大气课程设计-- 某小型燃煤电站锅炉烟气文丘里除尘系统设计目录摘要： (1)1 设计题目 (2)2 设计资料 (2)3 设计目的 (2)4 设计要求 (3)5 设计内容 (4)5.1 引言 (4)5.2 方案的选择及说明 (5)5.2.1 除尘器性能指标 (5)5.3 设计依据和原则 (6)5.3.1 依据 (6)5.3.2 原则 (6)5.4 烟气排放量以及组成 (7)5.5 除尘器的选择 (9)5.6 管道计算 (10)5.6.1除尘系统工艺流程图 (10)5.6.2管道直径的确定 (10)5.6.3管道压力损失的计算 (12)5.7 换热器的选型 (15)5.8文丘里洗涤器几何尺寸和压损计算. 165.9烟囱的高度计算 (20)5.10 风机的选型 (24)5.11 设计结果列表 (26)六、总结 (30)参考文献 (32)某小型燃煤电站锅炉烟气文丘里除尘系统设计摘要：该设计主要是为某小型燃煤发电站锅炉烟气设计一套除尘系统。

通过分析计算燃煤锅炉排放的烟气量为0.546m3/s，总烟气量为25.69m3。

针对燃煤锅炉排放污染物情况，设计选择机械振动清灰袋式除尘器。

依照工艺流程，对除尘系统附属设备如管道、风机、烟囱等进行了详细的设计计算。

该除尘系统除尘效率达80%以上，能够满足设计任务要求。

关键词：燃煤烟气；袋式除尘；机械振动1 设计题目某小型燃煤电站锅炉烟气文丘里除尘系统设计2 设计资料（1）设计耗煤量：203.8 kg/h；（2）排烟温度：560℃；（3）空气过剩系数：α=1.25；（4）烟气密度（标态）：1.32kg/m3（5）室外空气平均温度；24℃；（6）锅炉出口前烟气阻力：1025Pa；（7）烟气其他性质按空气计算；（8）燃煤组成：褐煤2：C=61.3%，H=4.34%，S=0.14%，N=0.78%，O=10.28%，水分=19.16%，灰分=4.0% ；排灰系数35%；（9）按锅炉大气污染物排放标准（GB13217—2001）中一类区标准执行：标准状态下烟尘浓度排放标准：80mg/m3。

3 设计目的这次大气污染控制工程课程设计我们主要设计一燃煤电站的锅炉烟气除尘系统。

主要设计目的：（1）要求烟尘浓度排放达到（GB13217—2001）一类区标准：80 mg/m3。

（2）通过这次课程设计使我们进一步巩固课本中所学的内容, 加深对理论知识的理解。

（3）通过分析各种除尘器的优缺点来确定除尘器的选型，能够熟练掌握管网的布置、除尘器设计及烟囱高度的设计。

（4）能够培养我们在制定设计方案、设备选型、设计计算、工程绘图、文献查阅、计算机应用、工具书的使用等方面的基本工作实践能力。

4 设计要求（一）编制一份设计说明书，主要内容包括：（1）引言（2）方案选择和说明（附流程简图）（3）除尘设备设计计算（4）附属设备的选型和计算（管道、风机、电机、烟囱）（5）设计结果列表（6）设计结果讨论和说明（7）注明参考文献和设计资料（二）绘制除尘系统工艺流程图、平面布置图、管线图（三）绘制除尘主体设备图5 设计内容5.1 引言我国是世界上唯一以煤为主要能源的大国。

作为一次能源，煤的利用方式在我国主要是燃烧，而煤的燃烧是造成我国生态环境破坏的最大污染源，燃煤所造成的污染已成为制约我国国民经济和社会经济持续发展的一个重要因素。

目前，我国煤电的环保性与世界先进水平相比还有很大差距。

随着电厂容量的增大，用煤量增多，加上煤质较差，燃煤锅炉产生的烟气使许多城市和地区大气环境严重恶化，成为制约电力发展的突出问题。

在常规燃煤电站锅炉和中小型燃煤工业锅炉还在大力发展的我国，防治煤烟型污染是大气污染防治工作的主要任务之一。

而煤烟型污染主要是烟尘与二氧化硫的超标排放形成的大气污染。

因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量的关键问题。

5.2 方案的选择及说明 5.2.1 除尘器性能指标除尘器性能指标包括技术性能指标和经济性能指标，其中，前者包括含尘气体处理量、除尘效率、阻力损失，后者包括总费用（含投资费用和运转费用）、占地面积、使用寿命。

