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西 南 交 通 大 学本科毕业设计（论文）环保钢结构的设计与制造袋式除尘器成套设备 年 级:2003级学 号:20033824姓 名:龚循坤专 业:材料科学与工程指导老师:周友龙2007年06 月 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第I页院 系 材料科学与工程 专 业 材料科学与工程 年 级 2003级 姓 名 龚循坤 题 目 环保钢结构的设计与制造袋式除尘器成套设备 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第III页毕业设计（论文）任务书班 级 材料科2003-3班 学生姓名 龚循坤 学 号 20033824 发题日期：2007年 3 月 12日 完成日期： 6 月 24 日题 目 环保钢结构的设计与制造袋式除尘器 1、本论文的目的、意义 随着工业的高速发展，环境污染日益严重，在人们生活水平不断提高的同时，对生活环境的质量要求也越来越高。特别在环境保护工作日益突出的今天，伴随着我国钢铁需求量的不断增加，针对冶金工业设计除尘器。对烟气进行综合治理，改善周边环境。加强对环境的保护，同时又能将从烟尘中带走的各种金属进行回收利用，特别是一些贵重的金属和稀有金属。起到了节约资源的作用。此题目的选择具的重要的意义。 2、学生应完成的任务 1）完成A0当量图纸大于3张， 2）设计说明书1份 3）英文翻译大于10000字符 4）论文日志 5）设计论文光盘一个 内容包括：1.文献综述 2.结构计算与校核 3.方案的选择与制定 4.计算结果 5.成本核算 3、论文各部分内容及时间分配：（共 15 周）第一部分 查阅文献及调研 (2周)第二部分 设计方案制定，并进行相关的计算校核 (8周) 第三部分 绘制设备结构与相关制造大样图 (2周)第四部分 论文书写 (1周) 第五部分 (1周)评阅及答辩 (1周)备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日西南交通大学本科毕业设计(论文) 第IX页摘 要在冶金过程中，产生大量的废气，这些废气的含尘浓度高，烟尘的危害性大，对环境造成严重的污染。同时，这些烟尘又有一定的回收和利用价值。因此，治理这些烟尘具有显著的经济效益和社会效益。本设计针对冶炼的生产及场地等的具体情况，来设计布袋除尘器，并且使其排污情况达到国家相关的排放标准要求。而且，又要尽量满足投资少、运转费用低、操作方便、维护简单的要求。 目前，国内外除尘设备的种类和型号较多，通过对它们的原理的分析以及性能的比较等，根据实际情况， 选出了对冶金炉废气控制的最佳方案。选用袋式除尘器并进行了设计计算确定了布袋的型号、尺寸、根数 ，对除尘器外部箱体、支架和灰斗等钢结构部件也进行了设计，并计算了其重量和面积和列出材料的数量表。然后对除尘系统 进行长效防腐设计，根据现场，合理对各个部件进行了布局。本设计选用的负压吸灰的袋式除尘器在原有除尘器的基础上，进行了一系列的改进。该除尘器节约成本， 扩大了除尘的效率，同时，冷却塔的设计，降低了含尘气体的温度，保证了除尘器内布袋使用寿命，并合 理地利用了空间，对除尘和清灰达到了全自动化控制。在本设计中，不但完成了对除尘系统总体的设计，而且强化细节，做到了所设计的除尘系统可以直接进行 加工、安装、调试并投入使用。并对成本进行了投资预算.对所要的材料都进行了全部的统计。关键词： 大气污染；袋式除尘器；钢结构；长效防腐 AbstractIn the process of metallurgy, a large amount of exhaust gas will be produced, which contains a high concentration of ash or dust. This kind of ash is very harmful and will pollute the environment. At the same time, the ash also has a value in reclamation and reuse. Therefore, it has a significant economic and social benefit to treat with it. In this dpaper, according to the idiographic case of the producing and place etc. of smelting, it designs hop-pocket dust catcher and makes waste-excreting up to the relevant national standard criterion. Whats more, it should meet the requests of less investment, low running cost, conveniency for operation and easiness for maintenance as necessary as possible. At present, there are relatively too many sorts and models of dust catcher at home and abroad, through the analyse of their theories and comparison of capability, according to the practical condition, we select the best scheme in calcium carbide furnace exhaust gas controlling. Having the hop-pocket dust catcher selected and the design calculation worked out, we fixed the model, size and root-number of the bag, and we have also designed the steel structure of the dust catchers several parts such as the exterior box, bracket and the ash- funnel etc. moreover, with its weight and area calculated. Then, towards the dust-removing system, we carried out the long-effective antisepticising design. According to the locale, we made a proper overall arrangement of each part, and checked on the economic and running cost at last. This devise has a series of improvement. Compared with the original one，this hop-pocket dust catcher using a minus- pressure ash- absorbing technology. It will not only save the cost and enhance the dust-removing efficiency, because the design of cooling tower, it will also lower the temperature of the gas containing dust, in order to have the effective longevity of the bag guaranteed. Besides, the room can be used properly; the removing of dust and cleaning of ash are entirely automatically controlled. In the paper, it has finished contriving the dust-removing system not only on the whole, furthermore, it has intensified the details of the device, so that it is able to carry out processing, installing, adjusting and been put in to effect directly. Moreover, the budget of investment and listed all the materials needed have worked out statistically.keywords：air pollution, hop-pocket dust catcher, steel structure, long-effective antisepticising目 录第一章 绪论11.1环境保护与可持续发展11.1.1环境与环境问题11.1.2 可持续发展21.2对大气的结构及组成的认识31.2.1大气圈及其及结构31.2.2 大气污染物41.2.3 锅炉大气污染物排放标准61.2.4 污染与健康71.2.5 大气污染的综合防治81.3 任务的提出与意义101.3.1 设计要求以及基本参数101.3.2 设计内容包括101.3.3 选题的意义10第二章 除尘设备的分类及其型号的选择112.1除尘设备的概述112.1.1 除尘器的概念112.1.2 除尘器的分类112.2 各种除尘器原理122.2.1 机械式除尘器122.2.2 静电除尘器192.2.3 湿式除尘器202.2.4袋式除尘器202.2.5 复合式除尘器262.2.6各种除尘器的性能比较及其型号的选择262.3 确定方案272.3.1滤袋速度的选择282.3.2 清灰方式的确定282.3.3 滤袋形式的确定312.3.4 过滤方向的确定312.3.5 进风口位置的选择312.3.7滤料的选择33第三章 除尘器的设计与计算373.1参数的计算373.1.1 计算需要的过滤面积和袋室数目373.2 风机的选择433.2.1 风机性能的比较433.3 冷却塔的设计453.3.1 冷却方式的选择453.3.2 冷却塔主要参数的计算483.4 除尘器卸灰系统设计493.4.1 除尘器卸灰阀的设计493.5 除尘器的基础的设计503.6钢结构部分的设计503.7 屋架的设计513.8 房子主体结构设计51第四章.