大气课程设计锅炉除尘系统

目录1 设计课程任务书 (1)1.1设计题目 (1)1.2设计目的 (1)1.3设计原始材料 (1)1.4设计内容和要求 (2)1.5主要参考书目 (3)2 烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算 (4)2.1标准状态下理论空气量 (4)2.2标准状态下理论烟气量 (4)2.3标准状态下实际烟气量 (4)2.4标准状态下烟气含尘浓度 (5)2.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 (5)3 除尘器的选择 (6)3.1除尘器应该达到的除尘效率 (6)3.2除尘器的选择 (6)4 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置 (8)4.1各装置及管道布置的原则 (8)4.2管径的确定 (8)5烟囱的设计 (9)5.1烟囱高度的确定 (9)5.2烟囱直径的计算 (9)5.3烟囱的抽力 (10)6 系统阻力计算 (11)6.1摩擦压力损失 (11)6.2局部压力损失 (12)7 系统中烟气温度的变化 (15)7.1烟气在管道中的温度降 (15)7.2烟气在烟囱中的温度降 (15)8 风机和电动机的选择及计算 (16)8.1标准状态下风机风量计算 (16)8.2风机风压计算 (17)8.3电动机功率计算 (18)9 通风除尘系统布置图 (19)10小结及参考文献 (22)10.1小结 (22)10.2参考文献 (22).....................................................................2. 烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算2.1标准状态下理论空气量 建立煤燃烧的假定： 1、煤中固定氧可用于燃烧； 2、煤中硫主要被氧化为 SO2； 3、不考虑NOX 的生成；4、煤中的N 在燃烧时转化为N2。

标准状态下理论空气量式中 Y C ，Y H ，Y S ，Y O ——分别为煤各元素所含的质量分数。

代入Y C ＝72% ，YH ＝4%，Y S ＝1%，YO ＝5%，得'a Q =4.76⨯ (1.867⨯0.72+5.56⨯0.04+0.7⨯0.01-0.7⨯0.05)=7.323(/)m kg 2.2标准状态下理论烟气量 （设空气含湿量为12.933(/)m kg ）式中'a Q ——标准状态下理论空气量，3(/)m kg ； YW ——煤中水分所占质量分数，％；YN ——N 元素在所占质量分数，％；代入'a Q =7.323(/)m kg ,Y W =6%,Y N =1%, 得'S Q ＝1.867⨯ (0.72+0.375⨯0.01)+11.2⨯0.04+1.24⨯0.06+(0.016+0.79)⨯7.32+0.8⨯0.01=7.783(/)m kg 2.3标准状态下实际烟气量 式中α——空气过剩系数,取1.4注意：标准状态下烟气流量Q 以3/m h 计，因此，S Q Q =⨯设计耗煤量代入'S Q ＝7.783(/)m kg ，'a Q ＝7.32 3(/)m kg ，得SQ =7.78+1.016⨯0.4⨯7.32＝10.753(/)m kgS Q Q =⨯设计耗煤量=10.75⨯600 =6450 3/mhQ ——标准状态下实际烟气量 2.4标准状态下烟气含尘浓度标准状态下烟气含尘浓度：式中shd ——排烟中飞灰占不可燃成分的质量分数；YA ——煤中不可燃成分的含量；SQ ——标准状态下实际烟气量，3(/)m kg 。

代入shd ＝16%,YA =11%,SQ ＝10.753(/)m kg ,得C=0.11⨯0.16/10.75=0.001643(/)kg m2.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 式中YS ——煤中可燃硫的质量分数 代入Y S ＝1%,SQ ＝10.753(/)m kg ,得2SO C =20000/10.75＝1.86310⨯3(/)mg m3. 除尘器的选择3.1除尘器应该达到的除尘效率sC ——标准状态下烟气含尘浓度，3/m mg ；C ——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，3/m mg 。

代入C=1637, S C =200,得η＝1-200/1637=0.8778=87.78%3.2除尘器的选择工况下烟气流量：式中Q ——标准状态下的烟气流量，)/(3h m'T ——工况下烟气温度，KT ——标准状态下温度，273 KQ ’=6450⨯（273+160）/273 = 10230 3/mh总的烟气流速Q ’/3600=10230/3600=2.843/ms根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器：选择XLD-4型多管式旋风除尘器，产品性能规格见表3.1表3.1除尘器产品性能规格表3.2 除尘器外型结构尺寸（见图3.1）图3.1 除尘器外型结构尺寸4.确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置4.1各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确定各装置的位置。

一旦确定各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。

对各装置及管道的布置应力求简单、紧凑、管路短、占地面积小，并使安装、操作和检修方便。

4.2管径的确定d=m s；式中 Q——工况下管内烟气流量，3/v——烟气流速，(对于锅炉烟尘ν=10-15 m/s)取ν=14 m/sd== m0.508圆整并选取风道:表4.5 风道直径规格表内径 :1d500-2×0.75=498.5(mm)=由公式可计算出实际烟气流速：V=14.6 (m/s)符合锅炉烟尘ν=10-15 m/s5. 烟囱的设计5.1烟囱高度的确定首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量（t/h ），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（表5.1）确定烟囱的高度。

