大气污染控制工程课程设计报告某燃煤锅炉烟气除尘系统设计

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1、大气污染控制工程课程设计报告题 目： 某燃煤锅炉烟气除尘系统设计 院 （系）： 城市建设学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 组 别： 第五组 2015年05月04日至2015年05月08日华中科技大学武昌分校制目 录1 燃煤锅炉烟气处理现状12 设计资料和依据12.1 设计原始资料12.1.1 设计参数12.1.2 设计内容及要求22.2 设计依据33 燃煤锅炉烟气除尘方案33.1 工艺流程33.2 除尘器的选型33.2.1 烟气量、烟尘浓度、除尘效率计算43.2.2 除尘方案比较44 燃煤锅炉烟气除尘方案系统工艺设计54.1 LCPM196-12-2000侧喷脉冲除尘器的设计

2、54.1.1 滤料64.1.2 过滤面积64.1.3 滤袋数量64.1.4 除尘室尺寸64.1.5 进出口管道直径64.1.7 清灰时间74.1.8 排灰系统84.1.9 灰斗设计84.1.10 除尘器的保温和防腐84.1.11 注意事项84.2 烟囱的设计94.2.1 设计与安装规定94.2.2 烟囱直径104.2.3 烟囱高度104.3 辅助设施设计114.3.1 系统阻力损失计算114.3.2 风机及电动机选择115 课程设计总结126 附录12某燃煤锅炉烟气除尘系统设计1 燃煤锅炉烟气处理现状目前，在国内把大气污染与空气污染往往当作同一词使用，即指厂房内部或其他劳动场所和活动场所的空气

3、污染问题。随着经济的快速发展，人类在大量消耗能源的同时，将大量废气、烟尘杂质排入环境大气，严重影响了大气环境的质量，尤其在人口稠密的城市和大规模排放源的附近区域更为突出。在燃煤的电厂中，生产性粉尘是指在生产中形成的，能较长时间飘浮在作业场所空气中的固体微粒。主要有输煤系统作业场所漂浮的煤尘，锅炉运行中产生的、锅炉检修中接触的锅炉尘，干式除尘器运行、干灰输送系统及粉煤灰综合利用作业场所的粉尘，电焊操作产生的电焊尘，采用湿法、干法脱硫工艺的制粉制浆系统产生的石灰、石灰石粉尘及石膏干燥系统、脱硫废渣利用抛弃系统产生的粉尘。对于其中产生的粉尘分散度越高，即粉尘粒径越小，其在空气中的稳定性越高，在空气中

4、悬浮越持久，工人吸入的机会越多，对人体危害越大。呼吸性粉尘可沉淀在呼吸性的支气管壁和肺泡壁上。长期吸入生产性粉尘易引起以肺组织纤维化为主的全身性疾病。2 设计资料和依据2.1 设计原始资料2.1.1 设计参数（1）煤的组成成分表1 媒质分析War/%Ad/%Cdaf/%Hdaf/%Odaf/%Ndaf/%Sdaf/%Vdaf/%Qdw/kJ·kg-1842795.55.15.54.92719150（2）烟气性质锅炉数量：1台；锅炉蒸发量：9 t/h；锅炉出口蒸汽压：25 Mpa；锅炉耗煤量：1250 kg/h；标况下烟气密度：1.26 kg/m3；烟气最高温度：190 ；空气过剩系数

5、：=1.35；烟气在锅炉出口前阻力：850 Pa；排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数：26 %；标况下空气密度：1.29 kg/m3；空气中含水量：0.5 %；（3）烟尘性质表2 灰尘成分SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaOK2ONa2OTiO2SO345.5542.252.520.694.550.540.243.090.57表3 粉尘粒径分布粒径/m<11-55-1515-3030-50>50质量/%5182827148（4）当地气象条件当地位于城市远郊区，平均大气压力：101.8 kPa；温度平均值：20 ；室外风速平均值：2 m/s；海拔高度：50 m。2.1.2 设计

6、内容及要求（1）设计内容1、燃煤锅炉烟气处理现状描述；2、燃煤锅炉烟气除尘方案比较及确定（工艺流程、烟气量、烟尘浓度、除尘效率等计算）；3、除尘器设计：确定其类型、型号、规格及主要运行参数（滤料、过滤面积、滤袋、除尘室、进出风通道、清灰及排灰系统、保温和防腐等）；4、烟囱设计；5、管道阻力计算；6、风机及电机的选择。（2）设计要求 1设计说明书（手书或电子版打印均可）设计原始资料、设计依据、设计计算、设计简图。应含有封面、目录、正文、小结及附录等部分，文字应简明、通顺、内容正确完整，文中公式需用公式编辑器编辑。2. 袋式除尘器系统图（CAD绘制）（1）除尘器主视图、俯视图、左视图（A1图一张）

