1、大气污染控制工程课程设计课题名称：30MW 机组燃煤锅炉袋式除尘器的选型设计指导老师：姓名：学号： 1目录前言 .2第一章 工程概况 .21.1 课程概述 .21.2 原始资料及主要参数 .21.2.1 设计内容 .31.2.2 设计依据 .41.2.3 设计成果要求 .4第二章 设计说明 .52.1 设计依据 .52.2 设计原则 .5第三章 工艺选择合理性分析 .63.1 除尘技术简介 .63.1.1 袋式除尘器 .63.1.2 袋式除尘器的工作原理及应用 .63.2 袋式除尘器应用中存在的问题 .73.3 袋式除尘器的发展趋势 .8第四章 袋式除尘器的设计 .104.1 煤燃烧的计算 .
2、104.2 除尘效率的计算 .114.3 进、出风道尺寸计算 .114.3.1 进风道尺寸计算 .124.3.2 出风道尺寸计算 .124.4 滤料的选择 .134.5 过滤面积的计算 .134.6 清灰方式 .144.7 袋式除尘器的选型 .144.8 排灰系统的设计 .154.9 烟囱的设计 .15第五章 安装、调试、运行、维护和检修 .165.1 除尘器的涂装、保温和防腐设计 .165.2 除尘器的分室 .175.3 除尘器的定期检测 .175.4 滤袋的更换 .175.5 优化清灰频率 .185.6 除尘器启动的控制 .185.7 运行过程中的条件控制 .18小结 .18主要参考文献
3、.192前言袋式除尘器是利用由过滤介质制成袋状或筒状过滤元件来捕捉含尘气体中粉尘的除尘设备。袋式除尘器的除尘性能不受尘源的粉尘浓度和气体量的影响。捕集对象的粉尘粒径超过 0.2m，捕集效率一般可达 99%以上，粒径在 1m以上的，捕集效率几乎达 100%。因此，出口气体的粉尘浓度可比国家规定的排放标准还要低，例如能低到 0.01g/m以下。压力损失的大小与操作条件和机种有关，一般在 5002000Pa 以内，因此袋式除尘器在除尘工程中有广泛应用。第 1 章 工程概况1.1 课程概述袋式除尘器是控制粉尘污染应用最广的设备，其运行过程是以过滤-清灰-再过滤的程序进行的，要保证袋式除尘器长期稳定运行
4、，关键是清灰技术和滤料特性。本设计要求依据锅炉的型号规格、煤种等工艺条件及排放标准的要求，对 30MW 机组燃煤锅炉袋式除尘器进行了选型，并对袋式除尘器的性能和结构进行设计计算；通过合理选择滤料、均匀布气、及时清灰等措施，提高袋式除尘器的效率，有效降低袋式除尘的压力损失。1.2 原始资料及主要参数1、原始资料某电厂对 30MW 机组进行袋式除尘改造。设计要求标准状态下袋式除尘器烟气排放浓度50mg/m 3；除尘效率99% ；漏风率 2%。（1）设计参数额定蒸发量为 75t/h,煤的成分见下表，收到基地位发热量为 20350KJ/Kg。煤的组成成分 单位%C H O N S A W52.57 3
5、.25 7.89 1.01 0.83 26.81 7.64（2）烟气性质3最大烟气量 185900m3/h;烟气最高温度 150,；烟气最大含尘量 15g/m3;烟气露点温度 100；烟气压力约 3000Pa。（3）烟尘性质灰尘的成分、粒径分布分别见表灰尘成分 单位%SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO K2O Na2OP2O5 TiO2 SO349.71 41.27 2.92 0.59 3.35 0.18 0.08 0.24 1.12 0.54粉尘粒径分布灰尘粒度/um74分布/% 6.4 13.9 22.9 15.3 16.4 6.4 5.3 13.4（4） 气象条件年平均大气
