设计题目：
姓 学 年 系 专
名： 号： 级： 部： 业：
21T燃煤锅炉烟气的除尘工艺设计
指导教师： 完成时间：
1 1.1 1.2 1.3 1.4 2 2.1 2.2 3 3.1 3.2
设计任务及基本资料 ...................................................... 课程设计题目 ........................................................... 课程设计参数和依据 ...................................................
物料衡算 .............
工艺方案的比较和选择 .................................................
工艺计算 ................
一级除尘装置一 —旋风除尘器 ......................................... 二级除尘装置
板式电除尘器 .........................................
附图 ........................
旋风除尘器..…
板式电除尘器，
4 结论 ...........................................................................
1设计任务及基本资料
1.1课程设计题目
21t/h燃煤锅炉烟气的除尘工艺设计 1.2课程设计参数和依据 1.2.1
课程设计目的
大气污染控制工程课程设计是配合大气污染控制工程专业课程而单 独设
立的设计性实践课程。教学目的和任务是使学生在学习专业技术基础 和主要专业课程的基础上，学习和掌握环境工程领域内主要设备设计的基 本知识和方法，培养学生综合运用所学的环境工程领域的基础理论、基本 技能和专业知识分析问题和解决工程设计问题的能力，培养学生调查研 究，查阅技术文献、资料、手册，进行工程设计计算、图纸绘制及编写技 术文件的基本能力。
1.2.2
设计要求
设计思想与方法正确；态度端正科学；能正确运用所学的理论知识； 能
解决实际问题，具备专业基本工程素质；具备正确获取信息和综合处理 信息的能力；文字和语言表达正确、流畅；刻苦钻研、不断创新；按时按 量独立完成；图文工整、规范，设计计算准确合理。整体设计方案要重点 突出其先进性、科学性、合理性和实用性。
1.2.3
课程设计参数和依据
1. 锅炉蒸发量2t/h~30t/h
2. 煤的工业分析如下表（质量比，含
N量不计）：
20939
低位发热
C H
S O
灰分 水分
2. 锅炉型号：FG-35/3.82-M型 3. 锅炉热效率：75% 4. 空气过剩系数：1.2 5. 水的蒸发热：2570.8KJ/Kg 6. 烟尘的排放因子：30% 7. 烟气温度：473K 8. 烟气密度：1.18kg/m3 9. 烟气粘度：2.4X10-5 pa • s
3
10. 尘粒密度：2250kg/m 11. 烟气其他性质按空气计算 12. 烟气中烟尘颗粒粒径分布:
65.73.2 1.72 2.3 9.0 18.1
平均粒 径 / 口 m 5 粒径分 布/ %
0.
3
5
7.
5 15
1
5 2
2
5 1
3 4 5
5
5
0 3
>6
3
2 0 0
1 6 7
6 0
13. 按锅炉大气污染物排放标准(GB13217-2001)中二类区标准执行:
标准状态下烟尘浓度排放标准：冬C
200mg/m3 65.7
1.3物料衡算 1.3.1
除尘系统的论证选择
（1）锅炉烟气含尘、含硫量计算
利用低位发热量、锅炉热效率、水的蒸发热求需煤量 蒸发量为21t/h的锅炉所需热量为： 需煤量： 设1kg燃煤时： 燃料成 可燃成 可燃成 理论需 分名称
分含量（% ）
分的量（%）
氧量/mol
C 65.7 54.75 54.75 H 3.2 16 8 S 1.7
0.53
0.53
O
2.3
-0.75
水 9.0
灰分
18.1
合计
62.56
1.3.2
标准状态下理论空气量
废气中 组分/mol
54.75 CO2 16 H2O 0.53 SO2
5 H2O
理论需氧量为62.53mol/kg
1.3.3 1.3.4
标准状态下理论烟气量 标准状态下实际烟气量
T=473K时，实测烟气体积
烟气量 14.4 3.44 103
1.3.5
49536m3/h
标准状态下烟气含尘浓度
标准状态烟气浓度 实际烟气浓度
1.4工艺方案的比较和选择 1.4.1
除尘效率
标况下的除尘效率为
1.4.2
除尘设备的论证
预除尘设备的论证选择
烟气的预除尘设备一般选用重力沉降室、
惯性除尘器、旋风除尘器、
2—1示。
多管旋风除尘器和喷淋洗涤塔等。它们基本性能如表下表
表2—1 除尘设备的基本性能 阻力 (Pa)
除尘效率
(% )
除尘器名称
初投 资
运行 费用
重力沉降室 惯性除尘器 旋风除尘器
50~150 100~500 400~130
40~60 50~70 70~92
少 少 少
少 少 中
0
多管旋风除 尘器 喷淋洗涤塔
800〜150 0 100~300
80〜95 中 中
75~95
表2—2各种除尘器设备费、耗钢量及能耗量指标
除
除 最佳
尘器名 尘作用 粒径/ ym
称
力
除尘器 所占空间 名称
体积
:m3/(1000m3/
h)]
重力沉
20~40
降室
惯性除
0.7〜1.2
尘器 旋风除
约 1.75
尘器 多管旋
3.9
风除尘器
投 资比较
存储设 备费（比值）1.0
3.0〜6. 0
1.0〜4. 0
2.5~5. 0
阻力
温 度C
耗钢量 :kg/(m3/h)
]
0.15~0.