7、：（2）尺寸标注；（3）主要组成部分标注（气体进出口、滤袋、灰斗、压缩空气、阀门、花板等）；（4）说明部分：图形比例、所用材料等说明；（5）图表需清楚整齐，要求上交图形的电子版和纸质版。2.2 设计依据锅炉大气污染排放标准（GB13271-2001）制定地方大气污染物排放标准的技术方法（GB/T 13201-91）袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件（GB12625-2007）袋式除尘器用滤袋框架技术条件（JB/T 5917-2006）袋式除尘器性能测试方法（GB12138-89）除尘器手册环境工程设计手册烟囱设计规范（GB50051-2002）钢结构设计规范（GB50017-2003）3 燃煤锅炉

8、烟气除尘方案3.1 工艺流程锅炉烟气局部排风罩风管除尘器风机烟囱图2 锅炉烟气处理工艺流程图3.2 除尘器的选型3.2.1 烟气量、烟尘浓度、除尘效率计算表4 计算表格（以1kg煤为基准）成分质量（g）物质的量（mol）理论需氧量（mol）燃烧产物（mol）C79065.8365.8365.83（CO2）H552513.7527.5（H2O）O513.19-1.5950N553.9301.97（N2）S491.531.531.53（SO2）灰分A420-00水分W804.4400挥发分V270-00（1） 标况下理论空气量（m3/kg燃煤）理论需氧量： 理论空气量： 即 （2） 标况下理论烟气

9、量（m3/kg燃煤）即（3） 标况下实际烟气量（m3/kg燃煤） （4） 标况下烟气流量（m3/h） （5） 工况下烟气流量（m3/h）（6） 标况下烟气含尘浓度（mg/m3）（7） 除尘效率 3.2.2 除尘方案比较（1） 除尘器比较除尘器名称适用的粒径范围（）效率（%）阻力（）设备费运行费惯性除尘器20-5050-70300少少旋风除尘器5-1560-90800少中水浴除尘器1-1080-95600少中下电除尘器0.5-190-981000多中上袋式除尘器0.5-195-9950中上大文丘里除尘器0.5-190-981000少大除尘器的主要性能指标还包括了除尘效率、压力损失、处理气体量与负

10、荷适应性等几个方面。 （2）型号确定根据计算得到的工况下的最大烟气量23639m3/h ,烟气温度190,除尘效率99.12%等数据，以及设计原始资料中的粉尘性质和灰尘组分等因素，确定除尘器的型号为LCPM196-12-2000型侧喷脉冲除尘器。表5 LCPM196-12-2000侧喷脉冲除尘器性能规格技术参数型号LCPM196-12-2000处理风量/()864025920处理风速/()1.03.0除尘器阻力/Pa6001200出口气体含尘浓度/mg/m3<60过滤面积144156除尘率/%99.5设备约重/kg70704 燃煤锅炉烟气除尘方案系统工艺设计4.1 LCPM196-12-

11、2000侧喷脉冲除尘器的设计4.1.1 滤料 对滤料的选择主要应考虑： (1)烟气温度。烟气最高温度：160 ，所以处理锅炉烟气的滤料要有一定的温度承受能力。(2)排放标准。如果必须达到很低的出口排放量，则越是有效的滤料越有利。(3)费用。滤料的相对价格最多有相差十几倍的，所以必须根据系统的大小、滤料的特性、预期使用寿命、运行小时数、可靠性、出问题的可能性等等来考虑初 投资。 (4)烟气化学性质。由于锅炉燃料含硫，所以烟气中有硫氧化物，硫氧化物的多少与酸露点高低有直接关系。为避免袋式除尘器中结露，应保持烟气温度高于酸露点（最好高 20），料应能适应这一要求。锅炉烟气还含有水分,对滤料会产生水解

12、作用。烟气中含氧量的多少也要考虑，高温下含氧达到一定程度，有的滤料就会因热氧化而损坏。 将这些因素综合考虑，锅炉的袋式除尘器使用聚酰亚胺纤维滤料是比较好的选择。因其抗酸、耐水解、耐磨的性能都好，价格也不太贵，耐受温度符合原始资料。4.1.2 过滤面积 4.1.3 滤袋数量取单个滤袋直径d=0.2m,高度l=2m 每条滤袋的面积： 滤袋条数：设计4个除尘室，每个除尘室72个滤袋，每个除尘室按8×9排列滤袋间隔取50mm滤袋与外壳的间距取700mm4.1.4 除尘室尺寸除尘室的长除尘室的宽4.1.5 进出口管道直径烟气流速取15，工况下烟气流量管道面积 所以管道直径管径选取400mm校核