上述各项指标是除尘设备选用及研发的依据。

各种除尘设备的基本性（表5-1）除尘器名称 适用的粒径范效率 （阻力 （P 设备运行费 重力沉降室 >50 <50 50 少 少 惯性除尘器 20-50 50-70 300 少 少 旋风除尘器 5-15 60-90 800 少 中 水浴除尘器 1-10 80-95 600 少 中下 卧式旋风水膜除尘≥5 95-98 800 中 中 冲激式除尘器 ≥5 95 1000 中 中上 电除尘器 0.5-1 90-98 50 多 中上 袋式除尘器 0.5-1 95-99 1000 中上 大 文丘里除尘器 0.5-1 90-98 4000 少 大 。

5.3 设计依据和原则5.3.1 依据（1）同类粉尘治理技术和经验（2）《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2004）（3）《大气污染防治技术及工程应用》（4）《除尘技术手册》（张殿印张学艺编著）5.3.2 原则本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：（1）基础数据可靠，总体布局合理。

（2）避免二次污染，降低能耗，近期远期结合、满足安全要求。

（3）采用成熟、合理、先进的处理工艺，处理能力符合处理要求；（4）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余，并确保处理后的尾气可以达标排放；（5）在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命；（6）废气处理系统的设计考虑事故的排放、设备备用等保护措施；（7）工程设计及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范 和标准。

5.4 烟气排放量以及组成表5-2 烟气排放量及组成 注：以1kg 煤为基准组分 质量(g) 物质的量（mol ） 需氧量（mol ） 产生烟气量（mol ） N 2 CO 2 H 2O SO 2 C 613 51.08 51.08 — 51.08 — — H 43.4 43.4 10.85 — — 21.7 — S 1.4 0.044 0.044 — — — 0.044 O 102.8 6.425 -3.215 — — — — N 7.8 0.577 0 0.2785 — — — 水分 191.6 10.6440 — — 10.644 — 灰分40————（1）理论需氧量：()m ol 999.582125.3044.085.1008.51o 2=-++=V（2）理论空气量：mol84.280)76.31(999.580a=+⨯=V（3）实际空气量：mol 05.35184.28025.10aa=⨯==V V α（4）过剩空气量：mol 21.7084.280-05.351==过剩V（5）其中N 2量：mol V 84.22176.3999.582N =⨯=（6）理论烟气量：m ol 86.832785.004375.064.107.2108.51=++++=理论V（7）总烟气量：3m 69.25001.035.6821.7084.22186.83=⨯⨯++=+=）（过剩空气理论V V V（8）乘以用煤量：sm h mQ /46.1/9.52358.20369.2533==⨯=（9）1kg 烟气中灰分：g m 0.14%35401=⨯=sg h kg m /79.0/2.28538.203142==⨯=（10）烟气含尘浓度：3/54.046.1/79.0m g C == （11）冷却后烟尘浓度:33/540g/m 54.0%3569.2540m mg C ==⨯=烟尘（12）除尘效率的计算ii 001QC QC -=η 式中：0C ——排放浓度，3mg/m ；iC ——初始浓度，3mg/m ；Q ——标准状态下出口的气体流量，/s m 3；iQ ——标准状态下进口的气体流量，/s m 3；故 %85%10054080=⨯=η5.5 除尘器的选择在选择除尘器过程中，应全面考虑一下因素： （1）除尘器的除尘效率；（2）选用的除尘器是否满足排放标准规定的排放浓度；（3）注意粉尘的物理特性（例如黏性、比电阻、润湿性等）对除尘器性能有较大的影响 另外，不同粒径粉尘的除尘器除尘效率有很大的不同；（4）气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的出净化设备，去除粗大粉尘，以使设备更好地发挥作用； （5）气体温度和其他性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素；（6）所捕集粉尘的处理问题；（7）设备位置，可利用的空间、环境条件等因素；（8）设备的一次性投资（设备、安装和施工等）以及操作和维修费用等经济因素5.6 管道计算5.6.1除尘系统工艺流程图向锅炉中进行机械通风，使煤充分燃烧。

