文丘里除尘器设计说明书.

大气污染控制工程课程设计学院：工学院系别：环境工程姓名：学号：指导教师：成绩：2013 年 11 月 29 日目录摘要 (3)关键字 (3)一.前言 (5)二.方案的选择及说明 (5)2.1 除尘器性能指标 (5)2.2 除尘器的选择 (5)三.设计依据和原则 (6)3.1 依据 (6)3.2 原则 (6)四.管道设计计算 (6)4.1 基本数据 (6)4.2烟气排放量以及组成 (7)4.3 管道计算 (8)4.3.1除尘系统工艺流程图 (8)4.4.2管道直径的确定 (8)4.4 管道压力损失的计算 (9)4.4.1 摩擦阻力损失 (10)4.4.2局部压力损失 (11)4.4.3系统的压力损失 (12)五.换热器的选型 (12)六.文丘里洗涤器几何尺寸和压损计算 (13)6.1管径 (13)6.2管长 (14)6.3压力损失 (14)6.4除尘效率的计算 (15)6.5脱水器的选择(捕集器） (15)6.6喷嘴选型 (16)七.风机的选型 (17)八.烟囱的高度计算 (18)九.设计结果列表 (21)十. 总结 (22)参考文献 (23)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5748.3kg/h,分析锅炉烟气特点，排烟温度550℃,烟气密度：1.37kg/m3及排放要求后初步选择了文丘里除尘器，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，培养学生运用所学习知识进行烟气处理工艺的设计。

本次设计，是让学生针对给定的处理工艺，选择相应参数的计算，绘制工艺图，使学生具有初步的烟气处理单元的设计能力。

关键字：烟气特点，锅炉，文丘里除尘器A small coal-fired boiler flue gas dust removal system designAbstract：The design for a small coal-fired boiler flue gas dust removal system design,the design of coal consumption for the 5748.3kg/h, analysis of boiler flue gas, flue gas temperature is 550 ℃, smoke density: 1.37kg/m3 and emission requirements after the preliminary selection of Venturi filter, through the course of the core content to further consolidate the course of study, master these lection and calculation of design the content and the related parameters, and makes the knowledge system, training the students to use the knowledge to design process of flue gas treatment. This design, is to let the students for a given treatment, select the appropriate parameters calculation, drawing, enable the student to have the design capability of flue gas treatment unit preliminary.Key words：Characteristics of smoke, boiler dust collector, Venturi除尘设计任务书一设计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：5748.3kg/h。

排烟温度：550℃空气过剩系数：α=1.4烟气密度（标态）：1.37kg/m3室外空气平均温度；4℃；锅炉出口前烟气阻力：1200Pa；三设计目的要求设计烟尘浓度排放≤200mg/m3。

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。

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）主体设备图锅炉烟气除尘系统设计书 一.前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SO 2危害的关键问题。

二.方案的选择及说明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）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除尘器名称 适用的粒径范围 （μm ） 效率 （%） 阻力 （Pa ） 设备费运行费重力沉降室 >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 卧式旋风水膜除尘器 ≥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0.5-190-984000少大的出净化设备，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。

三．设计依据和原则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）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。

四.管道设计计算4.1 基本数据锅炉型号：未知；设计耗煤量：5748.3 kg/h；排烟温度：550℃；空气过剩系数：α=1.4；烟气密度（标态）：1.37kg/m3室外空气平均温度；4℃；锅炉出口前烟气阻力：1200Pa；烟气其他性质按空气计算；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/m3。

