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1、 《大氣污染控制工程》 課程設計報告 題 目： 某燃煤鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)設計 院 （系）： 城市建設學院 專業(yè)班級： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 組 別： 第五組 2015年05月04日至2015年05月08日 華中科技大學武昌分校制 目 錄 1 燃煤鍋

2、爐煙氣處理現(xiàn)狀 1 2 設計資料和依據(jù) 1 2.1 設計原始資料 1 2.1.1 設計參數(shù) 1 2.1.2 設計內(nèi)容及要求 2 2.2 設計依據(jù) 3 3 燃煤鍋爐煙氣除塵方案 3 3.1 工藝流程 3 3.2 除塵器的選型 3 3.2.1 煙氣量、煙塵濃度、除塵效率計算 4 3.2.2 除塵方案比較 4 4 燃煤鍋爐煙氣除塵方案系統(tǒng)工藝設計 5 4.1 LCPM196-12-2000側(cè)噴脈沖除塵器的設計 5 4.1.1 濾料 6 4.1.2 過濾面積 6 4.1.3 濾袋數(shù)量 6 4.1.4 除塵室尺寸 6 4.1.5 進出口

3、管道直徑 6 4.1.7 清灰時間 7 4.1.8 排灰系統(tǒng) 8 4.1.9 灰斗設計 8 4.1.10 除塵器的保溫和防腐 8 4.1.11 注意事項 8 4.2 煙囪的設計 9 4.2.1 設計與安裝規(guī)定 9 4.2.2 煙囪直徑 10 4.2.3 煙囪高度 10 4.3 輔助設施設計 11 4.3.1 系統(tǒng)阻力損失計算 11 4.3.2 風機及電動機選擇 11 5 課程設計總結(jié) 12 6 附錄 12 某燃煤鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)設計 1 燃煤鍋爐煙氣處理現(xiàn)狀 目前，在國內(nèi)把大氣污染與空氣污染往

4、往當作同一詞使用，即指廠房內(nèi)部或其他勞動場所和活動場所的空氣污染問題。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類在大量消耗能源的同時，將大量廢氣、煙塵雜質(zhì)排入環(huán)境大氣，嚴重影響了大氣環(huán)境的質(zhì)量，尤其在人口稠密的城市和大規(guī)模排放源的附近區(qū)域更為突出。 在燃煤的電廠中，生產(chǎn)性粉塵是指在生產(chǎn)中形成的，能較長時間飄浮在作業(yè)場所空氣中的固體微粒。主要有輸煤系統(tǒng)作業(yè)場所漂浮的煤塵，鍋爐運行中產(chǎn)生的、鍋爐檢修中接觸的鍋爐塵，干式除塵器運行、干灰輸送系統(tǒng)及粉煤灰綜合利用作業(yè)場所的粉塵，電焊操作產(chǎn)生的電焊塵，采用濕法、干法脫硫工藝的制粉制漿系統(tǒng)產(chǎn)生的石灰、石灰石粉塵及石膏干燥系統(tǒng)、脫硫廢渣利用拋棄系統(tǒng)產(chǎn)生的粉塵。對于其中產(chǎn)生的

5、粉塵分散度越高，即粉塵粒徑越小，其在空氣中的穩(wěn)定性越高，在空氣中懸浮越持久，工人吸入的機會越多，對人體危害越大。呼吸性粉塵可沉淀在呼吸性的支氣管壁和肺泡壁上。長期吸入生產(chǎn)性粉塵易引起以肺組織纖維化為主的全身性疾病。 2 設計資料和依據(jù) 2.1 設計原始資料 2.1.1 設計參數(shù) （1）煤的組成成分 表1 媒質(zhì)分析 War/% Ad/% Cdaf/% Hdaf/% Odaf/% Ndaf/% Sdaf/% Vdaf/% Qdw/kJkg-1 8 42 79 5.5 5.1 5.5 4.9 27 19150 （2）煙氣性質(zhì) 鍋爐數(shù)量：1臺；

