大气污染控制工程课程设计-文丘里除尘器

大气污染控制工程课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 -文丘里除尘器 某小型燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计 摘要:该设计主要为某小型燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计，设计耗煤量为 ?,烟气密度:1.37kg/m及排放要求203.8kg/h, 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 锅炉烟气特点，排烟温度160 后初步选择了文丘里除尘器，在燃烧锅炉中将产生大量含有二氧化碳和粉尘的烟气，该废气若不经处理直接排入大气，不仅会污染周围环境，而且导致了极大地原物料消耗，为此必须进行处理，故将从锅炉出来的烟气经过管道将其汇集通过风机的作用送入烟囱排入大气中。工艺流程包括换热器、3管道、文丘里除尘器、风机电机等。 关键词:烟气特点、锅炉、文丘里除尘器 1 一 设计 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目 某小型燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计。 二 设计资料 设计耗煤量:203.8kg/h。 排烟温度:160? 空气过剩系数:α=1.25 烟气密度(标态):1.37kg/m 室外空气平均温度;4?; 锅炉出口前烟气阻力:1200Pa; 3 三 设计目的 要求设计烟尘浓度排放?200mg/m。 本设计的目的在于进一步巩固和加深理解课程理论，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力，包括工程设计的基本方法和步骤，技术资料的查找与应用以及绘图能力的训练，综合运用本课程及其有关课程的理论知识解决工程中的实际问题。 3 四 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 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 选择和说明(附流程简图) 3) 除尘(净化)设备设计计算 4) 附属设备的选型和计算(集气罩、管道、风机、电机) 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(净化)系统平面布置图、立面布置图、轴测图 (三)绘制除尘(净化)主体设备图 2 五 设计内容 5.1 引言 我国是以煤为主要能源的国家。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。 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 重力沉降室 惯性除尘器 旋风除尘器 水浴除尘器 卧式旋风水膜除尘器 冲激式除尘器 电除尘器 袋式除尘器 文丘里除尘器 适用的粒径 范围 (μm) >50 20-50 5-15 1-10 ?5 ?5 0.5-1 0.5-1 0.5-1 效率 (%) <50 50-70 60-90 80-95 95-98 95 90-98 95-99 90-98 阻力 (Pa) 50 300 800 600 800 1000 50 1000 4000 少 少 少 中 中 多 中上 少 设备费 少 运行费 少 少 中 中下 中 中上 中上 大 大 5.2.2 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(各种除尘器对不同粒径粉尘的除尘效率见表 1); (2)选用的除尘器是否满足排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 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 3 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。 综合考虑对除尘效率的要求、水泥的性质及经济成本等宜选用文丘里除尘器。 