环境工程 大气课程设计计算说明书

环境工程专业课程设计题目 ________________________________燃煤锅炉烟气电除尘设计指导教师学生姓名学生学号学院专业班年月日目录一、设计说明书 (1)1.1课程设计题目 (1)1.2大气污染控制工程课程设计简介 (1)1.3课程设计的任务 (1)1.4课程设计目的 (1)1.5课程设计的基本内容和要求 (2)1.6 设计原始数据 (2)1.7设计依据和原则 (3)1.8工艺流程描述 (3)二、设计方案 (4)2.1烟气计算 (4)2.3除尘效率 (5)2.4电除尘器电场风速选择及有效断面计算 (5)2.5静电除尘器简介 (7)2.6烟囱设计 (7)2.6.1烟囱高度确定 (7)2.6.2烟囱出口内径计算 (8)2.6.3烟囱进口内径 (8)2.6.4烟囱抽力的计算 (8)2.7除尘系统阻力损失计算 (10)2.7.1管径的确定 (10)2.7.2烟道及风管沿程阻力损失计算 (10)2.7.3计算从锅炉出口到除尘器进口段阻力损失， (10)2.7.4除尘器出口到风机段沿程阻力损失计算 (11)2.7.5风机出口到烟囱段的阻力损失 (12)2.8 风机的选择与计算 (13)2.8.1烟气量的计算 (13)2.8.2风机风压的计算 (13)2.8.3电动机功率计算 (14)2.8.4 确定风机型号 (14)三、总结 (16)一、设计说明书1.1课程设计题目150 t/h燃煤锅炉烟气电除尘系统设计。

1.2大气污染控制工程课程设计简介（1）大气污染防控制工程设计的内容：包括厂址选择，总体设计，工艺设计等。

其中工艺设计包括：生产方式选择、生产工业流程设计，工艺计算（物料及能量平衡），设备工艺计算与造型，设备和管道的配置，并提供工艺设计的条件及对公用工程要求等。

（2）大气污染控制工程课程设计：大气污染控制工程课程设计是学完基础课程及大气污染控制工程后，进一步学习大气污染控制工程设计的基础知识，培养学生大气污染控制工程设计能力的重要教学环节。

也是学生综合运用《大气污染控制工程》和相关选修课的知识，联系大气污染控制工程实际，完成以控制单元操作为主的一次大气污染控制工程设计的实践。

1.3课程设计的任务本次设计得目标是对燃煤锅炉烟气除尘预处理系统设计，其主要内容包括以下几方面。

（1）了解燃煤锅炉的排污特性，确定烟尘预处理系统工艺流程，具体包括确定烟尘处理系统的主要管道、除尘器、风机、烟囱等的结构及型号；（2）本次设计是在了解燃煤锅炉排污特性的基础上，设计整个烟尘预处理系统及其辅助设备，其中主要包括根据锅炉烟气参数来进行烟尘吹系统的设计，计算除尘系统设备的尺寸、压力损失，选择风机；（3）还包括烟囱高度、烟囱直径等的计算，确定除尘器、风机及烟囱位置；（4）绘制烟尘处理设施系统平面布置图，高程布置图、除尘设备图等；（5）编写课程设计说明书。

1.4课程设计目的通过课程设计，初步掌握控制单元操作设计的基本程序和方法，熟悉查阅技术资料，国家技术标准，正确的选用公式及数据，运用简洁文字和工程语言正确表述设计思想和结果，并在此过程中养成尊重实际，向实践学习，实事求是的态度，逐步树立正确的设计思想，经济观点和严谨认真的工作作风，提高我们综合运用所学的知识，独立解决问题的能力。

1.5课程设计的基本内容和要求（1）设计方案简介：对给定或选定的工程流程、主要设备的型式进行简要的论述。

（2）主要设备的工艺设计计算：物料衡算，能量衡算，工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。

（3）辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格型号的选定。

（4）工艺流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备与辅助设备的物料方向、物流量、能量流，主要测量点。

（5）主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。

（6）编写设计说明书。

（7）图纸要求：设计图纸包括工艺流程图和主要设备图。

工艺流程图采用3号图纸画，应以物流方向为主线，标上控制点和仪器代号，标出主体和辅助设备名称。

主要设备图采用3号图纸，严格按工程制图要求，列标题栏，明细表，技术特性表，技术要求说明等，必要时应绘出相应管口方位图，列出接管表等，尺寸标注应符合工程制图的规定。

（8）设计电除尘器，处理后烟尘排放浓度（标准状态下）小于100mg/m3，除尘效率大于99%，漏风率小于2.5%。

1.6 设计原始数据（1）锅炉型号、台数：UG-150-9.8-M型循环流化床锅炉，1台；（2）设计耗煤量：24.3t/h(台)；（3）额定蒸发量：150t/h；（4）最大排烟温度：137℃；露点温度：80℃；（5）最大含尘量：1.8g/m3；（6）烟气压力：4kPa；（7）当地大气压力：101.6kPa；（8）冬夏季室外空气极限温度：-8~35℃；（9）烟尘中位粒径：5.7微米；（10）137℃下击穿电压：6200V；电流：7.55×6.0×10-6A 测定比电阻：1.66×1013Ωcm；湿度62%；（11）烟气其他性质按空气计算；（12）燃煤的工业分析结果：CY=67.5%、HY＝4.7％、OY＝3.7％、NY=0.73%、SY=0.36%、WY=5.5%、WF=2.0%、AY=15%，VY=12%；应用基低位热值LHV：23500 kJ/kg。