施工及其焊接要求534.1施工要求534.2 环保钢结构手工电弧焊焊接施工534.2.1对焊接有关人员的要求534.2.2开坡口534.2.3质量要求534.2.4施工准备534.2.5 材料的关键要求554.2.6 作业条件554.2.7 质量关键要求554.3 工艺流程564.3.1工艺流程图564.4 安全保护措施564.5 环境保护措施574.6 质量记录58第五章 除尘器的防腐与维护595.1防腐工艺的实施595.1.1高压空气的制备595.1.2工件喷砂处理59第六章 成本核算及投资636.1工程建设投资核算636.1.1 除尘器本体部分建造投资636.2养护、维修投资核算656.2.1 电耗费用656.2.2 维修费用65第七章 经济效益的评估66结 论67致 谢68参考文献69西南交通大学本科毕业设计(论文) 第72页 第一章 绪论1.1环境保护与可持续发展1.1.1环境与环境问题人类出现以后，在为了生存与自然的斗争中，运用自己的智慧和劳动，不断地改造自然，创造和改善自己的生活条件。同时，又将经过改造和使用的自然物和各种废物还给自然界，使它们又进入自然界参与物质循环和能量流动过程。其中，有些成份会引起环境质量的下降，影响人类和其他生物的生存和发展，从而产生了环境问题。环境问题可以说自古就有。产业革命后，社会生产力的迅速发展，机器的广泛应用，为人类创造了大量财富。而工业排放的废弃物直接进入环境。环境本身是有一定自净能力的，但是当废弃物产量越来越大。超过环境的自净能力时，就会影响环境质量，造成环境污染，尤其是第二次世界大战后，社会生产力的突飞猛进，工业动力的使用猛增，产品种类和产品当量急剧增大，农业开垦的强度和农药使用量也迅速扩大，致便许多国家普遍发生了严重的环境污染和生态破坏问题，同时，随着全球人口的急剧增长和经济的快速发展，资源需求也日益俱增，人类正受到某些资源短缺和耗竭的严重挑战。资源的环境威胁着人类的生存和持续发展。环境问题主要不是自然灾害问题,而是人为因素所引起的环境问题。这种人为环境问题可分为两类：一是不合理开发利用自然资源，超出环境承载力，形成生态环境质量恶化或自然资源枯竭等现象；二是人口激增、城市化和工农业高速发展引起的环境污染和破坏。这些都是人类经济社会发展与环境的关系不协调所引起的问题。还有一些潜在的环境问题，它是指目前尚没有从总体上认识，但在一定的时期后会对人类产生巨大影响的环境问题。这类环境问题可能是从未听说过的，或在表面上曾经被科学家讨论并给予警告的。当今，全球都存在着一个共同的环境问题：如全球气候变化、臭氧层破坏、生物多样性锐减、森林减少、水土流失、沙漠化、酸雨等。由于这些问题已对人类的生存和发展产生了不良影响，已引起世界各国和联合国的高度重视。随着全球经济一体化，环境的联系越来越紧密。研究全球环境问题的产生、发展，采取有效的对策解决或缓解全球环境问题，已成为各国政治家、科学家的共同愿望。我国是一个发展中国家,改革开放以来,经济的突飞猛进,国民经济的高速发展,人民生活水平不断的提高,然而,环境问题也日益显露,如沙尘暴常常袭击我们的北部地区,酸雨近些年来常常上演,城市空气质量在不断的变坏,连续的高温天气频频发生。由环境带来的问题已成为当今社会发展的主要问题。我们不能走西方资本主义国家的老路，先只顾经济的发展，让其发生后再去治理。这是很危险的。 1.1.2 可持续发展既符合当代人的需求，又不致损害后代人满足其需求能力的发展。1.可持续发展战略的基本理论和必要性1) 可持续发展鼓励经济增长。它强调经济增长的必要性，必须通过经济增长提高当代人福利水平，增强国家实力和社会财富。 2) 可持续发展的标志是资源的永续利用和良好的生态环境，经济和社会发展不能超越资源和环境的承载能力。3) 可持续发展的目标是谋求社会的全面进步。发展不仅仅是个经济问题，单纯追求产值的经济增长不能体现发展的内涵已成为国际社会的共识。 2.中国21世纪议程的基本思想制定和实施中国21世纪议程，走可持续发展之路，是我国在21世纪发展的需要和必然选择。中国是在人口基数大、人均资源少、经济和科技水平都比较落后的条件下实现经济快速发展的，这使本来就已经短缺的资源和脆弱的环境面临更大的压力。在这种形势下，我国政府认识到，只有遵循可持续发展的战略思想，从国家整体的高度协调和组织各部门、各地方、各社会阶层和全体人民的行动，才能顺利完成预期的经济发展目标，才能保护好自然资源和改善生态环境，实现国家长期、稳定的发展。3.缔造人与自然的和谐发展人与自然的关系是随人类生产能力的发展而变化的，二者的关系表现为一个历史性的发展过程。实现人与自然的和谐发展，在当代已不再是一个理想的口号，它是我们基于全球性生态危机而提出来的关系到整个人类生存和发展的现实问题。自从布伦特兰女士提出“可持续发展”观念以来，强调全球性可持续发展的理念已为世界各国所普遍接受，建立起一个新的人与自然和谐发展的“地球生态圈”成为新世纪人们的共同愿望。但这一阶段仍处于设想时期，有许多问题需要我们努力解决，其中最关键的环节包括有：可持续发展中的人与自然的和谐与斗争。 1.2 对大气的结构及组成的认识1.2.1大气圈及其及结构大气是自然环境的重要组成部分，是人类赖以生存的必不可少的物质。在自然地理学上，把由于地心引力而随地球转动的大气层称为大气圈。其厚度大约为10000km，离地心越远，空气越稀薄，到地球表面1400km以上的区域已经非常稀薄，因此，从污染气象学研究的角度来讲，大气圈是指从地球表面到（10001400）km的范围。大气圈的总质量大约为61015约为地球的百万分之一1。大气的密度、温度和组成随高度的不同而不同，呈现层状结构。例如，根据气温在垂直方向上的变化情况，将大气圈分为对流层、平流层、中间层、暧层和散逸层五层。1.对流层对流层是大气圈中最接近地面的一层，其厚度在赤道附近和极地各有不同，大约在（6-18）km。这一层的空气质量约占大气层总质量的3/4并且还含有一定质量的水蒸气，对人和动植物的生存起着重要的作用。云、雾、雨、雪和雷电等天气都在这一层发生。污染物迁移和转化也主要是在这上层进行，特别是在离地面（1-2）km的近地层。因此，对流层是对人类的生产、生活影响最大的一层。2平流层平流层位于对流层的上面，层顶距地面约（50-55）km。这一层中存在厚度约为20km的臭氧层，依靠臭氧层强烈吸收太阳紫外线使气温迅速增高。在平流屋中，大多是处于平流流动，因此，不利于进入增流层的污染物扩散，致使污染物在此停留的时间较长，甚至可达数年之久。并且进入平流层的污染物如氮化物、氯化氢及氟化利昂有机制冷剂等还能与臭氧发生光化学反应。致使臭氧浓度降低，严重时出现臭氧层空洞。使其太阳辐射的紫外线直接到过地面，就会导致更多的人患皮肤癌，对人类的生态系统造成极大的威胁。所以，保护臭氧层是当今世界面临的紧迫任务之一。3中间层中间层位于平流层上面，层顶距地面约（80-85）km。此层有强烈的垂直对流运动，又没有臭氧吸收太阳的紫外线，因此，在这一层气温随高度增加迅速下降。4暧层位于中间层上部，层顶距地面约800km。此层下部基本由分子氮组成，上部由原子氧组成。原子氧可吸收太阳的紫外光，暧层中大量的气体在太阳光和宇宙射线的作用下被电离，所以暧层又称电离层。电离层能反射电磁波，对远距离通讯有很重要的作用。5散逸层散逸层是大气圈中最外层，层顶不明确。该层空气更加的稀薄，距地面越远，气温越高，气体电离度越大，气体离子可以散逸到宇宙空间去。1.2.2 大气污染物1.2.2.1大气污染物的分类从来源分上分1 工业废气污染火力发电，金属冶炼，玻璃与陶瓷烧制及食品加工等生产过程和燃料的燃烧过程中所排放的烟气，粉尘及废气等造成的大气污染，此类污染源称为工业污染源。2 交通污染源由汽车、火车、轮船、飞机等交通运输工具在行驶过程中排放的尾气所造成的大气污染，此类污染源，称为交通污染源。3 生活污染源人们由于生活上烧饭、取暖等的需要，燃烧燃料向大气中排放煤烟以及垃圾焚烧等所造成的大气污染，此类污染源称为生活污染源。以上主要是由于人类生产和生活活动所引起的大气污染，至于由自然灾害所造成的污染在此从略。按其存在的状态分1颗粒污染物颗粒污染物与气体行为类似。所以又称为气溶胶。大气污染物粗略估计有百余种。对于污染物，又可分为一次污染物和二次污染物。若大气污染物是从污染源直接排放的原始物质，刚称为一次污染物。若是由于一次污染物与大气中的原有成份或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物，称为二次污染物。在大气中，受到普遍重视的二次污染物主要有硫酸烟雾和光化学烟雾等。 近几年来，我国的大气污染仍然以煤烟型为主，主要污染物为总悬浮颗粒和二氧化硫。少数特大城市属煤烟与汽车尾气污染并重类型。2气态污染物气态污染物是指一些污染气体如：二氧化碳，氟、氯等气态形式的污染。1.2.2.2 工业污染中的烟尘及颗粒污染1 烟尘烟尘是伴随着燃料燃烧而产生的废弃物，是一些飘浮在大气中粒径大小不一的微小颗粒物。烟尘大部分是固体颗粒，也有液体微粒。固体的有烟、炭黑、粉尘等，液体的有水滴和硫酸雾沫等日前世界上常用的燃料，主要有煤、石油、天然气等，以煤的消耗量最大，世界每年燃煤量约30多亿吨，而煤的不完全燃烧产生的烟尘对于大气污染起着十分重要的作用。从烟囱排放出来的烟尘又分降尘和飘尘两类，降尘颗粒较小，粒径一般在10以上由重力的作用，能很快降落到地面。它多半属燃烧不完全的炭粒，也就是人们常看见的黑烟。飘尘颗粒放小，粒径在10以下，其中相当大一部分比细菌还小，它以气溶胶形式长时间在空气中飘浮，飘浮范围可从几公里到几十公里，因此会在大气中不断的蓄积使污染的程度逐渐加重。且在各种飘尘中，以粒径在0.5-5的对人体危害最大。这是因为粒径在5-10的粒子，虽能进入呼吸道系统，但由于惯性力作用，能被鼻毛和呼吸道粘液所阻挡，并随排出物排至体外；至于小于0.5的飘尘，由于气体扩散作用可被上呼吸道表面所粘附，随痰排出。唯有0.5-5的飘尘，可以径直到达肺部而沉积在肺胞中，并有可能进入血，随之输往全身，危害人体，此外，飘尘具有吸湿性，在大气中易吸收水分，形成表面具有很强吸附性的凝聚核，能吸附有害气体和经高温冶炼排出的各种金属粉尘以及致癌性很强的苯芘等，而后随着吸气进入深部呼吸道，故对健康危险性较大。飘尘还能吸附病原微生物，在飘尘浓度高的地方，空气中各种微生物的含量也相应增高，因而容易引起慢性阻塞性肺部疾患的继发感染，降低机体的抵抗力和免疫力。如1952年l2月伦敦发生烟雾事件时，大气中飘尘含量比平时高5陪，达4.46mgm3，引起居民的死亡率激增。2所以，世界各国普遍认为，大气中的烟尘是大气中危害，较大的污染物之一，因此，环境监测和卫生部门把它作为评价大气污染对健康影响的重要指标。 2颗粒物总悬浮颗粒物是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径d100。颗粒物主要来源于然的燃烧和工业过程，燃料燃烧时将灰分以颗粒物形式，释放出来，其产生量与燃料中的灰分含量有关。颗粒物的主要生产源包括金属矿物加工、石油和化工等，冶金工作包括钢铁、铜、铅锌以及铝的生产等，钢铁是冶金工作中最重要的排放源。钢铁工作包括炼钢和炼铁，硫在加工过程中少量转化为颗粒态的硫酸盐，矿物加工过程产生的颗粒主要来自水泥、沥青、石灰、玻璃、石膏、制砖工业等。31.2.3 锅炉大气污染物排放标准表1-1各种锅炉过量空气系数折算值锅炉类型 折算项目 过量空气系数 燃煤锅炉烟尘初始排放浓度 a=1.7烟尘、二氧化硫排放浓度 a=1.8燃油、燃气锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度 a=1.2注：只列出部分污染物，本标准采用下列定义1 锅炉烟气在温度为，压力为101325pa时的状态，简称“标态”。本标准规定的排放浓度均指标准状态下干烟气中的数值。