6、 鍋爐蒸發(fā)量：9 t/h； 鍋爐出口蒸汽壓：25 Mpa； 鍋爐耗煤量：1250 kg/h； 標況下煙氣密度：1.26 kg/m3； 煙氣最高溫度：190 ℃； 空氣過剩系數(shù)：α=1.35； 煙氣在鍋爐出口前阻力：850 Pa； 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù)：26 %； 標況下空氣密度：1.29 kg/m3； 空氣中含水量：0.5 %； （3）煙塵性質(zhì) 表2 灰塵成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO K2O Na2O TiO2 SO3 45.55 42.25 2.52 0.69 4.55 0.54 0.24 3.

7、09 0.57 表3 粉塵粒徑分布 粒徑/μm <1 1-5 5-15 15-30 30-50 >50 質(zhì)量/% 5 18 28 27 14 8 （4）當?shù)貧庀髼l件 當?shù)匚挥诔鞘羞h郊區(qū)，平均大氣壓力：101.8 kPa；溫度平均值：20 ℃；室外風速平均值：2 m/s；海拔高度：50 m。 2.1.2 設計內(nèi)容及要求 （1）設計內(nèi)容 1、燃煤鍋爐煙氣處理現(xiàn)狀描述； 2、燃煤鍋爐煙氣除塵方案比較及確定（工藝流程、煙氣量、煙塵濃度、除塵效率等計算）； 3、除塵器設計：確定其類型、型號、規(guī)格及主要運行參數(shù)（濾料、過濾面積、濾袋、除塵室、進出

8、風通道、清灰及排灰系統(tǒng)、保溫和防腐等）； 4、煙囪設計； 5、管道阻力計算； 6、風機及電機的選擇。 （2）設計要求 1．設計說明書（手書或電子版打印均可） 設計原始資料、設計依據(jù)、設計計算、設計簡圖。應含有封面、目錄、正文、小結(jié)及附錄等部分，文字應簡明、通順、內(nèi)容正確完整，文中公式需用公式編輯器編輯。 2. 袋式除塵器系統(tǒng)圖（CAD繪制） （1）除塵器主視圖、俯視圖、左視圖（A1圖一張）： （2）尺寸標注； （3）主要組成部分標注（氣體進出口、濾袋、灰斗、壓縮空氣、閥門、花板等）； （4）說明部分：圖形比例、所用材料等說明； （5）圖表需清楚整齊，要求上交

9、圖形的電子版和紙質(zhì)版。 2.2 設計依據(jù) 《鍋爐大氣污染排放標準》（GB13271-2001） 《制定地方大氣污染物排放標準的技術(shù)方法》（GB/T 13201-91） 《袋式除塵器用濾料及濾袋技術(shù)條件》（GB12625-2007） 《袋式除塵器用濾袋框架技術(shù)條件》（JB/T 5917-2006） 《袋式除塵器性能測試方法》（GB12138-89） 《除塵器手冊》 《環(huán)境工程設計手冊》 《煙囪設計規(guī)范》（GB50051-2002） 《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50017-2003） 3 燃煤鍋爐煙氣除塵方案 3.1 工藝流程 鍋爐煙氣 局部排風罩 風管

10、除塵器 風機 煙囪 圖2 鍋爐煙氣處理工藝流程圖 3.2 除塵器的選型 3.2.1 煙氣量、煙塵濃度、除塵效率計算 表4 計算表格（以1kg煤為基準） 成分 質(zhì)量（g） 物質(zhì)的量（mol） 理論需氧量（mol） 燃燒產(chǎn)物（mol） C 790 65.83 65.83 65.83（CO2） H 55 25 13.75 27.5（H2O） O 51 3.19 -1.595 0 N 55 3.93 0 1.97（N2） S 49 1.53 1.53 1.53（SO2） 灰分A 420 - 0 0 水分W 80

