DZL213型锅炉烟气袋式除尘系统设计.doc

大气污染控制技术课程设计说明书题目名称：DZL2-13型锅炉烟气袋式除尘系统设计系 部： 化学与环境工程系 专业班级： 环监11-25班 学生姓名： 王 超 学 号： 2011231700 指导教师： 刘 伟 老 师 完成日期： 2014年1月5号 新疆工程学院课程设计评定意见设计题目 DZL2-13型锅炉烟气袋式除尘系统设计 系 部 化学与环境工程系 专业班级 环监11-25班 学生姓名 王 超 学生学号 2011231700 评定意见：评定成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日课程设计任务书 2013-2014学年 1 学期2014 年 1 月 5 日专业环境监测与治理班级11-25班课程名称大气污染治理技术设计题目DZL2-13型锅炉烟气袋式除尘系统设计指导教师刘 伟起止时间2013.12.30-2014.1.5周数一周设计地点教学楼设计目的：大气污染治理技术课程设计是配合大气污染治理技术专业课程而单独设立的设计性实践课程。教学目的和任务是使学生在学习专业技术基础和主要专业课程的基础上，学习和掌握环境工程领域内主要设备设计的基本知识和方法，培养学生综合运用所学的环境工程领域的基础理论。设计任务或主要技术指标：DZL213型锅炉烟气袋式除尘系统设计锅炉型号：DZL213 即：蒸发量2t/h设计耗煤量：300Kg/h排烟温度：140按照锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区排放标准执行烟尘浓度排放标准：200mg/m3 二氧化硫排放标准（标准状态下）900mg/m3设计进度与要求：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，包括净化设备的工作原理及特点；运行参数的选择与设计；净化效率的影响因素等。3 除尘设备结构设计计算主要参考书及参考资料：1 胡洪营，环境工程原理，高等教育出版社2 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，20003 张殿印，王纯.除尘器手册.北京：化学工业出版社，2004.104 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，1999教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日DZL2-13型锅炉烟气袋式除尘系统设计2011231700 王超 (化学与环境工程系,新疆工程学院,乌鲁木齐 830091)摘 要在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主。因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO2危害的关键问题1。 本次课程设计的题目是“DZL2-13型锅炉中烟气袋式除尘系统设计”。通过课程计进一步巩固课程所学习的核心内容，掌握设计的内容以及相关参数的选择与计算，并使所学知识系统化，培养运用所学习知识进行烟气处理工艺的设计。本次设计，是针对给定的处理工艺，选择相应参数的计算，绘制工艺图，具有初步的烟气处理单元的设计能力。我们将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。净化系统设计方案的分析，包括净化设备的工作原理及特点；运行参数的选择与设计；净化效率的影响因素等。关键词：袋式除尘器；脱硫工艺；锅炉烟气目 录1.工艺流程的选择及说明11.1烟气系统11.2 SO2吸收系统11.3脱硫产物处理系统12.除尘器的设计及计算12.1燃煤锅炉烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算12.1.1标准状况下理论空气量12.1.2 标准状态下理论烟气量12.1.3 标准状态下实际烟气量22.1.4烟气含尘浓度22.1.5标准状态下烟气中二氧化硫的浓度的计算22.2除尘器的选择22.2.1 除尘效率22.2.2除尘器的选择32.2.3袋式除尘器滤料选择42.2.4袋式除尘器的清灰方式选择42.2.5管道布置及各管段的管径52.2.6烟囱的设计52.2.7 系统阻力的计算82.2.8 风机和电机的选择和计算103课程设计总结13参考文献141.