2烟尘初始排放浓度指自锅炉烟气出口处或进入净化装置前的烟尘排放浓度。烟尘排放浓度指锅炉烟气经净化装置后的烟尘排放浓度。末安装净化装置的锅炉，烟尘初始排放浓度即是锅炉烟尘排放浓度。废气排出口有害物质的排放量（或浓度)不得超过表1-1、1-2的规定。表-2锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值锅炉类别 适用区域烟尘排放浓度(mg/m3) 烟气黑度时段 时段 (林格曼黑度,级)燃 自然通风锅炉 一类区 0.7MW 1t/h ) 二、三类区煤 其它锅炉 一类区 二类区炉 三类区燃 轻柴油、煤油 一类区油 二、三类区锅 其它燃料油 一类区 二、三类区炉 燃气锅炉 全部区域100 80 1150 12080 80250 200 1350 25080 80 1100 100100 80 1200 15050 50 11.2.4 污染与健康可吸入颗粒物随人们呼吸空气而进入肺部，以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道不同的部位，粒径小于5微米的多滞留在上呼吸道。滞留在鼻咽部和气管的颗粒物，与进入人体的二氧化硫等有害气体产生刺激和腐蚀粘膜的联合作用，损伤粘膜、纤毛，引起炎症和增加气道阻力。持续不断的作用会导致慢性鼻咽炎、慢性气管炎。滞留在细支气管与肺泡的颗粒物也会与二氧化氮等产生联合作用，损伤肺泡和粘膜，引起支气管和肺部产生炎症。长期持续作用，还会诱发慢性阻塞性肺部疾患并出现继发感染，最终导致肺心病死亡率增高。当大气处于逆温状态时，污染物便不易扩散，悬浮颗粒物浓度会迅速上升。1952年12月英国伦敦发生烟雾事件时，大气中悬浮颗粒物的含量比平时高5倍，引起居民死亡率激增，4天内较同期死亡人数增加4000余人。由此可见大气中可吸入颗粒物浓度突然增高，对人类健康能造成急性危害，对患有心肺疾病的老人和儿童威胁更大。 光化学烟雾是排入大气的氮氧化物和碳氢化物受太阳紫外线作用产生的一种具有刺激性的浅蓝色的烟雾。它包含有臭氧、醛类、硝酸酯类等多种复杂化合物。这些化合物都是光化学反应生成的二次污染物，主要是光化学氧化剂。当遇低温或不利于扩散的气象条件时，烟雾会积聚不散，造成大气污染事件，使人眼和呼吸道受刺激或诱发各种呼吸道炎症，危机人体健康。这种污染事件最早出现在美国洛杉矶，所以又称洛杉矶光化学烟雾。近年来，光化学烟雾不仅在美国出现，而且在日本的东京、大板、川崎市，澳大利亚的悉尼、意大利的热那亚和印度的孟买等许多汽车众多的城市都先后出现过。 大气中的氮氧化物和碳氢化物主要来自汽车尾气、石油和煤燃烧的废气、及大量使用挥发性有机溶剂等。在太阳紫外线的作用下，产生化学反应，生成臭氧和醛类等二次污染物。在光化学反应中，臭氧约占85以上。日光辐射强度是形成光化学烟雾的重要条件，因此在一年中，夏季是发生光化学烟雾的季节；而在一天中，下午2时前后是光化学烟雾达到峰值的时刻。光化学氧化剂可由城市污染区扩散到100公里甚至700公里以外。在汽车排气污染严重的城市，大气中臭氧浓度的增高，可视为光化学烟雾形成的信号。 光化学烟雾对人体最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道粘膜，引起眼睛红肿和喉炎，这可能与产生的醛类等二次污染物的刺激有关。光化学烟雾对人体的另一些危害则与臭氧浓度有关。臭氧还可引起潜在性的全身影响，如诱发淋巴细胞染色体畸变、损害酶的活性和溶血反应，影响甲状腺功能、使骨骼早期钙化等。长期吸入氧化剂会影响体内细胞的新陈代谢，加速衰老。 预防光化学烟雾要采取一系列综合性的措施，其中包括制定法规，监测废气排放，改良汽车排气系统和提高汽油质量及减少挥发性有机物如油漆、涂料的使用等11.2.5 大气污染的综合防治对大气污染进行综合预防和防治不单单是提高燃烧技术减少污染来源的污染物质, 也不单单是加除尘装置对排放物进行过滤以减少污染程度, 当然也不能只植树造林、推进绿化措施以改善总体环境。对大气污染的综合防治是立足于环境问题的区域性、系统性和整体性之上的，对大气污染乃至环境污染的综合防治是一个整体的措施，每一个环节都是相辅相成的，每一处都松懈不得。在实质上，就是对区域环境的控制，对多种方案的技术可行性、经济合理性、实施可能性和区域适应性等进行最优化选择和评价，从而得出最佳的技术方案和工程措施。1. 全面规划、合理布局大气污染控制是一门综合性很强的技术，影响大气环境质量的因素很多，仅考虑各个污染源的单项治理是不够的，必须考虑区域性的综合防治，从单一的治理过渡到综合的治理。因此，一方面要对工作失误已经造成的环境污染和环境问题，提出改善和控制污染的最优化方案；另一方面，要做好城市和大工业区的规划设计工作，正确的选择厂址，考虑区域性综合治理措施。2. 提高工业技术水平 改革工业，优先采用无污染的工艺是防止环境污染的根本途径。 严格工艺操作。 改进燃料构成，改进燃烧设备和燃烧条件。 建立综合性工业基地，使各企业之间综合利用原料和废弃物，减少污染物的排放量。3. 合理的经济政策 保证必要的环境保护投资 中国目前的环保投资，仅占国家基本建设投资的百分之几，而发达国家则高达20以上，因此有必要采取适当措施逐步加以改进。 对治理污染从经济上给予鼓励 如低息长期贷款，对综合利用产品实行免税或减税政策等。 实行排污管理 逐步提高对排污的收费标准，知道对污染严重又不治理的工厂停止生产等严格的经济政策。4. 绿化造林绿化造林是一种生物防止措施，绿化造林不仅能美化环境、调节气温、增加空气湿度，而且在净化空气、减低噪声方面起到显著的作用。5. 加强环境治理工程学的研究到目前为止，即使最发达的工业化国家也不能做到无污染的排放。当采取了各种措施，仍达不到国家规定的排放标准和地面浓度时，就要对所排放的污染物采取治理的方法。目前控制大气的污染物的排放，使之符合国家的排放标准措施有：设置除尘系统；用吸收法控制；用吸附法控制；用反应法控制及扩散稀释法控制等等。人类没有保护好环境的教训其实自古就有。今天，我们保护环境不仅要保护环境不受污染，而且要继承古代环境保护的思想，合理利用资源，以保证资源的永续利用。我们应该懂得解决环境问题的关键就是保护环境，而保护环境就是保护了我们自己。6.采用法律手段颁布各种大气污染物排放标准。并强制性实施。1.3 任务的提出与意义针对某冶炼厂设计一种有效的除尘器，使其既有净化烟尘的功能，改善周边环境，响应可持续发展战略的要求，净化后的气体符合国家的排放标准，又能将其烟尘中所带走的一些金属回收利用。做到一举两得作用。1.3.1 设计要求以及基本参数要求设计出一种有效的除尘器，性能稳定可靠、操作简单，率较高。维修方便，占地面积少，一次性投资少。参数要求如下：1) 废气处理量：Q=60000m3/h2) 过滤温度：T=1500C3) 排放标准：80mg/m3 (国家标准为150mg/m3) 4) 工作时间：全天工作制（24小时/天） 1.3.2 设计内容包括1) 方案的优化设计2) 除尘器效率的计算3) 除尘器系统各钢结构部件设计4) 钢结构的防腐设计5) 运行后经济费用的预算6) 维护说明7) 清灰系统PLC控制系统编程1.3.3 选题的意义随着工业的高速发展，环境污染日益严重，在人们生活平不断提高的同时，对生活环境的质量要求也越来越高。在环境保护工作日益突出的今天，在我国钢铁的需求量日益增加的今天，针对冶金工业中设计除尘器，对烟气进行综合治理，改善周边环境，加强对环境的保护，是极其有意义的。第二章 除尘设备的分类及其型号的选择2.1除尘设备的概述2.1.1 除尘器的概念从含尘气流中将粉尘分离出来并加以捕集的装置为除尘装置或除尘器，除尘器是除尘系统中的主要组成部分其性能如何对全系统的运行效果有很大影响，除尘器的性能用可处理的气体量、气体通过除尘器时的阻力损失和除尘效率来表达。同时，除尘器的价格、运行和维护费用、使用寿命长短和操作管理的难易也是考虑其性能的重要因素。2.1.2 除尘器的分类按照防尘器分离捕集粉尘的主要机理可将其分为如下四类。1机械式除尘器它是利用质量力重力、惯性力和离心力等)的作用使粉尘与气流分离沉降的装置。它包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。2湿式除尘器亦称湿式洗涤器、它是利用液滴或液膜洗涤含尘气流，使粉尘与气流分离沉降的装置，湿式洗涤器可用于气体除尘。亦可用于气体吸收。 3过滤式除尘器它是使含尘气流通过织物或多孔的填料层进行过滤分离的装置，它包括袋式防尘器、颗粒层除尘器等。4电除尘器它是利用高压电场使尘粒荷电、在库仑力作用下使粉尘与气流分离沉降的装置。以上是按除尘器主要除尘机理作用的分类，但实际应用的一些除尘器中，常常是一种除尘器同时利用了几种除尘机理此外，还常常按除尘过程中是否利用液体，还把除尘器分为干式除尘器和湿式除尘器两大类，根据除尘器的效率又可以分为低效、中效、高效除尘器。电除尘器，袋式除尘器，和高能文丘里湿式除尘器，是目前国内外应用较为广泛的三种高效除尘器，惯性力沉降和重力沉降除尘器属于低效除尘器。在日常工业上用于粉尘颗粒物分离的设备主要有：重力沉降式除尘器、惯性除尘器、电除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器、旋风除尘器等。2.2 各种除尘器原理2.2.1 机械式除尘器利用重力、惯性力及离心力等作用将颗粒污染物与气体分离的设备称为机械式除尘器。主要类型有重力沉降室、惯性力除尘器及离心力除尘器。主要特点是结构简单、易于制造、价格较低、便于维护等，因而广泛使用于工业生产中。但一般来说，这类除尘器对大粒径颗粒物具有较高的分离效率，而对于小粒径颗粒物的捕获率则相对较低。因而，这类除尘器常在去除大颗粒粉尘及除尘效率要求不高的场合下使用。有时也作为多级收尘系统的前置预收尘器。2.2.1.1 重力除尘器1重力沉降原理重力除尘器是使含尘气体中的粉尘借助重力作用自然沉降来达到净化气体的装置。它的沉降速度太小，仅为离心沉降速度的几十分之一。实际应用中，具有结构简单、费用低廉、阻力小、压损小、寿命长等优点。但体积大、除尘效率低、设备维修周期长。图2l所示。图2l重力沉降简图层流沉降原理：含尘气流从一侧进入沉降室，根据流体力学原理，通过沉降室的流体雷诺数可用下式进行计算： （2-1） （2-2）式中 :通过沉降室的气流速度，m3/s;一通过沉降室的气体流量，m/h过流截面宽度，m；过流截面高度，m； 流体运动粘度沉降室过流截面当量直径，m。对矩形过流截面： （2-3）当Re2300时，流体处于层流状态。假设气体流速在整个沉降室断面内(除前后扩大、缩小段外)处处相等，粉尘颗粒在入口断面均匀分布，忽略颗粒在沉降过程中的相互干扰，则欲使沉降速度为Vs的尘粒在沉降室内完全沉入料斗，则必须使尘粒由沉降室顶部沉降到沉降室底部的时间小于或等于气体通过沉降室的时间。即 （2-4）或 （2-5）式中 ：H沉降室高度，m；L沉降室长度，m；Vs尘粒沉降速度，m/s；V气流在沉降室内的水平运动速度，ms。将斯托克斯公式代入式(21)中，可得到沉降室百分之百能够捕集的最小尘粒粒径： （2-6）式中 ：流体粘度，Pas;粉尘密度，kg/m3。 由于粉尘粒子的粒径不同，沉降速度亦不相同,因而在相同时间内不同粒径尘粒的下降的高度h可用下式表示： （2-7）当沉降室的实际高度大于粉尘颗粒的沉降高度时，可用h与H的比值表示沉降室的分级效率：= （2-8）或 （2-9）式中:dp粉尘颗粒粒径,m;B沉降室宽度，m；Q含尘气体的体积流量，m3s。 