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 管道设计计算 5.4.1 基本数据 锅炉型号:FG-35/3.82-M型(35t蒸气/h);设计耗煤量:203.8 kg/h;排烟温度:160?;空气过剩系数:α=1.25;烟气密度(标态):1.37kg/m 4?;锅炉出口前烟气阻力:1200Pa;烟气其他性质按空 室外空气平均温度; 气计算;排灰系数28%，按锅炉大气污染物排放标准(GB13217-2001)中二类区标准执行:标准状态下烟尘浓度排放标准:200mg/m。 煤的工业分析(无烟煤):C:84.9%、H:3.19%、S:0.27%、O:1.07%、N:0.76%、水分:8.80%、灰分:1.01%。 4 33 5.4.2烟气排放量以及组成 表5-2 烟气排放量及组成 各组分CHONSH2O 灰分 质量84931.910.77.62.78810.10 mol70.7531.900.670.540.084.89 需O2量(mol)70.757.975-0.334375 00.08078.48 产生烟气量(mol) CO270.750000070.75 H2O015.950004.8920.84 SO200000.0800.08 N20.000.000.000.270.000.000.27 总和 上表以1kg煤为基准计算 理论需氧量:70.75+7.975+0.084-0.335=78.474mol 理论空气量:78.474×(3.76+1)=373.54mol 实际空气量:373.54×1.25=466.93mol 过剩空气量: 466.93,373.54=93.39mol 其中N2:78.474×3.76=295.06mol 理论烟气量:70.75+20.84+0.08+0.27=91.94mol 则总烟气量=烟气+过剩空气=(91.94+295.06+93.39)×22.4×0.001=10.76m 乘以用煤量:10.76×203.8=2192.89m/h=0.61m/s 1kg烟气中灰分:10.1×28,=2.828g 2.828×203.8=576.35g/h=0.16g/s 烟气含尘浓度:0.16/0.61=0.26g/m 5.4.3 管道计算 (1)除尘系统工艺流程图 3 3 3 3 (2)管道直径的确定 管段(1-2) 433.15 273.15 5 查设计手册取管道中气速v=12m/s，可得 d1-2=4 根据实际管道情况，管道V实 管段(3-4) 标况下温度为120?，即T=393.15 K 取气体流速12m/s，d3-4=4 管道取一致， 取d5-6 =0.28m 实际流速 V实 管段(5-6) 标况下温度为80?，即T=353.15 K 取气体流速12m/s，d5-6=4 管道取一致， 取d5-6 =0.28m 实际流速 V实 管段(7-8) 标况下温度为80?，即T=353.15 K 取气体流速12m/s，d5-6=4 管道取一致， 取d7-8 =0.28m 实际流速 V实 列表为(表5-3): 气体体积m3/s 管段1—22—33—44—5 烟气0.76标况下 实际中1.2051.1771.1221.122 管段温度?(K)160150130130 K433.15423.15403.15403.15 气体流速(m/s)12121212 计算管径(m)(取管道规 格)0.34 0.340.340.34 5.4.4 管道压力损失的计算 5.4.4.1 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 式中?PL—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 ρ—管 80?时，烟气密度?时，烟气密度 管段1,2，在操作条件下 333 3 3 m3，(镀锌管) 2 d20.282 管段3,4在操作条件下 ，(镀锌管) 7 2 d20.282 管段5,6，在操作条件下 (镀锌管) 管段7,8 在操作条件下 d20.282 (镀锌管) 整理数据表格如下(表5-4): 标况下 管段 体积 1-2 3-4 0.61 5-6 7-8 1.37 0.79 0.79 1.06 1.06 0.012 0.012 15 5 12.84 12.84 56.17 18.72 密度 体积 0.97 0.88 密度 0.86 0.95 力系数 0.012 0.012 度 10 10 速 15.76 14.3 力损失 45.77 41.63 管道中 摩擦阻 管道长 气体流 摩擦阻 2 d20.282 总摩擦压力损失为: 29Pa 5.4.4.2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 2 气体的管道局部压力损失，Pa