(精品论文)某铜冶炼工程贫化电炉除尘设计

毕业设计(论文)1.设计任务书1.1毕业设计目的毕业设计研究是完成教学计划，达到本科生培养目标的重要环节。通过深入工程实践、完成工程设计、撰写研究论文等毕业设计诸环节，着重培养学生综合分析问题和解决问题的能力、组织管理和社交能力、独立工作能力，培养学生具有一定的工程意识以及严谨的科学作风、认真的工作态度，树立事业心和责任感。1.2设计课题某铜冶炼工程贫化电炉除尘设计1.3有关参数及资料(1)烟气性质烟 气 成 份 ()烟气量烟气温度烟气含尘CO2SO2O2H2ON26.060.6514.855.1573.29750060018.5(2)当地气象条件：年平均气温17，极端最高、最低气温分别为40.7和-11.0，气温最高7月份，平均气温29.2，气温最低1月份，平均气温3.9，全年主导风向为E，年平均风速为2.2m/s，年最大风速为17.0m/s,年平均气压101.2Kpa大气稳定度为中性D类。环境空气质量等级：二级1.4设计内容和深度要求(1)必须满足国家和行业对环保的要求，各项指标必须达到或优于国家标准。具体标准值参阅相关行业标准或综合排放标准(2)设计出切实可行的烟尘净化工艺，确定管道系统断面尺寸、压力损失，选择主要的设备。(3)确定烟囱高度及出口直径。(4)提交设计说明书、计算书各一份。(5)绘制设计图纸一套，包括除尘系统工艺流程图，系统总平面布置图、立面图、主要设备构筑图。1.5设计原则(1)选用处理工艺成熟，效果好，能保障除尘系统长期运行。(2)投资省，运行费用低，占地面积小，管理方便。(3)除尘装置的负荷适应性强，设备的各部分均应体现技术上的可行性和经济上的合理性，装置要易安装和检修。1.6设计依据(1) 锅炉大气污染物排放标准 GB113271-2001(2)工业企业设计卫生标准 GBZ1-20021.7设计参考资料(1)张殿印 张学义 除尘技术手册 冶金工业出版社 2002年2月(2)李连山 大气污染控制工程 武汉理工大学出版社 2003年8月(3)刘天齐 三废处理工程技术手册废气卷 化学工业出版社 1999年5月(4)陆耀庆 供暖通风设计手册 中国建筑工业出版社 1987年12月(5)陈家庆 环保设备原理与设计 中国石化出版社 2005年9月(6)吴忠标 实用环境工程手册（大气污染控制工程） 化学工业出版社 2001年9月2.工程说明书2.1污染源概况该铜冶炼工程贫化电炉烟气中的主要污染物为颗粒物和SO2，烟气含尘浓度为18.5g/m3 ,SO2浓度计算如下: 已知: =101325, =75000.65%=48.75, R=8.315, T=600+273.15=873.15, 由理想气体状态方程可得: =10132548.75/(8.315873.15)=680.36=680.3664=43543.18, =43543.18/7500=5.81查锅炉行业大气污染物综合排放标准可知,颗粒物与浓度限值分100、850。可见, 该贫化电炉烟气中颗粒物和SO2都远超出标准限值,故必须进行相应尾气除尘净化处理。2.2 主要设备及工艺概况2.2.1 换热器换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。 （1）混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，化工厂和发电厂所用的凉水塔中，热水由上往下喷淋，而冷空气自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飞沫及水滴表面，热水和冷空气相互接触进行换热，热水被冷却，冷空气被加热，然后依靠两流体本身的密度差得以及时分离。 （2）蓄热式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体(填料)表面，从而进行热量交换的换热器，如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器，多用于空气分离装置中。 （3）间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。 间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。2.2.2 除尘器选择除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率、阻力、一次投资费用、运行费用、占用建筑空间以及维护管理难易等，在通常情况下除尘效率常常是最主要的。一般说来，选择除尘器时应注意以下几个方面的问题。(1)气体的温度和性质；(2)粉尘的性质和粒径分布；(3)排放标准和除尘器进口含尘浓度。