1、四川農業(yè)大學資源環(huán)境學院某燃煤采暖鍋爐煙氣除塵系統設計摘要： 近年來，隨著城市工業(yè)的發(fā)展，大氣污染日益嚴重，空氣質量進一步惡化，主要表現有溫室效應、臭氧層破壞和酸雨。而大氣污染可以說主要是由于人類活動造成的，大氣污染對人體健康的危害包括對人的正常生活和生理方面的影響?，F在，大氣污染已經直接影響到人們的身體健康。燃煤采暖鍋爐房的大氣污染物主要是顆粒污染物，而且排放量比較大，為防止懸浮污染物對室內外環(huán)境產生危害，要采取有效除塵系統并削減燃煤工業(yè)鍋爐SO2的排放量。關鍵詞：大氣污染、除塵、顆粒污染物、SO2A coal-fired heating boiler flue gas dust remov

2、al system designAbstract： In recent years, as cities the development of industry, air pollution is serious, the air quality further deterioration, main show is the greenhouse effect, the ozone depletion and acid rain. And air pollution can say is mainly caused by human activities, atmospheric pollut

3、ion damage to human body health for peoples normal life including and physiological effects. Now, atmospheric pollution has directly affect peoples physical health. Coal-fired heating boiler room the atmospheric pollutants is the main pollutant particles, and emissions is bigger, to prevent suspende

4、d pollutants, on indoor and outdoor environment generates hazards, to take effective dust removal system and cut coal-fired industrial boilers of SO2 emissions. Key words：Air pollution Dust Cyclone Particulate pollutants Sulfur dioxide目錄第一章 前言3第二章 設計依據32.1 設計目的32.2 設計原始資料32.3 設計內容和要求4第三章 除塵器簡介以及比選43

5、.1 除塵器43.2 除塵器的工作原理及特點5第四章 設計方案74.1 煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算74.2 系統中煙氣溫度的變化84.3 除塵器的選擇94.4 確定除塵器、風機和煙囪的位置及管道的布置114.5 煙囪的設計124.6 系統阻力的計算14第五章 總結16參考文獻16第一章 前言大氣是人類賴以生存的基本條件之一，大氣的狀態(tài)和變化都與人類的活動和生存息息相關。但全球現在普遍面臨著大氣污染，大致包含局地性污染、地區(qū)性污染、全球性污染，其中如鍋爐排氣或工廠廢氣的直接影響就屬于局地性污染。目前，大氣中的顆粒物是人類比較關心的環(huán)境問題，它對人類的呼吸系統有嚴重的危害。尤其，當前PM2.

6、5備受關注。因此，在生產過程中嚴格控制粉塵的排放對人類的健康和生活有重要作用。因而，在工業(yè)生產過程中，應當采取一定的除塵設備以減少排放到大氣的顆粒物。對于燃煤這類會產生大量顆粒物的工業(yè)、廠家，設計采暖鍋爐煙氣除塵系統更具有重要的意義和必要性。第二章 設計依據4.1 設計目的通過課程設計進一步消化和鞏固本課程所學內容，并使所學的知識系統化，培養(yǎng)運用所學知識進行凈化系統設計的初步能力。通過設計，了解工程設計的內容、方法及步驟，培養(yǎng)確定大氣污染控制系統的設計方案、進行設計計算、繪制工程圖、使用技術資料、編寫設計說明書的能力。2.2 設計原始資料(1) 鍋爐型號：SZL413型，共4臺（2.8MW4）

7、,即每臺鍋爐每秒產熱量為2.8103 kJ(2) 設計耗煤量：600 kg/h（臺），水的蒸發(fā)熱為：2570.89 kJ/kg(3) 排煙溫度：160(4) 煙氣密度（標準狀態(tài)下）：1.34 kg/m3(5) 空氣過剩系數：=1.4(6) 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：16%(7) 煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa(8) 當地大氣壓力：97.86kPa(9) 冬季室外空氣溫度：1 (10) 空氣含水（標準狀態(tài)下）：0.01293 kg/m3(11) 煙氣其他性質按空氣計算。 (12) 煤的工業(yè)分析基：CY=68%; HY=4%; SY=1%; OY=5%; NY=1%; WY=6%; AY