工艺流程的选择及说明1.1烟气系统锅炉烟气经烟道进入除尘器进行除尘后进入脱硫塔，洗涤脱硫后的低温烟气经两级除雾器除去雾滴后进入主烟道，经过烟气再热后由烟囱排入大气。当脱硫系统出现故障或检修停运时，系统关闭进出口挡板门，烟气经锅炉原烟道旁路进入烟囱排放。1.2SO2吸收系统锅炉烟气从烟道切向进入主塔底部，在塔内螺旋上升中与沿塔下流的脱硫液接触，进行脱硫除尘，经脱水板除雾后，由引风机抽出排空2。脱硫液从螺旋板塔上部进入，在旋流板上被气流吹散，进行气叶两相的接触，完成脱硫除尘后从塔底流出，通过明渠流到综合循环池。1.3脱硫产物处理系统脱硫系统的最终脱硫产物仍然是石膏浆，从曝气池底部排浆管排出，由排浆泵送入水力旋流器。由于固体产物中掺杂有各种灰分及NaSO4，严重影响了石膏品质，所以一般以抛弃为主。在水力旋流器内，石膏浆被浓缩(固体含量约40)之后用泵打到渣处理场，溢流液回流入再生池内3。2.除尘器的设计及计算2.1燃煤锅炉烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算2.1.1标准状况下理论空气量Qa'=4.67×(1.867C+5.56H+0.7S-0.7O)式中：C、H、S、O-分别为煤中各元素所含的质量分数Qa=4.76×(1.867+0.75+5.56×0.03+0.7×0.03-0.7×0.02)=7.4732(m3/)2.1.2 标准状态下理论烟气量Qs'=1.867×(C+0.375S)+11.2H+1.24W+0.016 Qa¹+0.79 Qa¹+0.8N式中：Qa标准状态下理论空气量 m3/kg；W 煤中水分的的质量分数； N N元素在煤中的质量分数。Qs'=1.867×(0.75+0.375×0.03)+11.2×0.03+1.24×0.08+0.806×7.4732+0.8×0.01=7.89(m3/)2.1.3 标准状态下实际烟气量Qs = Qs '+1.016×（-1）×Qa'式中：a 空气过剩系数；Qa标准状态下理论空气量 m3/kg； Qs标准状态下理论烟气量 m3/kg。 Qs=7.89+1.016×(1.6-1) ×7.4732=12.45(m3/)注意：标准状态下烟气流量Q应以m3/h计，因此，Q= Qs×设计耗煤量 Q= Qs×设计耗煤量=12.45×300=3735m3/h2.1.4烟气含尘浓度 C=×A (m3/) 式dsh 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 Qs标准状态下实际烟气量，m3/kg。 C=×0.26=0.0034（g/ m3）2.1.5标准状态下烟气中二氧化硫的浓度的计算 Cso2=×106(/ m3) 式 S 煤中硫的质量分数；Qs 标准状态下燃煤产生的实际烟气量 m3/ Cso2=×106=4.72×103(/ m3)2.2除尘器的选择2.2.1 除尘效率=1-=1-=96.16%2.2.2除尘器的选择表2-1 各类除尘器特点除尘器类型优点缺点机械除尘器机构简单投资少，维修容易体积大，效率低电除尘器压力损失小，处理烟气量大，能耗低一次性投资高。安装精度要求高，对粉尘比电阻有一定要求袋式除尘器效率高，性能稳定可靠，操作简单滤袋检修与更换的工作量大湿式除尘器结构简单造价低，占地面积小，操作维修方便管道易腐蚀，污水污泥处理困难，不利于副产品回收 根据工况下烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率来确定除尘器为袋式除尘器4。袋式除尘器是使含尘气体通过滤袋滤去其中离子的分离捕集装置，是过滤式袋式除尘器中一种，其结构形式多种多样，按不同特点可分为圆筒形和扁形；上进气和下进气，内滤式和外滤式，密闭式和敞开式；简易，机械振动，逆气流反吹，气环反吹，脉冲喷吹与联合清灰等不同种类,其性能比较如下表： 表2-2 袋式除尘器种类及特点除尘种类除尘效率 %净化程度特点简易袋式30中净化机械振动袋式90中净化要求滤料薄而光滑，质地柔软，再过滤面上生成足够的振动力。