燃煤电厂锅炉烟气静电尘装置设计
——气污染控制工程课程设计务书
院 (系): 化学化工学院
专 业: 环境工程
学 号:
姓 名:
指导教师:
完成日期: 2016
目录
前言 1
二 设计资料 2
21设计标准 2
22设计条件 2
23烟气性质 2
24气象条件 3
25设计容 3
三 系统设计部分 3
31空气量烟气量计算 3
32电尘器选型 5
33电尘器总体尺寸确定 8
34 电尘器零部件设计计算……………………………………………………………… 10
3 5 供电系统设计………………………………………………………………………………… 13
36 壳体………………………………………………………………………………………………14
四 烟囱设计 14
41烟囱高度确定: 14
42烟气直径计算 14
43烟囱抽力 15
五 系统阻力计算……………………………………………………………………………15
5 1 摩擦压力损失…………………………………………………………………………………15
5 2 局部压力损失……………………………………………………………………………………16
5 3 确定尘器风机烟囱位置道布置………………………………………………19
六 风机电动机选择计算…………………………………………………………………19
6 1 标准状态风机风量计算……………………………………………………………………19
6 2 风机风压计算……………………………………………………………………………………20
6 3 电动机功率计算…………………………………………………………………………………20
结………………………………………………………………………………………………………………………………………………21
七 参考文献……………………………………………………………………………………21
八 系统面布置图
前言
着工业发展源消耗量逐步升气污染物排放量相应增加国济技术发展水源结构煤炭源状况相长时间会根性改变气质量环境质量重容生存时刻离开空气气质量类生存环境息息相关气污染治理控制非常重气流动性强涉面广旦受污染修复较困难然气环境整治方面做量工作目前空气质量然意防止污染改善空气环境成迫切环境务国气污染煤烟型污染燃煤电厂锅炉烟气中粉尘严重污染赖生存环境中尘酸雨危害污染程度加剧控制燃煤烟气污染国改善气质量减少酸雨二氧化硫危害关键问题
静电尘器含粉尘颗粒气体接高压直流电源阴极线(称电晕极)接阳极板间形成高压电场通时阴极发生电晕放电气体电离时带负电气体离子电场力作阳板运动运动中粉尘颗粒相碰尘粒荷负电荷电尘粒电场力作阳极运动达阳极放出带电子尘粒沉积阳极板净化气体排出防尘器外
通次课程设计解气污染控制工程工艺设计容程序基原学设计计算方法步骤提高运算制图力时通设计巩固学理知识实际知识学运知识解决工程问题
二 设计资料
21设计标准
环境空气质量标准GB 30952012
火电厂气污染物排放标准GB 132232011
锅炉气污染物排放标准GB 132712014
火电厂烟气排放连续监测技术规范HJT 752007
工业企业设计卫生标准GB Z12010
电尘工程通技术规范HJ 20282013
电尘器标准DLT 5142004
22设计条件
表锅炉设备参数
额定蒸发量
蒸汽压力
蒸汽温度
燃煤量
排烟温度
(th)
(MPa)
(℃)
(th)
(℃)
240
981
540
40
140~150
煤工业分析值(ar):
C5287H325O789S053N101W85A21535V722
应基低位发热量:23654 KJkg(煤质波动较求尘器适应性较)
23烟气性质
排烟中飞灰占煤中燃成分例:75
空气剩系数:a128
烟气高温度1523℃
烟气密度(标准状况):134 kgm3
空气含水(标准状况):001396 kgm3
烟气锅炉出口压力:850 Pa
烟尘电阻132×1011(W·cm150℃)
粉尘粒径分布见表:
灰尘粒度um
<3
35
510
1020
2030
3040
>40
分布
18
15
26
225
85
42
58
24气象条件
年均气压力10034 KPa低温度均值10℃高温度均值40℃冬季室外风速均值24ms夏季室外风速均值18 ms海拔高度300 m
连接锅炉净化设备烟囱等净化系统道长度假设380 m90°弯头9
25设计容
a根燃煤原始数计算锅炉燃烧产生烟气量烟尘浓度
b静电尘器结构设计计算(包括整体结构电晕线集尘极供电装置等)
