鍋爐廢氣大氣課程設(shè)計(jì)

1、某工廠燃煤鍋爐除塵系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書一、原始數(shù)據(jù)及條件設(shè)計(jì)耗煤量：800kg/h煤炭類型：煙煤燃煤組成：含C：75.2、H：4.1、S：0.62、N：0.85、O:6.6、水分：9.92、灰分：2.71。排煙溫度：500空氣過剩系數(shù)：28煙氣密度（標(biāo)態(tài)）：1.34g/m³室外空氣平均溫度：5鍋爐出口的煙氣阻力：1000Pa排灰系數(shù)：28二、鍋爐房平面圖鍋爐房平面圖目 錄摘要1關(guān)鍵詞11 前言22 處理單元的設(shè)計(jì)計(jì)算22.1 煙氣排放量計(jì)算22.2 粉塵和二氧化硫濃度及除塵器除塵所需效率計(jì)算32.3 除塵和除硫設(shè)備選型42.4 換熱器選型42.5 煙囪設(shè)計(jì)52.5.1 煙囪高度的確定5

2、2.5.2 煙囪直徑的計(jì)算52.5.3 煙囪的抽力計(jì)算53 管道計(jì)算及風(fēng)機(jī)選型53.1 管道部設(shè)53.2 管道沿程阻力計(jì)算63.2.1 管道1-4段沿程阻力計(jì)算63.2.2 管道5-6段沿程阻力計(jì)算73.2.3 管道7-11段沿程阻力計(jì)算73.2.4 管道11-12段沿程阻力計(jì)算83.2.5 管道總沿程阻力損失93.3 局部阻力計(jì)算93.4 系統(tǒng)總阻力損失及風(fēng)機(jī)選型104 設(shè)備和管道一覽表10附錄1 CLS型立式旋風(fēng)水膜除塵器主要性能表12附錄2 燃煤、燃油（輕柴油、煤油除外）鍋爐房煙囪最低允許高度(GB 13271-2001)12參考文獻(xiàn)13某燃煤鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)以某工廠燃煤鍋

3、爐為對(duì)象，設(shè)計(jì)了鍋爐的煙氣處理系統(tǒng)。主要包括換熱器選型、除塵器選型、風(fēng)機(jī)選型、管道部設(shè)和煙囪設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出了一個(gè)煙塵和二氧化硫同步處理的尾氣處理系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：鍋爐；煙氣；旋風(fēng)水膜除塵器1 前言工業(yè)鍋爐所排放出來的煙塵是造成大氣污染的主要污染源之一，由黑煙和灰塵組成。由于它們哦發(fā)生過程、性質(zhì)和粒徑不同，因此解決的方法也不同。黑煙的主要成分為碳、氫、氧及其化合物，可以通過改造鍋爐、進(jìn)行合理的燃燒調(diào)節(jié)，使其在爐膛內(nèi)燃燒掉的方法解決，同時(shí)也降低了排塵的原始濃度；灰塵主要是碳粒和灰分等顆粒物，可以通過加裝除塵器的辦法解決。工業(yè)鍋爐煙氣除塵中，所采用的各種各樣除塵裝置，就是利用不同的作用力（包括重力、慣性力

4、、離心力、擴(kuò)散、附著力、電力等）以達(dá)到將塵粒從煙氣中分離和捕集的目的。工業(yè)鍋爐所采用的各種除塵裝置按煙塵從煙氣中分離出來的原理，可以分為4大類：機(jī)械式除塵器、電除塵器、過濾式除塵器和濕式除塵器。本設(shè)計(jì)是工業(yè)燃煤鍋爐煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該鍋爐燃燒的煤品種為煙煤。設(shè)計(jì)中除了要考慮到除塵外，還要考慮到煙煤燃燒釋放出的二氧化硫處理。結(jié)合課堂知識(shí)和現(xiàn)實(shí)條件，設(shè)計(jì)出一套經(jīng)濟(jì)、合理的燃煤鍋爐煙氣處理系統(tǒng)。2 處理單元的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 煙氣排放量計(jì)算本除塵系統(tǒng)共服務(wù)4臺(tái)鍋爐，每臺(tái)鍋爐耗煤量800kg/h，4臺(tái)鍋爐的總耗煤量為：（kg/h）。設(shè)有該鍋爐燃燒所用煙煤1000g，則：表2-1 1000g煙煤需氧量和煙