3 0.05~0. 1 0.07~0. 15
备注
能耗量 Kj/m3 )
0.8~1. 6 1.6~4. 0
Pa
(
重 力尘降
重 力
>10 0
低
200~1 000
<4 占地面积 00
大，除尘 效率低
室 惯
惯
>50
低
400〜1 200
<4除尘效率 00
性除尘
性力
较低
器 旋
离 5〜2 0
中
400~2 000
<4 00
风除尘 心力 器
以下为各种除尘器的优缺点
1. 重力沉降室
利用粉尘与气体的比重不同的原理，使扬尘靠本身的重力 （重力）从
气体中自然沉降下来的净化设备，通常称为沉降室或降生室。它是一种结 构简单、体积大、阻力小、易维护、效率低的比较原始的净化设备，只能 用于粗净化。重力降尘室的工作原理如下图所示：含尘气体从一侧以水平 方向的均匀速度 V进入沉降室，尘粒以沉降速度V沉下降，运行t时间后， 使尘粒沉降于室底。净化后的气体，从另一侧出口排出
2. 惯性除尘器
惯性除尘器也叫惰性除尘器。它的原理是利用粉尘与气体在运动中惯 性力的不同，将粉尘从气体中分离出来。一般都是在含尘气流的前方设置 某种形式的障碍物，使气流的方向急剧改变。此时粉尘由于惯性力比气体 大得多，尘粒便脱离气流而被分离出来，
得到净化的气体在急剧改变方向 后排出
惯性除尘器以百叶式的最常用。
（它适用于净化含有非粘性、非纤维
性粉尘的空气，通常与其它种除尘器联合使用组成机组
3. 旋风除尘器
工作原理::旋风除尘器的工作原理如下图所示，含尘气体从入口导 入除尘器的外壳和排气管之间，形成旋转向下的外旋流。悬浮于外旋流的 粉尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流转到除尘器下部，由排尘孔 排出。净化后的气体形成上升的内旋流并经过排气管排出。
应用范围及特点：旋风除尘器适用于净化大于 非纤维的干燥粉尘。
4. 电除尘器
5〜10微米的非粘性、
电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行的电离过程使尘粒荷电， 并在电场力
的作用下使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离的 一种含尘设备，其优点为：压力损失小一般为
耗低，对细粉尘有很高的捕集效率，可高于 下操作。
综上所诉通过比较，旋风除尘器管理、制作方便，体积小、价格 便宜，因此，
选用旋风除尘器作为二级除尘系统中的预除尘。
143 工艺方案（包括选用什么除尘器，多高的烟囱）
200〜500pa，烟气量大，能 99%可在高温和强腐蚀气体
采用二级处理，首先利用旋风除尘为一级除尘
2工艺计算
2.1 一级除尘装置一一旋风除尘器 2.1.1
设备计算
烟气处理量 Q 49536 m3 / h
初步选用XLP/B型旋风除尘器，处理烟气量大，选用 每个的烟气处理量qv 49536 6 8256m3/h 根据所选除尘器类型可知
1 1
5.8，取进口气速为20m/s
6个并联
则 p 比2
2 1 2
5.8 1.18 202 1369 Pa 2000 Pa
qv 8256 / 3600
2
进口截面积A bh v
u1
20
0.115m
交界圆柱面的高度： h0 2.3d — e2.3 0.49 0816 A 0.115 2.024m 旋风器的主要尺寸入口比例b
m
入口高度h
m
筒体直径D排出管直
m
筒体长度L
m
锥体长度H
m
径
de m
245 490 816 490 1390 1880
比例图
1 1 2 3 2 \"3
交界圆柱面的直径： d0 0.7de 0.7 0.49 0.343m, r0 0.172m
Q 8256/3600 , “ , Vr ------ ---------------------- 1.06m/s 0.3 0.3 n 1 1 0.67D0.14 2T3 1 (1 O'67 0.8160J4) 283 0412
0.412 交界面处气流的切向速度:
vt0 Vi D do 20 0.816 0.343 1
28.58m / s 分割粒径：dc
18 vjo
v
5
~2
18 2.4 10
2
1.06 0.172 2
6.55 m
2250 28.58
2
分级效率: dpi / dc
i
2
1 dpi / dc
各分级除尘效率如下:
