SHS35-39型锅炉低硫烟煤烟气旋风除尘系统设计

中北大学课程设计说明书学生姓名：学号：15040442学院：环境与安全工程学院专业：环境工程题目：环境工程课程设计——大气处理部分SHS35-39型锅炉低硫烟煤烟气旋风除尘系统设计指导教师：赵光明职称:副教授2018年6月29日中北大学课程设计任务书2017/2018学年第二学期学院：环境与安全工程学院专业：环境工程学生姓名：学号：15040442课程设计题目：环境工程课程设计——大气处理部分SHS35-39型锅炉低硫烟煤烟气旋风除尘系统设计起迄日期：6月4日～6月29日课程设计地点：10609Z指导教师：赵光明系主任：王海芳下达任务书日期:2018年5月27日课程设计任务书1．设计目的：通过本课程设计，掌握《大气污染控制工程》课程要求的基本设计方法，掌握大气污染控制工程设计要点及其相关工程设计要点，具备初步的大气污染控制工程方案及设备的独立设计能力；培养环境工程专业学生综合运用所学的理论知识独立分析和解决大气污染控制工程实际问题的实践能力。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1.设计题目SHS35-39型锅炉低硫烟煤烟气旋风除尘系统设计2.设计原始资料锅炉型号：SHS35-39即，双锅筒横置式室燃炉（煤粉炉），蒸发量35t/h，出口蒸汽压力39MPa设计耗煤量：4.2t/h设计煤成分：CY=66.2%HY=3%OY=3%NY=1%SY=0.8%AY=16%WY=10%；VY＝18％；属于低硫烟煤排烟温度：160℃空气过剩系数＝1.25飞灰率＝29％烟气在锅炉出口前阻力850Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度200m，90°弯头40个。3.设计内容及要求（1）根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量，烟尘和二氧化硫浓度。（2）净化系统设计方案的分析确定，包括除尘器的工作原理及特点；运行参数的选择与设计；除尘效率的影响因素等。（3）除尘设备结构设计计算（4）烟囱设计计算（5）管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择（6）根据计算结果绘制设计图，最少三张A4图，并包括系统流程图一张。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：课程设计计算说明书一份，并按照规定格式打印装订；课程设计所需若干图纸，要求作图规范，A4纸打印。课程设计任务书4．主要参考文献：1.郝吉明，马广大.大气污染控制工程.第二版.北京：高等教育出版社，20022.黄学敏，张承中.大气污染控制工程实践教程.北京：高等教育出版社，20033.刘天齐.三废处理工程技术手册·废气卷.北京：化学工业出版社，19994.张殿印.除尘工程设计手册.北京：化学工业出版社，20035.童志权.工业废气净化与利用.北京：化学工业出版社，20036.周兴求，叶代启.环保设备设计手册—大气污染控制设备，北京：化学工业出版社，20037.罗辉.环保设备设计与应用.北京：高等教育出版社，20035．设计成果形式及要求：一、说明书装订顺序：说明书封面，任务书，目录，正文、参考文献、附图。二、说明书格式（1）用11.11.1.1做标题，标题左顶格，不留空格。（2）一级标题3号宋体加黑；二级标题4号宋体加黑；三级标题小4号宋体加黑；（3）“目录”居中，用小4号宋体加黑，1.5倍行距；（4）正文小4号宋体，1.5倍行距。（5）“参考文献”标题格式同一级标题，内容格式同正文小4号宋体，1.5倍行距。（6）页码排序从正文开始，用“第～页”形式，居中。三、设计图A4纸规范打印，包括图框、明细表，平面布置图中要有方位标志（指北针）。6．工作计划及进度：2018年5月27日：布置题目，发放课程设计任务书，讲解设计方法；6月4日—6月11日：查阅资料，设计计算；6月12日—6月27日：绘制设计图，撰写说明书；6月28日—6月29日：设计书提交答辩，成绩考核。系主任审查意见：签字：年月日目录1前言..................................................................12燃烧计算..............................................................23净化系统设计方案......................................................43.1旋风除尘器工作原理及特点..........................................43.2旋风除尘器的设计参数..............................................43.3净化效率的影响因素................................................54除尘设备结构设计计算....................................................65烟囱设计计算..........................................................95.1烟囱几何高度的确定................................................95.2烟囱直径0d的计算.................................................105.3烟囱阻力的计算...................................................116管道阻力计算.........................................................126.1管径计算.........................................................126.2阻力计算.........................................................127风机电机选择.........................................................148核算及环保达标分析...................................................169总结.................................................................17参考文献................................................................18SHS35-39型锅炉低硫烟煤烟气旋风除尘系统设计摘要：煤炭燃烧排放的烟气，由于燃料成分含量不同，燃烧设施直接排放的烟气中污染物的浓度都不相同。