5、氣量計(jì)算表元素質(zhì)量（g）物質(zhì)的量（mol）需氧量（mol）煙氣量（mol）C75262.66762.66762.667H414110.2520.5S6.20.1940.1940.194N8.50.60700.304O664.125-2.06250H2O99.25.11105.511灰分27.10由表2-1知，燃燒該煤1kg需氧量為：（mol）燃燒該煤1kg實(shí)際需空氣量為：（mol）。由于排煙溫度為500，水在此溫度下為氣態(tài)，空氣過剩系數(shù)，因此燃燒該煤1kg表所排放出來的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的煙氣量為：（mol）鍋爐排煙溫度為500，500(即773K)下燃燒1kg該煙煤排煙量為每臺(tái)鍋爐排煙量：（m3/h

6、）總煙氣量：（m3/h）2.2 粉塵和二氧化硫濃度及除塵器除塵所需效率計(jì)算由表2-1可知，燃燒煤1kg該煙煤產(chǎn)生灰分質(zhì)量為27.1g，排放二氧化硫0.194mol；從原始條件中可知，該鍋爐的排灰系數(shù)為28；由2.1計(jì)算可知，燃燒1kg該煙煤在500下排放煙氣量為24.745m3。由此可知：500下煙氣粉塵濃度為：（g/m3）500下煙氣二氧化硫濃度為：（g/m3）由于該鍋爐為工業(yè)鍋爐，執(zhí)行鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13217-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，煙塵可允許排放濃度為200mg/Nm3，二氧化硫允許排放濃度為900mg/Nm3。換算為500攝氏度下，煙塵可允許排放濃度為70.63mg/m3

7、，二氧化硫允許排放濃度為317.85mg/Nm3。因此，除塵設(shè)備除塵效率最小值為：；除硫效率最小值為：。2.3 除塵和除硫設(shè)備選型查除塵設(shè)備選型資料可得，重力沉降室、旋風(fēng)除塵器除塵效率可達(dá)50-80；重力噴霧除塵器、濕式洗滌除塵器、文丘里除塵器除塵效率可達(dá)80-95；文丘里除塵器、袋式除塵器、電除塵器除塵效率可達(dá)95以上。由2.2計(jì)算可知，本設(shè)計(jì)除塵效率最低要求為76.99，可采用重力沉降室或旋風(fēng)除塵器除塵。由2.2計(jì)算可知，本設(shè)計(jì)除硫效率最低要求僅為36.86，脫硫要求并不高，可采用旋風(fēng)水膜除塵器同時(shí)脫硫和除塵。由于旋風(fēng)水膜除塵器處理煙氣量偏小，因此為每臺(tái)鍋爐配備一臺(tái)旋風(fēng)水膜除塵器和一臺(tái)換熱

8、器，共采用4臺(tái)旋風(fēng)水膜除塵器和4臺(tái)換熱器。500下，每臺(tái)燃煤鍋爐排出的煙氣量為19795.9m3/h。使煙氣換熱器將煙氣從773K降至343K，則t1=420K;冷卻水溫度從298K升至353K，則t2=45K。此時(shí)，煙氣溫度為343K，水位液態(tài)，煙氣為干煙氣，煙氣流量為：（m3/h）查CLS型立式旋風(fēng)水膜除塵器主要性能表（詳見附錄）可選用D730-CLS型X型立式旋風(fēng)水膜除塵器，進(jìn)口氣速21m/s，壓力損失760Pa。D730-CLS型X型立式旋風(fēng)水膜除塵器具體尺寸可查看附圖2。2.4 換熱器選型采用逆流方式設(shè)計(jì)換熱器，換熱器將煙氣從773K降至343K，冷卻水溫度從298K升至353K。則