11、 4.44 0 0 揮發(fā)分V 270 - 0 0 （1） 標況下理論空氣量（m3/kg燃煤） 理論需氧量： 理論空氣量： 即 （2） 標況下理論煙氣量（m3/kg燃煤） 即 （3） 標況下實際煙氣量（m3/kg燃煤） （4） 標況下煙氣流量（m3/h） （5） 工況下煙氣流量（m3/h） （6） 標況下煙氣含塵濃度（mg/m3） （7） 除塵效率 3.2.2 除塵方案比較 （1） 除塵器比較 除塵器名稱 適用 的粒徑范圍（） 效率（%） 阻力（） 設備費 運行費 慣性除塵器 20-50

12、 50-70 300 少 少 旋風除塵器 5-15 60-90 800 少 中 水浴除塵器 1-10 80-95 600 少 中下 電除塵器 0.5-1 90-98 1000 多 中上 袋式除塵器 0.5-1 95-99 50 中上 大 文丘里除塵器 0.5-1 90-98 1000 少 大 除塵器的主要性能指標還包括了除塵效率、壓力損失、處理氣體量與負荷適應性等幾個方面。 （2）型號確定 根據(jù)計算得到的工況下的最大煙氣量23639m3/h ,煙氣溫度190℃,除塵效率99.12%等數(shù)據(jù)，以及設計原始資料中的粉塵

13、性質(zhì)和灰塵組分等因素，確定除塵器的型號為LCPM196-12-2000型側(cè)噴脈沖除塵器。 表5 LCPM196-12-2000側(cè)噴脈沖除塵器性能規(guī)格 技術(shù)參數(shù) 型號 LCPM196-12-2000 處理風量/() 8640～25920 處理風速/() 1.0～3.0 除塵器阻力/Pa 600～1200 出口氣體含塵濃度/mg/m3 <60 過濾面積 144～156 除塵率/% 99.5 設備約重/kg 7070 4 燃煤鍋爐煙氣除塵方案系統(tǒng)工藝設計 4.1 LCPM196-12-2000側(cè)噴脈沖除塵器的設計 4.1.1 濾料 對濾

14、料的選擇主要應考慮： (1)煙氣溫度。煙氣最高溫度：160 ℃，所以處理鍋爐煙氣的濾料要有一定的溫度承受能力。 (2)排放標準。如果必須達到很低的出口排放量，則越是有效的濾料越有利。 (3)費用。濾料的相對價格最多有相差十幾倍的，所以必須根據(jù)系統(tǒng)的大小、濾料的特性、預期使用壽命、運行小時數(shù)、可靠性、出問題的可能性等等來考慮初 投資。 (4)煙氣化學性質(zhì)。由于鍋爐燃料含硫，所以煙氣中有硫氧化物，硫氧化物的多少與酸露點高低有直接關(guān)系。為避免袋式除塵器中結(jié)露，應保持煙氣溫度高于酸露點（最好高 20℃），料應能適應這一要求。鍋爐煙氣還含有水分,對濾料會產(chǎn)生水解作用。煙氣中含氧量的多少也要考

15、慮，高溫下含氧達到一定程度，有的濾料就會因熱氧化而損壞。 將這些因素綜合考慮，鍋爐的袋式除塵器使用聚酰亞胺纖維濾料是比較好的選擇。因其抗酸、耐水解、耐磨的性能都好，價格也不太貴，耐受溫度符合原始資料。 4.1.2 過濾面積 4.1.3 濾袋數(shù)量 取單個濾袋直徑d=0.2m,高度l=2m 每條濾袋的面積： 濾袋條數(shù)： 設計4個除塵室，每個除塵室72個濾袋，每個除塵室按89排列 濾袋間隔取50mm 濾袋與外殼的間距取700mm 4.1.4 除塵室尺寸 除塵室的長 除塵室的寬 4.1.5 進出口管道直徑 煙氣流速取15，工況下煙氣流量 管道