c 烟囱设计计算
d 道系统设计阻力计算风机电机选择
三 系统设计部分
31空气量烟气量计算
311标准状态理空气量
化学成分
w
单位质量摩尔组成[mol(100g煤)]
摩尔分数[molmol(C)]
C
5287
441
1000
H
325
325
074
O
789
049
011
S
053
002
0005
N
101
007
0016
该种煤组成表示CH074O011S0005N0016
燃料摩尔质量相摩尔碳质量包括灰分:
M11004412268gmol(C)
参课P39理空气量计算六点假设
CH074O011S0005N0016+a(O2+378N2)→CO2+037 H2O+0005SO2+(378a+00065)N2
中a1+0744+000501121135
理空气条件燃料空气质量:
2268[1135*(32+378*28)]0145
单位质量燃料(1KG)燃烧需空气标准体积V0表示
V01135*(1+378)*2241776536m3Kg(煤)
实际体积V:
V V0*128686 m3Kg(煤)
结合课40页公式计算运行时需理空气量:862 m3Kg
312标准状态烟气量
1Kg煤燃烧基础:
质量g
物质量mol
理需氧量mol
C
5287
4406
4406
H
325
1625
8125
O
789
493
247
S
53
017
017
N
101
072
000
理需氧量(4406+8125247+017)49885molKg(煤)
理烟气量:(4406+8125+017+5287*378)25220 molKg(煤)
2522*2241000565 m3Kg(煤)
实际烟气量:565+862*0288064 m3Kg(煤)
烟尘浓度:075*2522(8064)2346g m3
实际运行时:
产生烟气量:110*1000*8064887*10^5 m3h24639 m3s
灰尘:75*21535*110*100017766375Kgh
3 2 电尘器选型
321电尘器型号确定
次设计选卧式板式辅助电极宽间距(400mm)电尘器
322电尘器台数 采台尘器
323电场风速(v)确定 电炉粉尘粒径般5~20μm间取高电场风速免引起二次扬尘取090ms
324电尘截面积
锅炉气污染物排放标准(GBl3271-2011)中二类区标准执行
烟尘浓度排放标淮(标准状态):30mgm3
325尘效率
标准状态烟气含尘浓度
326效驱进速度确定
式中
设计电厂煤含硫量低053含水分粉尘较细电阻高导致驱进速度高尘较困难
电厂锅炉然影响驱进速度素实际媒含硫量粉尘历分布影响驱进速度素根验燃煤含硫量052电晕线芒刺时极距400mm时效驱进速度式计算
式中
a均
10
15
20
25
30
35
k
090
095
1
105
110
115
式中
该电厂
表查k096
327收尘极面积(A)意希公式
计算求极表面积选择电尘器实际极板面积时适增加余量(称储备参数)般5左右考虑
328集尘面积(f)
329电场数(n)确定 卧式电尘器中般电极气流方分段通称电场适应粉尘特性达较供电效果电极清灰性单电场长度宜般取35~54m求净化效率高电尘器般选择3~4电场次设计尘效率较高选4电场
3210电场高度(h)
取h3m
3211极距(2s)确定 般电尘器极间距250~300mm根国外实践电厂锅炉尾部宽间距电尘器获更高尘效率更低排放浓度次设计采400mm极距
3212通道数 式 计算 尘器阻流宽度 中设计选Z型板Z形板宽度40mm002m
取
3213电场断面(F)
式
实际风速
3214电场效长度()
根选阳极板板宽480mm根式计算电场长度方需阳极板数
需板板数5块电场效长度
3 3电尘器总体尺寸确定
331宽度方尺寸
a.电场效宽度
b电尘器双室壁宽
式中
c柱间距
式中
332高度方尺寸
a收尘器顶梁底面灰斗端面距离
式中
电尘器横断面图知
b灰斗端支柱基础面距离()
根电尘器取
(3) 长度方尺寸
a 电尘器壳体壁长
电尘器气流方尺寸图取
b气流方柱距 收尘极安装顶梁底面电场荷重两根梁柱承担立柱设计成等距柱距
首尾边柱壁距离
34 电尘器零部件设计计算
(1)进气箱 采水引入式进气箱图示取进气箱进气口面积(两进风口)
考虑进气口电厂断面相似取
进气箱长度LZ确定
式中
进气中心高度(进气中心侧部底梁端面)H4
(2)出气箱 出气箱面积
出气箱长度
出气箱端高度h5
(3)灰斗 采角锥形灰斗气流方设4垂直气流设4灰斗口取斗壁斜度60°灰斗高
