大气课程设计---袋式除尘器.doc

环境工程大气污染控制工程课程设计专业班级：08级环境工程2班学生姓名： 学 号：20087366时 间：2011.7.5指导老师： 目录1.设计原始资料31.1设计内容31.2设计要求31.3设计参数31.4气象条件42设计计算42.1.燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算42.2除尘器的选择53袋式除尘器的设计计算63.1过滤面积的确定63.2滤袋数量的计算63.3袋笼63.4进风通道的设计63.5出风通道的设计63.6袋式除尘器上箱体的设计计算63.7电磁脉冲阀73.8喷吹管73.9提升阀的选型设计计算73.10气包73.11空气压缩机73.12灰斗的设计计算84烟气脱硫工艺设计94.1脱硫工艺组成及流程94.2烟气系统设计104.3吸收塔系统设计104.4脱硫吸收剂设计115小结126参考文献127.附图13袋式除尘器是控制粉尘污染应用最广的设备，其运行过程是以滤料清灰再过滤的程序运行的，要保证袋式除尘器长期稳定运行，关键事情会技术和滤料特性。本设计依据煤种等工艺条件及排放标准的要求，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，提高布袋除尘器的效率，有效降低袋式除尘器的压力损失。1.设计原始资料1.1设计内容。袋除尘机使用与火电行业在我国还是刚刚起步，在对袋除尘技术发展状况进行了解后，决定对本设计选用袋式除尘。系统工艺流程见图：1.2设计要求标准状态下袋除尘器烟尘排放浓度为150mg/m，二氧化硫排放标准为160mg/m。1.3设计参数应用基灰分：13.38%；应用基水分：16.32%；可燃基挥发分：41.98%；应用基低位发热量：16768kj/kg（由于媒质波动较大，要求除尘器适应性较好）。锅炉设备的主要参数额定蒸发量（t/h）主蒸汽压力（mpa）主蒸汽温度(c)燃煤量(t/h)排烟量(m/h)排烟温度(c)2209.8154036.4440000140-150煤的组成成分 单位:chnsawv68411156131.4气象条件年平均大气压力97.86kpa，最低温度平均值-1，当地平均风速2.8m/s，空气过剩系数，烟气密度1.34kg/m，空气含水0.01296kg/m。2、设计计算2.1.燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算标准状态下理论空气量 =6.97式中 c，h，s，o 分别代表煤中各元素所含得质量分数标准状态下理论烟气量 =7.42()式中 标准状态下理论空气量，w-煤中水分的质量分数，n-n元素在煤中的质量分数(3)标准状态下实际烟气量标准状态下烟气流量q应以计,因此,=10.2536.41000=373100()式中a-空气过量系数，-标准状态下理论烟气量, -标准状态下理论空气量,(4)烟气含尘浓度式中-排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数，-煤中不可燃成分的含量-标准状态下实际烟气量, ()(5)标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算式中s-煤中硫的质量分数，-标准状态下燃煤产生的实际烟气量,()2.2除尘器的选择(1)除尘效率=91.45%式中c-标准状态下烟气含尘浓度, -标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值, (2)除尘器的选择工作状况下烟气流量 =578100式中q-标准状态下烟气流量,，-工况下烟气温度,kt-标准状态下温度,273k则烟气流速为 所以选用脉冲喷吹清灰方式，选用聚苯硫醚滤料，过滤风速取1.0m/min。3.袋式除尘器的设计计算3.1过滤面积的确定s=v/60v式中，s为过滤面积 m；v为过滤风速 m/min；v为处理风量 m/h。本次设计的v=1.0m/min，v=440000 m/h。则3.2滤袋数量的计算式中，n为滤袋数量，条；s为过滤面积，m；d为滤袋直径，mm；l为滤袋长度，m。取d=150mm，l=6m。3.3袋笼本次设计采用圆形履带框架，顶边结构采用卷边法兰型。袋笼纵筋为不锈钢筋条。3.4进风通道的设计本次设计采用传统的大空间自由配气系统，就是把通道做得很大，让气体在里面自由平衡，平均分配到各个过滤室。