8、=15%; VY=13%(13) 按鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271-2001）中二類區(qū)標準執(zhí)行。(14) 煙塵濃度排放標準（標準狀態(tài)下）：200 mg/m3(15) 二氧化硫排放標準（標準狀態(tài)下）： 900 mg/m34.1 設計內容和要求(1) 燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算。(2) 凈化系統設計方案的分析確定。(3) 除塵器的比較和選擇：確定除塵器類型、型號及規(guī)格，并確定其主要運行參數。(4) 管網計算：確定各裝置的位置及管道布置，并計算各管段的管徑、長度、煙囪高度和出口內徑以及系統總的阻力。(5) 風機及電機的選擇設計：根據凈化系統所處理煙氣量、煙氣溫度、系統總阻力等計

9、算選擇風機種類、型號及電動機的種類、型號和功率。 第三章 除塵器簡介以及比選4.1 除塵器除塵器是把粉塵從煙氣中分離出來的設備叫除塵器或除塵設備。除塵器的性能用可處理的氣體量、氣體通過除塵器時的阻力損失和除塵效率來表達。同時，除塵器的價格、運行和維護費用、使用壽命長短和操作管理的難易也是考慮其性能的重要因素。對粉塵的分離去除分為干法、半干法、濕法。在日常工業(yè)上用于粉塵顆粒物分離的設備主要有：重力沉降式除塵器、慣性除塵器、電除塵器、濕式除塵器、過濾式除塵器、旋風除塵器。 4.1 除塵器的工作原理及特點表1 各類除塵器原理及優(yōu)缺點除塵器類型原理優(yōu)點缺點重力除塵器是使含塵氣體中的粉塵借助重力作用自然

10、沉降來達到凈化氣體的裝置實際應用中，結構簡單，阻力小、但體積大、除塵效率低沉降速度太小，僅為離心沉降速度的幾十分之一，設備維修周期長慣性除塵器是一種利用粉塵在運動中慣性力大于氣體慣性力的作用，將粉塵從含塵氣體中分離出來的除塵設備這種除塵器結構簡單，阻力較小除塵效率較低，一般應用于一級除塵電除塵器電除塵器中的含塵氣體在通過高壓電場電離時，塵粒荷電并在電場力作用下，塵粒沉積于電極上，從而使塵粒與含塵氣體相分離的一種除塵設備。能有效地回收氣體中的粉塵，以凈化氣體。各種電除塵器由于具有效率高、阻力低、能適用于高溫和除去細微粉塵投資大濕式除塵器這種除塵器是使含塵氣體與水或其它液體相接觸，利用水滴和塵粒的

11、慣性碰撞及其它作用而把塵粒從氣流中分離出來。濕式除塵器以水為媒介物，因此它適用于非纖維性的、能受冷且與水不發(fā)生化學反應的含塵氣體，不適用于除去黏性粉塵。具有投資低，操作簡單，占地面積小，能同時進行有害氣體的凈化、含塵氣體的冷卻和加濕等優(yōu)點采用了水為凈化物，會帶來了二次污染袋式除塵器主要依靠編織的或氈織的慮布作為過濾材料來達到分離含塵氣體中粉塵的目的，由于粉塵通過濾布時產生的篩分、慣性、黏附、擴散和靜電作用而被捕集分離。適應性比較強，不受粉塵比電阻的影響，也不存在水的污染問題。在選取適當的助濾劑條件下，能同時脫除氣體中的固、氣兩相污染物。過濾速度低、壓降大、占地面積大、換袋麻煩旋風除塵器利用旋轉