6、压力 101.27kPa；最低温度平均值 1.9；最高温度平均值36.3；冬季室外风速平均值 2.4m/s;夏季室外风速平均值 1.8m/s;海拔高度6.6m。2、主要参数（1）粉尘的黏附性、安息角与滑动角粉尘的黏附性是指粉尘具有与其他物体表面或自身相互黏附的特性。该燃煤电厂的排出粉尘属微黏附性，黏附压强在 60300Pa。粉尘能自然堆积在水平面上而不下滑时所形成的圆锥体的最大锥底角称为安息角。该灰尘成分的最大安息角约为 40。粉尘的滑动角系指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板作倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角，也称为静安息角，一般为 4055 。（2）几种烟尘的比电阻/(cm)（1
7、21）三氧化二铝 三氧化二铁 二氧化钛1021099101.2.1 设计内容1.基本数据基本数据包括基本参数、主要尺寸、总的设计数据和原则、初步的设备表、4载荷至以及进行基本设计所必须的其他参数和条件。基本数据用于建立设备和设备的基本概念、项目的范围以及工业介质的输入、输出。2.基本设计基本设计的目的是确定除尘设备的结构，并确定与质量和产量相关的主要设计数据。基本设计是指基本的数据，含主要尺寸的初步装配图、系统图、布置图、示意图、设备构成及必要的计算。3.详细设计详细设计包括与施工和制造相关的最终设计。1.2.2 设计依据火电厂大气污染排放标准 （GB13223-2003） ；锅炉大气污染排放
8、标准 （GB13271-2001） ；火电厂烟气排放连续监测技术规范 （HJ/T75-2001） ；袋式除尘器性能测试方法 （GB12138-89）袋式除尘器用滤袋框架技术条件 （JB/T 5917-2006 ）袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件 （GB12625-2007 ）脉冲喷出类袋式除尘器技术条件 （JB/T 8532-1997 ）袋式除尘器安装技术要求及验收规范 （JB/T 8471-1996 ）参考资料：1 郝吉明，马广大等编著.大气污染控制工程 ，北京：高等教育出版社.20022 Noel de Nevers 主编. 大气污染控制工程 (影印版) (第 2 版). 北京：清华大学出版
9、社.20003 刘景良 主编 .大气污染控制工程 ， 北京： 中国轻工业出版社.20024 粱丽明，彭林 著.城市大气有机物污染 ，北京： 煤炭工业出版社.20005 赵毅，李守信主编 .有害气体控制工程 ，北京： 化学工业出版社.20016 林肇信主编 . 大气污染控制工程 北京：高等教育出版社.19911.2.3 设计成果要求5设计报告的重点是对设计计算成果的说明和合理性分析以及其它有关问题讨论。设计报告要力求文字通顺、简明扼要，图表要清楚整齐，每个图、表都要有名称和编号，并与说明书中内容一致，最后成果及图表要字体工整，合订时，说明书在前，附表和附图分别集中，依次放在后面。通过课程设计应使
10、学生具有初步的综合运用知识的能力；收集资料和使用技术资料的能力；方案比较分析、论证的能力；设计计算的能力等。课程设计说明书内容完整、计算准确、论述简洁、文理通顺、装订整齐。课程设计图纸应能较好地表达设计意图，图面布局合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定。每个学生应完成设计图纸 3 张 A3 图纸（全图、正视图、剖视图） ，设计计算说明书一份，说明书内容应包括：参数计算，结构设计。第 2 章 设计说明2.1 设计依据袋式除尘器的设计依据主要是国家和地方的有关标准以及用户与设计者之间的合同文件。在合同文件中应包括除尘器规格大小、装备水平、使用年限、备品备件、技术服务等项内容。2.2 设计原则袋式
