杨云试管文丘里除尘器

2021年1月20日发(作者：试管移植前只选性别需要多少钱)








课


程


设


计




课

程：

环保设备原理与设计



题

目：
某小型燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计




学

院：

能源与水利学院


班

级：

106051

姓

名：

张成伟


学

号：

30

指导教师：

付尧


日

期：

2013
年
7
月
4
日


沈阳工学院环保设备原理与设计课程设计




沈阳工学院环保设备原理与设计课程设计



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
203.8kg/h,
分析锅炉烟气特点，排 烟温度
560
℃
,
烟气密度：
1.32kg/m
及排放要求 后初步选择了文丘里
除尘器，
在燃烧锅炉中将产生大量含有二氧化碳和粉尘的烟气，
该 废气若不经处理直接排入
大气，
不仅会污染周围环境，而且导致了极大地原物料消耗，
为此必须进行处理，
故将从锅
炉出来的烟气经过管道将其汇集通过风机的作用送入烟囱排入大气 中。工艺流程包括换热
器、管道、文丘里除尘器、风机电机等。

3
关键词：
烟气特点、锅炉、文丘里除尘器

abstract
:
This design is mainly designed for a small coal fired boiler flue gas dust
removal
system,Design
in
coal
consumption
is
203.8
kg/h,
analyzing
the
characteristics
of
the
boiler
flue
gas,
exhaust
smoke
temperature
is
560
℃
,
smoke
density:
1.32 kg/m3 and emissions requirements after preliminary chose the venturi
dust collector, levels of carbon dioxide in the combustion boiler flue gas and dust, the
flue gas if not treated directly discharged into the atmosphere, not only may pollute
the surrounding environment, but also led to the original material consumption greatly,
therefore must be treated, it will come out from boiler flue gas through pipelines will
be
collected
by
the
fan
into
the
chimney
discharged
into
the
atmosphere.
Process
including heat exchangers, piping, venturi dust collector and fan motor, etc.
Key words:
The flue gas characteristics
、
The boiler
、
Venturi dust catcher










I
沈阳工学院环保设备原理与设计课程设计


目录


一

设计题目

.
.................. .................................................. .................................................. ..............
1
二

设计资料

.< br>............................................... .................................................. ...................................
1
三

设计目的

.
.................. .................................................. .................................................. ..............
1
四

设计要求

.< br>............................................... .................................................. ...................................
1
五

设计内容

.
.................. .................................................. .................................................. ..............
2
5.1
引言

.
. .................................................. .................................................. ..............................
2
5.2
方案的选择及说明

.
........................ .................................................. .................................
2
5.2.1
除尘器性能指标

.
......................... .................................................. .........................
2
5.2.2
除尘器的选择

.
.......................... .................................................. ............................
3
5.3
设计依据和原则

.
......................... .................................................. ....................................
4
5.3.1
依据

.
.................... .................................................. ..................................................
4
5.3.2
原则

.
.............. .................................................. .................................................. ......
4
5.4
基本数据

.
....... .................................................. .................................................. ................
4
5.4.2
烟气排放量以及组成

.
......................................... .................................................. ..
4
5.5
换热器的选型

.
......... .................................................. .................................................. ......
5
5.6
文丘里洗涤器几何尺寸和压损计算

.< br>............................................... .................................
5
5.7

管道设计计算

.
..................... .................................................. ........................................
10
5.7.1
管道计算

.
.................. .................................................. ..........................................
10
5.7.2
管道压力损失的计算

.
............. .................................................. ........................... 11
5.8
烟囱的高度计算

.
.................. .................................................. ..........................................
13
5.9
总压力损失

.
................... .................................................. ................................................
15
5.10
风机的选型

.
........... .................................................. .................................................. ....
15
5.11
设计结果列表

.
..... .................................................. .................................................. ......
16
六．

总结
............... .................................................. .................................................. ....................
18
参考文献
.......... .................................................. .................................................. ...........................
19









II

沈阳工学院环保设备原理与设计课程设计



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：
203.8kg/h
。

排烟温度：
560
℃

空气过剩系数：
α
=1.25
烟气密度（标态）：
1.32kg/m

室外空气平均温度；
2
4℃；

锅炉出口前烟气阻力：
1025Pa
；





现场气象资料
:




①海拔高度：
22.5m




②当地平均大气压：
943.6mbar




③年平均气温：
12.3
℃





④最大风载：
32kg/
㎡





⑤最大雪载：
24kg/
㎡





⑥地震烈度：
7
度


3
三

设计目的

要求设计烟尘浓度排放≤
200mg/m
。
< br>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。