脉冲喷吹袋式99细净化清灰方式作用强度很大，而且其强度和频率都可以调节，清灰效果好气环式袋式99细净化适用高湿度、高浓度的含尘气体，造价较低，气环箱上下移动时紧贴滤袋，使滤袋磨损加快，故障率较高通过我组比较最终决定选用袋式除尘器，根据处理烟气性质及不同型式的袋式除尘器的优缺点，最终决定选用脉冲袋式除尘器。2.2.3袋式除尘器滤料选择 表2-3 滤料性能滤料名称耐温性能/K吸水率/%耐酸性耐碱性棉织物3483588很差稍好尼龙3483584.04.5稍好好玻璃纤维5234.0好差聚四氟乙烯4935230很好很好根据我组比较各种滤料的性能，最终决定选择聚四氟乙烯作为此袋式除尘器的滤料。2.2.4袋式除尘器的清灰方式选择表2-4 清灰方式粉尘种类纤维种类清灰方式过滤气速（m/min)飞灰（煤）玻璃，聚四氟乙烯逆气流脉冲喷吹机械振动0.581.8飞灰（油）玻璃逆气流1.982.35水泥玻璃 丙烯酸系聚酯机械振动0.460.64根据我组对各种清灰方式的使用情况比较，决定选用逆气流脉冲喷吹机械振动。脉冲袋式除尘器是一种周期性的向滤袋内或滤袋外喷吹压缩空气来达到清除滤袋上积尘的袋式除尘器，它具有处理风量大，除尘效率高的优点，而且清灰机构有运动部件，滤袋不受机械力作用，损伤较小，滤袋使用周期长的特点。用除尘器手册中选取MC系列逆喷脉冲袋式除尘5。结构特点:主要由上箱体，中箱体，下箱体，排灰系统与喷嘴系统等几个主要部分组成。上箱体内设有多孔板，滤袋，滤袋框架；下箱体包括进气口、灰斗、检查门；排灰系统由减速装置和排灰装置组成；控制仪、控制阀、脉冲阀、喷嘴管与气包等组成喷吹系统。工作原理：含尘气体由下箱体的进风口进入除尘器内经过滤袋过滤。粉尘被阻留在袋外，净化气体进入袋内经过文氏管，由排风口排出机外，阻留在滤袋上的粉尘通过用电控（D）、机控（J）或气控（Q）中的一种方式，控制开启脉冲阀定时分排，对滤袋进行清灰。2.2.5管道布置及各管段的管径1.各装置及管道布置原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置，一旦确定了各装置的位置，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6。2.管径的确定 式中：v烟气流速m/s（对于锅炉烟尘v=1015m/s）取v=13 m/s则圆整并选取风值： 表2-5钢制板风管外径D/mm外径允许偏差/mm壁厚/mm400±10.06内径d1=400-2×0.6=398.8m由公式得烟气流速由此可知，除尘器中的管径设计合理2.2.6烟囱的设计1.烟囱高度的计算根据锅炉的蒸发量（t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定表确定烟囱高度7。表2-6锅炉烟囱高度锅炉总额蒸发量（t/h）<1122661010202035烟囱的最低高度(m)202530354045由于给定锅炉型号DZL213蒸发量为2t/h，故选定烟囱高度为30m。烟囱抬升高度：Qh=CpVo(Ts-Ta) =1.38×0.918×(140-20) =152.02KWQh烟囱的热排放率Cp标况下的烟气平均比定压热容，取Cp=1.38kg/m3KVo标准状态下的烟气排放量 m3/sTs烟气出口温度Ta当地最近5年平均气温值 K=273+20=293K由于152.02KW<2100KW，则Vs烟率出口速度 m/sD烟囱出口内径 mQh烟囱的热排放率u烟囱出口的环境平均风速 m/s，取2.5m/s烟囱总高度H为：H=Hs+h=33.76m2.烟囱直径的计算烟囱出口内径按如下公式：圆整取d=0.4mQ通过烟囱的总烟量 m3/hW按下表选取的烟囱出口烟气流速m/s，选W=4m/s，表2-7烟囱出口烟气流速通风方式运行情况全负荷最小负荷机械通风102045自然通风68253烟囱底部直径：d1=d+2ih=0.40+2×0.02×30=1.50md烟囱出口直径 mH烟囱高度 mi烟囱锥度，取I=0.02烟囱的抽力：H 烟囱高度 mtk外界空气温度 tp烟囱内烟气平均温度 B当地大气压 Pa 烟囱的阻力损失计算采用砖砌烟囱,阻力可按下式计算-摩擦阻力系数,0.04-管道长度,m-管道直径,0.9m-烟气密度Kg/m3-管内烟气平均流速则最大地面浓度可见地面最大浓度小于国家规定,烟囱高度设计合理8。