12、的含塵氣體產生的慣性離心力，將粉塵從氣流中分離出來的一種干式氣一固分離裝置結構簡單，本身無運動部件，不需要特殊的附屬設備，占地面積?。徊僮?、維護簡便，壓力損失中等，動力消耗不大，運轉、維護費用較低；操作彈性較大，性能穩(wěn)定，不受含塵氣體的濃度、溫度限制，對于粉塵的物理性質無特殊要求卸灰閥漏同時會嚴重影響除塵效率；磨損嚴重，特別是處理高濃度或琢磨性大的粉塵時，入口處和錐體部位都容易磨壞；除塵效率不高，單獨使用有時滿足不了含塵氣體排放濃度的要求其中，關于袋式除塵器和靜電除塵器的性能對比,如下表：第四章 設計方案4.1 煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算1、 標準狀態(tài)下理論空氣量計算下式中：CY, HY

13、, SY, OY: 分別為煤中各元素所含的質量分數=4.76(1.8670.68+5.560.04+0.70.010.70.05)(m3/kg)=6.97(m3/kg)2、 標準狀態(tài)下理論煙氣量式中：Qa標準狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg；WY煤中水分所含質量分數，%；NYN 元素在煤中所占質量分數，%. =1.867(0.68+0.3750.01)+11.20.04+1.240.06+0.0166.97+0.796.97+0.80.01=7.42(m3/kg)3、 標準狀態(tài)下實際煙氣量 =7.42+1.016(1.41) 6.97=10.25(m3/kg)式中空氣過量系數；標準狀態(tài)下實際煙氣量

14、，m3/kg；標準狀態(tài)下理論煙氣量，m3/kg；標準狀態(tài)下理論空氣量，m3/kg；標準狀態(tài)下煙氣流量以m3/h計,因此，總煙氣流量 =4=10.256004 =24600 (m3/h)4、 標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度 =0.00234(kg/ m3)式中排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質量分數；煤中不可燃成分的含量；標準狀態(tài)下實際煙氣量，m3/kg；5、 標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算=1951.22 式中：SY煤中含可燃硫的質量分數； QS標準狀態(tài)下燃煤產生的實際煙氣量，m3/kg。 4.2 系統中煙氣溫度的變化當煙氣煙道較長時，必須考慮煙道溫度的降低。除塵器、風機、煙囪的煙氣流量應按各點的溫度

15、計算。1、 煙氣在管道中的溫度降式中：Q標準狀態(tài)下煙氣流量，m3/h; F管道散熱面積，m2; CV標準狀態(tài)下煙氣平均比熱容（一般為1.3521.357 kJ/m3.）；q管道單位面積散熱損失, 室內為4187kJ/(m2. h)，室外為5443 kJ/(m2. h)室內管道長 ：L=2.18-0.12-0.6=1.46 (m) F=LD=3.141.460.5=2.29(m2) 室外管道長 ：L=9.5-1.46=8.04 (m) F=LD=3.148.040.5=12.62(m2) + = =2.3()2、 煙氣在煙囪中的溫度降 =4 () 總溫降 =+=2.3+4=6.3()式中：H煙囪

16、高度，m; D合用同一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和，t/h； A溫度系數，可由下表查得：表 煙囪溫降系數煙囪種類 鋼煙囪（無襯筒） 鋼煙囪（有襯筒） 磚煙囪(H50m, 壁厚小于0.5m） 磚煙囪（壁厚大于0.5m） A 2 0.8 0.4 0.2 4.3 除塵器的選擇1、 除塵器應達到的除塵效率=91.45%式中標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度，mg/Nm3；標準狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值，mg/Nm32、 除塵器的選擇根據煙塵的粒徑分布或種類、工況下的煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率確定除塵器的種類、型號及規(guī)格，并確定除塵器的運行參數，如氣流速度、壓力損失和捕集粉塵量等。工況下煙氣流量 =3

17、9018 (m3/h)式中Q標準狀態(tài)下煙氣流量，m3/h；T工況下煙氣溫度，K；T標準狀態(tài)下溫度，273K；則煙氣流速為：=10.8(m3/s)單個的煙氣流量為： =9755(m3/h)， 單個的煙氣流速： /3600=2.7 (m3/s)根據工況下煙氣流量、煙氣流速及要求達到的除塵效率確定除塵器，“MC-型脈沖袋式除塵器”中選取MC60-型脈沖袋式除塵器(見圖3-1)。設備外形結構尺寸見表4-1，產品性能規(guī)格見下表4-2。表4-1 “MC-型脈沖袋式除塵器”外形結構尺寸表4-2 “MC-型脈沖袋式除塵器”性能規(guī)格規(guī)格主要參數MC24-MC36-MC48-MC60-MC72-M84-MC96-

