燃煤锅炉烟气的除尘工艺设计

大气污染控制工程课程设计设计题目：21T燃煤锅炉烟气的除尘工艺设计姓名：

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目录

1设计任务及基本资料

1.1课程设计题目

21t/h燃煤锅炉烟气的除尘工艺设计

1.2课程设计参数和依据

1.2.1课程设计目的

大气污染控制工程课程设计是配合大气污染控制工程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、基本技能和专业知识分析问题和解决工程设计问题的能力，培养学生调查研究，查阅技术文献、资料、手册，进行工程设计计算、图纸绘制及编写技术文件的基本能力。

1.2.2设计要求

设计思想与方法正确；态度端正科学；能正确运用所学的理论知识；能解决实际问题，具备专业基本工程素质；具备正确获取信息和综合处理信息的能力；文字和语言表达正确、流畅；刻苦钻研、不断创新；按时按量独立完成；图文工整、规范，设计计算准确合理。整体设计方案要重点突出其先进性、科学性、合理性和实用性。

1.2.3课程设计参数和依据

1.锅炉蒸发量2t/h~30t/h

2.煤的工业分析如下表（质量比，含N量不计）：

低位发热20939

C

H

S

O

灰分

水分

2.锅炉型号：FG-35/型

3.锅炉热效率：75%

4.空气过剩系数：

5.水的蒸发热：Kg

6.烟尘的排放因子：30%

7.烟气温度：473K

8.烟气密度：m3

9.烟气粘度：pa·s

10.尘粒密度：2250kg/m3

11.烟气其他性质按空气计算

12.烟气中烟尘颗粒粒径分布：

平均粒径/μm 3 15 25 35 45 55 >60 粒径分布/％

3

20

15

20

16

10

6

3

7

13.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/m3；

1.3 物料衡算 1.3.1

除尘系统的论证选择

（1）锅炉烟气含尘、含硫量计算

利用低位发热量、锅炉热效率、水的蒸发热求需煤量 蒸发量为21t/h 的锅炉所需热量为： 需煤量： 设1kg 燃煤时： 燃料成分名称

可燃成分含量(﹪)

可燃成分的量(﹪)

理论需氧量

/mol

废气中组分

/mol

C H S O 水 灰分

16 —— —— ——

8 —— —— CO2 16 H2O SO2 —— 5 H2O —— 合计

1.3.2 标准状态下理论空气量

理论需氧量为kg

1.3.3 标准状态下理论烟气量 1.3.4

标准状态下实际烟气量

T=473K 时，实测烟气体积

烟气量3

3

14.4 3.441049536/m h ??=

1.3.5 标准状态下烟气含尘浓度

标准状态烟气浓度 实际烟气浓度

1.4工艺方案的比较和选择

1.4.1除尘效率

标况下的除尘效率为

1.4.2除尘设备的论证

预除尘设备的论证选择

烟气的预除尘设备一般选用重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器、多管旋风除尘器和喷淋洗涤塔等。它们基本性能如表下表2—1示。

表2—1 除尘设备的基本性能

除尘器名称阻力（Pa）除尘效率(﹪)初投资运行费用重力沉降室50~150 40~60 少少

惯性除尘器100~500 50~70 少少

旋风除尘器400~1300 70~92 少中多管旋风除尘器800~1500 80~95 中中喷淋洗涤塔100~300 75~95 中中

表2—2 各种除尘器设备费、耗钢量及能耗量指标

除尘器名称

所占空间体积

［m3/(1000m3/h)］

存储设备费

（比值）

耗钢量

［kg/(m3/h)］

能耗量

（Kj/m3）

重力沉降

室

20~40

惯性除尘

器

~ ~ ~

旋风除尘

器

约~ ~ ~

多管旋风

除尘器

~ ~ ~

表2—3

除尘器名称

除尘

作用力

最佳粒

径/μm

投

资比较

阻力Pa 温

度℃

备注

重力尘降室重力>100 低200~1000 <400 占地面积

大，除尘

效率低

惯性除尘器

惯性

力

>50 低400~1200 <400 除尘效率较

低

旋风除尘器

离心力

5~20 中 400~2000 <400

以下为各种除尘器的优缺点 1.重力沉降室

利用粉尘与气体的比重不同的原理，使扬尘靠本身的重力(重力) 从气体中自然沉降下来的净化设备，通常称为沉降室或降生室。它是一种结构简单、体积大、阻力小、易维护、效率低的比较原始的净化设备，只能用于粗净化。重力降尘室的工作原理如下图所示：含尘气体从一侧以水平方向的均匀速度V 进入沉降室，尘粒以沉降速度V 沉下降，运行t 时间后，使尘粒沉降于室底。净化后的气体，从另一侧出口排出

2.惯性除尘器

惯性除尘器也叫惰性除尘器。它的原理是利用粉尘与气体在运动中惯性力的不同，将粉尘从气体中分离出来。一般都是在含尘气流的前方设置某种形式的障碍物，使气流的方向急剧改变。此时粉尘由于惯性力比气体大得多，尘粒便脱离气流而被分离出来，得到净化的气体在急剧改变方向后排出。

惯性除尘器以百叶式的最常用。（它适用于净化含有非粘性、非纤维性粉尘的空气，通常与其它种除尘器联合使用组成机组

3.旋风除尘器

工作原理:：旋风除尘器的工作原理如下图所示，含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气管之间，形成旋转向下的外旋流。悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流转到除尘器下部，由排尘孔排出。净化后的气体形成上升的内旋流并经过排气管排出。