16、面積 所以管道直徑 管徑選取400mm 校核滿足煙氣流量在 4.1.7 清灰時間 袋式除塵器的壓力損失由通過清潔濾料的壓力損失和通過粉塵層的壓力損失和除塵器外殼結(jié)果的壓力損失組成 除塵器的包括氣體通過除塵器時的進出口以及灰斗內(nèi)擋板等部位所消耗的能量，在正常運行下一般為200～500pa。 所以取 清潔濾料的阻力為為過濾粉塵前的濾料阻力，由于氣體速度較低，氣體流量屬于粘性流所以其阻力和流速成正比： —清潔濾料阻力系數(shù)； —氣體動力粘度； —過濾速度； （使用的濾袋料為滌綸602） 濾料上積附的粉塵層的阻力大小與粉塵的性質(zhì)有關(guān)，可取，此時

17、需清灰處理。 （9）確定過濾周期： 取，取=。 從而過濾周期為： 4.1.8 排灰系統(tǒng) 干式排塵裝置配用干法除塵器。一般干式排塵裝置應采用雙層，因為即使結(jié)構(gòu)嚴密又轉(zhuǎn)動靈活也會漏氣。雙層干式排塵系統(tǒng)是上下閥板輪流閉啟，當上層閥排塵時，下層閥關(guān)閉，間隔一段時間后下層閥排灰，上層閥關(guān)閉，這樣可以避免漏氣。干式排塵裝置可分翻板式卸塵閥、圓錐式閃動閥、舌板式排塵閥等。目前只采用機械式和電動式排塵設置。 4.1.9 灰斗設計 下口尺寸可以考慮為上口尺寸的0.1倍 進灰口長：15m，寬：4m 出灰口長：1.5m，寬：0.4m 斗安息角60度，算出灰斗高

18、度為 4.1.10 除塵器的保溫和防腐 保溫措施：對除塵器進風管道、殼體加100- 150 mm厚的保溫層(如巖棉、石棉等)，并在磨尾、除塵器卸灰處配置性能可靠的鎖風裝置，避免冷風進入除塵器內(nèi)。 防腐措施：盡量保持高溫運行，因為低溫運行可導致灰層上的酸凝結(jié)，腐蝕濾袋和袋籠。所以做好保溫措施相當于間接地做好了防腐措施。 4.1.11 注意事項 （1）關(guān)鍵部件的安裝: 1)花板?；ò逵糜趹覓鞛V袋。為保證濾袋的垂直度，花板在拼裝時，必須調(diào)整整體水平度四周幾點的高差保持在2mm內(nèi)，為吊裝創(chuàng)造良好的條件。安裝就位時必須找正水平，水平度必須保證在2mm誤差的范圍內(nèi)。同

19、時，要求保證花板焊接的嚴密性，做好滲油實驗，確保除塵效率。由于焊接會導致變形，所以焊接時一定要采用分段焊接，即點焊——交錯斷焊——滿焊。 2)噴吹裝置。脈沖噴吹裝置對袋式除塵器的清灰效果有直接影響，這就需要正確的安裝程序和較高的安裝精度，才能保證其正常運行，例如:注意回轉(zhuǎn)噴吹底部支撐軸承支座中心與氣密蓋中心的找正;安裝進氣管時，除保證有足夠的膨脹間隙外，在進氣管外側(cè)與大齒輪內(nèi)側(cè)加潤滑油以保證熱態(tài)運行時運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無雜聲;噴吹臂下方噴吹口數(shù)量不等，安裝時需注意噴吹臂的編號;固定式行噴吹的氣包和噴吹管安裝時，需注意噴嘴中心與花板孔中心的同心度。 3)氣流分布板。袋式除塵器的氣流分布板嚴格按照圖紙