2.2.7 系统阻力的计算1、摩擦阻力损失L管道长度，m d管道直径，m 烟气密度，Kg/ m3 v管中烟气流速，m/s 摩擦阻力系数，是气体雷诺数 和管道相对粗糙度 的函数，可以查手册得到。（实际中金属管取0.02，砖砌或混凝土管道取0.04。）对于400圆，L=50m =PL=150.65 Pa2、局部压力损失=6.026 Pa异形管件的局部阻力系数，可以在有关手册中查到或通过实验求得。v与相对应的断面平均气流速度，m/s烟气密度，Kg/ m3L1=0.05xtan67.5o=0.12ma、 除尘器进气管的阻力损失计算图2-1进气管管道如图所示，进气管管道计算如下：渐缩管的计算 45o 时=0.1 取=45o v=12.05m/s=6.026 Pa设两个均为90o弯头D=400 mm取R=1.5D则=0.175=21.09 Pa渐扩管的计算=0.50查化工原理附表 则=0.25=15.06 PaL3=0.12 mb、 除尘器出气管的阻力损失的计算图2-2 出气管管道如图所示，出气管管道计算如下：渐扩管的计算 45o 时=0.1 取=30o v=12.05m/s=6.026 PaL4=0.12 m两个90o弯头D=400 m m，取.则=0.175=21.09 PaC、对于T型三通 =0.55=33.14 Pa则系统总阻力其中锅炉出口前阻力550Pa，除尘器阻力1400Pah=150.65+6.026+6.026+21.09+15.06+6.026+21.09+33.14+550+1300=2106.70 Pa2.2.8 风机和电机的选择和计算1、标准状态下风机风量的计算Q1=5961.47m3/h1.1风量备用系数 B当地大气压KPa Q标准状态下风机前的风量，m3/htp 风机前烟气温度OC，若管道不长，可以近似取锅炉排烟温度 2、风机风压的计算 =2154.79 Pa1.2风压备用系数 h系统总阻力，Pa tp 风机前烟气温度OC ty风机性能表中给出的实验用气体温度，OC Py标准状态下烟气密度1.36 Kg/ m3 Sy烟囱产生的抽力，Pa根据Hy和Qy选定Y8-39 的引风机，性能表如下表2-8引风机性能表型号全压/（Pa）风量/（m3/h）功率/Kw转速/（r/min）Y8-392136576225002600033728503、电动机功率的计算Qy风机风量， Hy风机风压 Y1风机在全头时的效率（一般为0.6) y2机械传动功率（用V形带动传动时 =0.95） 根据电动机的功率，风机转速，传动方式，选定Y160L-6型电动机（功率是11 Kw）性能参数如下:表2-10 160L-6型电动机性能表功率(Kw)型号转速r/min效率(%)功率因数cos11Y160L-6970870.783课程设计总结 经过两周的努力，本次课程设计顺利完成。设计中首先对锅炉用煤进行耗空气量，烟气流量，烟气灰分及二氧化硫浓度的计算。第二部分主要介绍了袋式除尘器的原理，性能影响因素，以及为运行选定参数。本次课程设计提高了我的逻辑思维能力以及对材料的整合和筛选能力，这对于我今后的研究和学习有很大的帮助，通过了整个课程设计方案的描述，让我更加全面的拓宽自己的思考能力。 通过此次设计，我对袋式除尘器的工作原理，性能影响因素有了一个全面的认识，对其各部分尺寸的设计也有了一定的了解。两周的努力结果可能不尽人意，但是我们付出了。这几天虽然很辛苦，但很充实，遗忘的知识又重新在头脑中熟悉，通过对此次课程的设计准备，学到了更多新知识。付出了许多，但是收获的更多。感谢老师在此次设计中给予我的帮助。 参考文献1 胡洪营，环境工程原理，高等教育出版社2 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，20003 张殿印，王纯.除尘器手册.北京：化学工业出版社，2004.104 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，19995 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 童志权主编.大气污染控制工程.北京：机械工业出版社，2006.78 罗辉.环保设备设计与应用.北京：高等教育出版社，2003