从大(22)和(25)可以看出，当含尘气体特性及工况一定时，增大沉降室长度或降低沉降室高度和气流速度，都可提高沉降室的除尘效率。但沉降室长度过大或气流速度过小，又会使其体积过于庞大，使沉降室的使用受到限制。所以，设计沉降室时应从技术经济和现场情况综合考虑，选定适宜的结构尺寸和工作参数。 降低沉降室高度的常用方法是在沉降室内装有若干水平或倾斜隔扳形成一层层气流通道。假设用隔板将高度为H的沉降室分成n个通道则每个通道就是一个单层沉降室，若忽略隔板及粉尘层厚度、其高度为Hn。此时，该沉降室的分级效率为 （2-10）或 （2-11）能捕集的最小粉尘粒径为: 2紊流沉降机理 欲使气流保持层流流动，重力沉降空的体积必然十分庞大，否则隔板数必须很多，其设计均不合理。因此，有人提出了紊流沉降室的设计方法。如图22为一扳格，气流如图示方向流过由上下隔板构成的空间。根据边界层理论可作如下假设：图22 紊流沉降示意图 紧贴底板处有一层流边界层进入该边界层的粉尘颗粒均被捕集分离。2.2.1.2 惯性力除尘器 惯性力除尘器(简称惯性除尘器)是利用障碍及压差使含尘气流中的颗粒碰撞失速或急剧改变运动方向，从而依靠惯性实现气固分离的一种低效除尘装置。该除尘器具有结构简单、阻力较低、操作方便、投资低廉价特点，但除尘效率较低，一般应用于一级除尘。图23为装有两块挡板的惯性除除器的气固分离机理示意图。图23惯性除除器的气固分离机理示意图 含尘气体水平进入除尘器后，粒径较大的颗粒d在惯性力作用下与挡板B碰撞后失速沉降.粒径较小的颗粒d则随气流作曲线运动，在重力及离心力作用下离开气体运动轨迹并与挡板b2碰撞后沉降。显然，在气体流速不变的情况下。变向次数越多，曲率半径越小，惯性除尘器分离效率越高。图24常用惯性除尘器2.2.1.3旋风除尘器 旋风除尘器是利用旋转的含尘气体产生的惯性离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气-固分离装置。这种除尘器主要优点：结构简单，本身无运动部件，不需要特殊的附属设备，占地面积小；操作、维护简便，压力损失中等，动力消耗不大，运转、维护费用较低；操作弹性较大，性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制，对于粉尘的物理性质无特殊要求。目前，旋风除尘器广泛应用于化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械、轻纺等工业部门。1.旋风除尘器的工作原理1) 旋风除尘器中含尘流体的基本运动旋风除尘器的基本结构一般由筒体、锥体、排气管及集尘相等组成。根据含尘气流入口方式的不同，又可分为切流反转式及轴流式两种。图25所示为切流反转式旋风除尘器的结构示意图及含尘气流在除尘器中的运动轨迹。流体从进气管进入旋风筒后，由直线运动变为旋转运动，并在流体压力及筒体内壁形状影响下螺旋下行，朝锥体运动。含尘气体在旋转过程个产生离心力，使重度大于气体的粉尘颗粒克服气流阻力移向边壁。颗粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而在重力及旋转流体的带动下贴壁面向下滑落，最后从锥底排灰管排出旋风筒。旋转下降的气流到达锥体端部附近某一位置后，以同样的旋转方向在除尘器中由下折返向上，在下行气流内侧螺旋上行，最终连同一些未被分离的细小颗粒一同排出排气管。流体在旋风筒内的流线类似双螺旋线。图2-5旋风除尘器结构示意图1.圆筒体2.圆锥体3.进气管4.顶盖5.排气管6.排灰管2) 旋风除尘器中流体含尘浓度分布及粉尘分离过程图26是用光纤浓度测定仪对CSAG旋风除火器进行测定获得的浓度场。从不同断面的测定结果可以看出，旋风筒内的粉尘分布具有下述特点：图2-6旋风除尘器浓度分布 图2-7旋风筒功能分区图 (1)进入蜗壳的两相流体，在直线运动段粉尘分布沿径向基本均勾。 (2)两相流体在蜗壳内旋转运动180后流休中的颗粒大部分已经被分离。 (3)分离后的粉尘在旋风筒边壁处形成一薄层密相浓集区离开边壁后浓度迅速降低其密相与稀相区有明显的边界存在。 (4)除卸灰区外，旋风筒其余部分轴M浓度差并不大。 (5)分离后的粉尘并非均匀分布于边壁，而是以流股的形式沿螺旋形轨迹向下流动。且流速越高，其轨迹与水平夹角越小。 (6)旋风筒锥体下部排料口附近粉尘呈密相流态化。随着锥底漏风量的增加，这种流态化区亦逐步向上扩张。 根据测定结果及流体运动特征、可将旋风筒内粉尘分离过程作如下描述：流体进入旋风筒后，依惯性直线运行，由于蜗壳弧面作用而逐步变为旋转运动。部分较大的颗粒直接进入蜗壳边界层而被分离，其余颗粒在离心力作用下逐渐分离。流体离开蜗壳时，其间大部分颗粒已被分离，其余较小颗粒在离心力作用下形成汇流阻力在筒体及锥体部分继续分离。分离后的粉尘在重力及旋转气流带动下螺旋下行，进入锥体后浓集于卸灰口附近，克服上升气流的作用依自重进入集尘箱。部分未被分离的细粒由汇流带入逸流区并随上升气流逸出排气管。综上所述，可将旋风筒内粉尘分离的物理模型概括如下：惯性分离离心捕集尘股沿落锥底浓集重力卸灰。旋风筒内区间粉尘分离的功能区分。如图(27)所示。2.2.2 静电除尘器2.2.2.1电除尘器的概述电除尘器是利用静电力(库仑力）实现粒子(固体或液体粒子)与气流分离沉降的一种除尘装置。电除尘器利用静电力直接作用在粒子上，因此，分离尘粒所消耗的能量较小、压力损失也较小。由于作用在粒子上的静电力相对较大，所以即使对亚微米级的粒子也能有效地捕集。它能有效地回收气体中的粉尘，以净化气体。电除尘器的主要优点有：防尘效率高可高于99；消耗能量小，压力损失般为200一500 Pa；处理烟气量大，可处理500以下的高温、高湿烟气；能连续操作。自动化程度高。自20世纪应用于工业以来、电除尘器得到很大发展和广泛应用。静电除尘器的主要缺点在于设备庞大，占地面积大， 一 次性投资高，不易实现高比电阻和低比电阻粉尘的捕集。关于减少电除尘器的耗电量，运用空调技术使高电阻含尘气体也能获得很好效果，使除尘器操作处于最佳条件和提高除尘效率等问题正在开展研究。2.2.2.1静电除尘器的原理 静电除尘器的工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。负极由不同断面形状的金属导线制成，叫放电电极。正极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极。 静电除尘器的性能受粉尘性质、设备构造和烟气流速等三个因素的影响。粉尘的比电阻是评价导电性的指标，它对除尘效率有直接的影响。比电阻过低，尘粒难以保持在集尘电极上，致使其重返气流。比电阻过高，到达集尘电极的尘粒电荷不易放出，在尘层之间形成电压梯度会产生局部击穿和放电现象。这些情况都会造成除尘效率下降。 静电除尘器的电源由控制箱、升压变压器和整流器组成。电源输出的电压高低对除尘效率也有很大影响。因此，静电除尘器运行电压需保持40一75kV乃至100kV以上。 静电除尘器与其他除尘设备相比，耗能少，除尘效率高，适用于除去烟气中0.0150m的粉尘，而且可用于烟气温度高、压力大的场合。实践表明，处理的烟气量越大，使用静电除尘器的投资和运行费用越经济。2.2.3 湿式除尘器这种除尘器是使含尘气体与水或其它液体相接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用而把尘粒从气流中分离出来。湿式除尘器以水为媒介物，因此它适用于非纤维性的、能受冷且与水不发生化学反应的含尘气体，不适用于除去黏性粉尘。湿式除尘器具有投资低，操作简单，占地面积小，能同时进行有害气体的净化、含尘气体的冷却和加湿等优点。特别适用于处理高温度高湿度和有爆炸性危险气体的净化，但由于采用了水为净化物，会带来了二次污染。由于湿式除尘器一般不用来处理粉尘此处不在多讲。2.2.4袋式除尘器袋式除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维过滤材料将含尘气体中的粉尘滤出的除尘设备，用于捕集非粘结性、非纤维性的工业粉尘。它的优点是除尘效率高且稳定，对于2以上的粉尘，其效率可达99%,以上，且造价较低，管理简单、维修方便。因此它在除尘装置中，是一种除尘性能优异、能满足当前环境保护法严格要求的、值得信赖的除尘设备。但其存在过滤速度低、压降大、占地面积大、换袋麻烦等缺点。图2-8机械振动袋式除尘器一百多年以前，袋式除尘器就应用于生产实践中。最早的型式很简单，挂几条布袋，用人工拍打布袋进行清灰。 19世纪末普遍应用了机械振动清灰；到20世纪30年代出现了逆气流清灰；到70年代则发明了清灰效果显著的气环吹洗和脉冲喷吹清灰的袋式除尘器，实现了连续作业下的清灰，使除尘器阻力稳定，过滤速度也提高数倍，占地面积相应缩小。近年来，出现了更加合理的定阻力清灰设计，使滤袋负荷均匀，延长了其使用寿命。由于清灰方法上的不断改进完善，使得袋式除尘器的使用效果、维护管理都有了进一步的提高，投资和成本则随之降低，应用范围更加广泛。最初使用的滤袋只有用天然纤维（如棉花、羊毛、丝）织制成的。随着工业的发展，人造纤维、合成纤维及无机纤维的生产和大量供应，为袋式除尘器提供了许多耐腐蚀、耐高温及性能良好的滤料。不仅降低了袋式除尘器的造价，还扩大了它的适应性和使用范围。20世纪50年代相继出现玻璃纤维，耐热尼龙、特氟纶等，使袋式除尘器可直接过滤200300C0含尘气体成为现实。过滤材料研究的每一次重大突破，都使它的应用范围进一步扩大，使用效果更加良好。可以预料，今后在滤料研究方面将会有更大的发展，使它可以用于更高温度工况条件下烟气的消烟除尘。20世纪50年代以来广泛地采用毡滤料及针刺滤料，这种滤料造价低，制造简单，过滤性能好。由于毡料本身构造厚，而形成多绒、多微孔的滤层，所以，除尘的惯性碰撞、扩散等效应大多是在毡的表面及内部发生，因而“第二过滤层”的作用就不如纺织滤布那样明显。纺织滤布其除尘效率可达99%以上是一种十分理想的过滤材料。近十年来，随着工业生产的发展及人们对环境保护的重视，各国纷纷提高环境质量标准，特别强调对微米级粒子的控制。因为小于10的微粒进入并长期滞留在人体内，危害人类身体健康。袋式除尘器当前的研究领域主要有：高温、高浓度含尘气体的净化；高细粉尘污染的控制和分离捕集有害气体，即将助滤剂（吸收剂或反应剂）预先附于滤料表面，在净化含尘气体的同时用它来处理气体中的有害物质。可以肯定，随着袋式除尘设备的长期应用及理论研究的不断深入，如过滤机理、滤料性能、设备结构、设计参数和清灰方法等工作的进一步研究，袋式除尘器在工业生产和环境保护中将发挥更大的作用。2.2.4.1 袋式除尘器的原理布袋除尘器的工作机理是含尘烟气通过过滤材料，尘粒被过滤下来，过滤材料捕集粗粒粉尘主要靠惯性碰撞作用，捕集细粒粉尘主要靠扩散和筛分作用。滤料的粉尘层也有一定的过滤作用。布袋除尘器除尘效果的优劣与多种因素有关，但主要取决于滤料。图2-9袋式除尘器原理扩散、电沉积布袋除尘器的滤料就是合成纤维、天然纤维或玻璃纤维织成的布或毡。根据需要再把布或毡缝成圆筒或扁平形滤袋。根据烟气性质，选择出适合于应用条件的滤料。通常，在烟气温度低于120，要求滤料具有耐酸性和耐久性的情况下，常选用涤纶绒布和涤纶针刺毡；在处理高温烟气(250)时，主要选用石墨化玻璃丝布；在某些特殊情况下，选用炭素纤维滤料等。