20、拼裝，安裝完成后要求板平面彎曲度小于5mm, 垂直度偏差小于5mm，連接螺栓緊固后點焊牢固。同時由于各通道分布板的開孔率不同，拼裝分布板時應注意區(qū)分，防止錯裝。 4)濾袋和袋籠。濾袋在安裝時，要求袋口與花板整圈貼緊，張緊均勻。在安裝過程中必須用手電查看濾袋底部是否有卡子或工具等雜物掉入，若發(fā)現(xiàn)有掉入，必須取出。濾袋和袋籠安裝完成后，必須進入煙氣室內(nèi)檢查有無超長及漏裝等現(xiàn)象。 （2）袋式除塵器的運行分為初期運行、正常運行。 1)初期運行，指袋式除塵器啟動之后兩個月之內(nèi)的運行。在此期間，袋式除塵器處于磨合階段，應充分注意并及時解決可能出現(xiàn)的問題，保證袋式除塵器的安全、穩(wěn)定運行。袋式除塵

21、器在運行前，應根據(jù)廠家提供的設備說明書、運行維護手冊及各種技術(shù)數(shù)據(jù)，實際情況制訂袋式除塵器的運行規(guī)程，并以此為依據(jù)安排運行人員參與初期運行。在初期運行過程中根據(jù)實際的煤種、鍋爐負荷、燃燒情況、煙氣特性(煙氣量、溫度、露點溫度、含濕量、含塵濃度等)、粉塵性質(zhì)、出灰方式等情況對除塵器運行參數(shù)重新設定，以實現(xiàn)鍋爐運行工況下袋式除塵器的經(jīng)濟高效運行。同時，對運行規(guī)程進行修訂，確定最終的運行規(guī)程，并以此作為袋式除塵器的運行依據(jù)。 2>正常運行。袋式除塵器一般為自動運行模式，不需人工十預，但運行值班人員仍然必須進行正常的監(jiān)視與定時巡檢，排除設備隱患與故障，保證袋式除塵器維持最佳運行狀態(tài)。 （3）

22、維護管理 1)應建立完備的維護管理及檢修工作制度，并嚴格執(zhí)行。 2)袋式除塵器運行中的維護即為定期巡檢內(nèi)容，一旦運行人員提出可能的設備故障，維護人員應當高度重視，并及時分析、解決，以保證袋式除塵器的正常運行。 （4）檢修 1)除塵器內(nèi)部、進出口煙箱、灰斗及旁路煙道積灰等檢查與處理。 2)檢查濾袋是否有破損，如有破損應更換。 3)檢查袋籠是否有損壞或脫節(jié)，如有應更換。 4)若系回轉(zhuǎn)噴吹清灰方式，應檢查回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動是否有卡澀現(xiàn)象或異常聲音。 5)檢查進、出口擋板門與旁路擋板門。對進、出口擋板門、旁路擋板門轉(zhuǎn)動部件，應加潤滑油。

23、4.2 煙囪的設計 4.2.1 設計與安裝規(guī)定 參考《煙囪設計規(guī)范》（GB50051-2002）和《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50017-2003） 4.2.2 煙囪直徑 （1） 煙氣流量（工況下） （2）煙囪直徑 假設煙囪的出口流速為 ①出口內(nèi)徑 則煙囪的直徑為450mm 校核流量 符合要求，假設合理 ②底部直徑（由出口內(nèi)徑、煙囪錐度、煙囪高度確定） 根據(jù)原始資料查表得 煙囪高度 煙囪錐度 （3）煙囪抽力 煙囪內(nèi)外氣體溫度不同而引起氣體密度差異，這種密度差異

24、產(chǎn)生壓力差，即煙囪抽力，它克服阻力推動煙氣流動。煙囪底部處于負壓狀態(tài)是煙囪底部產(chǎn)生抽力的原因。 4.2.3 煙囪高度 （1）煙氣釋放熱 （2）煙囪抬升高度 代入數(shù)據(jù)得 （3）煙囪幾何高度 表6 鍋爐煙囪高度表 鍋爐總額定出力（t/h） <1 1-2 2-6 6-10 10-20 20-35 煙囪最低高度（m） 20 25 30 35 40 45 確定煙囪幾何高度為35m （4）煙囪有效高度 （5）煙囪阻力損失 用校核后的煙氣流速計算 4.3 輔助設施設計 4.3.1 系統(tǒng)阻力損失計