9、換熱器進(jìn)出口平均溫度為285，tm=167.89K。查煙氣的物性參數(shù)表得：285時(shí)，煙氣的比定熱容cp=1.118KJ/(kgK)。則熱負(fù)荷：（KJ/h）即J/s根據(jù)試差法，三次循環(huán)計(jì)算，取K=125W/(m2 )，安全系數(shù)為1.1，根據(jù)Q=KAtm得：A=23.94m2。查換熱器工藝參數(shù)表，選取FA-400-25-40-2型浮頭式管殼換熱器，實(shí)際面積24m3，管子數(shù)138根，管長(zhǎng)3m，壓力損失2000Pa。2.5 煙囪設(shè)計(jì)2.5.1 煙囪高度的確定煙囪可分為磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪和鋼板煙囪。本設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)的需要和經(jīng)濟(jì)角度考慮，擬采用磚煙囪，其高度由環(huán)境衛(wèi)生要求來確定。本設(shè)計(jì)鍋爐耗煤量為3200

10、kg/h，熱效率為75，低位發(fā)熱量為2093KJ/kg，水的蒸發(fā)熱為2570.8KJ/kg。鍋爐蒸汽量：查燃煤、燃油鍋爐房煙囪最低允許高度和以上計(jì)算可知，本設(shè)計(jì)煙囪最低允許高度為40m，設(shè)計(jì)煙囪高的為40m。2.5.2 煙囪直徑的計(jì)算4臺(tái)鍋爐除塵后總流量：Q=4×8198m3/h=32792m3/h=9.11m3/s采用機(jī)械通風(fēng)，全負(fù)荷是流速10-20m/s，取u=12m/s；出口內(nèi)徑：（m）煙囪底部直徑：取i=0.02（0.02-0.03）：（m）2.5.3 煙囪的抽力計(jì)算3 管道計(jì)算及風(fēng)機(jī)選型3.1 管道部設(shè)除塵系統(tǒng)部設(shè)不得超過鍋爐房15m，按照經(jīng)濟(jì)原則，部設(shè)管道如下圖3-1、3

11、-2所示。圖3-1 管道布置圖1圖3-2 管道布置圖23.2 管道沿程阻力計(jì)算3.2.1 管道1-4段沿程阻力計(jì)算管道內(nèi)煙氣溫度：500；管道內(nèi)煙氣流量：Q=19795.9m3/h=5.499m3/s。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，煙氣密度為1.34kg/m3，根據(jù)PV=nRT和mV=可得，500攝氏度下煙氣密度為：（kg/m3）本設(shè)計(jì)為鍋爐煙氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為降低沿程阻力損失，選用圓管作氣體流通管道，采用機(jī)械通風(fēng)，管道材料為鋼板，該管沿程阻力系數(shù)=0.2。查管道內(nèi)各種氣體的流速范圍表可知，管道內(nèi)煙氣流速范圍為10-15m/s。取管道內(nèi)流速為u=11m/s。管道截面積：（m2）；管道直徑：(m)，選用外徑800

12、mm，壁厚1.0mm鋼管，實(shí)際流速為：（m/s）；由圖3-1可知，管道1-4段總長(zhǎng)：（m）；沿程阻力損失：（Pa）3.2.2 管道5-6段沿程阻力計(jì)算管道內(nèi)煙氣溫度：343；管道內(nèi)煙氣流量：Q=2.277m3/s。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，煙氣密度為1.34kg/m3，根據(jù)PV=nRT和mV=可得，343攝氏度下煙氣密度為：（kg/m3）。本設(shè)計(jì)為鍋爐煙氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為降低沿程阻力損失，選用圓管作氣體流通管道，采用機(jī)械通風(fēng)，管道材料為鋼板，該管沿程阻力系數(shù)=0.2。查管道內(nèi)各種氣體的流速范圍表可知，管道內(nèi)煙氣流速范圍為10-15m/s。取管道內(nèi)流速為u=11m/s。管道截面積：（m2）；管道直徑：(m)，