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：0.80%、灰分：9.01%。

4.2烟气排放量以及组成表5-2 烟气排放量及组成以1kg 煤为基准各组分 质量 mol 需O2量（mol ）产生烟气量（mol ）CO 2 H 2O SO 2 N2 C 849 70.75 70.75 70.75 0 0 0.00 H 31.9 31.90 7.975 0 15.95 0 0.00 O 10.7 0.67 -0.3343750 0 0 0.00 N 7.6 0.54 0 0 0 0 0.27 S 2.7 0.08 0.08 0 0 0.08 0.00 H2O 8 0.44 0 0 0.44 0 0.00 灰分90.10 总和78.4870.7516.390.080.27上表以1kg 煤为基准计算理论需氧量10004.2202÷⨯=（需氧量）O Vkg m V O /7578.110004.22)3344.00844.0975.775.70(302=÷⨯-++= 理论空气量：)78.31(002+⨯=O a V Vkg m V a /4025.878.475784.130=⨯=实际空气量：0a a V V ⋅=αkg m V a /7635.114025.84.13=⨯=过剩空气量:02a a O V V V -=kg m V O /361.34025.87635.1132=-=其中N 2:78.478.302⨯=a N V V kg m V N /6446.678.478.34025.832=⨯=理论烟气量：kgm Vf /6046.810004.22)0844.02715.04444.095.1575.70(6446.630=÷⨯+++++=则实际烟气量：20O V Vf Vf +=1总的烟气量：q Vf Q ⋅=s m h m Q /1061.19/897.687813.574896561.1133==⨯=标态下烟气含尘浓度：0C =⨯灰质量排灰系数总烟气量30/1084.2%2886.687813.57481.90m g C =⨯⨯=除尘效率：514.90101084.220013=⨯-=y %烟气出口温度的总烟气量：'''12'11.98561(273550)36.0722273PVf PVf Vf Vf Tf Tf Tf Tf =⇒==+=则550℃的总烟气量：s m h m Q i /5986.57/827.2073533.57480722.3633==⨯=4.34.3.14.4.2管道直径的确定管段（1-2） 31257.5983/Q m s -=查设计手册取管道中气速v=18m/s ，可得 d 1-2=v Q π4 2.02m = 根据实际管道情况，取d 1-2=2m 实际流速 224457.598318.34/3.142Q V m s d π⨯===⨯实 管段（3-4） 标况下温度为95℃，即T=368.15K334368.1519.106125.75273.15Q m -=⨯=取气体流速18m/s ，d 3-4=v Q π41.35m = 管道取一致， 取d 5-6 =1.4m 实际流速 224425.7516.74/3.14 1.4Q V m s d π⨯===⨯实 管段（5-6） 标况下温度为76.16℃，即T=349.31 K 356349.3119.106124.43273.15Q m -=⨯=取气体流速18m/s ，d 5-6=v Q π41.31m = 管道取一致， 取d 5-6 =1.4m 实际流速 224423.4315.88/3.14 1.4Q V m s d π⨯===⨯实管段（7-8） 标况下温度为76.16℃，即T=349.31 K 378349.3119.106124.43273.15Q m -=⨯=取气体流速18m/s ，d 5-6=v Q π41.31m = 管道取一致， 取d 7-8 =1.4m 实际流速 224424.4315.88/3.14 1.4Q V m s d π⨯===⨯实列表为（表4-4-2）：4.4 管道压力损失的计算管段气体体积m3/s管段温度 气体流速 计算管径(m) 水力半径R （取整）（m ） 实际流速（m/s ）标况下实际中 ℃（K ） K （m/s ） （取管道规格） 1—2 烟气19.106159.5983550 823.15 18 2 0.085 18.34 2—3 25.75 95 368.15 18 1.4 0.085 16.74 3—4 24.43 76 349.15 18 1.4 0.085 15.88 4—524.4376349.15181.40.08515.884.4.1 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 22ρυλ⋅=∆d LP 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烟气密度211V V g ρρ=根据已知的数据：煤气在标况下的密度3/37.1m