ξ—局部阻力系数 式中?P— 管道1,2，弯头2个ξ1=ξ2=0.18则 8 管道3,4，弯头2个ξ1=ξ2=0.18则 管道5,6，弯头3个ξ1=ξ2=0.18则 管道7,8，无弯头，故无局部阻力损失 5.4.4.3系统的压力损失 摩擦阻力损失 ?PL总=45.77+41.63+56.17+18.72=162.29Pa 局部阻力损失 ?Pw总=38.45+34.97+47.18=120.6Pa 除尘器压损 ?Pc=3230+570=3800Pa(文丘里管和脱水器两部分) 总压力损失?P=?PL总+?Pw总+?Pc =162.29+120.6+3800=4082.89Pa 5.5 换热器的选型 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9 (1)管径 式中 D—管径，m ; Q—进口气体流量，0.61×3600=2196m/h 一般取进口流速υ1=16,22m/s 出口流速υ2=18,22m/s 喉管流速υr=50,180m/s 取进口流速υ1=20m/s ，则进口管径 出口流速υ2=20m/s ，则出口管径喉管流速υr=80m/s (2)管长 ，则喉管管径 渐缩管的中心角α1取25?，渐扩管的中心角α2取6?，当选定两个角之后，计算 94m 扩散管长 2222 收缩管长 喉管长度Lr对文丘里管的凝聚效率和阻力皆有影响。实验证明，Lr=(0.8,1.5) Dr，取Lr=1.5 Dr=1.5×0.098=0.147m 10 文丘里管示意图 (3)压力损失 根据有些学者提出的模式认为气流的全部能量损失仅用在喉部将液滴加速到气流速度，由此导出压力损失的近似表达式为 式中 ?P—文丘里洗涤器的气体压力损失，cmH2O υr—喉部气体速度，cm/s L—液气体积比，一般为0.5,1L/m，取L=0.5 故 (4)除尘效率的计算 根据国家规定的烟尘排放浓度标准, C?100mg/m,故除尘器应该达到的除尘效率为: ηT=1,(100/1920)×100% =94.8% 除尘效率按下列公式估算: η=(1,9266Δp-1.4333) ×100% 式中 η—除尘效率，% ; Δp—压力损失，Pa 。 η=(1,9266Δp =92.44% (5)脱水器的选择 脱水器串联在文丘里洗涤器后，作为凝聚水滴和吸收某些气态污染物的作用。 -1.43) ×100%=(1,9266×3230-1.43) ×100% 11 根据进入文丘里除尘器的风量Q=3168m/h,选择CLS/A-5型号的脱水器。 CLS/A型带有挡水圈，以减少除尘器的带水现象，在筒体内壁表面始终保持一层连续不断地均匀往下流动的水膜。含尘气体由筒体下部切向进入除尘器并以旋转气流上升，气流中的粉尘粒子被离心力甩向器壁，并为下降流动的水膜捕尘体所捕获，粉尘粒子随沉渣水由除尘器底部排渣口排出，净化后的气体由筒体上部排出。 主要参数如下表: 表5-5 3 风量/m/h 3500 3压损/Pa 570 筒体高度H/mm 3545 筒体直径D/mm 500 出口直径/mm 114 (6)喷嘴选型 喷嘴是湿式除尘设备的附属构件之一，对烟气冷却、净化设备性能影响很大，根据喷嘴的结构形式不同，一般可分为喷洒型喷头、喷溅型喷嘴和螺旋型喷嘴等，本设计采用螺旋型喷嘴的碗型喷嘴，其计算过程如下: ?设计参数:喷水量3.7m/h，喷射角75?，出水口轴向流速为8m/s，则出水口面积为: 3 ，出水口直径为 ?取蜗室入口流速为4m/s，则蜗室切向入口纵断面积为 12 ?水口根据总风量和总压力损失选择合适的风机。在选择风机时按下式计算。 Q0=K1K2Q 式中 Q—管道系统的总风量，m/h K1—考虑系统漏风所附加的安全系数。一般通风系统取1.1，除尘系统取1.15， 13 3 本设计中取K1=1.15 K2—除尘器或净化设备的漏风所附加的安全系数，取0.1 故Q0=1.15×0.1×2844=327.06m/h Pf=(K3 ?P1+?P2)K4 (2)风压 式中 Pf—风机的风压，Pa ?P1—管道系统的总压力损失，Pa 除尘器的压力损失，Pa ?P2— K3—管道系统总压力损失的附加安全系数，一般通风系统取1.1,1.15，除尘 系统取1.15,1.20，取K3=1.15 K4—由于风机产品的技术条件和质量标准允许风机的实际性能比产品样本低 而附加的系数，K4=1.08 Pf=[1.15×(162.29+120.6)+3800] ×1.08=4455Pa (3)电机功率 式中 N—风机配用电动机的功率，kW Q0—风机的风量，m/h Pf—风机的风压，Pa η1—风机运行时的效率，一般为0.5,0.7，电机直联传动取0.5 η2—机械传动效率，取1.00 K—电动机轴功率安全系数，离心通风机取1.40 3 风机根据风压、风量、功率选择C6-48型的锅炉风机。 