表5.1 锅炉烟囱的高度5.2烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算： 式中Q ——通过烟囱的总烟气量，h m/3；ω——按表5.2选取的烟囱出口烟气流速，m/s表5.2烟囱出口烟气流速/ (m/s)选定=4m/sd ==1.90m 圆整取d=1.9 m 。

烟囱底部直径式中2d ——烟囱出口直径，m ；H ——烟囱高度，m ；i——烟囱锥度（通常取i=0.02-0.03）。

5.3烟囱的抽力式中 H——烟囱的高度，m；t——外界空气温度，-1℃；kt——烟囱内烟气平均温度，160℃；pB——当地大气压，97860Pa。

6. 系统阻力计算6.1摩擦压力损失 （1）对于圆管：式中λ——摩擦阻力系数（实际中对金属管道可取0.02.对砖砌或混凝土管道可取0.04）。

d ——管道直径,mρ——烟气密度，kg/m 3ν——管中气流平均速率, m/s L ——管道长度,m.对于直径500mm 圆管：L=9.5m）（3n/kg 84.044327334.1160273273m =⨯=+=ρρ=ρn结果为:（2）对于砖砌拱形烟道（见图6.1）D=500 mm式中 S 为面积， 结果为：B=450 mmS=0.2820m 2图6.1 砖砌拱形烟道∵XA R =式中，A 为面积，X 为周长 X= 2×B+2Bπ=2×0.45+3.140.452⨯ = 1.6065m ∴ R=0.2820/1.6065=0.1755mL 为18.45m , λ=0.042218.450.8414.60.04240.17552L L v P d ρλ⨯∆==⨯⨯⨯g =91.1(pa)6.2局部压力损失式中ξ——异形管件的局部阻力系数，ν——与ξ相对应的断面平均气流速率，m/sρ——烟气密度，kg/m 3图6.2中一为渐缩管。

图6.2 除尘器入口前管道示意图α≦45度时，ξ=0.1， 取α=45度，ν=14.6m/s结果为：=∆p 8.95（Pa ）L1=0.05×tan67.5=0.12（m ）图6.2中二为30度Z 形弯头H=2.985-2.39=0.595=0.6（m ）H/D=0.6/0.5=1.2取'ξ=0.157ξ=Re ξ'ξ=0.157 （Re ξ=1.0）结果为：=∆p 14.01（Pa ）图6.2中三为渐阔管 图6.3中a 为渐扩管图6.3 除尘器出口至风机入口段管道示意图α≦45度时，ξ=0.1， 取α=30度，ν=14.6m/s结果为：=∆p 8.95（Pa ）L=0.93(m)图6.3中b 、c 均为90度弯头D=500，取R=D 则ξ=0.23结果为：=∆p 20.6（Pa ）两个弯头对于如图6.4中所示T 形三通管ξ=∆p 69.8（Pa ）对于T 形合流三通ξ=0.55 结果为：=∆p 49.2（Pa ）1128Pa ）为:7. 系统中烟气温度的变化7.1烟气在管道中的温度降1Vq Ft Q C ⨯∆=⨯ （℃）式中——标准状态下烟气流量，m 3/hF ——管道散热面积，m 2VC ——标准状态下烟气平均比热容（一般为1.352—1.357KJ/(m 3·°C ）q ——管道单位面积散热损失 KJ/(m 3·h) 室内q =4187 KJ/(m 3·h) 室外q =5443 KJ/(m 3·h)室内管道长：L=2.18-0.6-0.12=1.46 F=∏L ·D=2.29 (m 2)室外管道长L=9.5-1.46=8.04 (m) F=∏L ·D=12.69 (m 2)7.2烟气在烟囱中的温度降式中H ——烟囱高度，m 。

A ——温度系数，可由表7-2-1查得。

D ——合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h ；表7.1 烟囱温降系数Q总温度降：8.风机和电动机的选择及计算8.1标准状态下风机风量计算式中 1.1——风量备用系数；Q——标准状态下风机前表风量；pt——风机前烟气温度，若管道不太长，可以进似取锅炉排烟温度；B——当地大气压，kPa。

8.2风机风压计算式中 1.2——风量备用系数；h∑∆——系统总阻力，Pa；yS——烟囱抽力，Pa；pt——风机前的烟气温度，℃；yt——风机性能表中给出的试验用气体温度，℃；（参考德惠风机选型系统）yρ——标准状况下烟气密度，1.34 3/kg m。

根据Hy 和Qy，选定Y5-47Ⅱ型No.7c的引风机，Y5-47Ⅱ型引风机是在原Y5-47Ⅱ型引风机性能基础上改进的产品，该引风机最佳工况点的全压内效率为85.6%，与原Y5-47Ⅱ型引风机相比较，由于进行了一系列改进，使噪声值有显着降低，噪声指标为12.5dB。

性能表如下。

表8.2 引风机性能表8.3电动机功率计算式中yQ——风机风量；yH——风机风压；1η——风机在全压头时的效率,0.81（一般风机为0.6，高效风机约为0.9）；2η——机械传动效率，当风机与电动机直连传动时2η=0.95； β——电动机备用系数，对风机，β=1.3。