以下分别介绍袋式除尘器、电除尘器和湿式除尘器性能：(一) 袋式除尘器袋式除尘器是利用多孔纤维材料制成的滤袋（简称布袋）将含尘气流中的粉尘捕集下来的一种干式高效除尘装置。工作原理:工作时含尘气体从箱体下部进入灰斗后,由于气流断面积突然扩大,流速降低,气流中一部分颗粒组、密度大的尘粒在重力作用下,在灰斗内沉降下来;粒度细、密度小的尘粒进入袋滤室后,通过滤袋表面的惯性、碰撞、筛滤、拦截和静电等综合效应,使粉尘沉降在滤袋表面并形成粉尘层.净化后的气体进入净气室由排风管风机排出.袋式除尘器的阻力值随滤袋表面粉尘层厚度的增加而增加.当其阻力达到某一规定值时,必须进行喷吹清灰。优点：袋式除尘器对净化含微米或亚微米数量级的粉尘的气体效率较高；可捕集多种干性粉尘，特别是高比电阻粉尘，采用袋式除尘器净化要比用电除尘器的净化效率高；袋式除尘运行稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀等问题，操作、维护简单。缺点：袋式除尘器的应用主要受滤料的耐温和耐腐蚀等性能所影响；捕适合净化含粘结和吸湿性强的含尘气体，用布袋除尘器净化烟尘时的温度不能低于露点温度，否则将会产生结露阻塞布袋滤料的孔隙。袋式除尘器包括脉冲袋式除尘器、反吹风袋式除尘器、机械振打袋式除尘器和简易袋式除尘器等.其中, 脉冲袋式除尘器过滤负荷较高,滤料磨损较轻,使用寿命较长,运行稳定可靠,已得到普遍采用。(二)电除尘器电除尘器使游离在气体中的粉尘颗粒荷电，在电场的驱动下作定向运动，从气体中被分离出来，分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上,而不是作用在整个气流上，这是电除尘过程与其他除尘过程的本质区别。工作原理: 烟气进入电除尘器后，两金属板间在电场力的作用下，产生正、负离子及自由电子。这些离子受电场力的作用，便向两极运动产生电流，当场强达到某一定值时，离子定向运动速度很大，以至使气体产生的离子全部被电场驱向两极。当电路中的电压继续增大时，电场强度增大，并使电子和离子获得足够能量以至有可能产生新的电子、离子和增大电流。当电压升到一定程度，不仅活动性大的电子和部分阴离子能和中性气体分子碰撞发生电离作用，而且活动性小的阳离子也获得足够的能量与中性气体分子碰撞产生电离作用，致使电场中连续不断产生大量新离子，且电场中的电子的运动速度很大，使尘粒较快到达阳极，这时阳极上开始收集粉尘，接着粉尘在电场荷电到达电场，最后通过清灰装置粉尘振落至灰斗。优点：除尘效率高，可达99以上；可以净化气量较大的烟气，工业上净化105106m3/h烟气的电除尘器已得到普遍应用；能够除下的粒子粒径范围较宽，对于0.1m的粉尘粒子仍有较高的除尘效率；可净化温度较高的含尘烟气；结构简单，压力损失小；电除尘器的能耗比其他高效除尘器低。缺点：电除尘器的一次投资费用高, 占地面积较大,除尘效率受粉尘物理性质影响很大，特别是粉尘的比电阻的影响更为突出。电除尘器按清灰方式可分为干式和湿式。干式清灰是通过冲击振动来剥离电极上的粉尘，收集的粉尘是干燥的，便于综合利用。湿式清灰是用水冲洗电机，一般只在易爆气体净化或烟气温度过高，设有泥浆处理设备时才使用。(三)湿式除尘器湿式除尘器是利用水（或其他液体）与含尘气体相互接触，伴随有热、质的传递，经过洗涤使尘粒与气体分离的技术。 工作原理:烟气自锅炉出来后，进入文丘里收缩管后，由于断面积逐渐减小，管内静压也逐渐转化为动能，使管内流速增加，气流进入喉管后，由于喉管断面积不变，管内静压下降到最低值，并维持不变，此时气流流速达到最高值，气流进入渐扩管，由于断面积逐渐扩大，管内静压逐渐得到恢复，气流流速也逐渐下降，当气流进入扩散管喉，这些被水湿润的尘粒与雾滴之间，以及不同粒径的尘粒或雾滴之间，在不同惯性力的作用下，在相互碰撞接触中凝聚成粒径较大的含尘液滴。这些较粗的含尘液滴随气流进入脱水器喉，在重力、惯性力、离心力的作用下，从气流中分离出来，从而达到除尘之目的。优缺点：文氏管除尘器具有除尘效率高、结构简单、布置灵活、投资费用低等优点，但也存在阻力大、污水处理困难等缺点，因而应用范围受到限制。(四) 三种除尘器技术经济比较经济指标的比较除尘器类型设备费运作费电除尘器高高袋式除尘器低低湿式除尘器低 高技术指标的比较除尘器类型压力损失/Pa净化效率/处理能力/电除尘器3009099105106袋式除尘器120015009599几到几百万湿式除尘器60090009099几千到几万2.2.3烟气脱硫工艺湿法脱硫是利用各种碱性溶液吸收烟气中的,由于属于酸性氧化物,吸收后可生成稳定的盐,从而达到脱硫目的.脱硫后吸收液通过沉淀或再生等工艺出来后,可进行循环使用.常见的湿法烟气脱硫工艺有:石灰石/石灰法、纯碱法、双碱法、废碱液吸收法、氨法及氧化镁法等.湿法脱硫主体设备为脱硫塔。