应用范围及特点：旋风除尘器适用于净化大于5~10微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。 4.电除尘器

电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行的电离过程使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离的一种含尘设备，其优点为：压力损失小一般为200~500pa ，烟气量大，能耗低，对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99%，可在高温和强腐蚀气体下操作。

综上所诉通过比较，旋风除尘器管理、制作方便，体积小、价格便宜，因此，选用旋风除尘器作为二级除尘系统中的预除尘。

1.4.3 工艺方案（包括选用什么除尘器，多高的烟囱）

采用二级处理，首先利用旋风除尘为一级除尘

2 工艺计算

2.1 一级除尘装置——旋风除尘器 2.1.1

设备计算

烟气处理量3

49536/Q m h =

初步选用XLP/B 型旋风除尘器，处理烟气量大，选用6个并联 每个的烟气处理量3

4953668256/v q m h =÷=

根据所选除尘器类型可知 5.8ζ=，取进口气速为20m/s

则22111

5.8 1.18201369200022

p u Pa Pa ζρ?=

=???=< 进口截面积218256/3600

0.11520

v q A bh m u ==

== 旋风器的主要尺寸比例图

入口比例b m 入口高度h m 筒体直径D m 排出管直径

de m 筒体长度L m 锥体长度H m

245

490

816

490

1390

1880

交界圆柱面的直径： 00.70.70.490.343e d d m ==?=,00.172r m ∴

=

∴分割粒径：1

15

2

2

02201818 2.410 1.060.172 6.55225028.58r c p t v r d m v μμρ-????

????=== ? ? ???

??? 分级效率：()()

2

2

/1/pi

c i

pi

c

d d d d η=

+

各分级除尘效率如下：

总除尘效率：68.5%i i

i

g

ηη=

=∑

经预除尘后烟气含尘浓度：()33771168.5%1187.9/mg m ?-=

标准状况下烟气含尘浓度:

273

1187.9685.6473?

=3/mg m ∴二级处理的效率最低要达到： 200

(1)%70.8%685.6

-=

2.1.2

选型论证

A ’=a ×b=0.60.30.18?=m 2 u= v q /A’=s

△P=ξu 2ρ/2=1070 Pa

因为采用的是并联，所以要乘一个压力系数变化— 取则△P =1070 ×=1177 Pa ﹤1450 Pa 符合要求。 2.1.3

设备选型

选择6台XLP/B 型旋风除尘器并联使用

2.2 二级除尘装置——板式电除尘器 2.2.1

设备计算

(1)ω值的确定

影响ω的因素有很多，煤的含硫量是影响ω的主要因素，板式电除尘器的板间距—，电晕线采用芒刺型电极，本设计极间距取为300mm 时，可按照下式计算ω：

式中，S —煤的含硫量（%）；本设计中含硫量为%

K —平均粒度影响系数；其值按表1选定

表1平均粒度影响系数

式中:

1W ,2W ,L -- 粒度为1a ,2a ,L 组成的百分比； 1a ,2a ,L --粒度平均粒径；

表2烟气粒度分布表

查表1，K 取 则0.625

7.4KS

ω=，0.625

=7.40.99 1.7

=10.21cm/s ω??

（2）计算所需收尘极面积A

本设计取板式除尘效率至少为97%，则选取除尘效率为99% 式中，A —所需收尘极面积； Q —被处理烟气量；

η—除尘器要求的除尘效率；

ω—粉尘驱进速度m/s

'k —储备系数

按一台除尘器计算 Q 为518403

/m h

取除尘效率为99%，K 取1

则，249536ln(199%)

62136000.1021

A m --=

=?

（3）初选电场断面'F

'3600Q F v

= 式中：3

Q --被处理的烟气量（m /h ）；

v --电场风速（m/h ）。

电场风速的确定:积尘区风速的变化较大，但除尘器内平均流速却是设计和运行 要参数。由处理烟气量和电除尘器过气断面面积计算烟气的平均流速。电场风速v 可取。取v 为s 时

则249535

'8.63600 1.6

F m =

=?

（4）电除尘器的板极高度h

则采用单进风口（每台除尘器仅有一个进器箱）

为了使气流沿断面均匀分布，所以进风口所对应的断面要接近于正方形或高度略大于宽度（最大取倍）。

所以板极高度 3.0h m ≈=

(5)通道数Z '

(2')F Z S K h

=

- 式中，

2S —相邻两极板中心距（m ） 'K —收尘极板的阻流宽度 取'0.0015K m =

9

10.1(0.30.0015) 3.0

Z =

=-?圆整为11Z =

（6）电场断面F （7）除尘器内壁宽度B

本设计为单进风口，则b ??B=2S Z+2

式中，b ?—外层的一排极板中心线与内壁的距离 可在50:100mm 间选取，本设计中取60mm （8）每个电场的电场长度l

电除尘器每个电场的长度l 可按下式计算：2A

l

nZh

=

表3-1 电场数量的选择

式中，n------电场数量，查表取3

(9)工作电压U (10)工作电流I

2.2.2 选型论证

由当要求电除尘器效率大于97%时，除尘器的长高比至少要达到1.0~1.5得，

3.14l m =, 3.0h m = 3.14 1.053.0

l h ==故在范围内，因此符合效率在97%以上

2.2.3 设备选型

SHWB 型单进风板式除尘器

2.2.4 效率总论证

一级除尘效率为168.5%η=，二级效率299%η=

则总效率为=1-0.3150.01=0.=99.6%>95%η?故符合要求。

3附图3.1旋风除尘器

3.2板式电除尘器

4结论