kg =ρ550℃时，烟气密度3/4546.0m kg =ρ95℃时，烟气密度31.0165/kg m ρ=76℃时，烟气密度31.0718/kg m ρ=76℃时，烟气密度31.0718/kg m ρ=管段1～2，在操作条件下3/k 4546.0m g g =ρ，10,2,18.34/,0.012L m d m v m s λ====（镀锌管）2212100.454618.340.012 4.592 1.42g v L p Pa d ρλ-⨯∆==⨯⨯=管段3～4在操作条件下31.0165k /g g m ρ=，20, 1.4,16.74/,0.012L m d m v m s λ====（镀锌管）223420 1.016516.740.01224.422 1.42g v L p Pa d ρλ-⨯∆==⨯⨯=管段5～6，在操作条件下31.0718k /g g m ρ= 5, 1.4,15.88/,0.012L m d m v m s λ====（镀锌管）22565 1.071815.880.012 5.792 1.42g v L p Pa d ρλ-⨯∆==⨯⨯=管段7～8 在操作条件下31.0718k /g g m ρ= 5, 1.4,15.88/,0.012L m d m v m s λ====（镀锌管）22565 1.071815.880.012 5.792 1.42g v L p Pa d ρλ-⨯∆==⨯⨯=整理数据表格如下（表5-4）：管段标况下管道中摩擦阻力系数 管道长度 气体流速 摩擦阻力损失 体积密度体积 密度 1-2 19.1061.3759.59 0.4546 0.012 10 18.34 4.59 3-425.751.01650.0122016.7424.425-6 24.43 1.0718 0.012 5 15.88 5.79 7-824.431.07180.012515.885.79总摩擦压力损失为：4.5924.4217.385.7952.18P P Pa ∆=∑∆=+++= 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 22υρξg P =∆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20.454618.34(0.180.18)27.52Pa 2w P ⨯∆=+⨯= 管道3～4，弯头2个ξ1=ξ2=0.18则21.016516.74(0.180.18)51.27Pa 2w P ⨯∆=+⨯= 管道5～6，弯头3个ξ1=ξ2=0.18则21.071815.88(30.18)72.97Pa 2w P ⨯∆=⨯⨯= 管道7～8，无弯头，故无局部阻力损失 4.4.3系统的压力损失摩擦阻力损失 △P L 总=4.59+24.42+17.38+5.79=52.18Pa 局部阻力损失 △P w 总=27.52+51.27+72.97=151.76Pa除尘器压损 △P c =5168.13+570=5738.13Pa （文丘里管和脱水器两部分） 总压力损失△P =△P L 总+△P w 总+△P c =52.18+151.76+5738.13=5942.07Pa五.换热器的选型1.进口温度 5501=T ℃ 出口温度2T =95℃ 5.322295550=+=∆T ℃ 进： 251=T ℃ 出：902=T ℃2. 查表 T =300℃ 122.11=P C kJ/(kg ·℃) T=400℃ 138.12=P C kJ/(kg ·℃) 1285.1)3005.322(300400121=-⨯--+=P P P P C C C C kJ/(kg ·℃)3.热负荷 t W C Q P ∆⋅⋅=2121T T =ρρ 标准状况下烟气密度3/37.1m kg =ρ 则322/4546.015.27315.27355037.1m kg =⇒+=ρρh kg Q W i /05.942634546.083.2073752=⨯=⋅=ρh kj t W C Q P /1084.4)95550(05.94263128.17⨯=-⨯⨯=∆⋅⋅= 42.200)ln()259090550ln()2590()90550(2121==∆∆∆-∆=∆-----t t t t t m假定冷却器为壳测单程，则查表得修正系数124.025*******=--=A E 08.7259090550=--=A R 8.0=t F336.1608.004.200=⨯=∆m t 假定传热系数c m W K o ⋅=/300则所需的传热面积275115.2796.3336.1603001084.4m t K Q A m =⨯⨯⨯=∆⋅=取安全系数为1.02 则21017.2855117.27902.1m 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BESX1200-1.0-285-4.5/25-6REB 的换热器，其主要参数为管外径为25mm,管长4.5m ，换热面积为285m 2。