以下主要介绍石灰石/石灰法和双碱法(1)石灰石/石灰法 石灰石/石灰法湿法脱硫最早由英国皇家化学工业公司在20世纪30年代提出,目前是应用最广泛的脱硫技术.在现代的烟气脱硫工艺中,烟气用含亚硫酸钙的石灰石/石灰浆液洗涤,SO2与浆液中的碱性物质发生化学反应生成亚硫酸盐和硫酸盐,新鲜石灰石或石灰浆液不断加入脱硫液的循环回路.浆液中的固体(包括燃煤飞灰)连续地从浆液中分离出来并排往沉淀池.主要反应:1. 吸收2. 中和3. 氧化4. 结晶5.6. pH控制 (二)双碱法 双碱法脱硫过程主要是二氧化硫与氢氧化钠发生化学反应，反应生成物亚硫酸钠溶于水，含亚硫酸钠的脱硫循环水与投加的氢氧化钙反应可生成氢氧化钠和亚硫酸钙。通过沉淀分离可将难溶的亚硫酸钙从循环水中清除，氢氧化钠易溶于水可循环使用，脱硫过程只消耗氢氧化钙。达到脱硫效率高，运行费用低的目的。双碱法烟气脱硫工艺同石灰石/石灰等其他湿法脱硫反应机理类似，主要反应为烟气中先溶解于吸收液中，然后离解成，即：式（1）为慢反应，是速度控制过程之一。然后与溶液中的发生中和反应，生成盐和水，促进不断被吸收溶解。具体反应方程式如下：脱硫后的反应产物进入再生池内用另一种碱，一般是进行再生，再生反应如下:存在氧气的条件下，还会发生以下反应：2.2.4风机风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。（1）风机分类 风机分类可以按气体流动的方向，分为离心式、轴流式、斜流式和横流式等类型；风机根据气流进入叶轮后的流动方向分为：轴流式风机、离心式风机和斜流(混流)式风机；风机按用途分为压入式局部风机(以下简称压入式风机)和隔爆电动机置于流道外或在流道内，隔爆电动机置于防爆密封腔的抽出式局部风机(以下简称抽出式风机)。 （2）风机性能参数 风机的性能参数主要有流量、压力、功率，效率和转速。另外，噪声和振动的大小也是主要的风机设计指标。流量也称风量，以单位时间内流经风机的气体体积表示；压力也称风压，是指气体在风机内压力升高值，有静压、动压和全压之分；功率是指风机的输入功率，即轴功率。风机有效功率与轴功率之比称为效率。风机全压效率可达90。 2.3 方案比选本课题的主要研究内容旨在设计一套切实可行的烟气除尘、净化工艺，及相关配套设施，使污染物排放满足国家和行业对环保的要求，使经济与环境协调发展。 根据所给数据及相关标准，课题烟气中烟气含尘及SO2浓度超标。故所设计方案必须既要达到除尘目的，又能满足烟气脱硫要求。于是，流程设计便有两种组合方式，即：（1）先脱硫后除尘；（2）先除尘后脱硫。而在各种组合方式中，又可因除尘器和脱硫工艺的选择而形成不同工艺流程。 初步设计，拟订以下三种工艺：方案一：电除尘器吸收塔烟囱方案二：换热器袋式除尘器吸收塔烟囱方案三:吸收塔湿式除尘器烟囱方案一采用技术成熟的电除尘器，具有阻力小、运行费用低等优点,但一次投资费用高,且要注意设备腐蚀问题。方案二采用高效袋式除尘器，除尘效率高,投资少,随着高性能滤袋的发展,困扰袋式除尘器的一些老问题已得到解决.它符合当前除尘器更新换代趋势，也极大适应未来环保政策的发展。方案三采取先净化后除尘, SO2吸收塔既可起到净化又可达到降温目的,可省去换热器.但含尘浓度较高的烟气势必对脱硫剂回收造成不良影响,同时湿式除尘器运行中产生的污水处理问题也增加运行难度.对于脱硫净化工艺, 双碱法烟气脱硫技术是为了克服石灰石/石灰容易结垢的缺点而发展起来的。传统的石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫工艺采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。结垢堵塞问题严重影响脱硫系统的正常运行，更甚者严重影响锅炉系统的正常运行。为了尽量避免用钙基脱硫剂的不利因素，钙法脱硫工艺大都需要配备相应的强制氧化系统（曝气系统），从而增加初投资及运行费用，用廉价的脱硫剂而易造成结垢堵塞问题，单纯采用钠基脱硫剂运行费用太高而且脱硫产物不易处理，二者矛盾相互凸现，双碱法烟气脱硫工艺应运而生，该工艺较好解决了上述矛盾问题，故本设计优先采用双碱法烟气脱硫工艺将除尘、净化工艺组合起来，决定选用方案二。 3.设备选型及设计计算书3.1换热器 波形管式换热器是新型的高效节能换热设备。它是在总结目前市场上管壳式、板式、螺旋板式等各种换热器的优缺点基础上，而研制开发的新产品。 波形管式换热器是在传统的管壳式换热器基础上，用波形管取代原换热管，使流体在管内外形成充分湍流，而明显提高了管内外的对流换热系数，波形管式换热器的传热系数是普通列管式换热器传热系数的35倍。3.1.1板式换热器的特点1.传热性能高： 因而在相同的换热量下，波形管式换热器体积小、占地面积小。2.不结垢、耐腐蚀： 波形管采用薄壁不锈钢管，在湍流状态下不易结垢，又因波形管的伸缩性较好，对水垢有自除的能力。