1.7设计依据和原则锅炉设备是燃料的化学能转化为热能，又将热能传递给水，从而产生一定温度和压力的蒸汽和热水的设备。

燃料燃烧就是供给足够的氧气，也就是想炉膛内供给足够的空气。

冬季室外温度较低，设备安装在室外，考虑在冬天设备的防冻措施，以及冬季排气冷凝形成的水雾、烟雾等。

在设计过程中要考虑各除尘器的除尘效率，设备用费等各项技术经济条件。

通过计算，根据工况下的烟气量、烟气温度及达到的除尘效率选择除尘器。

我选择的是XL型旋流式水膜脱硫除尘器技术工艺，具有结构简单、压力损失小、操作稳定、脱硫除尘效率高等优点。

1.8工艺流程描述锅炉烟气由引风机抽出，首先经管道进入电除尘器，在除尘器内进行除尘过程，然后经过引风机吸抽进入烟囱，进行一系列反应达到排放标准进行排放。

二、设计方案2.1烟气计算假设取1kg 燃煤进行成分分析已进行烟气量计算，燃煤组成如下图：表2-1 燃煤成分分析表 元素 质量/g 燃煤成分物质的量/mol理论需氧量/mol C680 56.67 56.67 H40 20 10 O50 3.125 -1.5625 S10 0.3125 0.3125 N10 0.71 -（1）标准状态下理论空气量 kg m kg mol Q /00.7/71.31278.4)3125.05625.11067.56(3==⨯+-+=（2）标准状态下理论烟气量kg m kg mol Q s /27.7/63.32478.342.6536.03125.02067.563==⨯++++=（3）标准状态下实际烟气量)/()1(3kg m Q Q Q a s s '-+'=α式中 α——空气过量系数s Q '——标准状态下理论烟气量，kg m /3 aQ '——标准状态下理论空气量，kg m /3 )/(45.900.7)13.1(35.73kg m Q s =⨯-+=此实际烟气量为标准状况下，实际状况下锅炉内温度为137℃，所以实际烟气量为：h m V y /22963545.92430031=⨯=s m h m V y /54.95/611.3439356.101273/325.101)137273(229635332==⨯⨯+⨯=）（所以实际烟气量为s m /54.9532.3除尘效率根据相关计算数据以及公式可以计算除尘效率：)q A exp(--1ωη=式中 η——除尘效率，%A ——集尘板面积 m 2q ——气体流量 m 3/sω——粉尘有效驱进速度，锅炉飞灰，0.04-0.2 m/s此处选择有效驱进速度0.1 m/s ，根据粉尘进入除尘器的初速度及允许排出的浓度计算出除尘器应有的除尘效率，要求处理后的烟尘排放浓度＜100mg/m 3,除尘效率＞99%，长远考虑，选取除尘效率为99.5%。

，求极板的面积S 。

()q 1ωη--=In AA=5062.01m 2考虑到电除尘器的设计、制造、安装和操作维护等环节以及尘源工况条件的变化，应将A 的理论值乘适当的系数K 。

系数宜取1-1.5，此处取1.2.4电除尘器电场风速选择及有效断面计算（1）除尘器的电场流速可按不同行业经验值选取，电厂锅炉飞灰的电厂风速为0.7-1.4 m/s ，此处选1 m/s ，在按下式计算电场的有效断面积：v Q F /=式中 Q ——烟气流量，m 3/s.；F ——除尘器的有效断面积，m 2；v ——电厂风速, m/sv Q F /==95.54/1=95.54m 2对板卧式电除尘器而言其电场断面接近正方形，或高略大于宽，（一般高与宽之比为1-1.3），因此选择高H 为10m ，此时宽也为9.5m ，符合条件。

（3）电场数板卧式电除尘器一般可将电场按气流方向分为几段，每个电场不宜过长，一般去3.5-5.4m ，划分电场数可按手册中所示下表选取:电场数n 的选择采用三电场Z=3。

（4）阳极间距，300-400cm（5）确定除尘极排数，设定电除尘器的高H 为10m ，宽为9.5m ，电除尘器的实际有效过滤截面积是10⨯9.5=95m 2,通道数6÷0.3=20排,阳极21排，阴极20排。

（6）通道宽度和电场长度对板卧式电除尘器通道数可按下式计算，并取其整数：e-2b B Z = 式中Z ——为板卧式电除尘器通道数，B ——为电场有效宽度，m ，b ——为极线与极板中心间距，me ——为沉淀极板的阻留宽度，m板卧式电除尘器电场长度按下式计算：=AL ZnH S式中，L ——为电场强度，mAS ——为沉淀极板面积，m 2n ——为电场数，Z ——为通道数，H ——电除尘器有效高度，m m 55.25.81-21333895n =⨯⨯⨯==）（H Z S L A2.5静电除尘器简介电除尘器是含尘气体在通过高压电厂进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘板上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。

电除尘过程与其他除尘过程的根本区别在于，分离力直接作用在粒子上，而不是直接作用在整个气流上，这就决定了它具有分离粒子耗能小、气流阻力也小的特点。

由于作用在粒子上的静电力相对较大，所以及时对亚微米级的粒子也能有效的捕集。

根据计算结果选用CDPK-90/2单室三电型静电除尘器。

电除尘器的主体结构是钢结构全部由型钢焊接而成外表面覆盖蒙皮薄钢板和保温材料为了设计制造和安装的方便。