图2-10袋式除尘器原理筛分 布袋除尘器运行中控制烟气通过滤料的速度(称为过滤速度)颇为重要。一般取过滤速度为0.52m/min，对于大于0.1的微粒效率可达99以上，设备阻力损失约为9801470Pa。图2-11袋式除尘器原理如由图2-11所示：新鲜滤料的除尘效率较低，粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率，随着粉尘在滤袋上积聚，滤袋袈两侧的压力差增大，会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降。除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰，清灰不应破坏粉尘初层。图2-12袋式除尘器的分级效率曲线2.2.4.2 袋式除尘器除尘效率的影响因素1.粉尘负荷的影响粉尘负荷过大，可能导致同一时间在滤袋一侧的粉尘堆积过多，从面影响过滤速度，使其效率下降。2.过滤速度的影响烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比,过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降,过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关。2.2.4.3 袋式除尘器的除尘效率丹尼斯 （Dennis）和克莱姆（Klemm）提出了一系列方程，以预测袋式除尘器的粉尘出口浓度和穿透率。 （2-12）式中：粉尘出口浓度，g/m3无量纲常数；表面过滤速度，m/s；粉尘入口浓度，g/m3脱落浓度(常数)，g/m3粉尘负荷，g/m2Dennus and klemm取=0.5压力损失：重要的技术经济指标，不仅决定着能量消耗，而且决定着除尘效率和清灰间隔时间等 Pf通过洁净滤料的压力损失，100130pa；Pp通过粉尘层（dust cake）的压力损失；两者均可以用达西定律表示 （2-13）K粉尘或滤料的渗透率（permeability），由实验测定。渗透率K是沉积粉尘层性质，如孔隙率、比表面积、孔隙大小分布和粉尘粒径分布等的函数 （2-14）对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失 基本上是一个常数通过袋式除尘器的压力损失主要由 决定在时间t内，沉积在滤袋上的粉尘质量m可以表示为 （2-15）式中：A滤袋的过滤面积；C 烟气中粉尘浓度；因此: （2-16）粉尘层的压力损失 （2-17）令： 定义为颗粒层的比阻力系数，因此对于给定的烟气特征和粉尘层渗透率与粉尘浓度和过滤时间t成线性关系，而与过滤速度的平方成正比.若已知粉尘的粒径分布、堆积密度和真密度，可以利用丹尼斯和克莱姆提出方程式估算。2.2.5 复合式除尘器在实际的生产中往往单一的一种除尘器往往不能满足我们的实际生产需要，于是就产生多种不同性能的同时使用。此除尘器都是基于简单除尘器的组合，故在此不再做讲述。2.2.6各种除尘器的性能比较及其型号的选择从表2-1中可以看出，旋风除尘器具有自身的优点，但相对于袋式除尘器、湿式除尘器、电除尘器，旋风除尘器对于捕集分离5 m以下的粉尘颗粒收集效率不高，其它性能指标一定程度上都优于上述除尘器。根据对粉尘颗粒危害健康的认识，悬浮于大气中的粉尘颗粒除能起到触媒作用，使大气中若干原来无毒的气态物质，以粉尘为凝聚核心，经粉尘的触媒作用化合成为有害的物质外，颗粒大小本身对于人类呼吸系统危害也是关键。一般说大于8 m 以上的颗粒，在呼吸过程中通过鼻腔的鼻毛及粘膜可以直接拒之于呼吸系统之外。粉尘颗粒从0.3 m 到8 m能沉积于肺部或者支气管，成为对人体有致病的颗粒大小范围从0.3 m 到8 m，这一粒径范围的颗粒主要是由工矿企业如：炼油厂催化烟气、工业生产中煤的燃烧、旋涡硫化床废气、建筑水泥生产等所产生的，而目前旋风除尘器在这些行业中是经济型必不可少的气-固分离设备。根据当前我国工业发展的情况，材料供应和动力供应情况，是不允许抛弃旋风除尘器，而全部使用昂贵材料多、运转费用高、耗电量高的文氏管除尘器、袋式除尘器、电力除尘器，这就决定了干式旋风除尘器在环境保护或工业除尘中存在很大的需求量。此外，随着除尘器应用场合特殊化（如高温高压的工况条件下）、结构微型化（如可吸入颗粒物的采样、汽车进气的预处理。表 2-1各类除尘器的使用范围和概略性能2.3 确定方案方案的确定从以下几个方面考虑：1.选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度 。2.粉尘的物理性质对除尘器性能具有较大的影响 。3.气体的含尘浓度，气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒。4.气体温度和其它性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素。高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器，烟气中同时含有SO2、NO等气态污染物，可以考虑采用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题。5.选择除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理问题。6其他因素，设备的位置，可利用的空间，环境条件。设备的一次投资 （设备、安装和工程等）以及操作和维修费用。经过对各种除尘器的性能及经济性的综合评定，本设计采用袋式除尘器。2.3.1滤袋速度的选择 过滤速度是影响袋式除尘器效率的重要因数之一，系指气体通过滤料层的平均速度(cms或mmin)，即烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比。它代表了袋式除尘器处理气体的能力，是一个重要的经济指标。过滤速度的选择因气体性质和所要求的除尘效率不同而异，一般选用范围为026mmin。从经济上考虑，选用速度高，则相应浊布面积小，则除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但同时除尘器的压力损失和耗电量也会加大。 实践表明，过滤细粉尘时过滤速度比取小值，约为061mmin，过滤粗粉尘时取2mmin左右。故：取过滤风速：=2.0m/min2.3.2 清灰方式的确定 一般情况下的过滤气速归纳如下1. 简易清灰: =0.200.75m/min2. 机械振动袋式除尘器的过滤风速一般取1.02.0m/min，压力损失为8001200Pa。原理如图(2-13)所示图2-13机械振动袋式除尘器1-电动机和偏心轮;2-弹性垫;3-支座;4-滤袋;5-花板此类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好,缺点是滤袋常受机械力作用，损坏较快，滤袋检修与更换工作量大。3. 逆气流反吹清灰: =0.52.2m/min,原理如图2-14所示这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况。还有一种机械回转反吹清灰方式。原理图2-15所示4. 脉冲喷吹清灰: =2.04.0m/min原理：利用47atm的压缩空气反吹，压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，粉尘层脱落。如图2-16、2-17所示。必须选择适当压力的压缩空气和适当的脉冲持续时间 （通常为0.1一0.2s）每清灰一次，叫做一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环的时间称为脉冲周期，通常为60s。脉冲喷吹清灰特点：脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达99；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠。图2-18袋式除尘器的清灰方式(a)振动;(b)逆气流清灰;(c)气环喷吹;(d)缩袋清灰;(e)脉冲喷吹综合以上各种清灰特点，对过滤速度 Vf=2m/min及对经济性的综合考虑，本设计采用清灰方式采用比较简单的负压逆气流反吹清灰方式。2.3.3 滤袋形式的确定 滤袋的形式大致可以分为三类,圆形袋,扁袋和异形袋.圆袋受力均匀,支撑骨架以及连接简单,清灰所用的动力小,检查维护方便.为大多数袋式除尘器采用.扁袋呈扁平形状,内部有骨架支撑,结构紧凑,空间利用率高,但是结构复杂,制作要求高,且滤袋之间容易被粉尘堵塞.异形袋主要用于对袋身有特殊要求的场合. 综合以上特点,本设计采用圆袋.2.3.4 过滤方向的确定按滤尘方向分,袋式除尘器可分为外滤和内滤式两种.外滤式可采用圆袋或扁袋,袋内需设骨架,以防止袋被吸瘪.内滤式多用圆袋,结构简单,便于检修和维护,若粉尘中有粗大的颗粒,刚对袋口磨损较大。综合以上特点，由于粉尘中粗大颗粒较少,因此选项用内滤式。2.3.5 进风口位置的选择进气口的位置有两种,有上进风和下进风.含尘气体从除尘器上部进入时，粉尘沉降方向与气流方向一致，粉尘在袋内移动的距离较远，粉尘层形成均匀，过滤性较好。但滤袋安装较为复杂，且配气室高在超额壳体顶部，使除尘器高度有所增加，采用下理风时，粒径大的颗粒直接沉入灰斗，一般只有细粉尘与滤袋接触，因此滤袋磨损小，但由于气流方向与颗粒沉积方向相反，会造成清灰后细粉尘的返混现象，重新积附于滤袋表面，从而降低清灰效率。与上进风相比，下进风设计合理，构造简单，造价便宜，因而使用较多。2.3.5.1 上进风工作原理正压上进风反吸清灰袋式除尘器工作原理如图2-19所示，含尘气体由上部进入各小袋室，经过滤料过滤后的净化气体由下部排风管经烟囱排入大气。经一定时间过滤后，阻力达到某设定值便进行反吸清灰，使滤布“再生”。反吸风清灰也叫反向气流（或逆压）清灰，也可称缩袋清灰。它主要是通过阀门的启闭组合来改变滤袋内外压力的方法，即产生与过滤气流方向相反的反吸气流。由于反向气流（或逆压）的作用，将圆筒形滤袋压缩成星形断面（有的呈一字形断面），当重新恢复过滤时产生振动而使附积的粉尘层脱落。反吸气流的作用是引起滤袋附积粉尘脱落的一个原因，但主要 图2-20 下进风反吸（吹）风清灰袋式除尘器工作原理示意图 1-排风总管；2-滤袋吊架； 3-防瘪环；4-滤袋；5-袋室；6-下花孔板；7-灰斗；8-星型卸灰阀；9-进风总管；10-进风阀；11-反吸风阀灰斗；12-反吸风管图2-19 上进风反吸（吹）风清灰袋式除尘器工作原理示意图 1-反吸风阀；2-进风阀； 3-进风管道；4-反吸风管；5-进风室；6-上花板；7-袋室；8-滤袋；9-排风管道；10-下花板；11-灰斗；12-星型卸灰阀的是由于滤袋变形而导致的粉尘层崩落。这种清灰方法容易产生局部的剥落，即斑状剥落。2.3.5.2 下进风工作原理下上进风工作原理如图2-20所示。反吸（吹）风机的抽吸作用使滤袋内外压差发生改变，滤袋受压变瘪，当滤袋恢复过滤时，由于产生抖动，实现了清灰过程。工作过程如下：反吸风量是清灰效果的重要数据，其计算方法简述如下，不论是正压、还是负压操作，在滤袋被清灰之前，可以肯定它的透气性很差。