产生的烟气通过管道进入袋式除尘器进行除尘过程，净化后的烟气通过风机从烟囱排出。

而通入换热器的冷空气被加热后又可返回锅炉进行燃烧。

5.6.2管道直径的确定管段（1-2）： sm Q/46.115.27315.27356048.032~1=+⨯=查设计手册取管道中气速v=12m/s ，可得 d 1-2=vQ π4=m38.014.31246.14=⨯⨯ 根据实际管道情况，管道内为气体如果速度小于12m,则有粉尘堵塞管道，为保证速度不小于12，取d 1-2 =0.30m 实际流速：s m d Q V/67.203.014.346.14422=⨯⨯==π实管段（3-4）： 温度为110℃，即T=383.15 Ksm Q/67.015.27315.38348.034~3=⨯=取气体流速12m/s，d 3-4=vQ π4=m27.014.31267.04=⨯⨯ ， 取d 3-4 =0.25m实际流速：s m d Q V/66.1325.014.367.04422=⨯⨯==π实管段3-4与管段5-6的温度差为：08.4207.09.19111059.001.429.19159.001.421=⨯+⨯+-=++-=∆hW t T所以管段5-6的温度为：110-42.08=68o C 管段（5-6）： 温度为68℃，即T=341.15 Ks m Q /60.015.27315.34148.036~5=⨯= 取气体流速12m/s ，d 5-6=vQπ4=m25.014.3126.04=⨯⨯ ，取d 5-6 =0.22m 实际流速：m/s 79.1522.0126.04d 422=⨯⨯==πQ V实管段（7-8） 温度为68℃，即T=341.15 Ks m Q /60.015.27315.34148.036~5=⨯=取气体流速12m/s ，d 5-6=vQπ4=m25.014.3126.04=⨯⨯ ，取d 5-6 =0.22m 378341.070.310.39273.15Q m -=⨯= 列表为（表5-3）：管段 气体流量m 3/s 管段温度气体流速 计算管径 标况下 实际中oC(K) K （m/s ） (m) 1-2 0.481.46 560 833.15 12 0.30 3-4 0.67 110 383.15 12 0.25 5-6 0.60 68 341.15 12 0.22 7-80.3968341.15120.225.6.3管道压力损失的计算5.6.3.1 摩擦阻力损失流体力学原理，气体流经断面性状不变的直管时，圆形管道的摩擦阻力可按下式计算22ρυλ⋅=∆d L P L式中△P L —一定长度管道的摩擦阻力，Pa L —直管道的长度，m λ—摩擦阻力系数，无量纲 d —圆形管道内直径，m ρ—管内气体的密度，kg/m 3υ—管内气体的平均风度，m/s管段1～2，在操作条件下31.32k /gg m ρ=，012.0,/66.13,25.0,3====λs m v d m L （镀锌管）Pav d L P84.33267.2032.13.03012.02222~1=⨯⨯⨯==∆ρλ管段3～4在操作条件下 31.32k /gg m ρ=，012.0,/66.13,25.0,8====λs m v d m L （镀锌管） Pav d L P29.47266.1332.125.08012.02222~1=⨯⨯⨯==∆ρλ管段5～6，在操作条件下 31.32k /g g m ρ= ，012.0,/66.13,22.0,10====λs m v d m L （镀锌管） Pav d L P 76.89279.1532.122.010012.02222~1=⨯⨯⨯==∆ρλ管段7～8 在操作条件下 31.32k /g g m ρ= ，012.0,/66.13,22.0,5====λs m v d m L （镀锌管） Pav d L P 88.44279.1532.122.05012.02222~1=⨯⨯⨯==∆ρλ管标况下 管道中 摩擦管道气摩段流量密度密度阻力系数长度 体流速擦阻力损失1-2 0.481.321.320.012 320.67 33.84 3-41.32 0.012 813.66 47.29 5-6 1.32 0.012 1015.79 89.76 7-8 1.32 0.0125 15.79 44.88 总摩擦压力损失：a 77.21588.4476.8929.4784.33P P L =+++=∆总5.6.3.2局部压力损失局部压力损失在管件形状和流动状态不变时，可按下式计算 22υρξgP =∆式中△P—气体的管道局部压力损失，Pa ξ—局部阻力系数管道1～2，弯头2个ξ1=ξ2=0.18则Pa P W 51.101267.2032.1)18.018.0(2=⨯⨯+=∆管道3～4，弯头2个ξ1=ξ2=0.18则Pa P W 34.44266.1332.1)18.018.0(2=⨯⨯+=∆管道5～6，弯头3个ξ1=ξ2=3ξ=0.18则Pa P W 89.88271.1532.1)18.018.018.0(2=⨯⨯++=∆管道7～8，无弯头，故无局部阻力损失 总的局部阻力损失：PaP W 74.23489.8834.4451.101=++=∆总5.7 换热器的选型（1） 换热面积的计算 取12185--⋅⋅=c mw K o)(12T Tmc t KA Q -=∆=34.2203011090560ln)30110()90560(=-----=∆t6.3450053.132.199.171534.220185⨯⨯⨯=⨯⨯∴A23.7m A =本设计采用的是管壳式换热器，冷热两种流体在其中换热时，一种流体流过管内，其行程称为管程，另一种流体在管外流动，其行程称为壳程，选用管径为Φ25×2.5的无缝钢管，型号为BEM700-2.51.6-200-925-4I 的换热器，其主要参数为管外径为25mm,管长9m ，换热面积为10m 2。