11、除尘器的设计根据使用要求和提供的原始数据来确定除尘器的主要参数和各部分的结构。设计时必须从工艺、设备、电气、制作、安装以及已有的生产实践等因素综合考虑。设计使用于任何工业的袋式除尘器在技术上应考虑以下 6 点：（1）遵照国家规定的相关排放标准室内卫生标准和实际可能，来确定所要求的除尘效率和排放浓度。（2）根据粉尘的特点（粉尘含量、粒度、黏度等）确定烟气在除尘器内的流速，和所需的过滤面积、滤料和除尘器的清灰方式。（3）根据烟气的特性（温度、湿度、露点、压力等）确定设备的除尘器结构型式、材料选择以及输排灰等主要措施。6（4）根据电气控制和安全生产要求，确定除尘器中所有内部构件之间的距离，并使其距离
12、始终保持符合气体流动规律的要求。（5）大型袋式除尘器要有解体方案，对主要部件必须明确提出主要技术要求和施工安装程序，确保施工安装质量。（6）在满足工艺生产使用的条件下，除尘器所需单位烟气量的设备投资应尽量少，辅助设备及相关工艺配置应保证除尘器主体设备运转可靠，配置合理，维护方便。设备的结构、主要部件必须考虑到制造、运输和现场施工的可能性，第三章 工艺选择合理性分析3.1 除尘技术简介从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘器，根据主要除尘机理，目前常用的除尘器可分为：机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器等。3.1.1 袋式除尘器除尘器分为重力除尘器、惯性除尘器、湿式除尘器、静电除
13、尘器和袋式除尘器。其中袋式除尘器除尘效率高，运行稳定，适用范围大，可处理高温、高比电阻的粉尘。近年来，袋式除尘器得到了广泛的应用，尤其在冶金和电力行业，袋式除尘器比其他类型的除尘器具有更多的优越性。随着布袋抵抗高温的能力越来越强，布袋除尘器的应用范围也更加广泛。目前，袋式除尘器的数量约占各类除尘器总量的60%70%，是应用最多的除尘器。3.1.2袋式除尘器的工作原理及应用袋式除尘器的工作原理分为阻力截流、惯性碰撞、重力沉降，以阻力截流为主。当粉尘通过滤袋时颗粒较大的粉尘被捕获于滤料的空隙中，这样在滤料表面会形成一层粉尘层，就是这层粉尘起主要的截流作用，因此滤袋的好坏决定了除尘质量的高低。随着粉
14、尘厚度累积到一定程度后，阻力增大，需清灰后再继续进行除尘。袋式除尘器之所以占有量大，主要得益于滤料的发展、清灰技术的进步以及运行控制的逐步现代化。具有从常温、中温到高温的完整系列。7覆膜技术也是一种新型的加工技术，覆膜滤料的应用使袋式除尘器的除尘原理从布袋滤料的过滤发展到针刺的三维过滤，直至覆膜滤料的表面过滤，使除尘效率从最初的50%80%，提高到对粒径0.1 的粉尘过滤亦能达得99.9以上。袋式除尘器按照滤袋形状可分为圆袋与扁袋，其中圆袋由于结构简单、清灰方便而应用广泛。传统的圆形滤袋安装笼骨后仍为圆柱面，多褶滤袋制作时是直径较大的圆柱面，安装笼骨后即呈多褶状，其过滤面积可增加60%以上。但
15、笼骨、花板及密封较复杂，布袋与笼骨的安装费时。袋式除尘器按清灰方式可分为机械振动、气流反吹和脉冲喷吹。脉冲喷吹又可分为管式脉冲和气箱脉冲，依脉冲阀使用压缩空气的压力大小，又可分为高压脉冲和低压脉冲。目前，中小型袋式除尘器较多使用气箱脉冲，大型袋式除尘器较多使用低压脉冲。对于袋式除尘器的运行控制，中小型设备多采用脉冲控制仪进行定时清灰控制，大型设备多使用电脑控制仪定时程序控制或定压程序控制。3.2袋式除尘器应用中存在的问题(1)除尘器选型不当一个袋式除尘系统是由多个高技术的独立系统配置而成的，其中包括：烟气输送管道系统；烟气预除尘或降温系统；滤料的选择与滤袋的加工；笼骨和花板的设计、加工；除尘系
16、统；润滑系统；清灰系统；电气控制系统；卸灰系统；风机系统；分流挡板和钢结构制作；除尘器报警安全系统等。袋式除尘器看似简单，但要做得好、用得好，仍是技术性很强的设备。所以，如果选型不当也会在除尘设备的应用过程中产生各种败迹或问题，主要表现在：滤料的工作寿命低于质量保证；除尘器的阻力超过原来的设计值；设备故障多，管理麻烦，作业率低；电气控制紊乱甚至无法工作。(2)阻力偏高能耗偏多在正常运行情况下，中小型除尘器过滤面积1000m时，运行阻力为1000Pa1500Pa，大型除尘器的阻力为12000Pa20000Pa，但是目前运行中的袋式除尘器有相当数量超过这些数值，这是不正常的。除尘器耗能量是压力与流