3
四

设计要求

（一）编制一份设计说明书，主要内容包括：

1)

引言


1
沈阳工学院环保设备原理与设计课程设计

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

五

设计内容

5.1
引言


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。湿式除尘器是借含尘气体与液滴或液膜的接触、撞击等作
用，
使 尘粒从气流中分离出来的设备。
湿式除尘器按结构与净化机理可分为水膜式除尘器
（麻
石水膜除尘器）
、喷射式除尘器（文丘里除尘器）
、板式除尘器（旋流板式除尘器）
、 冲击式
除尘器（冲击水浴式除尘器）
、填充式除尘器。根据除尘设备的阻力与耗能可分为低耗能 和
高耗能除尘器。湿式除尘器的特点是构造简单、净化效率高、本身无运动部件、故障少、适
合 高温高湿气体除尘，但除尘后有水的处理问题和设备的腐蚀问题。

湿式除尘器要得到较高的除 尘效率，
必须造成较高的气液相对运动速度和非常细小的液
滴，
文氏管就是为了适应这 个要求而发展起来的。
文氏管是在意大利物理学家文丘里首次研
究了收缩管道对流体流动的效率 的影响后命名的。
文丘里管是在
1886
年美国科姆斯
·
霍舍尔为了增加流体的速度从而引起压力的减小而发明的。

文氏管除尘器于
1946< br>年开始在工业中应用。
文氏管是一种高能耗高效率的湿式除尘器。
含尘气体以高速通过喉 口，
水在喉口处被湍流运动的气流雾化，
尘粒与水滴之间相互碰撞使
尘粒沉降，这种除 尘器结构简单，对
0.5-5
微米的尘粒除尘效率可达
99%
以上，但其费用 较
高。该除尘器常用于高温烟气降温和除尘，也可用于吸收气体污染物。

5.2
方案的选择及说明

5.2.1
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

2


沈阳工学院环保设备原理与设计课程设计

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
）


除尘器名称

重力沉降室

惯性除尘器

旋风除尘器

水浴除尘器

卧式旋风水膜除尘器

冲激式除尘器

电除尘器


袋式除尘器

文丘里除尘器

适用的粒径

范围

（
μ
m
）

>50
20-50
5-15
1-10
≥
5
≥
5
0.5-1
0.5-1
0.5-1

效率

（
%
）

<50
50-70
60-90
80-95
95-98
95
90-98
95-99
90-98
阻力

（
Pa
）

50
300
800
600
800
1000
50
1000
4000
设备费

少

少

少

少

中

中

多

中上

少

运行费

少

少

中

中下

中

中上

中上

大

大











5.2.2
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。


3

沈阳工学院环保设备原理与设计课程设计

5.3
设计依据和原则

5.3.1
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）

5.3.2
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< br>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。

5.4
基本数据

锅炉型号：
FG-35/3.82-M
型
（
35t
蒸气
/h
）
；
设计耗煤量：
2 03.8
kg/h
；
排烟温度：
560
℃；
空气过剩系数 ：
α
=1.25
；烟气密度（标态）：
1.32kg/m

室外空气平均温度；
24
℃；锅炉出口前烟气阻力：
1025Pa
；烟气其他 性质按空气计算；排灰
系数
35%
，按锅炉大气污染物排放标准（
GB132 17-2001
）中二类区标准执行：标准状态下烟
尘浓度排放标准：
200mg/m
。


煤的工业分析（无烟煤）
：
C
：75.2%
、
H
：
4.1%
、
S
：
0
。
62%
、
O
：
6.6%
、
N
：
0.85%
、水分：
9.92%
、灰分：
2.71%
。


3
3
5.4.2
烟气排放量以及组成



4

沈阳工学院环保设备原理与设计课程设计

表
5-2
烟气排放量及组成

以1kg煤为基准
各组分< br>C
H
O
N
S
H2O
灰分
质量
72 5
41
66
8.5
6,。2
99.2
27.10
m ol
62.67
41.00
4.13
0.61
#VALUE!
5.51
需O2量
（mol）
62.67
10.25
-2.062 5
0
#VALUE!
0
产生烟气量（mol）
CO
2
62.67
0
0
0
0
0
H
2
O
0
20.5
0
0
0
5.51
SO
2
00
0
0
#VALUE!
0
N2
0.00
0.0 0
0.00
0.30
0.00
0.00
上表以
1kg
煤为基准计算