平均 粒径 /um 0.5 3 7.5 15 25 35 45 55 > 60 粒径 分布 3 20 15 20 16 10 6 3 7 /% 分级 效率 /% 0.55 7 55.6 16.7 83.3 7 96.4 92.3 97.8 3 98.5 3 98.7 6 1 7 总除尘效率：
i
igi 68.5%
经预除尘后烟气含尘浓度：
3771 1 68.5% 1187.9mg/m3
685.6 mg/m3 473
标准状况下烟气含尘浓度:1187.9 273 二级处理的效率最低要达到：
（1上也）％ 70.8%
685.6
2.1.2
选型论证
2
A =ax b=0.6 0.3 0.18m u= qV/A' =7.67m/s
△ P=E6p 12= 1070 Pa
因为采用的是并联，所以要乘一个压力系数变化
1.1 —1.2
取 1.1 则厶 P =1070 X 1.1=1177 Pa< 1450 Pa 符合要求。 2.1.3
设备选型
选择6台XLP/B型旋风除尘器并联使用
2.2二级除尘装置一一板式电除尘器 2.2.1 设备计算
(1) 值的确定
影响 的因素有很多，煤的含硫量是影响 的主要因素，板式电除尘
器的板间距0.2 — 0.4m,电晕线采用芒刺型电极，本设计极间距取为300mm 时，可按照下式计算
：
式中，S—煤的含硫量(%);本设计中含硫量为1.7%
K—平均粒度影响系数；其值按表 1选定
表1平均粒度影响系数
3平均 10 15 20 25 30 35 (m) K 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 式中:
W1 , W2, L --粒度为31, 32, L组成的百分比;
a1, a2, L --粒度平均粒径；
表2烟气粒度分布表
粒径 45-3 35-25 25-15 15-10 10-5 < 5
(m) 百分比 5 10.9 18.4 20.2 28.8 15.9 5.8 组成 查表1, K取0.99 则
7.4KS0\"25 ,
=7.4 0.99 1.70.625 = 10.21cm/s
(2)计算所需收尘极面积 A 本设计取板式除尘效率至少为 式中，A—所需收尘极面积；
Q—被处理烟气量；
97%则选取除尘效率为99%
—除尘器要求的除尘效率； —粉尘驱进速度m/s
k —储备系数
按一台除尘器计算
Q为 51840 m3/h
取除尘效率为
则，A
99% K取1
621m2
495361n(1 99%) 3600 0.1021
F' Q 式中：Q 3600v v 电场风速(m/h)o
被处理的烟气量(m3/h );
(3)初选电场断面F'
电场风速的确定:积尘区风速的变化较大，但除尘器内平均流速却
是设计和运行
要参数。由处理烟气量和电除尘器过气断面面积计算烟气的平均流
速。电场风速v可取1.5-2.0m/s。取v为1.6m/s时
则F'
49535 3600 1.6
8.6m2
(4) 电除尘器的板极高度 h
则采用单进风口(每台除尘器仅有一个进器箱)
为了使气流沿断面均匀分布，所以进风口所对应的断面要接
近于正方形或高度略大于宽度(最大取 1.1倍)。
所以板极高度h .一戸3.0m
(5) 通道数Z
F ' (2S K')h
式中,
2S —相邻两极板中心距(m) K'—收尘极板的阻流宽度
取 K' 0.0015m
10.1圆整为Z 11
(0.3 0.0015) 3.0
(6) 电场断面F (7) 除尘器内壁宽度 B
本设计为单进风口，则 B=2S Z+2 b
式中，b—外层的一排极板中心线与内壁的距离 可在50:100mm间选取，本设计中取 60mm
(8) 每个电场的电场长度I
电除尘器每个电场的长度I可按下式计算：丨-
2nZh
表3-1
In 电场数量的选择
>4—7 <3. 6—4 >7—9 玄 5 g 2 4 3 5 4 3
― 2 式中，n——电场数量，查表取3
(9) (10)
222 选型论证
工作电压U 工作电流I
由当要求电除尘器效率大于 97%寸，除尘器的长高比至少要达到
1.0~1.5 得,
I 3.14m, h 3.0m
-314 1.05故在范围内，因此符合效率在 h 3.0
2.2.3
97鹉上
设备选型
SHW型单进风板式除尘器
2.2.4
效率总论证 一级除尘效率为1
68.5%，二级效率2
99%
则总效率为 =1-0.315 0.0仁0.=99.6%>95%故符合要求。
3附图
3.1旋风除尘器 3.2板式电除尘器
4结论
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