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1、石河子大学化学化工学院燃煤电厂锅炉烟气静电除尘装置设计大气污染控制工程课程设计任务书院 （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： 2016.01.02 目录一、前言- 1 -二、设计资料和依据- 2 -2.1设计依据标准- 2 -2.2设计条件- 2 -2.3烟气性质- 2 -2.4气象条件- 3 -2.5设计内容-3 -三、系统设计部分- 3 -3.1空气量和烟气量的计算- 3 -3.2电除尘器的选型- 5 -3.3电除尘器总体尺寸的确定- 8 - 3.4 电除尘器零部件的设计和计算.- 10 - 3. 5 供电系统的设计 .-13- 3.6 壳
2、体.-14-四、 烟囱的设计- 14 -4.1烟囱高度的确定：- 14 -4.2烟气直径的计算- 14 -4.3烟囱的抽力- 15 -五、 系统阻力的计算.-15- 5. 1 摩擦压力损失.-15 5. 2 局部压力损失16 5. 3 确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置.-19六、 风机和电动机选择及计算-19 6. 1 标准状态下风机风量的计算.-19- 6. 2 风机风压计算.-20 6. 3 电动机功率计算.-20-小结.-21-七、 主要参考文献.-21 八、 系统平面布置图- 20 -前言随着工业的发展，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水
3、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。大气质量是环境质量的一个重要内容。人的生存每时每刻都离不开空气，大气质量与人类生存环境息息相关，所以对大气污染的治理与控制非常重要。大气流动性强、涉及面广，而且一旦受污染后，修复比较困难。虽然人们在大气环境整治方面做了大量工作，但目前的空气质量仍然不尽如人意，因此防止污染、改善空气环境成为当今迫切的环境任务。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主，燃煤电厂锅炉烟气中的粉尘严重地污染了我们赖以生存的环境。其中尘和酸雨危害最大，且污染程度还在加剧。因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和二氧化硫危害的关键问题。
4、静电除尘器是把含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线(又称电晕极)和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上，而得到净化的气体排出防尘器外。通过此次课程设计了解大气污染控制工程工艺设计内容、程序和基本原则，学习设计计算方法和步骤，提高运算和制图能力。同时，通过设计巩固所学的理论知识和实际知识，并学习运用这些知识解决工程问题。二、 设计资料和依据2.1设计依据标准环境空
5、气质量标准GB 3095-2012火电厂大气污染物排放标准GB 13223-2011锅炉大气污染物排放标准GB 13271-2014火电厂烟气排放连续监测技术规范HJ/T 75-2007工业企业设计卫生标准GB Z1-2010电除尘工程通用技术规范HJ 2028-2013电除尘器标准DL/T 514-20042.2设计条件表一锅炉设备的主要参数额定蒸发量主蒸汽压力主蒸汽温度燃煤量排烟温度（t/h）（MPa）（）（t/h）（）2409.8154040140150煤的工业分析值（ar）：C=52.87%；H=3.25%；O=7.89%；S=0.53%；N=1.01%；W=8.5%；A=21.535
6、%；V=7.22%，应用基低位发热量：23654 KJ/kg（由于煤质波动较大，要求除尘器适应性较好）。2.3烟气性质排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：75%空气过剩系数：a=1.28烟气最高温度152.3烟气密度（标准状况下）：1.34 kg/m3空气含水（标准状况下）：0.01396 kg/m3烟气在锅炉出口的压力：850 Pa烟尘比电阻1.321011（Wcm，150）粉尘粒径分布见下表：灰尘粒度/um40分布/%18152622.58.54.25.82.4气象条件年平均大气压力100.34 KPa；最低温度平均值-10；最高温度平均值40；冬季室外风速平均值2.4m/s；夏季室外风速平
7、均值1.8 m/s；海拔高度300 m。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道长度假设为380 m，90弯头9个。2.5设计内容a.根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量，烟尘浓度；b.静电除尘器结构设计计算（包括整体结构大小、电晕线、集尘极、供电装置等）；c. 烟囱设计计算；d. 管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择三、 系统设计部分3.1空气量和烟气量的计算3.1.1标准状态下理论空气量化学成分w%单位质量摩尔组成/mol/(100g煤)摩尔分数/mol/mol(C)C52.874.411.000H3.253,250.74O7.890.490.11S0.530.020.005N1.