13、選用外徑500mm，壁厚0.75mm鋼管，實(shí)際流速為：（m/s）；由圖3-1可知，管道5-6段總長(zhǎng)：（m）；沿程阻力損失：（Pa）3.2.3 管道7-11段沿程阻力計(jì)算管道內(nèi)煙氣溫度：343；管道內(nèi)煙氣流量：Q=2.277m3/s。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，煙氣密度為1.34kg/m3，根據(jù)PV=nRT和mV=可得，343攝氏度下煙氣密度為：（kg/m3）。本設(shè)計(jì)為鍋爐煙氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為降低沿程阻力損失，選用圓管作氣體流通管道，采用機(jī)械通風(fēng)，管道材料為鋼板，該管沿程阻力系數(shù)=0.2。查管道內(nèi)各種氣體的流速范圍表可知，管道內(nèi)煙氣流速范圍為10-15m/s。取管道內(nèi)流速為u=11m/s。管道截面積：（m2）；

14、管道直徑：(m)，選用外徑500mm，壁厚0.75mm鋼管，實(shí)際流速為：（m/s）；由圖3-1可知，管道7-11段總長(zhǎng)：（m）；沿程阻力損失：（Pa）3.2.4 管道11-12段沿程阻力計(jì)算管道內(nèi)煙氣溫度：343；管道內(nèi)煙氣流量：Q=4.55m3/s。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，煙氣密度為1.34kg/m3，根據(jù)PV=nRT和mV=可得，343攝氏度下煙氣密度為：（kg/m3）。本設(shè)計(jì)為鍋爐煙氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為降低沿程阻力損失，選用圓管作氣體流通管道，采用機(jī)械通風(fēng)，管道材料為鋼板，該管沿程阻力系數(shù)=0.2。查管道內(nèi)各種氣體的流速范圍表可知，管道內(nèi)煙氣流速范圍為10-15m/s。取管道內(nèi)流速為u=11m/s。管

15、道截面積：（m2）；管道直徑：(m)，選用外徑700mm，壁厚0.75mm鋼管，實(shí)際流速為：（m/s）；由圖3-2可知，管道11-12段總長(zhǎng)：（m）；沿程阻力損失：（Pa）管道12-13段由于管長(zhǎng)與管徑比太低，管道沿程阻力可忽略不計(jì)。3.2.5 管道總沿程阻力損失綜合3.2.1-3.2.5計(jì)算可得，管道總沿程阻力損失為：(Pa)表3-6管道壓力損失計(jì)算表管段流量(m3/s)煙氣密度（kg/m3）摩擦阻力系數(shù)管道長(zhǎng)度（m）管道直徑（mm）氣體流速（m/s）摩擦阻力損失（Pa）1-45.4990.4730.25.8110001141.6562.2771.0670.21.550011.6743.67

16、112.2771.0670.213.58550011.67394.811124.551.0970.23.3370011.8971.83.3 局部阻力計(jì)算由圖3-1、3-2可知，1-4段內(nèi)共有90度彎頭2個(gè)，漸縮管或漸擴(kuò)管1個(gè)，閥門1個(gè)； 4-11段內(nèi)共有90度彎頭5個(gè)，漸縮管或漸擴(kuò)管2個(gè)，閥門2個(gè)，三通1個(gè)，換熱器1臺(tái)，除塵器1臺(tái)，風(fēng)機(jī)1臺(tái)；11-13段內(nèi)共有漸縮管或漸擴(kuò)管1個(gè)，閥門2個(gè)，三通2個(gè)。查水件局部阻力系數(shù)表可知，90度彎頭局部阻力系數(shù)為0.30，漸縮管和漸擴(kuò)管局部阻力系數(shù)為0.10，閥門局部阻力系數(shù)為1.5，三通局部阻力系數(shù)為1.0。本設(shè)計(jì)所選用除塵器為D730-CLS型X型立式旋