25、算 （1）摩擦阻力損失 ——直管段長度，m ——查計算表為0.0562 工況下煙氣密度： 代入數(shù)據(jù)計算得 （2）局部阻力損失 （3）系統(tǒng)總阻力 總阻力=鍋爐出口前阻力+除塵器阻力+摩擦阻損+局部阻損 4.3.2 風機及電動機選擇 （1）風機風量（m3/h）： （2）風機風壓（Pa）： （3）電動機功率（Kw）： 根據(jù)系統(tǒng)要求和計算結(jié)果選型號G4-68型排風機除塵常用風機性能見表 表7 除塵風機性能表 風機類型 型號 全壓/Pa

26、風量/(m3/h ) 功率/kW 備注 排塵風機 G4-68 2707 16985-30134 1.1-18.5 用于含塵濃度較高的除塵系統(tǒng) 5 課程設計總結(jié) 此次設計是針對某燃煤站鍋爐煙氣的除塵系統(tǒng)進行的，包括除塵器、集氣 管道、煙囪及其他附屬設備等，從收集到排放，較全面地概括了一個除塵的工藝流程。設計中首先對背景條件和燃煤站鍋爐煙氣的原始數(shù)據(jù)條件按照設計要求進行了分析，然后從技術(shù)、排放標準及經(jīng)濟等方面來考慮，計算了除塵需要達到的除塵效率，查閱相關(guān)書籍手冊后，選擇了合適的除塵器并確定了型號。第二部分主要對布袋除塵器各部分的尺寸進行了設計計算，確定設計運行參數(shù)。第三

27、部分對除塵系統(tǒng)的附屬設備等進行了設計計算和選型，包括管道系統(tǒng)、煙囪管道和風機的設計計算，同時也計算了除塵系統(tǒng)總的阻力損失。做設計的過程中，用到了許多從前學過的知識，因為自己對那些內(nèi)容掌握的不牢，花費了一些時間去看那些書，但也正是這樣讓我能夠把前后學習的內(nèi)容融會貫通了，對我們的專業(yè)有了進一步的認識。此次課程設計，過程充實，收獲頗豐，能完成這次課程設計，要感謝老師們的悉心指導和幫助，希望以后還有機會向老師學習，也希望有更多機會參加到實際的生產(chǎn)和設計工去。 6 附錄 附錄一：除塵器CAD簡圖 附錄二：設備一覽表（除塵器的各參數(shù)尺寸、風機性能規(guī)格表、電機性能規(guī)格表等）

28、 表6LCPM196-12-2000側(cè)噴脈沖除塵器除塵機性能表 技術(shù)參數(shù) 型號 LCPM196-12-2000 處理風量/() 8640～25920 處理風速/() 1.0～3.0 除塵器阻力/Pa 600～1200 出口氣體含塵濃度/mg/m3 <60 過濾面積 144～156 除塵率/% 99.5 設備約重/kg 7070 表7 除塵風機性能表 風機類型 型號 全壓/Pa 風量/(m3/h ) 功率/kW 備注 排塵風機 G4-68 2707 16985-30134 1.1-18.5 用于含塵濃度較高的除塵系統(tǒng) 表8 電機性能表 電機類型 額定功率kW 額定 轉(zhuǎn)速 r/min 額定 電流 A) 效率 % 凈重 kg YX系列 YX3 80M2-2 2852 2.43 82.8 30 課程設計成績評定表 成 績 評 定 項 目 比例 得 分 平時成績（百分制記分） 30% 業(yè)務考核成績（百分制記分） 70% 總評成績（百分制記分） 100% 評定等級 優(yōu) 良 中 及格 不及格 指導教師（簽名）： 20 年 月 日 14