(冶金行业)燃煤锅炉除尘系统设计

（冶金行业）燃煤锅炉除尘系统设计目录1、设计概论11.1 设计任务书11.2 通风除尘系统的设计程序、内容和要求22、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算32.1 烟气量的计算32.2 烟气含尘浓度的计算42.3 烟气中二氧化硫浓度的计算53、净化系统设计方案的分析确定53.1 除尘器至少应达到的除尘效率63.2 除尘器的确定63.3 方案确定和论证84、除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置84.1 各装置及管道布置的原则84.2 管径的确定95、烟囱的设计105.1 烟囱高度的确定105.2 烟囱直径的计算105.3 烟囱的抽力116、系统阻力计算116.1摩擦压力损失116.2 局部压力损失127、风机、电动机的选择及计算157.1 风机风量的计算157.2风机风压的计算158、系统中烟气温度的变化168.1 烟气在管道中的温度降168.2 烟气在烟囱中的温度降169、设备壹览表1710、净化处理设施的总平面布置图、立面图及剖面图17参考文献21总结22谢辞231、设计概论1.1设计任务书1.1.1设计题目：燃煤锅炉除尘系统设计1.1.2设计原始资料(1)锅炉房基本情况型号：SZL4—13型，共4台（每台2.8Mw）设计耗煤量：600kg/h(台)排烟温度：180℃烟气密度(标准状态下)：1.34kg/m空气过剩系数：a=1.4排烟中飞灰占不可燃成分的比例：16%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外温度：－1℃(2)煤的工业分析值C=68%H=4%S=1%O=5%N=1%W=6%A=15%(3)烟气性质空气含水(标准状态下)按0.01293kg/m；烟气其他性质按空气计算(4)处理要求按锅炉大气污染物排放标准(GB13271—2001)中二类区标准执行二氧化碳排放标准(标准状态下)：900mg/m烟尘浓度排放标准(标准状态下)：200mg/m1.2通风除尘系统的设计程序、内容和要求(1)燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。

(2)净化系统设计方案的分析确定。

(3)除尘系统比较和选择：确定除尘器类型、型号及规格，且确定其主要运行参数。

(4)管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置。

且计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。

(5)风机及电机的选择：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。

(6)编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写、包括方案的确定，设计计算、设备选择和有关设计的简图等内容。

(7)图纸要求：流程图壹张；除尘系统平面图、剖面图2-3张。

图中设备管件应标注编号，编号应和系统图对应。

2、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算2.1烟气量的计算2.1.1标准状态下理论空气量建立煤燃烧的假定：（1）煤中固定氧能够用于燃烧；（2）煤中硫主要被氧化为SO；（3）不考虑NO的生成；（4）煤中的N在燃烧时转化为N。

标准状态下的理论烟气量：Q=4.76×(1.867C+5.56H+0.7S-0.7O)(m/kg) 式中：C、H、S、O——分别为煤中各元素所含的质量分数。

Q=4.76×(1.867×68%+5.56×4%+0.7×1%-0.7×5%)=6.97(m/kg)2.1.2标准状态下理论烟气量设空气含湿量12.93g/mQ=1.867(C+0.375S)+11.2H+1.24W+0.016Q+0.8N(m/kg) 式中：Q——标准状态下理论空气量，m/kg；W——煤中水分所占质量分数，%；N——N元素在煤中所占质量分数，%。

Q=1.867×(68%+0.375×1%)+11.2×4%+1.24×6%+0.016×6.90+0.79×6.90+0.8×1.5%=7.37(m/kg)2.1.3标准状态下实际烟气量Q=Q+1.016(a-1)Q(m/kg)式中：a——空气过量系数(a=1.4)；Q——标准状态下理论烟气量，m/kg；Q——标准状态下理论空气量，m/kg。

注意：标准状态下烟气流量Q应以m/h计，因此Q=Q×设计耗煤量所以，Q=7.42+1.016×(1.4-1)×6.90=10.18(m/kg)2.1.4标准状态下烟气流量Q=Q×设计耗煤量（m/h）=10.25×600=6104.50（m/h）2.2烟气含尘浓度的计算标准状态下烟气含尘浓度C=(kg/m)式中：d——排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；A——煤中不可燃成分的含量；Q——标准状态下实际烟气量，m/kg。

C=0.16×15%/10.18=2.36×10(kg/m)=2.36×10(mg/m)2.3烟气中二氧化硫浓度的计算2.3.1标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算C=(mg/m)式中：S——煤中含可燃硫的质量分数；Q——标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m/kg。

C=(mg/m)=1925.34(mg/m)2.3.2工况下的烟气量Q=(m/h)式中：Q——标准状态下烟气流量，m/h；T——工况下烟气温度，K；T——标准状态下温度，273K。

结果为Q==10129.45(m/h)==2.81（m/s）3、净化系统设计方案的分析确定锅炉设备是燃料的化学能转化为热能，又将热能传递给水，从而产生壹定温度和压力的蒸汽和热水的设备。

锅炉型号：SZL4—13型，SZ——双锅筒纵置式，L——链条炉排，4——蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t/h或热水锅炉额定供热量为若干104kcal/h新单位制应为Mw。

燃料燃烧就是供给足够的氧气，也就是想炉膛内供给足够的空气。

冬季室外温度：-1℃，设备安装在室外，考虑在冬天设备的防冻措施，以及冬季排气冷凝形成的水雾、烟雾等。

按锅炉大气污染物排放标准（GB13271—2001）中二类区标准执行，故建地应在二类区：城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、壹般工业区和农村地区。