17、量的乘积，压力高1倍，流量不变则耗能多1倍。台处理能力为106m/h的除8尘器如果阻力偏高5000Pa，则每年多消耗电能费用约200万元。运行阻力偏高的原因有：没有根据具体情况对除尘工艺进行设计，导致应用中阻力高，运行困难；清灰不良，对脉冲袋式除尘器而言，脉冲阀质量不好，清灰周期控制不合理，导致清灰效果差，遇到工艺粉尘细、含湿量大、含尘浓度高等情况时，运行阻力难降到理想水平，对于反吹风除尘器，反吹风量不够，是清灰差阻力高的直接原因；除尘器气流不均匀，流场不合理，结构阻力偏高。(3)滤袋寿命短滤袋的寿命问题是关系到维护管理费用和除尘效果优劣的关键问题。在除尘设备正常运行的条件下，国产普通滤袋的使
18、用时间应达到2年3年，玻纤滤袋应达到1年2年，覆膜滤袋寿命更长，但是实际情况并非如此。滤袋寿命偏短的一个原因是滤袋质量欠佳，如石灰窑袋式除尘器用国产滤袋寿命不到1年，更换进口滤袋后滤袋寿命延长2倍3倍；滤袋使用时间偏短的另一个原因是运行参数不合理，如滤速偏高、滤袋布置不合理、清灰不良等。(4)配套件质量差与袋式除尘器配套的机电产品及材料形式少、功能不齐，如国产电磁阀性能不好、寿命短；气缸寿命短、动作缓慢；电动蝶阀电动头、电动推杆的故障率偏高；卸灰阀、输灰设备寿命短；刮板输送机链条每1年2年就要更换一次；密封垫料、胶合料品种单一，抗老化性能差，缺乏特色产品；国产电器元件、仪器仪表质量差，与进口产
19、品相比差距较大。3.3袋式除尘器的发展趋势袋式除尘器技术的发展始终围绕着排放浓度低、节约能源和管理方便3个目标进行，为达到这些目标着重发展以下技术。（1）发展脉冲除尘器技术脉冲袋式除尘器在我国研究开发比较早，20世纪70年代已经开始，并得到推广应用，由于当时技术指标过于夸大，脉冲阀等配件质量欠佳，运行中出现种种问题，所以其使用范围越来越小，发展速度反而落在回转反吹风和分室反9吹风袋式除尘器的后面。随着设计水平的提高，进口配件的采用和脉冲除尘器优点的突出，近年来被大量采用，特别是大中型脉冲除尘器技术发展很快，有代替其他形式除尘器的趋势。脉冲袋式除尘器又分为离线式清灰和在线式清灰两种。由于在线式具
20、有节省投资、管理方便、作业率高等优点，在今后的发展中其应用会越来越多。至于清灰压力高低，要依气源条件而定，不必特意追求压力高低。高性能的脉冲阀和强力喷吹装置的配套使用，使气源压力在0.15MPa0.85MPa范围内清灰作业均能达到满意效果，低压（0.2MPa0.4MPa）清灰也会有好的效果。脉冲袋式除尘器大型化分室反吹风袋式除尘器在20世纪80年代已经实现了大型化，滤袋长达812，单台除尘器处理风量106m/h以上。但是脉冲除尘器滤袋长度初期为3，后发展达到6，滤袋不够长，使得脉冲袋式除尘器很难实现大型化。增长滤袋后遇到的困难是清灰不彻底。高性能脉冲阀和强力喷吹装置的合理设计，能够使不超过10
21、长的滤袋彻底清灰，强力喷吹装置为脉冲袋式除尘器大型化奠定了基础。(2)提高滤料产品质量滤料的原料和织造技术对滤布和滤袋的质量、使用周期和运行费用及粉尘的排放浓度有着直接的影响。因此精选原料，提高织造工艺水平，使国产滤袋的各项技术指标赶上世界先进水平，是滤料和滤袋发展的总趋势。由于生产工艺及粉尘源的多样化，要求袋式除尘器滤料适应多样化的要求，生产多规格多品种的滤料，使其耐高温、耐屈挠、耐折性能得到保证，延长其使用寿命，是袋式除尘器技术的另一发展趋势。表面过滤材料的出现和应用使微细粉尘的捕集率更高，并将粉尘阻留于滤料表面使其容易剥离，使设备阻力降低。现有种实现表面过滤的途径：在普通滤料表面覆以聚四氟乙烯薄膜；覆以具有大量微孔的涂层；以超细纤维在针刺毡表面形成超细面层。不论哪一种方法都是在设法提高其表面光滑性和微孔均匀性，这是改善滤料性能的基本要求。(3)除尘器电控技术的发展方向