17、風(fēng)水膜除塵器，壓力損失為760Pa。本設(shè)計(jì)所選用換熱器為FA-400-25-40-2型浮頭式管殼換熱器，壓力損失為2000Pa。鍋爐本身壓力損失為1000Pa。1-4段局部阻力損失：（Pa）4-11段局部阻力損失：（Pa）；11-13段局部阻力損失：（Pa）煙囪壓力損失為：（Pa）綜上所述，本設(shè)計(jì)除塵系統(tǒng)總局部壓力損失為：(Pa)3.4 系統(tǒng)總阻力損失及風(fēng)機(jī)選型系統(tǒng)總阻力損失為：(Pa)煙囪抽力為94.5Pa，則風(fēng)機(jī)所需抽力為：5491.3-94.5=5396.8（Pa）查除塵常用風(fēng)機(jī)性能表，選用YB-39型鍋爐風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)風(fēng)量2500-26000m3/h，功率3-37kW，全壓2136-57

18、62Pa。4 設(shè)備和管道一覽表表4-1設(shè)備一覽表序號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量設(shè)計(jì)參數(shù)1換熱器浮頭管殼換熱器FA60013025（4）1處理氣量19795.9m3/h實(shí)際面積24m2壓力損失2000Pa2煙囪磚筑煙囪H=40m1煙氣出口流速u=12m/s3風(fēng)機(jī)YB-39型鍋爐風(fēng)機(jī)1額定功率3-37kW流量2500-26000m3/h全壓2136-5762Pa5除塵器D730-CLS型X型立式旋風(fēng)水膜除塵器4進(jìn)口氣速21m/s處理氣量8198m3/h用水量0.3L/s噴嘴數(shù)6壓力損失760Pa表4-2 管道一覽表管道標(biāo)號(hào)管道材質(zhì)管道直徑mm管道壁厚mm管道長(zhǎng)度mPQ1001a鋼800127PQ1001b鋼80

19、0127PQ1001c鋼800127PQ1001d鋼800127PQ1002a鋼80012.11PQ1002b鋼80012.11PQ1002c鋼80012.11PQ1002d鋼80012.11PQ1003a鋼80011PQ1003b鋼80011PQ1003c鋼80011PQ1003d鋼80011PQ1004a鋼5000.751.5PQ1004b鋼5000.751.5PQ1004c鋼5000.751.5PQ1004d鋼5000.751.5PQ1005a鋼5000.751.3PQ1005b鋼5000.751.3PQ1005c鋼5000.751.3PQ1005d鋼5000.751.3PQ1006a鋼

20、5000.754.125PQ1006b鋼5000.754.125PQ1006c鋼5000.754.125PQ1006d鋼5000.754.125PQ1007a鋼5000.750.6PQ1007b鋼5000.750.6PQ1007c鋼5000.750.6PQ1007d鋼5000.750.6PQ1008a鋼5000.756.66PQ1008b鋼5000.756.66PQ1009a鋼100013.33PQ100b鋼100013.33PL1001a鋼10636.66PL1001b鋼10636.66PL1001c鋼10636.66PL1001d鋼10636.66PL1002a鋼10636.66PL100

21、2b鋼10636.66PL1002c鋼10636.66PL1002d鋼10636.66附錄1 CLS型立式旋風(fēng)水膜除塵器主要性能表型號(hào)進(jìn)口氣速（m/s）處理氣量（m3/h）用水量（L/s）噴嘴數(shù)X型壓力損失/PaY型壓力損失/PaD31518211600190004421821320037000.204550760500680D5701821450052500.245550760500680D6341821580068000.276550760500680D7301821750087500.306550760500680D79318219000104000.336550760500680D888182111300132000.366550760500680附錄2 燃煤、燃油（輕柴油、煤油除外）鍋爐房煙囪最低