13、满足烟气流量在4.1.7 清灰时间袋式除尘器的压力损失由通过清洁滤料的压力损失和通过粉尘层的压力损失和除尘器外壳结果的压力损失组成除尘器的包括气体通过除尘器时的进出口以及灰斗内挡板等部位所消耗的能量，在正常运行下一般为200500pa。 所以取清洁滤料的阻力为为过滤粉尘前的滤料阻力，由于气体速度较低，气体流量属于粘性流所以其阻力和流速成正比：清洁滤料阻力系数；气体动力粘度；过滤速度；（使用的滤袋料为涤纶602） 滤料上积附的粉尘层的阻力大小与粉尘的性质有关，可取，此时需清灰处理。（9）确定过滤周期：取，取=。从而过滤周期为：4.1.8 排灰系统干式排尘装置配用干法除尘器。一般干式排尘装置应采用

14、双层，因为即使结构严密又转动灵活也会漏气。双层干式排尘系统是上下阀板轮流闭启，当上层阀排尘时，下层阀关闭，间隔一段时间后下层阀排灰，上层阀关闭，这样可以避免漏气。干式排尘装置可分翻板式卸尘阀、圆锥式闪动阀、舌板式排尘阀等。目前只采用机械式和电动式排尘设置。4.1.9 灰斗设计 下口尺寸可以考虑为上口尺寸的0.1倍 进灰口长：15m，宽：4m 出灰口长：1.5m，宽：0.4m 斗安息角60度，算出灰斗高度为4.1.10 除尘器的保温和防腐 保温措施：对除尘器进风管道、壳体加100- 150 mm厚的保温层(如岩棉、石棉等)，并在磨尾、除尘器卸灰处配置性能可靠的锁风装置，避免冷风进入除尘器内。 防

15、腐措施：尽量保持高温运行，因为低温运行可导致灰层上的酸凝结，腐蚀滤袋和袋笼。所以做好保温措施相当于间接地做好了防腐措施。4.1.11 注意事项 （1）关键部件的安装: 1)花板。花板用于悬挂滤袋。为保证滤袋的垂直度，花板在拼装时，必须调整整体水平度四周几点的高差保持在2mm内，为吊装创造良好的条件。安装就位时必须找正水平，水平度必须保证在2mm误差的范围内。同时，要求保证花板焊接的严密性，做好渗油实验，确保除尘效率。由于焊接会导致变形，所以焊接时一定要采用分段焊接，即点焊交错断焊满焊。2)喷吹装置。脉冲喷吹装置对袋式除尘器的清灰效果有直接影响，这就需要正确的安装程序和较高的安装精度，才能保证其

16、正常运行，例如:注意回转喷吹底部支撑轴承支座中心与气密盖中心的找正;安装进气管时，除保证有足够的膨胀间隙外，在进气管外侧与大齿轮内侧加润滑油以保证热态运行时运转平稳、无杂声;喷吹臂下方喷吹口数量不等，安装时需注意喷吹臂的编号;固定式行喷吹的气包和喷吹管安装时，需注意喷嘴中心与花板孔中心的同心度。3)气流分布板。袋式除尘器的气流分布板严格按照图纸拼装，安装完成后要求板平面弯曲度小于5mm, 垂直度偏差小于5mm，连接螺栓紧固后点焊牢固。同时由于各通道分布板的开孔率不同，拼装分布板时应注意区分，防止错装。4)滤袋和袋笼。滤袋在安装时，要求袋口与花板整圈贴紧，张紧均匀。在安装过程中必须用手电查看滤袋

17、底部是否有卡子或工具等杂物掉入，若发现有掉入，必须取出。滤袋和袋笼安装完成后，必须进入烟气室内检查有无超长及漏装等现象。（2）袋式除尘器的运行分为初期运行、正常运行。 1)初期运行，指袋式除尘器启动之后两个月之内的运行。在此期间，袋式除尘器处于磨合阶段，应充分注意并及时解决可能出现的问题，保证袋式除尘器的安全、稳定运行。袋式除尘器在运行前，应根据厂家提供的设备说明书、运行维护手册及各种技术数据，实际情况制订袋式除尘器的运行规程，并以此为依据安排运行人员参与初期运行。在初期运行过程中根据实际的煤种、锅炉负荷、燃烧情况、烟气特性(烟气量、温度、露点温度、含湿量、含尘浓度等)、粉尘性质、出灰方式等情

18、况对除尘器运行参数重新设定，以实现锅炉运行工况下袋式除尘器的经济高效运行。同时，对运行规程进行修订，确定最终的运行规程，并以此作为袋式除尘器的运行依据。 2>正常运行。袋式除尘器一般为自动运行模式，不需人工十预，但运行值班人员仍然必须进行正常的监视与定时巡检，排除设备隐患与故障，保证袋式除尘器维持最佳运行状态。（3）维护管理 1)应建立完备的维护管理及检修工作制度，并严格执行。 2)袋式除尘器运行中的维护即为定期巡检内容，一旦运行人员提出可能的设备故障，维护人员应当高度重视，并及时分析、解决，以保证袋式除尘器的正常运行。（4）检修 1)除尘器内部、进出口烟箱、灰斗及旁路烟道积灰等检查与处