在本次设计中主要是应用旋风除尘法去除烟气中的粉尘及部分2SO。根据煤样的不同成分计算完全燃烧时产生的烟气量，通过烟气量确定旋风除尘器的入口气速及各部分尺寸，计算烟囱直径以及各部分阻力，通过校核选定所需的风机和电机，从而完成整个除尘系统的设计。关键字：旋风除尘；烟气脱硫；净化系统第1页1前言旋风除尘器是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种气—固分离装置旋风除尘器用于工业生产以来，已有百余年历史。从1880年，旋风除尘器已用于清除气体中的粉尘。到本世纪，它用于收集木工问的锯屑和刨花。十年以后，旋风除尘器开始控制水泥及粉尘，此后不久它首次用于从烟气中消除飞灰。约于1930年才首次公布了预测旋风除尘器性能的研究成果。1940年深入研究了旋风除尘器中的气体流型，导致许多须测旋风防尘器压降和收集效率模型的研制。模拟旋风除尘器性能的研究成果一直持续到现在]1[。随着环境保护标准的日趋严格，旋风除尘技术在燃煤锅炉上的应用将更加广泛。文中通过对燃烧产生的烟气量、烟尘、二氧化硫浓度的计算以及对旋风除尘系统的机理的了解，并通过设计参数，设计了相适应的旋风除尘器。除尘器的除尘效率是衡量除尘器性能的一个重要的性能参数。通过技术的发展，在实际使用中，旋风除尘器的除尘效率己经可以达到90%以上]2[；另外，从环境保护角度看，除尘器出口含尘浓度是具有更为重要意义的参数，因为除尘效率高并不意味着就一定能够达到排放的标准，只有当出口含尘浓度低于排放标准才能真正满足要求。第2页2燃烧计算设计耗煤量：4.2t/h，煤成分：CY=66.2%HY=3%OY=3%NY=1%SY=0.8%AY=16%WY=10%；VY＝18％；属于低硫烟煤。排烟温度：160℃；空气过剩系数＝1.25；飞灰率＝29％；烟气在锅炉出口前阻力850Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度200m，90°弯头40个。⑴kg1煤完全燃烧所需理论空气量量：kg1煤完全燃烧时理论需氧量，如表1-1所示：表1-1kg1煤完全燃烧时理论需氧量煤成分质量（g）摩尔数（mol）需氧量（molO2）C66255.1755.17H30157.5O300.83-0.83S80.250.25A160W100所以完全燃烧理论需氧量为：)(09.6225.083.05.717.55kgmol则所需理论空气量为：kg)m6.65(100022.43.78109.62V30a）（⑵每小时产生烟气量：kg1煤完全燃烧时产生烟气量：水VVVafg;(2.1)式中：aV——kg1煤完全燃烧的实际空气供应量，kgm3；即0aaVV(2.2)取25.1水V——煤中水分和生成水分，3m；第3页其中：310.825.165.6Vakgm3,460.010004.22)1518%101000(V水3m;所以8.770460.08.310Vfgkgm3由条件可知：每小时燃煤为t2.4，所以有hmQ39.3683510002.4770.8⑶烟气中烟尘浓度为：3mg5.2918.770%29%161000粉尘C；⑷烟气中2SO浓度：3SOmg1.82328.77064%0.81000C2第4页3净化系统设计方案3.1旋风除尘器工作原理及特点旋风式除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气体中分离的装置。由筒体、锥体、进气管、排气管、和排灰口等部分组成。当含尘气体由切向进气口进入旋风除尘器时，气流由直线运动变为圆周运动，旋转气流的绝大部分沿除尘器内壁呈螺旋形向下，朝向锥体流动，通常称此为外旋气流。含尘气体在旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的粉尘粒子甩向除尘器壁面。粉尘粒子一旦与除尘器壁面接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和重力沿壁面下落，进入排灰管。旋转下降的外旋气流到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。根据旋矩不变原理，其切向速度不断提高，粉尘粒子所受离心力也不断加强。当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从除尘器中部由下反转向上，继续做螺旋形运动，构成内旋气流。最后净化气体经排气管排出，小部分未被捕集的粉尘粒子也随之排出]3[。旋风式除尘器具有如下特点：①结构简单，本身无运动部件，不需特殊的附属设备，占地面积小，制造安装投资较少；②操作、维护简便，压力损失中等，动力消耗不大，运转、维护费用较低；③操作弹性较大，性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制。3.2旋风除尘器的设计参数①筒体直径D旋风除尘器筒体直径愈小，愈能分离细小尘粒。但过小时易引起粉尘的堵塞，所以筒径一般不小于mm150。为保证除尘效率不致降低太大，筒径一般不大于mm1000。如果处理气量大，则考虑采用并联组合型式的旋风除尘器。②入口尺寸旋风式除尘器入口断面多为矩形。设宽度为b，高度为h，面积为A，则可用旋风式除尘器类型系数K（入口面积与筒体直径的平方之比）表示其特性，即22DbhDAKK值