因此，只要经一定的时间便将滤袋内气体抽净（或压出），滤袋即可变瘪，实现缩袋清灰。设在 时间内，把被清灰袋室滤袋内的气体抽净（或压出），则所需的反吸风量Q，由式(2-18)来计算。 （2-18）式中：n被清灰的某袋室数量；v每个滤袋的容积，m3 k漏风系数，取巧1.21.3;t缩袋清灰时间，一般取1030s。 （2-18）式中：D滤袋直径，m;L滤袋有效长度,m。经上述过程的综合考虑，本设计采用下进风。2.3.6 分室反吸（吹）袋式除尘器的主要特点1.滤袋在工作过程中不受强烈的摩擦和折曲，因而使用寿命长，且易于使用玻璃纤维滤袋。2.分室结构有利于在不停机状态下检修某一仓室。3.利用系统压差（或离心风机）作为清灰动力，有利于在没有空压机的场合使用。4.过滤风速低，设备庞大 、造价高。5.清灰强度低，压力损耗高，清灰气流得通过主风机，因而运行能耗高。2.3.7滤料的选择2.3.7.1滤料的分类：1.按滤料材质分，滤料可分为以下几类a) 天然纤维棉毛织物，适于无腐蚀、350360K以下气体b) 无机纤维主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆c) 合成纤维性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域2.按滤料结构分a) 滤布（编织物）图2-21滤料结构分类图b) 毛毡特点：工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰2.3.6.2袋式除尘器对滤料的要求a) 容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低。b) 使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高。c) 表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉d) 采用的过滤速度不宜过高。e) 表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰。各种常用滤料的性能如表2-2在基本方案中已经确定采用分室反吹类袋式除尘器。由于分室反吹类袋式除尘器的清灰方式属低动能型清灰要求选用质地松软、容易变形而尺寸稳定的薄型滤料。针对各种清灰方式的不同，选择不同结构参数的滤料品种如表2-3所示：由表2-3可以看出，分室反吹风除尘器内滤圆袋优选滤料结构为高强低伸形缎纹或斜纹织物。织造滤料组织主要有四种：平纹组织、斜纹组织、缎纹组织和起绒斜纹组织。平纹组织是织物中最简单的组织，平纹组织交织点多，孔隙率低，但相对位置较稳定，很少直接用在高能清灰的袋式除尘器上；斜纹组织在布面上有斜线的纹路，交织点比平纹组织少，孔隙率合透气性得到改善，一般在袋式除尘器中用滤料以2/3织法较适宜；缎纹组织的最基本特征是交织点不连续，具有表面平滑、柔软、光泽感明显等特点，有利于粉尘的剥离；起绒斜纹组织不适合用于袋式除尘器。因此，在本设计中选择缎纹组织。表2-2常用滤料性能表表2-3 清灰方式与滤料结构的优选清灰方式清灰动力滤袋形式滤料结构优选滤料单重（g/）振动手振、机振、气振、电磁振内滤圆袋筒形缎纹或斜纹织物300350反吹风除尘器资用压力或配反吹风机内滤圆袋高强低伸形缎纹或斜纹织物300350加强基布的薄型针刺毡300400外滤异型袋普通薄型针刺毡350400阔幅筒形缎纹织物300350反吹风振动除尘器资用压力以及手振、机振、气振、电磁振内滤圆袋高强低伸形缎纹或斜纹织物300350加强基布的薄型针刺毡300400喷嘴反吹风高压风机或鼓风机外滤扁袋中等厚度针刺毡350500纬二重或双层织物400550筒形缎纹织物300350内滤圆袋厚实型针刺毡或压缩毡600800脉冲喷吹0.150.7MPa压缩空气外滤圆袋针刺毡或压缩毡500650纬二重或双层织物450600备注：此表中、表示滤料结构的优选顺序。而在缎纹组织中，尤以国产729机织滤料为代表。在织造物中，纱线类型对组织性能的影响比较大。用短纤维纱线织成的织物，有许多纤维端头深入纱线间的缝隙内，有利于粉尘搭桥、提高滤料的捕尘率和加强滤尘过程中被捕集粉尘的稳定性，但是用于反吹风清灰方式的除尘器时效果不够理想。所以改进为经纱用长丝纱线、纬纱用短纤维纱线织造，或者经纬纱均用中长纤维，这样则可获得兼有强度比较大和除尘效果好的效果。综上所述，在本方案中，滤料选择国产729改进型729-B机织滤料。729-B机织滤料的特性参数如表2-4所示：表2-4 729-B机织滤料的特性参数序号特性项 目729-B形态特征1材质涤纶2纤维规格（袋长度）/2.0d513织物组织尘面五线二飞缎纹净面五线三飞缎纹4厚度/0.725单位面积质量/（g/）3106密度/（根/10）经308纬203强力特性7断裂强力/（N/520）经3150纬2100伸长特性8断裂伸长率（%）经26纬239静负荷伸长率（%）0.8透气性10透气度1/s110M3/min7.1透气度偏差（%）2阻力11洁净滤料阻力系数14.112静态除尘率（%）99.5捕尘13动态阻力/Pa23714动态除尘率（%）99.9使用条件15使用温度/连续130瞬间15016耐酸性良17耐碱性良第三章 除尘器的设计与计算3.1参数的计算3.1.1 计算需要的过滤面积和袋室数目3.1.1.1计算过滤面积 (3-1)试中： A滤袋总过滤的面积，m2 Q过滤的风量，60000m3/h Vf过滤风速：Vf=1.8m/min数据代入(3-1)： A=60000/（602） A=500m23.1.1.2确定滤袋尺寸及根数1.直径d关于滤袋尺寸的要求，是有规定的。一般来说，外滤式圆形滤袋的直径为110200mm，长度为26m,常用的规定为直径120152mm,长度为24m。内滤式圆形滤袋一般直径为130300mm,长度为212m，个别也的到14m。滤袋直径的选择主要考虑下面两个因素：a) 合理的布置。滤袋的直径应在满足除尘器技术要求下，使除尘器每个单位占地面积内的滤袋面积达到最大。b) 滤布的幅宽，要合理应用滤料，（不浪费和少浪费边角料）基于上面两点考虑，滤袋直径可选为D=300mm。2.确定滤袋长度L 内滤式滤袋的长度按滤袋的长度与直径的比值即长径比确定。长径比一般可取540，常用为1225。长径比取高时，使除尘器的高度增加，减少占地面积。可是太长了，会使清灰困难。滤袋的长径比除了要考虑平面布置外，还应该考虑到袋口的风速。因为对于一定的直径的滤袋，滤袋越长，每根滤袋的风量也就越大，对袋口的磨损也越厉害。袋口风速与滤袋长径比的关系为： （3-2）式中： Vr袋口风速，m/s；Vf过滤风速，m/s；L/D滤袋长径比。当L=60000mm，D=300时，代入3-1式中验算袋口风速。有：Vr=4Vf(L/D)=42/60(6000/300)=2.6667(m/s)由验算可知，所选用的滤袋长径比所引起的袋口风速不算大（袋口风速一般为23 m/s），尺寸合理。 3.计算滤袋的根数由公式3-1计算出了所需滤袋的总面积 A=500m2计算单根滤袋的面积 = （3-3）式中 : 滤袋面积，m2 ；滤袋直径，0.3m；滤袋长，10m。由公式（3-3）=3.14159260.36=5.655(m2)计算滤袋的根数 n(见) n=A/ （3-4）式中： 单个滤袋面积，m2A滤袋总过滤面积，m2把数据代入（3-4） n=A/=500/5.655=89(个)从荷载、安全和便于滤袋室的安排方面考虑，滤袋数取96个。3.1.1.3 滤袋室的设计与滤袋的布置由于采用反吹风袋式除尘器，为了能在清灰时继续工作，所以采用多室结构，将滤袋室分为若干个小的仓室，实行逐室停风反吹的车轮式工作方式。分室的数量过多，则造成运行的可靠性降低、维修工作量增加和生产成本升高。若分室的数量过少，则在一个分室停风清灰时，其它各室的工作负荷增加太大，加速滤袋的磨损，使其使用寿命下降。由经验知，一般的分室数量不应该少于6个，且正常过滤的速度为1m/min时，反吹清灰时滤速不可超过1.101.25m/min.从以上方面考虑：滤袋室的个数先取8个，每室12个滤袋。验算：当系统有一个袋定处于清灰状态时，还有其它的7个袋室进行工作。也就是还有84个正常滤袋工作。此时的过滤面积应为A=845.655=475m2此时的实际过滤速度V=60000/（60475）=2.10m/s由验算可知，所取的分室方法是满足设计要求的。下面讨论滤袋如何布置。在满足维修方便的前提下，我们尽可能使滤袋紧凑的排列，有效地利用空间，以减少占成面积。 滤袋与滤袋中心距一般由滤袋的直径来确，如表3-1。由表31选择中心距为400mm，对于300mm的滤袋，当一侧有检修通道时，一般不超过两排，边排滤袋与袋室或隔板之间的距离（从滤袋中心算起），当通道要求通行时，取700800mm；当不要求通行时，取450mm左右，（本设计中无通行，取450mm）表3-1 滤袋尺寸与中心距的确定直径(mm)中心距L(mm)200 250 300 250280300350350400滤袋与滤袋之间设有通道时，其中心距取750900mm。（本设计，取850mm）由于本设计取=300mm。按上述要求，设计出各种可能的布置方法。 (a) (b)图3-1滤袋布置有效的可能图计算图3-1中几种布置方法的占地面积（a）:长L=450mm400mm850mm400mm450mm=2550mm宽B450m400mm400mm450mm1700mm单个滤室面积A=BL=2550mm1700mm=433500mm2（b）:长L=450mm400mm400mm400mm450mm=2100mm宽B450m850mm400mm450mm1700mm2150mm单个滤室面积A=BL=2100mm2150mm=451500mm2从比较可知，应该采用（a）种方案。3.1.1. 4管道的设计与技术要求1. 管道的选择 图3-2管道平面图 图3-3 三维管道图由于采用压入式,风机的安排放在除尘器的前面,可以有一定的漏风率,但从效率方面考虑,设计尽量使漏风率接近于0。那么就要求设计时在管道对接时，尽量要求严密。直管单根长度为3m,外径D=1500mm,厚度d=4mm,采用法兰连接。法兰外径2000mm,内径1500m,如图3-4所示。图3-4管道连接法兰2弯管的优化设计根据流体力学的性质，空气在风管内流动的阻力有两种形式：一是由空气本身的粘滞性以及空气与管壁的摩擦产生的阻力；二是空气流经管道中的管件时空气流速的大小和方向的变化，由此产生的局部涡流所引起的阻力称为局部阻力。在满足性能要求的前提下，从减小阻力方面考虑，采用弯度半径与管道直径比，即：R/d2.5。图4-5弯管性能比较图3. 三通管道的优化设计三通管道的设计有各种形式，其中各形式的性能如图3-6所示：突变太大时，阻力会增大，所以在设计时，我们应该充分的考虑这个问题。尽量减小由于速度或方向的突变而引起阻力增大。图4-6三通管道性能比较图4除尘管道阻力的计算1) 摩擦阻力的计算根据流体力学原理，空气在截面形状不变的管道内流动时，单位长度上的摩擦阻力为： （3-5）摩擦阻力系数与空气流动状态和粗糙程度有关。在通风管道内空气的流动大多处于水力过渡区。计算水力过渡区的摩擦阻力系数一般采用公式（3-6）： （3-6）式中： 摩擦阻力系数； D管道内径与弯度半径比； R0管道内径。经过初步计算单位长度摩擦阻力系数=1.3Pa/m2) 局部阻力计算空气流过管件时，由于流向和流速的变化，空气的分流和合流均会发生能量损失，将其称为局部阻力。