其设计尺寸为：4820 mm3000mm11110mm。3.5出风通道的设计出风通道是洁净烟气排出除尘器的通道，它的尺寸由出风法兰口决定，出风法兰净尺寸为1680mm3000mm，除尘器总长度为11120mm（37003+54）。因此出风通道的尺寸为1680mm3000mm11120mm。3.6袋式除尘器上箱体的设计计算（1）袋的布置。对于150-180mm，袋长为6m的滤袋，袋间距应大于滤袋的半径，相邻行距通常取250mm。在本次设计中除尘器分6个室，左右对称布置。每个室的滤袋采用正方型布置，滤袋间净距取100mm，相邻行净距取100mm。边排滤袋与袋室或隔板之间的距离（从滤袋中心算起）由于不要求同行，取200mm。每室滤袋数为182个，纵向排14个，横向排13个。（2）脉冲除尘器花板设计。花板的开孔取决于滤袋的布置，由滤袋布置可知，每个花板的尺寸为：纵向，200+25013+50+200=3700mm；横向，200+25012+200=3400mm。（3）上箱体高度的确定。截面风速一般不超过10m/s，提升阀的行程为500mm，因此初步拟定上箱体高度为800mm。则截面风速为（符合设计要求）式中，v为截面风速，m/s；q为一个室的气体流量，m/h；s为一个室的截面面积，m。3.7电磁脉冲阀一个脉冲阀的喷吹面积为 s=13dl=133.140.156=36.738m设计喷吹管径与脉冲阀径一致，取喷嘴平均直径为16mm，则喷嘴截面积为200，阀接管面积为5150，则喷嘴截面积/阀接管面积=20013/5150100%=50.4%，满足要求。本次设计采用dmf-y-89型电磁脉冲阀，其技术规格如下：气源压力0.2-0.3mpa；工作电压dc2.4v；喷嘴量250l/pluse；绝缘电阻20m。3.8喷吹管喷嘴截面/阀接管的面积=50%-60%。设计喷吹管离花板的距离为150mm左右，喷吹管管径内径取80mm，外径取89mm。远离气包的喷吹孔孔径比近气包的喷吹孔孔径要小0.5-1.0mm。喷吹管上前5个孔孔径为16.5mm，接下来的4个孔孔径为16mm，最后4个为15.5mm，喷吹管尾部距除尘器壁100mm。3.9提升阀的选型设计计算本次设计的除尘器处理风量较大，为了尽量减少阻力，提升发出口气速取10m/s，一个提升阀控制一个过滤室。每个提升阀气缸所要提供的推力：f=5000s=50000.86=4300n3.10气包选择气包的容量为250l，气包的气体压力为0.3mpa，气源压力为0.6 mpa，气包充气管内的压力为0.4 mpa.每个过滤室设一个气包，每个电磁脉冲在气包上的间隔为250mm。3.11空气压缩机（1）压缩空气消耗量a电磁脉冲阀耗气量（0.3 mpa,21.8） 取t=20s式中，q为压缩空气消耗量，m/min；n为一个周期内喷吹脉冲阀的数量，个；t为脉冲周期，min；q为每个脉冲阀一次喷吹耗气量，m/(阀次)；a为附加系数，一般取1.5.b提升阀耗气量（0.4 mpa,21.8）计算式中，v为提升阀的耗气量，m；s为提升阀面积，m；h为提升阀的行程，m。（2）空压机的供气量（0.6 mpa,21.8）a电磁脉冲阀 因为，所以b.提升阀 因为，所以c空压机 因为，所以d空压机实际供气量计算 取式中为空压机实际供气量，m/min；为附加系数。因此选择空压机为1 m/min，0.6 mpa.3.12灰斗的设计计算灰斗上不宽度为4900mm，上不长度为11110mm，下不宽度为186mm，则灰斗高度h=tan65（4900-186）/2=5055mm灰斗下部长度l=11110-2htan30=11110-25055tan30=5273mm4.烟气脱硫工艺设计4.1脱硫工艺组成及流程锅炉烟气经袋式除尘器除尘后，通过增压风机、ggh(可选)降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除so2、so3、hcl和hf，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏（caso42h2o），并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器（作为一级脱水设备）、浆液分配器和真空皮带脱水机。经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。在吸收塔出口，烟气一般被冷却到4655左右，且为水蒸气所饱和。