(4)气流分布板
a分布板层数确定
分布板层数取
b分布板阻力系数
式确定
式中
c开孔率确定 孔板阻力系数开孔率f式确定
避免高次方程已知阻力系数利图解法求解查图知
d气流分布板尺寸 根电厂断面进气出口第层孔板距离Hp应满足条件
式中
取
相邻两层孔板距离应满足条件
式中
取
根图计算宽度高度分
避免分布板沉积粉尘堵塞分布板进出气底端间定间隙两层分布板高度
孔板3mm厚钢板弯成槽制成弯边25mm样增加板刚度宽度取400mm左右焊连接板螺栓悬吊部顶梁部撞击杆相连敲击撞击杆振落板积灰
e分布板振 孔分布板需安装振机构清板积灰分布板振控制应连续
(5)槽形板设计 气流涡流现象存二次飞扬出气箱出气道存积灰加槽形板粉尘强烈吸收作提高尘效率
(6)电晕极系统振装置
电晕线选择 电晕线应选择放电性起晕电压低烟气条件变化适应性强机械强度断线耐腐蚀高温变形足够刚度清灰性等设计采BS系列鲁奇型电收尘器V15线
电晕极排数线间距确定 阴极排通道数相等
卧式电尘器极线间距会直接影响电晕电流值尘效率
c电晕线固定 放电极悬挂框架水杆垂直杆全部采钢专卡进行固定部框架连接间距架90°弯头整悬挂假设计合理坚固轻便减少部空间占现场安装方便
d电晕极振 排放浓度低50mgm3时放电极振采侧部振转动放电极振控制应连续
35 供电系统设计
(1)供电装置选型
二次电压 工作电场3000~3500Vcm空载电场4000Vcm
工作电压
空载电压
b二次电流 选取电流板密度040mAm2取电场两台整流器整流器应极板面积整流设备应输出电流
(2)接保护 电尘器壳体接网连接接点求电场设扁钢接网相连接整流室金属部分控制柜变压器电抗器外壳体接端电缆头支架金属隔离网必须十分接
36 壳体
电收尘器全部采钢结构外壳电收尘器部分排灰选拉链机刮板输送机回转卸料器消应力拉链机壳体部灰斗间应装设伸缩节电尘器体安装梁活动支座固定支座支撑保证支点正常运行时格子膨胀方移动
四 烟囱设计
41 烟囱高度确定
首先确定公烟囱锅炉总蒸发量(th)然根锅炉气污染物排放标准中规定(表31锅炉烟囱高度)确定烟囱高度
表31 锅炉烟囱高度
烟囱总额定出力(th)
<1
1~2
2~6
6~10
10~20
20~35
烟囱低高度(m)
20
25
30
35
40
45
锅炉总额定出力:
选定烟囱高度
42 烟气直径计算
烟囱出口径式计算:
式中
烟囱出口烟气流速(ms)
通风方式
运行情况
全负荷
负荷
机械通风
10~20
4~5
然通风
6~10
25~3
选定
圆整取
烟囱底部直径:
式中
取
43 烟囱抽力
式中
五系统阻力计算
51摩擦压力损失
圆:
式中
a圆
b砖砌拱形烟道
式中A面积X周长
52局部压力损失
式中
图中渐缩
取
图中二30°Z形弯头
查手册
图中三渐扩
查气污染控制工程附表十取
右图中a渐扩
图中bc90°弯头
两弯头
图示T形三通
T形合流三通
系统总阻力(中锅炉出口前阻力800Pa尘器阻力1400Pa)
53 确定尘器风机烟囱位置道布置
计算段径长度烟囱高度出口径系统总阻力
(1) 装置道布置原 根锅炉运行情况锅炉现场实际情况确定装置位置旦确定装置位置道布置基确定装置道布置应力求简单紧凑路占面积安装操作检修方便
(2) 径确定
式中
取
圆整选取风道
钢质板风
500
公式计算出实际烟气流速:
六 风机电动机选择计算
61标准状态风机风量计算
式中
62风机风压计算
式中
根QyHy选定Y5471365C工况序号2引风机性表
机号转动方式
转速(rmin)
工况序号
流量(m3h)
全压Pa
效率
功率kW
需功率kW
65C
2620
2
11930
2992
786
1261
1766
63电动机功率计算
式中
根电动机功率风机转速传动方式选定Y180M2型电动机
结:
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参考文献
(1)郝吉明马广编.气污染控制工程.北京:高等教育出版社2002
(2)钟秦王娟等编.化工原理.北京:国防工业出版社2001
(3)吴忠标编.实环境工程手册——气污染控制工程.北京:化学工业出版社2001
(4)熊振湖费学宁等编.气污染防治技术工程应.北京:机械工业出版社2003
(5争光编.气污染控制工程应实例.北京:化学工业出版社2004
石河子学
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