局部阻力计算公式如（3-7）所示： （3-7）式中，Z局部阻力；局部阻力系数；v空气流速；空气密度。3.2 风机的选择风机的选择首先要仔细计算出系统所需的风量、风压等参数，然后去选择型号已定的通风设备，以免造成浪费的现象。同时，我们还应该考虑以下面几个方面的影响。3.2.1 风机性能的比较1) 在目前国内200MW-600MW机组大型锅炉上，离心风机、动调轴流风机和静调轴流风机均占有较大比例。离心风机叶片型式多样，有前弯型、后弯型、板式等，抗磨损性能较好，设计工况点的效率最高，但缺点是叶片直径大，占地过大，检修不易，且变负荷调节性能差，随着风机参数的变化，效率下降很快。2) 动叶可调轴流风机具有调节性能高的优点，能很好的适应变工况负荷运行，它主要的缺点一是耐磨性差，在烟气系统中，叶片的磨损较大;二是液压调节系统较复杂，给维修及运行费用高;3) 静叶可调轴流风机的缺点介于动调和离心之间，它的变负荷调节性能比离心机好，但比动机稍差。与动调机相比，静调在BMCR和ECR工况点的效率差别在1%左右，在半负荷工况下差别约为5%一6%;但由于其空气动力性能的优越，其耐磨性能较好。另外，它的调节系统采用简单的电动执行机构调节，可靠性较高、系统简单、维修方便。早期的静调风机主要是在拆装转子时，要连带拆下中空轴，比较麻烦，现在二者之间采用短轴连接，转子能简便拆卸。随着检修条件和性能的改善，静调轴流风机日益普遍用于大型锅炉，同时，在FGD系统中亦被广泛采用。4) 离心风机，离心风机(含双速、定速离心风机)的主要优点是压力升可以比较大 ,体积比较小 ,容易布置 ,另外 ,离心风机对烟气中粉尘浓度不敏感。但是离心式风机在部分负荷时效率会明显下降 ,而且单台离心风机风量是有一定限制的。由于中大型机组烟气量较大, 在条件允许的情况下增压风机采用离心式风机则必须采用双吸式风机 ,或者多台风机并联运行。3.2.1.1 一次性投资的比较 静叶可调轴流风机比较便宜，大概是动调机价格的70%一80%左右，其转速低，设备基础的费用也略低。3.2.1.2 维修费用的比较 风机的维修费用主要是叶片的更换，动调风机的叶片是靠堆焊和喷涂耐磨材料来提高磨损寿命，其寿命较静调短，可是叶片更换费用高;另外，其液压系统结构虽精密，但也易出现漏油、卡涩，现场维修量大。 静调风机主要是靠改善风机的气体流动特性设计叶型和轮缘，使含尘气体避免冲刷叶片根部而冲刷叶尖部和后导叶，另外，同样要求下，静调机的转速比动调机低一至二档。 表3-2动、静调轴流风机年维护费用比较年运行小时数（h） 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000静调年维护费（万） 1.25 1.43 1.61动调年维护费（万） 4.0 4.6 5.141.78 1.96 2.14 2.32 2.55.71 6.28 6.85 7.42 8.0说明：以上未计资金的点用价值，也未计动调维护时的停机、静调后导叶可在不停机的状态下检修。3.2.1.3 备品备件的费用 静调风机以焊接结构件为主，风机轴承采用无油系统的油脂润滑;动调风机加工件多，又有调节油站和润滑油站。因而动调的备品备件和专用工具较多，这也会产生一定的费用。可靠性：动调和静调轴流风机的可靠性指标均为99 %，在高温含尘烟气的工作条件下，动调叶片磨损的潜在风险较静调高。 从运行经济性分析，虽然动调机的运行效率略高于静调机，但考虑维护、检修费用、一次性投资，静调的经济性要略强于动调;从安全可靠性、安装维护方面，静调为优。但是从对风压的要求来看，离心风机的风压比较大，适用于大型的设备要求。还有，烟尘对其叶片的磨损比其它类型的风机要小得多。效率、所需的轴功率、风机的噪声等参数。在各种指标不能兼顾俱优的情况下，尽可能选择效率高的风机。综合经上各点对其进行评定，来设计采用离心式风机。并根据风量来确定风机的大小。所选择的风机的技术参数如表4-4所示。其中所选序号为3的风机。表3-3 Y4-73 12D 离心通风机性能机号No传动方式转速r/min 序号流量m3/h 全压Pa 内效率% 内功率KW 所需功率kw 电动机螺栓CB30-76(4个) 型号功率KW 12D1450154526294979.455.6773.85Y315M1-4132M24630261574293683.259.7579.26368992290585.764.2785.3.3 冷却塔的设计在袋式除尘系统中，由于滤袋对气体温度的要求较高，因此袋式除尘器中都要配备冷却塔。如果气体温度过高，则会造成滤袋变形或者降低滤袋的使用寿命。在袋式除尘系统中常用的高温烟气冷却装置的冷却方法有下列几种：3.3.1 冷却方式的选择1.渗风冷却 在除尘器入口前设置空气吸入口，使吸入的常温空气与高温烟气混合，从而达到降温的目的，形成一段冷却管道。这样高温烟气经过冷却管道后在进入除尘器，就避免了高温烟气对滤袋造成的损害。这种装置简单、只需保证冷却管道段有足够的长度，从而使高温烟气与常温空气充分混合。这种方法的缺点是，当烟气温度较高时，冷却高温烟气所需的常温空气量很大，造成除尘器与风机的负荷都要相应的增加。2.直接喷雾冷却 此方法是向高温烟气中喷出雾状水滴，依靠水蒸发吸热使烟气降温。这种方法的热交换率高，用水量小，烟气增加不多。但是，由于烟气中水分增加，烟气的结露的可能性增大。3.用空气间接冷却 该方法是使烟气通过换热器时，换热器器壁与空气进行热交换，从而降低烟气温度。采用空气间接冷却时，根据空气是自然对流还是采用机械产生对流又分为自然风冷和强制风冷两种。如果除尘设备与生产设备相距较远，可直接利用敷设在室外的管道进行自然风冷。如图37所示图3-7冷却塔4 利用水间接冷却 这种方法是利用水作冷却介质，高温烟气在管道中流过时，通过管道壁将热量传出，由金属夹层中流动的冷却水带走。常用的水间接冷却设备有水冷却套管（如图3-8所示）和水冷式换热器（如图3-9所示）。冷却管高温气体冷却气体旁通阀图3-8 管外自然对流冷却器排水进水高温烟气冷却气体3050图3-9 水冷套管进水出水下花板上花板钢管隔板烟气入口图3-10 水冷式热交换器5 机力风冷 机力风冷器多采用群管装在壳体内、高温烟气从关内通过，冷却空气用轴流风机压入壳体内，从管外横向穿过、将高温烟气冷却到需要的温度。综上所述，除尘器采用空冷的方式，如图3-7所示的方式。3.3.2 冷却塔主要参数的计算根据本设计的具体情况，即含尘气体的温度不是很高，选用直接空冷却的方法。冷却管直径通常为100200mm，取中间值，所以取冷却管直径D150mm，内径d为146mm。1.每根冷却管流通面积用公式（38）计算。 （38）式中：A每根管的流通面积，单位是；d冷却管的内径，单位是mm。经计算有：A(3.14/4)0.14620.0167空气在冷却管内的流速由风机确定，大小为6.00m/s。2.冷却系统冷却废气所需的总冷却面积用公式（39）计算。 （39）式中： q烟气在冷却塔中放出的热量，单位是kJ/h；t对数平均温差，为130； K传热系数，取70，单位是KJ/ m2h。由热工学公式 （310）式中：等压热容，（J/kg.k）；进入冷却管时的温度，；出冷却管时的温度，。代入算得：=300000（kJ/h）S300000（13070）34.673.烟气所需流通面积： 2.78 4.冷却管的根数： 从安全方面考虑，为了保证滤袋的安全，考虑15%过载率，1661.15=190根，为了便于布置，取1414=196根。5.冷却管的长度： 标准化取3.5mm。6.管间的间距：要保证能有效的达到冷却的目地，即省材料又省地，经济性好，选管间中心距为250mm。3.4 除尘器卸灰系统设计3.4.1 除尘器卸灰阀的设计由于本设计方案中要求除尘系统在保证性能的同时多考虑经济效益的因素，因此在本除尘系统的设计中，清灰阀选用翻板式清灰阀。翻板式清灰阀是一种较简单的机械式清灰阀，翻板与杠杆系统连接，固定在轴上，轴的另一端杠杆上配有平衡重锤，使翻板紧贴排灰口。当灰斗中储存的灰量达到一定重量时，翻板被压下，粉尘排出，然后利用重锤的重力作用而复位。这是一种周期性间歇排尘装置。 图3-11清灰阀平衡重锤的质量为11kg,由杠杆定律知识可得挡板可以承受11Kg。当大于11Kg时，挡板自然会打开。由于本除尘系统是由灰斗进行进气与反吸风清灰，所以对灰斗要求具有较高的密封性。为进一步保证翻板式卸灰阀的漏风，本方案采用双极翻板串联式，如图(3-11)所示,这样使上下两级翻板交替工作，较好的保证了灰斗的密封性。详细图见大图纸。3.5 除尘器的基础的设计轻型钢结构基础基本有两种形式，一种是轻型钢结构的基础荷重较小，型钢支柱与基础之间直接采用地脚螺栓连接。另外一种结构是由于钢结构基础荷重较大，在采用地脚螺栓连接的基础上，采用预埋钢柱、混凝土浇注形式。根据本设计方案的具体情况，采用第二种方案基础。图3-12为地基的结构示意图：图3-12除尘器基础结构对于基础强度计算，要根据实地土壤结构等一系列参数拟定。根据经验，基础混凝土结构的高为1000，地脚螺栓数为4个。其详细参数见施工图。3.6钢结构部分的设计除尘器面全部采用钢板，通过焊接而成。其中所用钢板的厚度均为6mm。柱采用20槽钢，屋梁采用10槽钢。尺寸如图3-13所示图3-13 10、20槽钢图按上节所计算尺寸画出图形。详细图见图纸。反吸风口进气口图3-14除尘器灰斗3.7 屋架的设计屋架采用10的槽钢在地面上焊接好后再整体安装。焊接成形后的屋架如图3-15所示。详细尺寸见大图纸。图3-15 屋架3.8 房子主体结构设计屋架的设计把屋架的房架分开，屋架先在地面焊接成型以后，再整体吊装到屋顶。其详细尺寸见施工图纸。整体图如316所示，剖面图如317所示。图3-16房架三维效果图3-17除尘器整体剖面图第四章 施工及其焊接要求4.1施工要求施工要严格按照图纸说明来进行，先对地质结构进行考察，不能设立在易滑坡地带。先进行基础的施工，然后进行立柱的施工，这样便于搭架焊接。由于有的钢板比较大而且重。所以得用一些辅助工具。采用现场手工电弧焊接。4.2 环保钢结构手工电弧焊焊接施工4.2.1对焊接有关人员的要求1 焊接质检人员应接受过专门的技术培训，有一定的焊接实践经验和技术水平，并具有质检人员上岗资格证。2 无损探伤人员必须由国家授权的专业考核机构考核合格，其相应等级证书应在有效期内，并应按考核合格项目及权限从事焊缝无损检测和审核工作。3 焊工应按国家规定的考试内容考试合格并取得资格证书，其施焊范围不得超越资格证书的规定。4 气体火焰加热或切割操作人员应具有气割、气焊操作上岗证。4.2.2开坡口 由于钢板比较薄，故不开坡口。但是在槽钢的对接中要开坡口，在要槽面上，开单边坡口，如图4-1所示。图4-14.2.3质量要求1结构的焊接必须按施工图的要求进行，并应符合钢结构工程施工质量验收规范GB502052001的规定。2结构的焊接除应执行本标准外，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。3结构的焊接须遵守国家现行的安全技术和劳动保护等有关规定。4.2.4施工准备4.2.4.1技术准备1 钢结构施工符合下列情况之一者，应在钢结构构件制作及安装施工之前进行焊接工艺评定： 设计规定的钢材类别、焊接材料、焊接方法、接头形式、焊接位置、焊后热处理制度以及施工单位所采用的焊接工艺参数、预热后热措施等各种参数的组合条件为施工企业首次采用。