通过ggh将烟气加热到80以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。最后，洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。脱硫过程主反应由以下几个：so2+ h2o h2so3(吸收)caco3+ h2so3 caso3+ co2+ h2o (中和)caso3+ 1/2 o2 caso4(氧化)caso3+ 1/2 h2o caso31/2h2o (结晶)caso4+ 2h2o caso42h2o (结晶)caso3+ h2so3 ca(hso3)2(ph控制)同时烟气中的hcl、hf与caco3的反应，生成cacl2或caf2。吸收塔中的ph值通过注入石灰石浆液进行调节与控制，一般ph值在5.56.2之间。主要工艺流程如图4.2烟气系统设计（1）烟道尺寸选取。计算出烟道截面积约为31 m，烟道尺寸选择如下：进口烟道5300mm5900mm；出口烟道6600mm4800mm；旁路烟道5000mm8000mm。（2）增压风机设计。本设计选用静叶可调轴流风机，根据设计规程，增压风机的流量考虑10%的富裕量。烟气进入脱硫装置流量为440000 m/h，增压风机流量为470000 m/h。增压风机的压力考虑20%富裕量，升压4700pa。（3）烟气换热器设计。本设计选用回旋式烟气换热器。4.3吸收塔系统设计（1）吸收塔本体设计。ph值取为5.2-5.8；l/g值；(2)再循环系统设计。处理烟气量为440000 m/h，l/g为16.5，循环浆液量为17469259.5l/h，每小时循环17469.2595 m/h.（3）氧化空气和搅拌器。本设计采用2台互为备用的氧化风机，1台满足100%脱硫要求，氧化风机为罗茨式鼓风机，流量为7000 m/h，压头为860kpa。本工程配置有4台搅拌器，成对称布置。氧化空气喷管布置在搅拌器附近，均匀布置，以满足氧化要求。（4）除雾器设计。除雾器一般设计为上下两层，水平安装在吸收塔的上部位置，烟气经过除雾器脱除雾滴后，就进入净烟道，进入回旋式烟气换热器的升温侧。在设计过程中将设计除雾器的冲洗采用工艺水对除雾器下层进行上下冲洗，对除雾器上层进行向上冲洗。4.4脱硫吸收剂设计烟气流量440000 m/h，烟气中含量4400 m/h.脱硫率按脱硫率达到95.2%要求，净烟气中含硫量为160mg /m。产生的量=440000440010=1.94t/h需要脱除掉的的量=440000（4400-150）10=1.87 t/h.在设计煤种情况下，煤炭中含硫量为0.01，每小时燃烧煤36.4t/h。每小时产生的量=64320.0136.4=0.728 t/h，两者相差结果有点大，取大者进入计算。根据含量计算需要的石灰石耗量和产生的石膏产量：石灰石耗量=100641.94=3.03t/h，石灰石矿石中的石灰石含量92%，则折算到石灰石块=3.0392%=3.29 t/h；石膏产量=172641.94=5.21t/h。综上：产生的量1.94 t/h，需要脱除掉的的量1.87 t/h，石灰石耗量3.5 t/h。石灰石浆液浓度设计为30%，石灰石浆液浓度=（石灰石浆液浓度1250 kg /m）。配置相应的石灰石浆液每小时耗13.33t，需要工艺水9.33t。脱硫提供一整套完整的石灰石制备和贮存系统，石灰石制备和贮存系统为全厂两套脱硫装置公用。5.小结这次大气污染控制工程课程设计我们主要设计一燃煤电厂的燃煤锅炉烟气除尘系统，通过这次课程设计我们进一步消化和巩固课本中所学的内容, 这次课题让我们可以综合利用所学到的大气污染控制工程的知识，分析各种除尘器的优缺点来确定除尘器的选择，熟练掌握管网设计的方法来布置管道主要是确定烟尘浓度计算，除尘器设计和管网的布置。随着我国对燃煤电厂烟气脱硫工作力度加大，国家要求大型火电机组和新建火电厂机组加装烟气脱硫装置。我国烟气脱硫的技术路线是重点发展石灰石-石膏湿法脱硫工艺，本设计通过对火电机组石灰石-石膏湿法脱硫工艺工程的设计，熟悉了石灰石-石膏湿法脱硫系统构成和工艺流程，掌握了石灰石-石膏湿法脱硫工艺的主要设计原则和技术要领。由于我们设计的是一燃煤电厂所以产生的烟气量比较的大，计算的时候只要分开计算并所有多个除尘器,尽管已经利用各种渠道搜集了一些资料，但仍然稍嫌不足，而且能够利用的资料也比较少，所以在计算和设计时可能会出现一些难以避免的错误，还望老师能够见谅。6.参考文献（1）.郝吉明，马广大主编，大气污染控制工程（第二版）