19、理。 2)检查滤袋是否有破损，如有破损应更换。 3)检查袋笼是否有损坏或脱节，如有应更换。 4)若系回转喷吹清灰方式，应检查回转机构转动是否有卡涩现象或异常声音。 5)检查进、出口挡板门与旁路挡板门。对进、出口挡板门、旁路挡板门转动部件，应加润滑油。 4.2 烟囱的设计4.2.1 设计与安装规定 参考烟囱设计规范（GB50051-2002）和钢结构设计规范（GB50017-2003）4.2.2 烟囱直径（1） 烟气流量（工况下） （2）烟囱直径 假设烟囱的出口流速为出口内径 则烟囱的直径为450mm 校核流量符合要求，假设合理底部直径（由出口内径、烟囱锥度、烟囱高度确定） 根据原始资料查表得

20、烟囱高度 烟囱锥度 （3）烟囱抽力烟囱内外气体温度不同而引起气体密度差异，这种密度差异产生压力差，即烟囱抽力，它克服阻力推动烟气流动。烟囱底部处于负压状态是烟囱底部产生抽力的原因。4.2.3 烟囱高度（1）烟气释放热 （2）烟囱抬升高度 代入数据得（3）烟囱几何高度表6 锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力（t/h）<11-22-66-1010-2020-35烟囱最低高度（m）202530354045确定烟囱几何高度为35m（4）烟囱有效高度 （5）烟囱阻力损失用校核后的烟气流速计算4.3 辅助设施设计4.3.1 系统阻力损失计算（1）摩擦阻力损失 直管段长度，m 查计算表为0.0562 工况下

21、烟气密度： 代入数据计算得 （2）局部阻力损失 （3）系统总阻力 总阻力=锅炉出口前阻力+除尘器阻力+摩擦阻损+局部阻损 4.3.2 风机及电动机选择（1）风机风量（m3/h）：（2）风机风压（Pa）：（3）电动机功率（Kw）： 根据系统要求和计算结果选型号G4-68型排风机除尘常用风机性能见表表7 除尘风机性能表风机类型型号全压/Pa风量/(m3/h )功率/kW备注排尘风机G4-68270716985-301341.1-18.5用于含尘浓度较高的除尘系统5 课程设计总结此次设计是针对某燃煤站锅炉烟气的除尘系统进行的，包括除尘器、集气管道、烟囱及其他附属设备等，从收集到排放，较全面地概括了一

22、个除尘的工艺流程。设计中首先对背景条件和燃煤站锅炉烟气的原始数据条件按照设计要求进行了分析，然后从技术、排放标准及经济等方面来考虑，计算了除尘需要达到的除尘效率，查阅相关书籍手册后，选择了合适的除尘器并确定了型号。第二部分主要对布袋除尘器各部分的尺寸进行了设计计算，确定设计运行参数。第三部分对除尘系统的附属设备等进行了设计计算和选型，包括管道系统、烟囱管道和风机的设计计算，同时也计算了除尘系统总的阻力损失。做设计的过程中，用到了许多从前学过的知识，因为自己对那些内容掌握的不牢，花费了一些时间去看那些书，但也正是这样让我能够把前后学习的内容融会贯通了，对我们的专业有了进一步的认识。此次课程设计，

23、过程充实，收获颇丰，能完成这次课程设计，要感谢老师们的悉心指导和帮助，希望以后还有机会向老师学习，也希望有更多机会参加到实际的生产和设计工去。6 附录附录一：除尘器CAD简图附录二：设备一览表（除尘器的各参数尺寸、风机性能规格表、电机性能规格表等） 表6LCPM196-12-2000侧喷脉冲除尘器除尘机性能表技术参数型号LCPM196-12-2000处理风量/()864025920处理风速/()1.03.0除尘器阻力/Pa6001200 出口气体含尘浓度/mg/m3<60过滤面积144156除尘率/%99.5设备约重/kg7070表7 除尘风机性能表风机类型型号全压/Pa风量/(m3/h )功率/kW备注排尘风机G4-68270716985-301341.1-18.5用于含尘浓度较高的除尘系统表8 电机性能表电机类型额定功率kW额定转速r/min额定电流A)效率%净重kgYX系列YX3 80M2-228522.4382.830课程设计成绩评定表成绩评定项 目比例得 分平时成绩（百分制记分）30%业务考核成绩（百分制记分）70%总评成绩（百分制记分）100%评定等级优 良 中 及格 不及格指导教师（签名）：20 年 月 日