18、MC108-MC120-電 源220/380V三相 50Hz，60Hz（選項）過濾面積（m2）182736455463728190過濾風速（m/min）24處理風量（m3/min）43.286.464.8129.686.4172.8108216129.6259.2151.2302.4172.8345.6194.4388.8216432入口含塵濃度（g/m3）315除塵效率（%）99.5%濾袋尺寸（mm）1202000濾袋數量（Pcs）24364860728496108120濾袋材質聚酯纖維無紡布電磁脈沖閥數量（Pcs）468101214161820脈沖控制儀2P-42P-62P-82P-102

19、P-122P-142P-162P-182P-20最大外型尺寸（mm）長(L)110015101910231028703270367040704470寬(W)1970高(H)3660約重（Kg）980108012201530179019802110235025704.4 確定除塵器、風機和煙囪的位置及管道的布置1、 各裝置及管道布置的原則根據鍋爐運行情況和鍋爐房現場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定了裝置的位置，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。2、 管徑的確定 puQd4=0.559m =559mm式中：Q工況下

20、管內煙氣流量，m3/s;v 煙氣流速，m/s，（可查有關手冊，對于鍋爐煙囪，v=1015，m/s。）取v=11m/s取圓整d=560mm查手冊得知壁厚為0.75mm則內徑d1=1000-20.75=998.5mm由公式可算出實際煙氣流速v=10.96m/s 故取11m/s。4.5 煙囪的設計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（t/h），然后根據鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定確定煙囪的高度，如下表所示：鍋爐總額定出力/(t/h)1122661010202635煙囪最低高度/m202530354045鍋爐總的蒸發(fā)量43=12(t/h)， 則選煙囪高度為40m。2、 煙囪

21、直徑的計算(1) 煙囪出口內徑可按下式計算：選v=12m/s =1.072(m) 式中：Q通過煙囪的總煙氣量，m3/h; v按下表選取煙囪出口煙氣流速，m/s。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(2) 煙囪底部直徑 =1.072+20.0240 =2.672m式中：d2煙囪出口直徑，m; H煙囪高度，m； i煙囪錐度，通常取i=0.020.03。(3) 煙囪的抽力 =183(Pa)式中：H煙囪高度，m； tk外界空氣溫度，； tp煙囪內煙氣平均溫度，； B當地大氣壓，Pa。4.6 系統阻力的計算 1、 摩擦壓力損失對于圓管 =0.02 =

22、6.31 式中：L管道長度，m； d管道直徑，m； 煙氣密度，kg/m3； 管中氣流平均速率，m/s； 摩擦阻力系數，是氣體雷諾數Re和管道相對粗糙度K/d的函數?？梢圆槭謨缘玫剑▽嶋H中對金屬管道值可取0.02,對磚砌或混凝土管道值可取0.04）。2、 局部壓力損失式中：異形管件的局部阻力系數，可在有關的手冊中查到，或通過實驗得到； 與相對應的斷面平均氣流速度，m/s； 煙氣密度，kg/m3.三通管256,378： =19.46三通管967： =81.07系統總阻力：h=4(800+1200+6.31)+219.64+4.85 =8069.374.7 風機和電動機選擇計算1、 風機風量的計算 =1.124600(273+160)/273101.325/97.86 =44439)式中：1.1風量備用系數； Q標準狀態(tài)下風機前表態(tài)下風量， m3/h； tp風機前當前溫度，若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度； B當地大氣壓，kPa。2、 風機風壓的計算=1.2(8069.37-183) =9455.04 Pa式中：1.2風機備用系數； h系統總阻力，Pa； tp風機前煙氣溫度，； ty風機前性能表中給出的試驗用氣體溫度，； y標準狀態(tài)下煙氣密度，1.34kg/m3。 根據計算出風機風