由于不结垢，消除了“点蚀”的可能性，耐腐蚀性能好。3.无堵塞、不泄漏： 波形管的内径较大，不易造成堆积堵塞，换热管与管板间采用焊接方法联接，从而不泄漏。4.压力损失小、节能： 波形管在较低的流速下就可形成充分的湍流，因而带热介质在换热器内流速偏低，压力损失较小，减小水泵的能耗。 综上所述，由于波形管换热器的以上优点，所以使用维修均很方便，可减少每年的清洗、除垢、维修费用，综合经济效益高。3.1.2设计选型1.流道组合根据板间流速、温差条件，可将板式换热器装成单流程或多流程。一般温度差大于对数平均温差1.8倍的介质应采用多流程。板间流速的适合值为0.3-0.5m/s，流速太低时应采用二流程或多流程。2.选型所需的已知条件：(1)冷、热介质的物性参数，如酸碱度、氯离子含量、粘度、密度、导热系数、比热等。(2)冷、热介质的进出口温度。(3)冷热介质的流量或其中一种流量。3.设计选型的简化计算选型的主要任务是计算板式换热器的有效面积，计算如下：(1)热流量：其中：-热流量，1已知：热介质：，冷介质：于是又(2)对数平均温差当时当时由于(3)换热面积其中：-总传热系数,W/m2当板间流速为0.30.5m/s时，可按下式估计：水（汽）-水： =30007000水（汽）-油： =4001000油-油：=175400液体-气体:10-60通过以上参数，决定选购北京伯兆枫冷暖设备有限公司BH系列波形管式换热器，具体技术参数如下：被加热水进出口温度7095，压力降0.03MPa型号设备内径（mm）换热面积（m2）管程数换热量（kw）烟气量(t/h)冷水流量（t/h）BR800L5-L800772750610换热器尺寸如下图3-1所示完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求： (1)合理地实现所规定的工艺条件； (2)结构安全可靠； (3)便于制造、安装、操作和维修； (4)经济上合理。 3.2 袋式除尘器设计脉冲袋式除尘器是20世纪50年代发展起来的除尘设备,由于它有清灰效率高等优点,得到广泛重视.几十年来发展很快,应用愈来愈多,大小类别规格也比较齐全.本设计即选用脉冲袋式除尘器。3.2.1分类脉冲除尘器的分类依分类方法不同,可以分成以下几种。1.按构造分类按清灰装置的构造不同可以分为管式喷吹脉冲除尘器、箱式喷吹脉冲除尘器和移动喷吹脉冲除尘器三种。(1)管式喷吹脉冲除尘器.脉冲除尘器清灰时,压缩空气由滤袋口上部的喷吹管的孔眼直接喷射到滤袋内.在滤袋口有的装设文氏管进行导流,有的不装置文氏管,但要求喷吹管孔眼与滤袋中心在一条直线上,管式喷吹是最常用的一种清灰方式.其特点是容易实现所有滤袋的均匀喷吹,滤袋清灰效果好。(2)箱式喷吹脉冲除尘器.箱式喷吹脉冲是一个滤袋室用一个脉冲筏喷吹,不设喷吹管,一台除尘器分为若干滤袋室,装设与袋室匹配若干个脉冲阀.箱式喷吹的最大优点是喷吹装置简单,换袋维修方便.但单室滤袋数量受限制.如果滤袋数量过多,会影响滤袋的清灰效果。(3)移动喷吹脉冲除尘器.由一个脉冲阀与一根活动管和数个喷嘴组成一个移动喷吹头,每组滤袋对应一个相互隔开的集气室,当喷头移动到某一集气室时,打开脉冲阀,高压空气由喷嘴喷入箱内,然后分别进入每条滤袋进行清灰.其特点是用一套喷吹装置喷吹若干排滤袋.移动喷吹虽然可以减少喷吹管和脉冲阀的数量,但对喷吹管的加工和安装精度要求较严格,维修也不甚方便。本设计从清灰效果考虑,决定采用管式喷吹.2.按滤袋形状分类按滤袋形状脉冲除尘器可分为圆筒袋脉冲袋式除尘器和扁平袋脉冲袋式除尘器.此外,还有菱形袋除尘器。(1)圆筒袋脉冲袋式除尘器.脉冲袋式除尘器使用的滤袋多数为圆筒形,其直径范围80180mm,用于特殊场合时则不在此范围内.圆筒形滤袋缝制方便,袋笼制作和安装容易。(2)扁袋脉冲袋式除尘器. 扁袋脉冲袋式除尘器使用的滤袋有两类:一类是侧插式扁平袋,一类是上插式梯形袋,前者袋小且扁,后者袋大且长。本设计采用圆筒袋.3.按脉冲喷吹流向分类脉冲喷吹袋式除尘器按其脉冲喷吹方向与过滤气流的方向可分为逆喷式、顺喷式及对喷式3种。(1)逆喷式袋式除尘器.这种除尘器喷吹气流的方向与过滤气流的方向相反.为设计和操作方便,绝大多数除尘器属于逆喷式袋式除尘器。(2)顺喷式袋式除尘器.喷吹气流方向与过滤气流方向相同.一般设计成两种气流均自上向下流动。(3)对喷式袋式除尘器.脉冲喷吹气从滤袋的上下两端对喷于袋内,对喷可以提高清灰效果,加长滤袋的长度。由于本设计采用的滤袋长度较短,故采用逆喷式清灰。4.按喷吹方式分类脉冲喷吹袋式除尘器按其喷吹方式不同,可分为”在线喷吹”和”离线喷吹”两种。(1)在线喷吹袋式除尘器. ”在线喷吹”是将袋式除尘器的所有滤袋安装在一个箱体内,滤袋排列成数排,清灰时滤袋逐排喷吹,此时袋式除尘器内的其余各排滤袋仍在过滤状态下,为此也称”在线清灰”.