2023年某火力发电厂燃煤锅炉房烟气除尘系统设计.doc

某火力发电厂燃煤锅炉房烟气除尘系统设计 课题设计任务4：第九组 系统方案： 〔3〕先预处理〔重力沉降室〕，再收尘设计除尘系统，使用脉冲电除尘器。 学 院 ： 建筑与测绘工程学院 专业班级： 建环111班 学号姓名： 29号 聂金金 指导教师： 石发恩 蒋达华 2023 年 1 月 4 日 2 目录 1 概述 4 1.1设计目的 4 1.2设计任务 4 1.3设计依据及原那么 4 1.4锅炉房根本概况 4 1.5通风除尘系统的主要设计程序 5 1.6设计要求 6 1.7课题背景  6 2 烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算 9 2.1标准状态下理论空气量 9 2.2标准状态下理论烟气量 9 2.3标准状态下实际烟气量 9 2.4标准状态下烟气含尘浓度 10 2.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 10 3 除尘器的选择 11 3.1单台除尘器应该到达的除尘效率 11 3.2火力发电厂常用除尘器 11 3.3工况下烟气流量和含尘浓度： 11 3.4重力除尘器的设计 12 3.5电除尘器设计 14 3.6 供电装置脉冲供电 除尘器介绍   21 3.7电除尘系统脉冲供电装置选择 24 3.8 DBP系列电除尘器的介绍 25 3.9 选择电除尘器 30 3.10重力-电除尘器设计结果及其选型一览 31 3.11排灰系统设计核算 32 4 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置 34 4.1各装置及管道布置的原那么 34 4.2初始管径确实定 34 4.3实际烟气除尘管径确实定 35 4.4最终除尘系统的管径 37 4.5烟道的设计计算 38 5烟囱的设计 39 5.1烟囱高度确实定 39 5.2烟囱直径的计算 39 5.3烟囱的抽力 40 6 系统阻力计算 41 6.1摩擦压力损失 41 6.2局部压力损失 42 7 系统中烟气温度的变化 43 7.1烟气在管道中的温度降 43 7.2烟气在烟囱中的温度降 44 8 风机和电动机的选择及计算 45 8.1标准状态下风机风量计算 45 8.2风机风压计算 45 8.3电动机功率计算 46 8.4风机，电机型号的选择 46 8.5绘制风机和管网的特性曲线 48 9投资估算 49 9.1总设计说明 49 9.2 编制内容和依据 50 9.3总投资估算 51 10设计小结 54 11参考文献 55 12致 谢 56 1 概述 1.1设计目的 通过设计进一步消化和稳固本能课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养确定工业通风与除尘系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。 1.2设计任务 运用所学知识设计某火力发电厂燃煤锅炉房烟气除尘系统。原设计有两台20t/h的燃煤锅炉。在标准状况下每台产生的烟气量为Q=85000m3/h,含尘浓度为10g/m3,要求每台排放的烟尘浓度≦150mg/m3，除尘系统的除尘效率要到达98.5%。居民区位于工厂的东南面，工厂设在最小频率风向的向上侧。 1.3设计依据及原那么 严格按照锅炉大气污染物排放标准〔GB13271-2023〕中二类区标准、烟尘浓度排放标准、二氧化碳排放标准进行设计计算。 1.4锅炉房根本概况 表1 锅炉蒸发量为20t/h的燃煤锅炉共2台,型号为ＳＨＬ２０－２.４５－ＡII 炉排有效面积２２.１９〔m2)，设排烟口为　５×４.