3.1除尘器至少应达到的除尘效率式中：C——标准状态下烟气含尘浓度，mg/m；C——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m。

则：η=1-200/2.36×10=91.52%>90.9%=1-900/1925.34=53.26%3.2除尘器的确定由锅炉房实际烟气量分析，锅炉日排烟量适中，锅炉为非煤粉炉，粉尘粒径分布参照下表链条炉排放粉尘粒径典型值:表3.1链条炉排放粉尘粒径典型值粒径104 75 60 40 30 20 15 10 7.5 5.0 2.5 筛下累积分布46 40 32 27 21 16 12 9 6 3烟尘主要成分为SiO、AlO、CaO、MgO、SO等。

从理论除尘效率及日排烟量上考虑，各种高效除尘器都能够满足要求。

烟气中粉尘粒径集中在15～75之间，各除尘器除尘范围如下表表3.2各除尘器除尘范围气体净化设备类型超声波除尘器重力沉降室旋风除尘器湿式除尘器袋式除尘器静电除尘器捕集粒径范围/10～10 100～10 10～100 10～100 10～100 10～10 除尘器除尘效率对比如下表3.3除尘器除尘效率除尘器类型重力沉降室多管式除尘器高效旋风除尘器文丘里除尘器袋式除尘器静电除尘器除尘效率/%50 75 85 95 99.7 99.9系统实际总风量为6104.50m/h，理论上达标除尘效率为91.52%，除尘器总阻力控制在1500Pa以内。

由于旋风除尘器旋风筒灰斗处锁风不严密，效率偏低，达不到要求；而废气温度约为200，所排放的粉尘颗粒较细，小于10的约占80%，含量小于10%，因此，如采用传统的电除尘器，则比电阻偏高，需要增加增湿塔，这样维护管理复杂，投资费用高。

综合上述，袋式除尘器对该除尘过程有更优越的表现。

因此，拟定选择袋式除尘器。

根据需要，本设计确定玻璃纤维袋式除尘器。

其主要参数见下表3.4除尘器主要参数除尘器形式上部进风，正压操作，微负压排风除尘器外形尺寸15m7mm玻璃纤维袋规格250mm10000mm滤袋材质中碱、有机硅及石墨处理的玻璃纤维布处理风量8000m/h滤袋数量共432个，分6仓，12室，每室36个滤袋总过滤面积3391m 过滤风速0.4m/min 除尘本体结构混凝土砖墙结构清灰方式自动反吹缩袋清灰设计除尘效率9907%除尘器阻力784..53Pa清灰反吹风量8300m/h反吹风风压1176.80～1569.06Pa3.3方案确定和论证3.3.1工艺流程图图1除尘工艺流程图3.3.2方案论证袋式除尘器是壹种高效除尘器。

它的优点主要是:（1）除尘效率高，可捕集0.3nm之上的粉尘，使含尘气体净化到15mg/m3甚至以下。

（2）附属设备少，投资省，技术要求没有电除尘器那样高。

（3）能捕集电除尘难以回收的粉尘；且且在壹定程度上能收集硝化物、硫化物等化合物。

（4）对负荷变化适应性好，特别适宜捕集细微而干燥的粉尘，所收的干尘便于处理和回收利用。

（5）袋式除尘器收集含有爆炸危险或带有火花的含尘气体时安全性较高。

本设计单独使用壹种除尘器就能达到要求。

4、除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置4.1各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房的实际情况确定各装置的位置。

壹旦确定了各装置的位置，管道的布置也就基本能够确定了。

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

除尘管道配置应考虑以下条件：（1）在生产工艺和现场条件允许的前提下，系统的管道应尽可能短，以便节省投资、减少运行费用。

（2）对于多个污染源的场合，能够分散布置多个独立系统，也可采用联合布置成集中系统。

压缩除尘系统数量对减少排放源和维护管理均有好处。

（3）粉尘质量浓度较大时，管道以垂直或倾斜布置为宜。

斜管和水平面的夹角应大于粉尘的安息角。

采用水平管道，风速应大些，同时应设置清灰孔，其风速应比垂直管道高2～5m/s。

（4）为降低系统的压力损失，管道弯头的曲率半径以管径的l.5～2倍为宜管道的三通及主管和主管的连接处，以取夹角小于35°为宜。

管道渐扩管和渐缩管的扩张角以1～20°为宜、收缩角以25°为宜。

（5）风机入口和管道的连接以渐扩或渐缩的直管最好。

如采用弯管，转弯的方向应和叶轮旋转方向壹致，以免影响风机效率。

风机出口不应直接转弯，必须转弯时，转弯方向应和叶轮旋转方向壹致。

（6）为系统启动方便，风机入口管道上应装设调节阀门，风机出口管道上应设环境保护监护用的检测孔。

4.2管径的确定d=(m)式中：Q——工况下管内烟气流量，m/s；——烟气流速，m/s(对于锅炉烟尘为10～15m/s). 取=15m/s，则d=0.49(m)表4.1圆整且选取风道外径D/mm 钢制板外径允许偏差/mm钢制板壁厚/mm500 ±10.75 内径:d=500-2×0.75=498.5(mm)由公式d=(m)可计算出实际烟气风速:=14.4(m/s)5、烟囱的设计5.1烟囱高度的确定首先确定共用壹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确定烟囱的高度。