在线喷吹时,虽然被清灰的滤袋不起过滤作用,但因喷吹时间很短,而且滤袋依次逐排地清灰,几乎可以将过滤作用看成是连续的,因此可以不采取分室结构.但对大中型除尘器即使在线喷吹,为了检修方便也采用分室结构设计。(2)离线喷吹袋式除尘器.”离线喷吹”是将袋式除尘器分成若干个滤袋室,然后逐室进行喷吹清灰,清灰时该室即停止过滤,故又称”停风喷吹”.”在线喷吹”时,与被清灰滤袋尚处于过滤状态,清下的粉尘易被相邻滤袋再吸附,致使清灰不够彻底;而” 离线喷吹”是停止过滤状态下进行喷吹清灰,因而清灰彻底.同时离线清灰时,喷吹用压力在达到同样清灰效果的情况下比较低。本设计采用在线喷吹方式。综上所述, 除尘器初步设计为管式喷吹、圆筒形、逆喷式”在线喷吹”脉冲袋式除尘器.3.2.2 结构脉冲袋式除尘器由框架、箱体、滤袋、清灰装置和压缩空气装置、差压装置和电控装置组成，如图3-2所示.脉冲袋式除尘器与其他袋式除尘器的主要区别是清灰装置。1.框架脉冲袋式除尘器的框架由梁、柱、斜撑等组成,框架设计的要点在于要有足够的强度和刚度支撑箱体、灰重及维护检修时的活动荷载,并防范遇到特殊情况如地震、风、雪等灾害不至于损坏。2.箱体脉冲袋式除尘器的箱体分为滤袋室和洁净室两大部分,两室由花板隔开.在秒年个箱体设计中主要是确定壁板和花板,壁板设计要进行详细的结构计算,花板设计除了参考同类产品外基本是凭设计师的经验。花板是指开有大小相同安装滤袋孔的钢隔板.在花板设计中主要是布置滤袋孔的距离,该间距与袋径、袋长、粉尘性质、过滤速度等因素有关.如果袋与袋之间的距离太靠近,不但会产生以上问题,还会令箱体内气流上升速度太快,导致烟尘排放量增加,滤料的局部过滤负荷太高和清灰力度不足。根据经验,袋与袋之间的边缘距离应根据滤袋长度气流上升速度综合考虑后设计,至少大于滤袋直径的2/5(不小于40mm)。花板设计注意事项:(1)花板既要承受系统负压,又要承受滤袋、粉尘层及袋笼的重量,花板如有变形可能影响滤袋的垂直度及袋口处的密封效果,设计时在花板下部应做加强处理。(2)除尘器花板应光洁平整,不应有挠曲凹凸不平等缺陷,其平面度偏差不大于花板长度的2/1000.花板孔径周边要求光滑无毛刺,用弹性胀圈固定滤袋的花板孔径公差为mm。(3)花板孔径加工后安装位置与理论位置偏差应小于1.5mm.平面度偏差不大于花板长度的2/1000。3.滤袋、滤料滤袋是过滤含尘气体的部件。内部装有笼骨框架以支撑和固定滤袋，并防止滤袋在过滤或清灰时被压瘪。滤袋所采用的滤料是组成袋式除尘器的核心部分，其性能对除尘器操作有很大影响。选择滤料时必须考虑含尘气体的特征，如颗粒和气体性质(温度、湿度、粒径和含尘浓度等)。 除尘用滤料应用广泛，品种繁多，结构复杂。其中，毡合滤料的微细孔分布均匀，孔隙率达70%80%，其过滤速度比织布大得多，一般织布采用0.51.2m/min;毡料则14m/min；此外毡合滤料单位面积的处理风量，净化效率均高于织布滤料，但其粉尘层剥落性不好，须采用强力清灰方能达到理想效果，故毡料常与脉冲除尘器配套使用。4.清灰装置脉冲袋式除尘器的清灰装置由脉冲阀、喷吹管、贮气包、诱导器和控制仪等几部分组成.脉冲袋式除尘器清灰装置工作原理如图3-3所示。工作原理:脉冲阀一端接压缩空气包,另一端接喷吹管,脉冲阀背压室接控制阀,脉冲控制仪控制着控制阀及脉冲阀开启.当控制仪无信号输出时,控制阀喷口处于关闭状态;当控制仪发出信号时控制排气口被打开,脉冲阀背压室外的气体泄掉压力降低,膜片两面产生压差,膜片因压差作用而产生位移,脉冲阀喷吹打开,此时压缩空气从气包通过脉冲阀经喷吹管小孔喷出(从喷吹管喷出的气体为一次风).当高速气体通过文氏管诱导器诱导于数倍于一次风的周围空气(称二次风)进入滤袋,造成滤袋内。瞬时正压,实现清灰。(1)脉冲阀.脉冲阀是脉冲喷吹清灰装置的执行机构和关键部件,主要分直角式、淹没式和直通式三类,每类有6个规格接口2076mm(0.753in).每个阀一次喷吹耗气量3060m3/min(0.20.6MPa)。与其他结构形式相比较, 淹没式脉冲阀减少了流道阻力,降低了喷吹气源压力,故本设计中采用淹没式脉冲阀。 (2)喷吹管.喷吹管是一根无缝耐压管,上面按滤袋多少开有若干喷吹孔口.喷吹管的技术要点在于喷吹管直径开孔大小及喷吹中心到滤袋口的距离要相互匹配.如果设计或选用不当会影响清灰效果.为保证清灰效果,这些参数可以通过试验确定,也可以通过实践经验选取.一般认为喷吹孔口应小于18个,开孔为832mm,喷吹管距袋口200400mm为宜。 喷吹管距袋口的距离是设计脉冲袋式除尘器的重要尺寸,它与喷吹管结构滤袋大小粉尘性质等诸多因素有关,所以设计时应予重视。1)根据滤袋数量确定喷吹管长度。2)喷吹管的壁厚应根据其长度和材质(硬度)确定,保证不会由于自重而弯曲变形。