６　〔ｍ〕 安装后尺寸为13.15x8.4x12.2 当地平均气流风速v=4m/s 设计耗煤量：3500kg/h〔台〕 排烟温度：160°C 烟气密度〔标准状态下〕：1.34kg/m3 空气过剩系数：a=1.4 烟气在锅炉出口前阻力：50 Pa 当地大气压：97.86 K Pa 冬季室外空气温度：-1°C 空气含水〔标准状态下〕按0.01293kg/m3 设空气含湿量=12.93g/m3 烟气其他性质按空气计算 煤的工业分析值：CY=80% HY=10% SY=1% OY=5% NY=1% WY=10% AY=15% VY=13% 按锅炉大气污染物排放标准〔GB13271-2023〕中二类区标准执行。 烟尘浓度排放标准〔标准状态下〕：150mg/m3 二氧化碳排放标准〔标准状态下〕：900mg/m3 1.5通风除尘系统的主要设计程序 1. 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算。 2. 净化系统设计方案的分析确定。 3. 除尘器的比拟和选择：确定除尘器类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。 4. 管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置。并计算各管道的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。 5. 风机及电机的选择设计：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。 6. 编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写、包括方案确实定，设计计算、设备选择和有关设计的简图等类容。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等局部、文字应简明、通顺，内容正确完整，装订成册。 7. 图纸要求 〔1〕除尘系统图一张。 〔2〕除尘系统平面图、剖面布置图2-3张。图中设备管件应标注编号，编号应与系统图对应。 1.6设计要求 要求选择适当工艺，除尘器收集的粉尘沉积在集灰斗中，定期开动螺旋排灰机将灰 送到集灰罐，最后用汽车送到烧结配料仓综合利用。 1.7课题背景  火力发电厂燃煤产生的烟尘排放，是我国大气污染物的主要构成局部。而我国能源资源的特点和经济开展水平，决定了以煤为主的能源结构将会长期存在。  我国火电厂站的建设开展建立在较为落后的工程技术根底上。虽然近年来已经逐步淘汰技术落后的300MW以下的小型火电，但较多的中型及局部中型以上的火电厂烟尘净化技术和设备，仍难以符合国家相关排放标准的要求。况且对于电力日益上升的需求，势必还会导致火力发电规模的稳步提升。由此导致的烟尘排放量还会持续加大。  随着国家火电厂污染物排放标准GB 13223-2023等相应法规不断的修订，节能减排的环保措施日益严格，相应的除尘工艺配置技术也会受到更大的关注。 1.7.1大气烟尘、灰尘排放与污染简述  目前，我国以燃煤烟尘排放造成的大气污染已相当程度的危害了人们的身体健康，同时也造成了巨大的经济损失。严重的大气污染状况成为人们对社会不满的因素之一，也在国际上造成了不良的影响，   调查说明，我国大气污染的特点主要是由能源结构决定的，属于煤烟型污染。我国能源结构中有75%是由煤为原料组成的。全国城市主要污染物为可吸入颗粒物，全国近2/3的城市可吸入颗粒物年均浓度超过国家二级标准，并且近三成的城市超过国家三级，主要分布在华北北部和西北地区。这与当地高能耗的产业结构和荒漠化的环境条件有关。  据环保部今年最新公布的信息说明，我国东部的一些城市和地区，由大气中飘尘〔<10μm〕形成灰霾天气的天数，已占全年总天数的三到五成，呈现日益增多的趋势，严重的影响空气质量及其交通运输等经济活动，对人体的健康也显现出新的危害源。  火电厂排放是大气烟尘、灰霾的重要或主体来源。地方电厂由于根本上使用的是低效除尘器，吨煤排放烟尘是国家电厂的5~10倍，其排放量占到电厂总排放量的65%。  有关大气污染的参考信息极多。