表5-6 除尘风机性能表 风机类 型 锅炉风 机 型号 Y8-39 全压/Pa 2136, 5762 风量/(m/h ) 2500,26000 3功率/kW 3,37 备注 用于锅炉，也常用于大 中型除尘系统 5.8烟囱的高度计算 (1)烟囱出口 3式中 Q—通过烟囱的总烟气量， m/s vi—按表选取的烟囱出口烟气流速，选定vi=4 m/s 14 表5-7 烟囱出口烟气流速 通风方式 机械通风 自然通风 运 行 情 况 全负荷时 10,20 6,8 最小负荷 4,5 2.5,3 (2)烟囱高度的确定 一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量为Q=35t/h，表5-8 燃煤、燃油(燃轻柴油、 煤油除 外)锅炉房烟囱最低允许高度 表5-8 锅炉房装机总 容量 烟囱最低高度 MW t/h m <0.7 <1 20 0.7,<1.4 1,<2 25 1.4,<2.8 2,<4 30 2.8,<7 4,<10 35 7,<14 14,<28 10,<20 20,?40 40 45 查上表可得:H烟囱 烟囱底部直径 式中D——烟囱出口直径，m; H——烟囱高度，m; i——烟囱锥度，通常取i,0.02~0.03。 选定i=0.025 (3)烟囱的抽力 烟囱的抽力取决于烟温、空气温度及烟囱高度，烟温越高，周围空气温度越低， 烟囱的抽力越大;烟囱高度越高，其抽力也越大。 11 式中H—产生抽力的管道高度，m t0—外界空气温度 ? tf—计算管段中烟气的平均温度 ? tf=(160+120+90+80)/4=112.5? 15 B—当地大气压 Pa 11 21.2Pa 5.9 设计结果列表 本设计的燃煤电站锅炉烟气除尘系统及附属设备主要有:文丘里除尘器、脱水 器、换热器、风机、电机、除尘系统管道、烟囱等。除尘净化系统设备的选型见 -9。 下表5 表5-9 除尘净化系统设备一览表 序号 1 名称 文丘里除尘器 规格 数量 1 设计参数 进口D1=0.197m，出口D2=0.197m,喉管Dr=0.098 管长L1=0.22m L1=0.94m 3 风量:3500 m/h 压损:570Pa 筒体高度H:3545mm 筒体直径D:500mm 出口直径: 114mm D:0.44m,d1=2.7m 管外径为25mm,管长9m，换热面积为200m 2 2 脱水器 3 4 烟囱 换热器 CLS/A-5 1 H:45m BEM700- 1 2.59-200--4I 1.625 1 5 风机 锅炉风机Y8-39 1 全压:2136,5762Pa 3 风量:2500,26000m/h 功率:3,37 kw 气体流速v:12m/s 6 除尘系统管道 管段1:D×L:280mm×10000m 管段2:D×L:280mm×10000m 管段3:D×L:280mm×5000m 管段4:D×L:280mm×15000m 4 16 六( 总结 本次大气课程设计主要从除尘器系统方面锻炼了我们的思维能力，从对所设计的除尘器不甚了解到查阅大量资料设计参数、设备主要尺寸以及对整个工艺的工艺流程有个大概的了解和思考路线，一个初步设计显现了出来，这其中的收获和坚辛只有经历过的人才能知晓。 设计中首先对所给原始数据条件按照设计要求进行了分析，查阅工具手册确定相关的主要参数计算范围，然后最重要的是确定除尘系统的工艺流程。对文丘里除尘器进行设计计算包括主要尺寸、压力损失等，最后是风机的选型计算和烟囱的直径和高度计算，此次课程设计过程中不免错误的发生，从找出错误到改正错误这就是一个对知识重新了解的过程，这也加深了我对课本知识的理解，收益良多，能完成此次课程设计要感谢老师们悉心提供帮助和热情解答疑问～ 17 参考文献 [1 ]陈家庆. 环保设备原理与设计(第二版). 北京:中国石化出版社，2008. [2 ]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，2002. [3 ]何争光. 大气污染控制工程及应用实例. 北京:化学工业出版社，2004. [4 ]黄学敏. 大气污染控制工程实践教程. 北京:化学工业出版社，2003. [5 ]周迟骏.环境工程设备设计手册. 北京:化学工业出版社，2009. [6 ]李连山.大气污染控制工程.武汉:武汉理工大学出版社，2003 18