3)高效率清灰系统喷吹管上安装超音速引流喷嘴,防止喷吹气流的偏中心现象发生.4)如果不安装引流喷嘴,只在喷吹孔下焊接一节短管,不能克服喷吹气流的偏中心现象,而且会由于超音速喷吹气流与管道之间的摩擦而产生阻力。5)为了保证脉冲气流量进入第一个滤袋和最后一个滤袋的差别在10%以内,同一条喷吹管上的孔径可能会不同.一般是远离气包的喷吹孔比靠近气包的喷吹孔径要小一些.喷吹孔直径将是确定脉冲喷吹系统的清灰压力和气体流量的主要参数。6)根据气包压力、脉冲阀阻力、喷吹管尺寸、喷吹孔数量等因素,超音速脉冲气流的膨胀角度一般是20左右.必须结合滤袋口径,根据设计师的经验和实验数值,确定喷吹管距花板的最佳距离,保证喷吹气流可以覆盖整条滤袋长度。(3)诱导器.诱导器有两类,一类是装在滤袋口的文氏管,另一类是装在喷吹管上的诱导器.前者已在脉冲除尘器上应用多年,因阻力偏大,在大型脉冲除尘器上已较少采用;后者近年来开发很快,其优点是可以弥补压缩空气气源压力不足或压力不稳定.另外,中冶建筑研究总院研发的具有引射功能的强力喷吹装置,已在大型脉冲除尘器推广应用,对提升清灰效果,降低滤袋阻力,延长滤袋寿命,具有重大意义。1)埋入式文氏管的安装将导致接近滤袋口的滤料在200400mm的高度内无法清灰.没有安装文氏管时的引流气量与喷吹压缩气量比值大约6:1,安装文氏管后的引流气量与喷吹压缩气量比值大约是2:1。2)文氏管的主要功能是保证喷吹压力,把自然扩散气流集中起来,在文氏管底部圆周形成最大压力气流,有效地把清灰压力传动到滤袋底部。3)对粉尘黏附性强滤料阻力比较高或滤袋比较长的除尘器,安装文氏管将会提高清灰效率30%以上.因此,安装文氏管可以增加清灰面积(滤袋长度或数量)或者缩小脉冲阀口径,以节省设备造价。4)由于文氏管的出口直径缩小,经过滤料的气流将在文氏管的缩颈口局部加速穿过花板,这会使除尘器的总体阻力增加。(4)贮气包. 贮气包外形有方形和圆形两种,其用途在于是使脉冲阀供气均匀和充足. 贮气包的具体大小取决于贮气量的多少和脉冲阀安装尺寸. 贮气包属于压力容器,制造完成后应做耐压检验,试验压力是工作压力的1.5倍为宜。1)设计圆形或方形截面积气包时必须考虑安全和质量要求,用户可参照(JB10191)。2)气包必须有足够容量,满足喷吹气量.建议一般在脉冲喷吹后包内压降不超过原来贮存压力的30%为宜。3)气包的进气管口径尽量选大,满足补气速度.对大容量气包可设计多个进气输入管路。4)对于大气量气包,可用76mm管道把多个气包连接成为一个贮气回路。5)阀门宜安装在气包的上部或侧面,避免气包内的油污、水分经过脉冲阀喷吹进滤袋.淹没式脉冲阀不宜安装在气包下部。6)每个气包底部必须带有自动(即两位两通电磁阀)或手动油水排污阀,周期性地把容器内的杂质向外排出。7)如果气包按压力容器标准设计,并有足够大容量,其本体就是一个压缩气稳压气罐.当其包前另外带有稳定罐时,需要尽量把稳压罐位置靠近气包安装,防止压缩空气在输送过程中经过细长管道而损耗压力。8)气包在加工生产后,必须用压缩气连续喷吹清洗内部焊渣,然后才安装阀门.在车间测试脉冲阀,特别是76mm淹没式阀时,必须保证压缩气的压力和补气流量,否则脉冲阀将不能打开或者漏气。9)如果在现场安装后,发现阀门的上出气口漏气.那就是因为气包内含有杂质,导致小膜片上堆积铁锈不能闭阀.需要拆卸小膜片清扫。(5)清灰装置设计注意事项:1)清灰装置设计中不能简单地把脉冲阀的耗气量当成定数.压缩空气耗气量与脉冲阀厂商、规格、喷吹时间和压气压力有关。2)脉冲阀能带动滤袋数量,或者说能喷吹的过滤面积,是设计中的关键数据之一。一个阀门负担的过滤面积和阀门的规格、压气压力、滤袋布置和设计者的经验有关。3)在压缩空气系统中气体流动的压降应予以充分考虑,因为有时压缩空气系统入口压力不符合要求,而在用气的脉冲阀可能达不到压力要求时,可能由此产生清灰不良。4)如果脉冲阀工作的环境达不到下列理想条件:无气温急剧变化风吹雨淋冰冻日晒使用的压缩空气为干燥,无油,无腐蚀气体,则脉冲阀膜片的使用寿命可以达到100万次.工作寿命的计算方法:100万次/h/周期日(24h)月(30d)年(12个月)。(5)脉冲控制仪脉冲控制仪是发出脉冲信号,控制气动阀或电磁阀,使脉冲阀喷吹清灰的脉冲清灰信号发生器。脉冲控制仪输出一个信号持续时间,称脉冲宽度.在0.030.2s范围内可调.输出两个信号之间的间隔时间称为脉冲间隔;在130s范围可调.输出电信号完成一个循环所需要的时间,称脉冲周期.在130min范围内可调.控制仪可以根据清灰要求,调整脉冲间隔和脉冲宽度,对除尘器实施定时清灰。脉冲控制仪可以分为气动脉冲控制仪和电动脉冲控制仪.气动脉冲控制仪以干净压缩空气为能源,输出气动脉冲信号,与其配套使用的是气动阀、脉冲阀;电动脉冲控制仪以交流220V电源作为能源,输出电动脉冲信号,与其配套使用的是电磁阀、脉冲阀或者电磁脉冲阀.一般脉冲控制仪上均有各技术参数显示.