本文不作引述。 1.7.2 典型火电厂系统流程简介     火电厂的燃料构成决定于国家资源情况和能源政策。20世纪80年代以后，我国火电厂的燃料主要是煤炭，燃用煤一半以上是烟煤，贫煤次之，无烟煤在10％以下。目前已有专用煤矸石作为燃料的环保型火电厂建成投入运行。    现代化火电厂是一个庞大而复杂的生产电能与热能的运行体。它由燃料系统、燃烧系统、汽水系统、电气系统和控制系统等5个子系统组成。其中最主要的设备是安装在发电厂的主厂房内锅炉、汽轮机和发电机。主变压器和配电装置一般安装在独立的建筑物内或户外，其它辅助设备如给水系统、供水设备、水处理设备、除尘设备、燃料储运设备等，分别安装在主厂房、辅助建筑或露天场地。  火电厂根本生产过程是，煤炭燃料在锅炉中燃烧，将其热量释放出来，传给锅炉中的水，从而产生高温高压蒸汽；蒸汽通过汽轮机又将热能转化为旋转动力，以驱动发电机输出电能。火电厂效率可达40%，即把燃料中40%的热能转化为电能。大中型的燃煤火电厂，一般采用煤粉炉，其生产过程是：将原煤经碎煤机破碎、磨煤机磨成煤粉，用热风吹送，喷入锅炉炉膛，通过煤粉燃烧生成的高温烟气，首先加热炉膛内的水冷壁管与过热器管，然后经过烟道内的再热器、省煤器和空气预热器而进入除尘器，在去除烟气中的飞灰尘粒之后，通过烟囱排入大气。  燃煤火力发电厂的一般工艺过程如以以下图所示。 图1 燃煤电厂的流程图 1.7.3中、大型火电厂除尘系统工艺概述  〔1〕传统除尘工艺配置  在环保要求较低，国家对烟气排放浓度限制不太严格的阶段，烟气除尘工艺配置只是单一的单级低效除尘器配置模式。这其中包括湿式除尘工艺及设备。湿式除尘器是利用液体〔通常为水〕来去除含尘气体中的尘粒和有害气体的设备。主要是利用水滴、水膜、气泡去除废气中的尘粒，并兼备吸收有害气体的作用。湿式除尘器结构简单，一次性投资低，占地面积少。选择适当的液体〔根据有害气体的性质确定〕可起到既除尘，又净化有害气体的作用。但是，从湿式除尘器中排出的泥浆要进行处理，否那么会造成二次污染。  湿式除尘器的代表类型有洗涤塔、冲击式除尘器、旋风水膜除尘器和文丘里管式除尘器。   〔2〕环保型除尘工艺配置  当烟气浓度排放要求比拟高时，低效率的除尘设备所处理的烟气排放浓度不能够到达国家限制的排放浓度限值。这时，高效环保型的除尘工艺和设备是处理烟气的必须选择。  火电厂在烟气处理设备方面，除尘器的选择多以除尘效率较高的电除尘器和袋除尘器〔目前在国内应用还较少〕为主，两者的除尘效率都可以到达99%以上。  在除尘工艺方面，除和传统一样的单级除尘工艺外，还有多级式的组合式除尘工艺。这种组合式的除尘工艺的配置是以机械式除尘器在前端充当预除尘设备，以除尘效率高的除尘器在后端起主要的除尘作用，这种组合式的除尘工艺较单级式除尘工艺，不但在除尘效率上有很大的提高，而且在设备运行费用方面有所降低。且可弥补静电除尘器运行上的一些缺陷，如耗电量、供电故障、维护费用高等。 〔3〕高效综合性除尘工艺配置 随着我国环保事业的不断开展和环保法规的不断完善，国家对火电厂燃煤污染物排放提出更加严格的标准。特别是二氧化硫与烟尘两大主体污染物火。火电厂采取脱硫与除尘一体化或综合化措施已势在必行。  2023年，由国家环保总局、经贸委和科技部联合制定的燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策中对烟气脱硫技术选择做出以下规定：燃煤含硫量大于2%或者大容量机组〔>200MW〕宜优先采用湿式石灰石/石膏法工艺，脱硫率和投运率要分别高于90%和95%；燃煤含硫量小于2%或者中小容量机组〔<200MW〕，以及老机组改造，在满足排放标准前提下，可以采用干法、半干法、以及其他费用较低的脱硫技术，脱硫效率要高于75%，投运率要高于95%；对于中小型工业锅炉〔产热量<14MW〕，提倡采用低硫煤、固硫型煤、洗选煤等，原来采用湿式除尘设备的宜优先采用除尘脱硫一体化设备。  该技术政策也对烟气脱硫