 達(dá)

12、500C)、高壓和高濕(相對濕度可達(dá)100%)的場合，能連續(xù)運轉(zhuǎn)，并能實-辿lnA2915.1m2A In 10.121 0.999WPm2；n集塵效率；Q處理氣量，m3/s；wp式中：A集塵極面積，民Q迪63.3m2v 0.8粉塵的有效驅(qū)進(jìn)速度，飛灰取(2)電場斷面面積Wp=0.10.14m/s式中：Ac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?？紤]與集塵極的間距相對應(yīng)，放電極之間間距一般也采用集塵極的排數(shù)可根據(jù)電場斷面寬度和集塵極的間距確定，即B 8n1119B 0.45式中：

13、n集塵排數(shù)；B電場斷面寬度，m( B=2b)。布置示意圖見圖1。450mm集塵極板間距圖1布置示意圖(4)電場長度,A2915.1彳L10.12m2(n 1)H2(19 1) 8式中：L電場長度，m;H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1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。2放電極長度計算由比電暈電流計算(指單位收塵極板上所得電暈電流)計算。比電

14、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0.18-0.5mA/m2選取則取比電暈電流0.5mA/m2，I 0.5 2915.1 1457.55mA芒刺形電暈線單位長度電流密度0.25-0.35mA/m，取i0=0.3mA/mI 1457 55則電暈線總長度為：L丄1457554858.5mio0.3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：m4858534條18 83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)振打清灰方式，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

15、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)部撓臂錘振打清灰方式(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：n!3388.8，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 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(jìn)行(9)除塵器零部件的設(shè)計計算1進(jìn)氣箱進(jìn)口風(fēng)箱小端

16、設(shè)計為正方形，其中心與箱底部的距離為：2500mm進(jìn)口風(fēng)箱小端設(shè)計尺寸為： 法蘭內(nèi)口邊長2350mm，外框邊長為2550mm；進(jìn)口風(fēng)箱大端正對電場：B H 8000mm 8000mm； 兩端口之間的距離為：3400mm。2出氣箱出口風(fēng)箱同進(jìn)口設(shè)計。3灰斗設(shè)置6個灰斗，大小尺寸一致，每一個電場橫向設(shè)置各排的2個。每個電場的長度為3400mm，寬度為8000mm?；叶飞峡?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。4氣流分布板氣流分布板層數(shù)

17、的確定：出工Fk8000由于78000“c19.8F01800 1800Fk電除塵器氣體進(jìn)口管大端截面積，mFo電除塵器氣體進(jìn)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Fo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(yīng)交錯排列，不能孔與孔正對。5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，SHWB50型電除塵器的外殼設(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10120m

18、m，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設(shè)計為300mm）除塵器箱體的寬度為：B=8800mm（其中電場寬度為8000mm，集塵板與 箱壁的距離設(shè) 計為2X400mm）除塵器箱體的高度為：H=9000mm（其中電場高度為8000mm， 電場上端 至箱頂設(shè)計預(yù) 留500mm，電場下端至箱底設(shè)計預(yù)留500mm，便于安裝和檢修）v（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，kV。 工作電流：I Ai 2915.1 0.0005 1.46A式中：I工作電流，A;i集

19、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(dāng)必須水平敷設(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(fēng)機磨損，特別當(dāng)氣體含塵濃度高時，應(yīng)將凈化裝置設(shè)在風(fēng)機的吸入段。分支管與水平管或傾斜主 干管連接時，(7)應(yīng)從上部或側(cè)面接入。三通管的夾角一般不大于30。當(dāng)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 )管逋系統(tǒng)設(shè)訃汁算15m12 ni9m2r- -_丄查全國通用通風(fēng)管道計算表可得:(3)流速

20、確定及壓力損失計算管段1?3，根據(jù)Q=91124.2m3/h ,v=12m/s，查得外徑D=1700mm，b =0.0077，實際流速v= 11.24m/s，動壓為75.3Pa摩擦壓力損失:Qvi-91124.2m3/h2-17V2=91124.2m3/h0.31,pm1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b =0.0052，實際流速v=11.76m/s，動壓為86.4Pa。2摩擦壓力損失：/15 0.0052 86.46.74PaPl3 4lb 22局部壓力損失：pm3v 0.31 86.426.78Pa2管段3?4，根據(jù)Q=183687.9m3/h ,v=12m/s

21、，查得外徑D=2350mm電除塵器的壓力損失般為200300Pa，則取pc300 Pa管段5?6，同管段3?4摩擦壓力損失：2vpi5 6l12 0.0052 86.45.39 Pab 20.31 75.323.3PaPM 3lb 25 0.0077 75.32.9PaPiPl1 3Pm12.9 23.326.2 Pa管段2?3同上D=1700mmb =0.0077,實際流速v=11.24m/s，動壓為75.3Pa。摩擦壓力損失:Pi2 32.9Pa局部壓力損失:pm223.3Pa2p2pi2 3Pm226.2Papi3 4pm36.74 26.78 33.52 Pa管段7?8，同管段3?4p

22、4pi5 6局部壓力損失:pm40.1 86.4 8.64 Papm45.39 8.6414.03Pap3K2安全系數(shù)，一般除塵系統(tǒng)K2=0.10.15選取;摩擦壓力損失：PI7 8l2V9 0.0052 86.4 b 24.04Pa局部壓力損失：pm52v20.1 86.4 8.64PaP5Pi 7 8pm54.04 8.6412.68Pa 煙窗阻力損失為P660Pa，分布板阻力損失P7800Pa綜上，系統(tǒng)總壓力損失：P PlP3P4P5P6P7Pc26.2 33.52 14.03 12.68 60 800 3001246.43Pa6.1.4風(fēng)機的選擇計算正確選擇通風(fēng)機是保證整個凈化系統(tǒng)能否

23、正常工作的關(guān)鍵。風(fēng)機選擇不當(dāng)，就會造成達(dá)不到設(shè)計要求，或?qū)е峦顿Y和能耗的浪費。(1)通風(fēng)機的風(fēng)量Q0(1 K1)Q (1 0.12) 182248.35204118.16m3/ h(10)式中：Q系統(tǒng)計算的總風(fēng)量，m3/h；K1考慮系統(tǒng)漏風(fēng)的安全系數(shù)，一般0=0.1-0.15選取。(2)通風(fēng)機的風(fēng)壓P0(1 K2) p-,1 K2) pTP(1 0.13) 1246.43(273 120) 103.32067.61 pa T0p273 101.3(11)式中：p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；o、po、To通風(fēng)機性能表中給出的標(biāo)定狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度。一般說，po=1O3.3kPa。、p、T運行工況下進(jìn)入風(fēng)機時的氣體密度、壓力、溫度。計算出Qo、po后，可查通風(fēng)機產(chǎn)品性能曲線選擇所需風(fēng)機的型號規(guī)(3)電動機功率NQ poKe3.6 io6, 2204118.162o67.611.153.6 1o6o.9 o.98(12)電動機所需功率Ne可按下式計算：式中：K電動機備用系數(shù)。對于通風(fēng)機，電機功率小于5kW時取1.2，大于5kW時取1.15;對于引風(fēng)