工程中常用的是电动脉冲控制仪。3.2.3 工作原理脉冲袋式除尘器一般采用圆形滤袋,按含尘气流运动方向分为侧进风、下进风两种形式.这种除尘器通常由上箱体(净气室)、中箱体、灰斗、框架以及脉冲喷吹装置等部分组成.其工作原理如图3-4所示。 工作时含尘气体从箱体下部进入灰斗后,由于气流断面积突然扩大,流速降低,气流中一部分颗粒粗、密度大的尘粒在重力作用下,在灰斗内沉降下来;粒度细、密度小的尘粒进入袋滤室后,通过滤袋表面的惯性、碰撞、筛滤、拦截和静电等效应,使粉尘沉降在滤袋表面上并形成粉尘层.净化后的气体进入净气室由排气管经风机排出。 当其阻力值达到某一规定值时,必须进行喷吹清灰.但应当指出,为达到较高的气体除尘效率,在清灰时从滤料上只是破坏和去掉一部分粉尘层,而不是把滤袋上的粉尘全部清除。 脉冲喷吹的清灰是由脉冲控制仪(或PLC)控制脉冲阀的启闭,当脉冲阀开启时,气包内压缩空气通过脉冲阀经过喷吹管上的小孔,向滤袋口喷射出一股高速高压的引射气流,形成一股相当于引射气流若干倍的诱导气流,一同进入滤袋内,使滤袋内出现瞬间正压,急剧膨胀;沉积在滤袋外侧的粉尘脱落,掉入灰斗内,达到清灰目的。3.2.4 设计参数1.除尘效率 除尘效率是指气流通过除尘器时在同一时间内被捕集的粉尘量与进入除尘器的粉尘量之比,用百分率表示,用公式表示为:式中 -除尘效率,% Gc-被捕集的粉尘量,Kg Gi-进入除尘器的粉尘量2.过滤风速过滤风速时袋式除尘器处理气体能力的重要技术经济指标，它的选择是由粉尘性质滤料种类清灰方式及除尘效率等因素而定，一般取值范围为0.23m/min. 本设计参考上海国能环保设备有限公司DMC24-120型脉冲袋式除尘器成型产品，取过滤风速为3m/min。3.压力损失压力损失由3个部分构成,公式表示为P=Pc+Pf+Pd Pf=fc式中：P -除尘器的总阻力 Pc -除尘器的设备阻力，Pa,一般取值200500Pa;Pf -滤料阻力，Pa,一般取值30100Pa；Pd -沉积粉尘层的阻力，Pa,一般取值3001000Pa;f -滤料的阻力系数，见表 -气体的黏性系数，PaSc -过滤风速，m/sPf 一般很小，但就滤料而言，阻力小意味着空隙大，粉尘易穿透，除尘效率也很低，因此一般都选用具有一定初阻力的滤料。一般长纤维滤料阻力高于短纤维滤料，不起绒滤料阻力高于起绒滤料；纺织滤料阻力高于毡类滤料；较重滤料的阻力高于较轻滤料的阻力。滤料名称织法f滤料名称织法f玻璃丝布斜纹1.5107棉帆布No11平纹9.0107玻璃丝布薄锻纹1.0107维尼纶28.2斜纹2.6107玻璃丝布厚缎纹2.8107尼龙9A-100斜纹8.9107平绸平纹5.2107尼龙161B平纹4.6107棉布单面绒1.0107涤纶602斜纹7.2107呢料3.6107涤纶DD-9斜纹4.8107取f=7.2107，=2.1910-5 PaS，则Pf=7.21072.1910-5360=79 PaPd 指滤料过滤粉尘后，其表面沉积的粉尘产生的阻力，公式表示为 Pd=dc=Qmc式中 d-堆积粉尘层的阻力系数， -堆积粉尘的比阻力，m3/kg，一般取1091012 m3/kgQm-堆积粉尘负荷，g/m2取d=109，=1010 m3/kg ，则通常不是常数，它与粉尘负荷Q、粒径dp、粉尘层空隙率及滤料特性有关。取Pc=350Pa,则袋式除尘器压力损失为：P=79+500+350=929Pa压力损失与过滤风速的关系，随着过滤风速的增大，阻力呈上升的趋势。当阻力达到预定值时就要对其进行清灰处理。清灰后其阻力只能降到清灰前的20%80%。清灰时，滤袋的压力损失有所下降并不说明清灰已经彻底结束，此时如果继续滤尘，压力损失就会急剧上升。一般情况下，滤袋的压力损失在安装后增加较快，但在12个月内可趋于稳定，以后虽然不断增加，但增长的比较缓慢，多数近似为定值。4.滤袋长度脉冲袋式除尘器滤袋长度决定工艺需要，清灰能力及设计参数等因素。中小型袋式除尘器袋长23m，后来有人把袋长46m称为长袋除尘器。发展至今79m长袋已不罕见。与滤袋长度相适应，袋笼由1节改为2节甚至3节，以便于滤袋的安装与检修。不管多长的滤袋，安装要求都十分严格，否则会造成清灰无效、滤袋之间粉尘积聚架桥、过滤面积减少和运行阻力偏高等弊端。解决滤袋排列不整的方法首先时花板要平整，在1m2面积内花板不平度小于1mm，同时袋笼口要平整；其次，滤袋下部可适当采取保护措施，保证滤袋的垂直度。本设计参考潍坊环宇环保设备厂DMC型高效脉冲袋式除尘器定型产品，设计滤袋长度为2.5m。5.喷吹压力喷吹压力是脉冲喷吹过程中压缩空气从喷吹管孔口出来时的压力。通常喷吹压力越高，在滤袋口处诱导的二次气流越多，所形成的喷吹气速和气量越大，清灰效果越好，除尘器压降下降越明显。试验表明在袋式过滤器压降限定后，喷吹压力越高，处理能力越大。