8、010.070.016对于该种煤，其组成可表示为CH0.74O0.11S0.005N0.016燃料的摩尔质量，即相对于每摩尔碳的质量，包括灰分，为：M1=100/4.41=22.68g/mol(C)参照课本P39，理论空气量计算的六点假设，可得CH0.74O0.11S0.005N0.016+a(O2+3.78N2)CO2+0.37 H2O+0.005SO2+(3.78a+0.0065)N2其中a=1+0.74/4+0.005-0.11/2=1.135因此，理论空气条件下燃料/空气的质量比为：22.68/1.135*(32+3.78*28)=0.145若以单位质量燃料（1KG）燃烧需要空气的标准
9、体积V0表示，V0=1.135*(1+3.78)*22.4/17.76=5.36m3/Kg(煤)实际体积V：V= V0*1.28=6.86 m3/Kg(煤)结合课本40页公式计算运行时需要的理论空气量：8.62 m3/Kg3.1.2标准状态下烟气量以1Kg煤燃烧为基础，则：质量/g物质的量/mol 理论需氧量/molC528.744.0644.06H32.516.258.125O 78.9 4.93 -2.47S5.3 0.17 0.17N10.10.720.00理论需氧量为（44.06+8.125-2.47+0.17）=49.885mol/Kg（煤）理论烟气量为：（44.06+8.125+0
10、.17+52.87*3.78）=252.20 mol/Kg（煤）即252.2*22.4/1000=5.65 m3/Kg(煤)实际烟气量为：5.65+8.62*0.28=8.064 m3/Kg(煤) 烟尘浓度为：0.75*252.2/(8.064)=23.46g/ m3则，实际运行时：产生的烟气量为：110*1000*8.064=8.87*105 m3/h=246.39 m3/s灰尘：75%*21.535%*110*1000=17766.375Kg/h3. 2. 电除尘器的选型3.2.1电除尘器型号的确定本次设计选用卧式、板式、无辅助电极的宽间距（400mm）电除尘器。3.2.2电除尘器的台数
11、采用一台除尘器3.2.3电场风速（v）的确定 对于电炉，由于粉尘粒径很小，一般在520m之间，故不可取过高的电场风速，以免引起二次扬尘，故取0.90m/s。3.2.4电除尘的截面积按锅炉大气污染物排放标准(GBl32712011)中二类区标准执行。烟尘浓度排放标淮(标准状态下)：30mg/m33.2.5除尘效率 标准状态下烟气的含尘浓度所以 3.2.6有效驱进速度的确定式中 设计的电厂用煤，由于含硫量很低，为0.53%，含水分也不大，粉尘较细，比电阻很高，所以导致驱进速度不高，故除尘比较困难。对于电厂锅炉，虽然影响驱进速度的因素很多，但实际上媒含硫量和粉尘历经分布是影响驱进速度的主要因素。根据
12、经验，当燃煤含硫量大于0.5%，小于2%，电晕线为芒刺时，同极距为400mm时，有效驱进速度可由下式计算。式中a平均101520253035k0.900.9511.051.101.15式中 则该电厂的为由表查得k=0.96，当，得3.2.7收尘极面积（A）由意希公式有 计算求得的极表面积后，在选择电除尘器的实际极板面积时，适当增加一些余量（也可称为储备参数）一般按5%左右考虑。3.2.8比集尘面积（f） 3.2.9电场数（n）的确定 在卧式电除尘器中，一般可将电极沿气流方向分为几段，即通称几个电场。为适应粉尘的特性，达到较好的供电效果和电极的清灰性能，单电场长度不宜过大，一般取3.55.4m，对要求净化效率高的电除尘器，一般选择34个电场。本次设计由于除尘效率较高，故选4个电场。3.2.10电场高度（h） 取h=3m3.2.11同极距（2s）的确定 一般电除尘器的极间距为250300mm。但根据国内外的实践来看，电厂锅炉尾部使用宽间距电除尘器可以获得更高的除尘效率和更低的排放浓度。故本次设计采用400mm的同极距。3.2.12通道数 由式 计算， 为除尘器的阻流宽度， 其中设计选用Z型板，Z形板宽度为40mm，为0.02m。 故