2 生产过程中应严格按工艺评定的有关参数和要求进行，并进行跟踪检测。焊条手工电弧焊下列条件之一发生变化时，应重新进行工艺评定：1） 焊条熔敷金属抗拉强度级别变化；2） 由低氢型焊条改为非低氢型焊条；3） 焊条直径增大1mm以上。3 根据施工图纸、工程特点和有关的规范、规程、标准编制完整的施工组织设计和施工方案等技术文件，并经技术负责人审查批准。4.2.4.2 材料准备1 环保建筑钢结构用钢材及焊接材料的选用应符合设计图的要求，并应具有钢厂和焊接材料厂出具的质量证明书或检验报告；其化学成分、力学性能和其他质量要求必须符合国家现行标准规定。当采用其它钢材和焊接材料替代设计选用的材料时，必须经原设计单位同意。2 钢材的成分、性能复验应符合国家现行有关工程质量验收标准的规定；大型、重型及特殊钢结构的主要焊缝的焊接填充材料应按生产批号进行复验。复验应由国家技术质量监督部门认可的质量监督检测机构进行。3 焊接T形接头、角接接头，当其翼缘板厚度等于或大于40mm时，设计宜采用抗层状撕裂的钢板。钢材的厚度方向性能级别应根据工程的结构类型、节点形式及板厚和受力状态的不同情况选择。钢板厚度方向性能级别Z15、Z25、Z35相应的含硫量、断面收缩率应符合表4-1的规定。表4-1 钢板厚度方向性能级别及其含硫量、断面收缩率值级别含硫量（%）断面收缩率（2 %）三个试样平均值不小于单个试样值不小于Z150.011510Z250.0072515Z350.0053525 4 焊条型号应按设计要求选用，必须有质量证明书。焊条应符合现行国家标准碳钢焊条（GB/T5117）、低合金钢焊条（GB/T5118）的规定。本工程施工所用的焊条为J422，3.25 焊条应存放在通风良好、干燥、干净的地方，由专人保管，并应防止潮湿、生锈和受到油污等污染。6 焊条使用前，必须按产品说明书及有关工艺文件的规定进行烘干。酸性焊条（钛型、钛钙型、氧化铁型药皮）一般烘干温度为100120，保温时间为3060min；碱性焊条（低氢型药皮）一般烘干温度为350380，保温时间为1.52h，若加热温度取高值，则保温时间可取低值。且低氢型焊条在烘干后应放置于110120的保温箱中存放，以备领用。当班使用的焊条领取时应立即置于保温筒中随用随取，尽量当班用完。若烘干后的低氢型焊条在大气中放置时间超过4小时应重新烘干。对当班用剩和置于空气中的焊条，回收后需重新烘干方可使用。焊条重复烘干次数不宜超过2次。7 受潮的焊条在烘干前不应使用。药皮脱落的焊条不许使用。8 焊条烘干装置及保温装置的加热、测温、控温性能应能符合使用要求。9 对焊接接头区钢材的准备：应用钢丝刷、砂轮等工具彻底清除待焊处表面的氧化皮、锈、油污，待焊处表面不得有水分。4.2.5 材料的关键要求1 所用的钢材的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。2 焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。3 重要钢结构采用的焊接材料应进行抽样复验，复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求。4.2.6 作业条件1 手工电弧焊当焊接作业区风速超过8m/ s时，应设防风蓬或采取其他防风措施。制作车间内焊接作业区有穿堂风或鼓风机时，也应按上述规定设挡风装置；2 焊接作业区的相对湿度不得大于90%；3 当焊件表面潮湿或有冰雪覆盖时，应采取加热去湿除潮措施；4.2.7 质量关键要求钢结构工程应按下列规定进行质量控制：1 采用的原材料及成品应进行进场验收。2 各工序应按施工技术标准进行质量控制，每道工序完成后，应进行检查；4.3 工艺流程4.3.1工艺流程图钢构件下料准备焊接材料准备清理待焊接部位钢构件组装、定位焊接按焊接工艺指导书调整焊接工艺规范参数按合理焊接顺序施焊焊毕自检、互检合格不合格焊缝修磨不合格专职检验员检查按返修工艺返修合格标识清楚、堆放在指定位置工作结束，关闭电源、将焊枪等工具堆放整齐清扫施工现场图41 工艺流程图4.4 安全保护措施1 交流弧焊机的安全操作1） 初次极接线不得接错。输入电压必须和焊机铭牌一致，合闸后严禁接触初级线路带电部分。2） 次极抽头联结铜片必须压紧，接线柱应有垫圈、合闸前应详细检查接线螺帽、螺栓及其它部件有无松动或损坏。3） 移动电焊机时应先停机断电，不得用拖拉电缆的方法移动焊机。如焊机中突然停电应切断电源。2 硅整流弧焊机操作时应注意如下三点：1） 电焊机要在原厂使用说明书要求的条件下工作。2） 使用时应先打开风扇电机，观察电压表示值应正常，仔细查听有无异响，停机后应清洁硅整流器及其它部件。3） 严禁用摇表测试电焊机主变压器的次级线圈和控制变压器的次级线圈。3 电焊机外壳必须接地良好，且电源的装拆应由电工进行。 4 焊钳与把线必须绝缘良好，连接牢固，更换焊条应戴手套。在潮湿地点工作，应站在绝缘胶板或木板上。5 焊接储存过易燃、易爆、有毒物品的容器或管道，必须清扫干净，并将所有孔口打开。6 在封闭金属容器内施焊时，容器必须可靠接地，通风良好，并应有人监视，严禁向容器内输氧气。7 把线、地线严禁与钢丝绳接触，更不得用钢丝绳或机电设备代替零线。所有地线接头，必须连接牢固。更换场地移动把线时，应切断电源，并不得手持把线爬梯登高。8 清除焊渣、采用电弧气刨清根时，应戴防护眼镜或面罩，防止铁渣飞溅伤人。9 严禁在带压力的容器或管道上施焊，焊接带电的设备必须先切断电源。10 工作结束，应切断焊机电源，并检查操作地点，确认无起火危险后，方可离开。4.5 环境保护措施1 焊接时人体直接受到弧光辐射，其主要成分为紫外线、红外线及高与人眼耐受力上万倍的可见光线。为防止弧光辐射危害，焊工必须使用镶有特制滤光镜片的面罩，穿帆布制成的工作服，工作服应扎紧，帆布或皮手套要套在袖口外面。此外为保护焊接地点附近工作人员不受弧光的危害，最好在操作点周围设置深色护板和屏风等防护屏。2 在电弧高温和强烈的弧光辐射作用下，产生大量的有害气体和有毒烟尘。在通风不良的情况下，长期接触回引起危害焊工健康的多种疾病。为防止有害气体和有毒粉尘的危害，必须采取通风技术措施清除焊接尘毒，改善劳动条件，根据现场情况采取全面性通风或局部通风措施。4.6 质量记录做好以下记录1 原材料出厂合格证书及进场检（试）验报告；2 施工试验报告及见证检测报告；3 隐蔽工程验收记录；4 施工记录；5 验收批质量验收记录；特别注明：如与施工图纸上有些出入，应该以图纸上的要求为准。第五章 除尘器的防腐与维护5.1防腐工艺的实施为了保证除尘器防腐体系的防腐质量，保证除尘器系统的使用寿命，使系统得到高质量的涂层质量，根据国家关于热喷涂及涂装施工要求，应符合GB9793和YSJ411的规定。现场施工应严格按照一下过程及要求进行施工。5.1.1高压空气的制备为了防止涂层中产生气孔、夹渣等缺陷、增大涂层孔隙率和降低涂层结合强度，必须保证喷砂和喷涂用的压缩空气干燥、清洁。将空压机产生的压缩空气，通过高压气管，接入空气过滤系统（包括冻干式空气干燥器、初级过滤器和精密过滤器），得到干燥、清洁的压缩空气，然后通过高压橡胶管接入高效喷砂机、气动式高压无气喷涂（也可以采用电动式高压无气喷涂）和超音速电弧（或火焰）喷枪。5.1.2工件喷砂处理电弧喷涂涂层结合机理以机械结合为主，为了保证涂层的质量、喷涂前的预处理至关重要。必须严格执行表面粗糙度参数及其数值（GB103195）、热喷涂金属件表面预处理通则（GB1193189）与涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级（GB892388）等标准。1.净化表面处理采用1020冷硬低磷铁砂或刚玉砂打磨工件表面，喷砂除锈等级达到Sa3级（GB8923），彻底清除工件表面油污、氧化皮、锈和杂质，直至呈现出金属本色的外观。2.表面处理采用1020冷磷铸铁砂或钢玉砂打磨经过净化处理的钢结构表面，喷砂后表面粗糙度应达到Ra4080m，呈现出金属均匀的轮廓形貌。喷砂之前，必须保证选用的砂粒清洁，满足国家标准的要求，粒度在0.51.5mm之间。喷砂过程中，喷砂枪操作方向与钢结构表面夹角7080。喷砂处理后，要作热喷涂的工件表面的清洁度应采用GB892388中的“Sa3”级图片对照检验。作涂料涂装防腐的工件表面清洁度采用GB892388中的“Sa2.5”级图片对照检验。在所有的场合下，都要用参比样片对照检验喷砂处理后工件表面的粗糙度。参比样片的材质应与工件一致，并按施工与甲方（或监理方）协商要求制备。质检人员应该认真检查工件表面的喷砂质量，如果有局部漏喷或者局部未彻底清理干净，必须立即补喷或重喷。对于喷砂面，在电弧喷涂作业之前必须要求保护：1) 喷砂面的保护经喷砂的表面在未电弧喷涂前，应保护不受污染，不得沾染油、水及其它污物，不得用脏物覆盖或用手接触，如需接触，必须戴未受过污染过的干净手套。2) 污染的清理如喷砂面在局部受到污染，应用丙酮擦洗或擦刷，清除污染，污染不能有效清理，须重新喷砂处理。3.超音速电弧喷涂处理电弧喷涂作业之前，袋式除尘器各单元构件表面应该是干燥的，无灰尘、油脂、污垢、锈斑及其它包括可溶性盐类在内的污染。锌电弧喷涂施工应该符合GB9795和YSJ411的规定。喷砂结束后，立刻进行超音速电弧喷涂锌涂层。由于客观原因造成电弧喷涂过程停止，则喷砂与喷涂工艺的间隔时间在天气状况良好时不超过6小时；当相对湿度为7080时，最长间隔时间为3小时，当相对湿度为8085时，最长间隔时间为2小时；当相对湿度大于85时，不允许喷涂。否则，喷砂表面氧化或者吸附空气里的水份和灰尘，应该重新喷砂处理。涂层进行两层喷涂，两次喷涂的间隔时间大于10分钟，不得超过2小时，后一层涂层与前一层涂层采用90交叉喷涂，相邻喷涂区域要搭接1/3宽度。喷涂涂层总厚度为20050m。铝涂层采用电弧喷涂，作业时环境温度不宜低于15，相对湿度不宜大于80，不允许大于85，同时，还应注意钢材表面温度必须高于大气露点温度3以上。喷涂过程中，技术人缘应监控喷涂的整个过程，按照GB9795和GB9796等标准进行检验并达到以下标准：1）100工件作外观检查，如果涂层出现表面粗颗粒、起皮裂纹等缺陷，应立即停止喷涂，找出原因，并立即进行返修；2）100工件作磁性测厚检查，对面积大于2的工件，每件测10处，每处测3点取平均值记录（每点均进行实事打印记录）；对面积小于2的工件，每件测5处，每处测3点取平均值记录（每点均进行实时打印记录）；厚度允许偏差应低于30m。4.封孔涂层和封孔施工由于涂层中存在一点的孔隙率，如果不立即进行封闭处理，腐蚀介质将通过涂层的孔隙直接腐蚀母材，或者减少涂层的有效厚度，降低涂涂层的寿命。因此，喷涂结束后应立刻进行封孔处理。1) 施工条件控制（1）全面控制施工条件，根据当天的气候及其它条件，决定施工、停工、返工、指导施工和处理特殊问题；（2）施工条件要求：A.涂漆时环境温度：1035（如超出范围，作业时间应调整）；B.涂漆时环境相对湿度：不大于80（相对湿度8085时，在特殊情况下，可以考虑作业）；C.钢板温度：不大于50，大于50时应调整作业时间；D.配漆前后必须充分搅匀，配漆用品要分开使用；E.使用前要将调配好的涂料用40目100目的筛网过滤。2) 涂料涂装（1）试喷：正式涂装前应试喷涂料，掌握温度、粘度、走枪速度等对涂装质量的影响。（2）喷漆前准备：准备喷枪，调整漆雾，搅拌油漆，除去表面灰尘和异物。（3）喷涂方式：行枪速度均匀，枪距物面适当。先