在喷吹周期及喷吹时间不变的情况下，喷吹压力增加，允许袋式除尘器入口含尘浓度也相应提高。但喷吹压力过高，滤袋小也会出现过度清灰现象，反而影响净化效率，即袋式过滤器出口出现瞬时“冒烟”现象。喷吹压力低就达不到预期清灰效果；因此，喷吹压力过低或过高都会影响过滤效果。综合考虑，本设计喷吹压力设为0.6Mpa。6.喷吹周期喷吹周期的长短直接影响到除尘器的压力降。对采用定时控制的脉冲袋式除尘器，喷吹周期设定后，定期喷吹。通过调整脉冲周期，可使除尘器的压降基本保持稳定的状态下运行。在不影响正常运行条件下，应尽量延长喷吹周期。这样不但可以减少压缩空气量，还可延长脉冲膜片及滤袋使用寿命。喷吹周期还影响耗电量，喷吹周期短，压缩空气耗量多，耗电量也多。延长喷吹周期，喷吹系统耗电量虽然减少了，但由于除尘器压力降增加，亦会增加过滤系统的耗电量。因此总的耗电量是否节省，必须全面考虑。即应根据不同的操作参数调节喷吹周期的最佳值。当过滤速度小于2m/min，入口含尘浓度510g/m3时，喷吹周期可取515min，当入口含尘浓度小于5g/m3时，喷吹周期可增至1530min。当过滤速度大于2m/min，入口含尘浓度大于10 g/m3时，喷吹周期可取15min。本设计烟气过滤速度为3m/min，含尘浓度18.5 g/m3，喷吹周期设为1min。说明：脉冲控制仪根据除尘器内压力计变化进行喷吹，即当除尘器内压力降达到一定值后，压力计将电信号传递给脉冲控制仪，后者便对滤袋进行喷吹，以保证除尘器内压力降控制在一定范围内。7.喷吹时间喷吹时间即脉冲阀开启喷吹的时间。一般认为喷吹时间越长，喷入袋内的压缩空气量也越多，清灰效果也好。本设计喷吹时间设为0.1s。8.结构设计设计一台非定型的除尘器，首先要按照以下几个方面进行综合考虑。1)按场地大小决定除尘器长宽高。除尘器的宽度决定于喷吹管长度和滤袋布置。2)系统的实际处理风量。3)结合烟气的各种性质，选择滤料、过滤风速、计算滤料的总过滤面积。4)设计滤袋的直径和长度，考虑除尘器的整体高度和外形尺寸，尽可能保持除尘器接近方形结构。5)计算滤袋数量，选择笼架结构。选用在线或离线清灰方法。6)设计花板的滤袋分布和检修门的大小和数量。7)设计脉冲清灰系统及清灰装置的确定。8)设计外壳结构、气包、喷吹管进出口位置、管道布局、进风口挡板阀、台阶和楼梯、安全保护等，并综合考虑力学结构。9)缷灰阀、缷灰装置和输送装置。10)选择控制系统，压差和排放浓度报警系统等。在除尘系统设计过程中，影响最大的因素即是设计者的个人经验，加上工程也应用经验和图纸，以及设备制造厂的加工能力和以往的安装经验。所以说除尘系统的设计是一种艺术。(1)花板设计 在花板设计中主要时布置滤袋的距离，该间距与袋径、袋长、粉尘性质、过滤速度等有关。由式中 VC-过滤速度，m/min QV-通过滤料的风量，m3/hS-滤料的面积,m2设计滤袋直径d=135mm,由 得式中 -单条滤袋面积-滤袋直径-滤袋高度则滤袋条数花板布置：将所有滤袋分装在两室，每室20条。每室滤袋分五组，每组4条。袋与袋之间间隔为60mm，组与组以及袋与內壳之间间隔为600mm。具体布置如图3-5所示：(2)上箱体高度上箱体高度的设计需考虑喷吹管的安装高度，以及检修的方便。根据有关资料，将上箱体高度设计为=1m。(3)中部箱体高度中部箱体高度至少要大于滤袋长度，且要考虑设备安装的机械尺寸。参考相关参数，中部箱体高度设计为=2.7m。(4)灰斗的设计采用角锥形灰斗，斗壁倾角应大于60，灰斗出料口的尺寸由排灰量大小确定，排灰量由下式计算： G=3QC0/M =（32.080.018599.5）/2=0.057kg/s式中： G排灰量，kgQ流量，m3/sC0入口粉尘质量浓度，kg/m3总效率n1沿宽度方向上的灰斗数根据有关资料参数灰斗的下端可取300mm300mm，则灰斗的高度为： 式中： B袋式除尘器内壁长（延气流方向）， B1灰斗下口宽，(5)进气口尺寸进气方式采用下部进气，进气口设在灰斗上并直接接管道。(6)出气口尺寸出气口设在上箱体，直接接管道。(7)立柱高度灰斗下端距地面高度为1.08m,则立柱高度为：式中：(8)袋式除尘器外壁两侧立柱间距式中：除尘器外壳钢板厚度，一般取=0.005m e立柱宽度，参考有关资料取e=0.25m3.2.5 相关设备型号及参数1.脉冲阀与气包 选用的脉冲阀必须能够满足所负担的清灰面积和喷吹耗气量。本设计中一组滤袋使用一个脉冲阀，故脉冲阀负担的清灰面积为A=1.068=8.48。由得式中：-单条滤袋的过滤风量， -过滤风速，-单条滤袋过滤面积，脉冲宽度，该时段内过滤风量=3.18600.1=0.0053，则每排滤袋处理风量为=0.00538=0.0424。根据经验，脉冲阀喷吹气量应为滤袋处理风量的23倍，才能满足清灰强度的要求，因此，单个脉冲阀的喷吹气量为：0.04242.5=0.106。脉冲喷吹过程中将诱