故产生烟气量：
CO2=62.67
；
N2=0. 305;H2O=26.1
；
SO2=0.194
；

理论需氧量：
(62.67+10.25+0.194-2.063)
×
68.32
×0.001=4.85mol
理论空气量：
4.85
×（
3.76+1
）
=23.09mol
实际空气量：
23.09
×
1.25=28.86mol
过剩空气量
: 28.86
－
23.09=5.77mol
理论干 烟气量：
（
62.67+0.194+0.305
）×
68.32
×
0.001+4.85
×
3.76=22.56 mol
理论烟气量：22.56+26.1
×
68.32
×
0.001=24.34mol
则总烟气量
=
烟气
+
过剩空气
=24.31+
（< br>1.25-1
）×
23.09=30.08m

乘以用煤量：
30.08
×
203.8=6130.3m
/h=1.708m
/s
1kg
烟气中灰分：
27.1
×
35
％
=9.485g
9.485
×
203.8=193.043g/h=0.54g/s
烟气含尘浓度：
0.54/1.708=0.32g/m

3
3
3
3
5.5
换热器的选型

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
BEM700-
2< br>2.5
9
-200-
-4I
的换热器，其主要参数为管外径为
25mm,
管长
9m
，换热面
1.6
25
积为
20 0m
。因为换热器的压损相对除尘系统管道和除尘器的压损较小，在这里将其压损忽
略不参与后 面的有关计算和选型。

5.6
文丘里洗涤器几何尺寸和压损计算



文丘里洗涤除尘器是一种高效除尘效率的湿式除尘器。它即可用于高温烟气降温，
也
可净化含有微米和亚微米粉尘粒子及易于被洗涤液吸收的有毒有害气体。
实际应用的文丘里5


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洗涤除尘器 由文丘里洗涤器、
除雾器、
沉淀池和加压循环水泵等多种装置组成，
其装置系统
如下图所示，
文丘里洗涤器在该装置系统中起到捕集粉尘粒子的作用。
净化气体与沉降粉尘< br>粒子的雾滴捕尘体的分离都是在除雾器中完成的，
本设计中除雾器即脱水器选用旋风水膜除
尘器，
文丘里洗涤器则由收缩管、
喉管和扩张管以及在喉管处注入高压洗涤水的喷雾器组成。



（
1
）管径

D
?
18
.
8
Q
?


式中

D
—管径，
m
；


Q
—进口气体流量，
1.708
×3600=
6148.8m
/h

一般取进口流速
υ
1
=16
～
22m/s

出口流速
υ
2
=18
～
22m/s

喉管流速
υ
r
=50
～
180m/s
取进口流速
υ
1
=20m/s
，则进口管径
D
1
?
1 8.8
?
3
6148.8
?
330mm
?
0.33 m

20
6148.8
?
330mm
?
0.33m

20
6148.8
?
165mm
?
0.165m

80
出口流速
υ
2
=20m/s
，则出口管径
D< br>2
?
18.8
?
喉管流速
υ
r
=80m/s
，则喉管管径
D
r
?
18.8
?
（
2）管长

渐缩管的中心角
α
1
取
25°，渐扩管的中 心角
α
2
取
6
°，当选定两个角之后，计算


收缩管长
L
1
?
D
1
?
D
r?
0.33
?
0.165
25
?
cot
1?
?
cot
?
0.73m

2
2
2
2
6


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扩散管长
L
2
?
D
2
?
D
r
?
0.33?
0.165
6
?
cot
2
?
?
co t
?
3.13m

2
2
2
2
喉管长度L
r
对文丘里管的凝聚效率和阻力皆有影响。实验证明，
L
r
= (0.8
～
1.5)
D
r
，取
L
r
=1.5
D
r
=1.5
×0
.165=0.25m

文丘里管示意图

（
3
）压力损失


根据有些学者提出的模式认为气流的全部能量损失仅用在喉部将液滴加速到气流速度，
由此导出压力损失 的近似表达式为


?
P
?
1< br>.
03
?
10
?
6
?
V
r
2
.
L


式中

△
p

—文丘里洗涤器的气体压力损失，
cmH
2
O

V
r
—喉部气体速度，
cm/s

L—液气体积比，一般为
0.5
～
1L/m
，取
L
=0. 5
?
6
2
2

故
?
P
?< br>1.03
?
10
?
(80
?
10
)
?
0.5
?
32.96
cmH
2
O
?
32 30
Pa

3
（
4
）除尘效率的计算

根据国家规定的烟尘排放浓度标准
, C
≤
100mg/m
,
故除尘器应该达到的除尘效率为：

η
T
=1
－
(100/620)
×
100% =84%
（
5
）脱水器的选择

脱水器串联在文丘里洗涤器后，作为凝聚水滴和吸收某些气态污染物的作用
。

3

7