大气污染控制工程课程设计

三峡大学三峡大学 大气污染控制工程大气污染控制工程 课程设计课程设计 设计说明书设计说明书 姓姓 名名 设计课题设计课题 袋式除尘器的选型设计 所在专业所在专业 环境工程环境工程 班班 级级 2011108120111081 学学 号号 指导教师指导教师 苏青青苏青青 20132013 年年 x x 月月 x x 日日 目录目录 1 1 项目概况项目概况 二 设计资料和依据二 设计资料和依据 2 12 1 设计依据 设计依据 2 22 2 设计内容 设计内容 2 32 3 设计要求 设计要求 2 42 4 设计参数 设计参数 2 52 5 烟气性质 烟气性质 2 62 6 烟尘性质 烟尘性质 2 72 7 当地的气象条件 当地的气象条件 2 82 8 净化工艺流程的确定 净化工艺流程的确定 2 92 9 技术水平的确定 技术水平的确定 三 系统设计部分三 系统设计部分 3 13 1 净化装置的选型设计和计算 除尘器的设计 净化装置的选型设计和计算 除尘器的设计 3 1 13 1 1 袋式除尘器的选型袋式除尘器的选型 3 1 23 1 2 袋式除尘器型号的确定袋式除尘器型号的确定 3 1 33 1 3 滤料的选择滤料的选择 3 1 43 1 4 过滤面积的确定过滤面积的确定 3 1 53 1 5 滤袋数量的计算滤袋数量的计算 3 1 63 1 6 进风通道的设计进风通道的设计 3 1 73 1 7 出风通道的设计出风通道的设计 3 1 83 1 8 袋式除尘器清灰的设计袋式除尘器清灰的设计 3 1 93 1 9 排灰系统的设计排灰系统的设计 3 1 103 1 10 灰斗的设计计算灰斗的设计计算 3 1 113 1 11 除尘器的保温和防腐除尘器的保温和防腐 3 1 123 1 12 仪器仪表仪器仪表 3 1 133 1 13 安装 调试 运行 维护和检修安装 调试 运行 维护和检修 3 23 2 烟囱的设计烟囱的设计 3 2 13 2 1 设计的一般规定设计的一般规定 3 2 23 2 2 构造规定构造规定 3 2 33 2 3 烟道的设计烟道的设计 3 33 3 净化系统配套辅助设施设计净化系统配套辅助设施设计 3 3 13 3 1 管道材料管道材料 3 3 23 3 2 管道阀门管道阀门 3 3 33 3 3 机械排灰与除灰机械排灰与除灰 一一 项目概况项目概况 随着经济的飞速发展 在人们物质生活日益丰富的今天 污染越来越成为 一个我们无法忽视也无法回避的问题 在我国绝大多数城市中 粉尘是第 一位的污染物 而燃煤电厂的粉尘排放又占各个行业粉尘排放的首位 针对 这一现状 我国最先应用的是静电除尘器 但静电除尘器的处理效果与日 益严格的环保要求相比 仍存在着较大的差距 近十年来 袋式除尘器技 术的发展很快 尤其是大型脉冲除尘器 新的滤料和新的脉冲阀的问世 使袋式除尘器工况的稳定性和设备的可靠性有了充分的保证 更广泛的被 用与发电行业 袋式除尘器也称为过滤式除尘器 凡是利用织物或非织 造布制作的袋状过滤原件 用来捕集含尘气体中的固体颗粒的设备 均可 称为袋式除尘器 袋式除尘器一般由箱体 滤袋 滤袋架 清灰机构 灰 斗 放灰阀等部件构成 二 设计资料和依据 2 1 设计依据设计依据 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 2 2 设计内容设计内容 根据所给的课题收集相应的设计资料 进行设计参数计算及合理性分析 对设计的内容进行画图 图表要清楚整齐 每个图 表都要有名称 和编号 2 3 设计要求设计要求 标准状态下袋式除尘器烟气排放浓度 50mg m3 除尘效率 99 漏风 率 2 2 4 设计参数设计参数 额定蒸发量为 75t h 煤的成分见表 6 13 收到基地位发 20350KJ Kg 煤的组成成分 单位 CHONSAWV 52 573 257 891 010 8326 817 6424 74 2 5 烟气性质烟气性质 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 2 6 烟尘性质烟尘性质 灰尘的成分 粒径分布分别见表 灰尘成分 单位 SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaOK2ONa2OP2O5TiO2SO3 49 7141 272 920 593 350 180 080 241 120 54 粉尘粒径分布 灰尘粒度 um 74 分布 6 413 922 915 316 46 45 313 4 2 7 当地的气象条件当地的气象条件 年平均大气压力 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 8 净化工艺流程的确定净化工艺流程的确定 管道 管道 2 9 技术水平的确定 技术水平的确定 设计的除尘器应符合我国机械行业标准要求 除尘器的主要性能见下表 表三 脉冲喷吹类袋式除尘器主要性能 项目逆喷顺喷环隙对喷气箱长袋 出口粉尘浓度 mg m3 100 设备阻力 kpa 1 2 1 4 1 2 1 5 1 5 1 5 漏风率 3 4 过滤风速 m min1 21 5 31 2 注 对有特殊要求的应用场所 产品还应满足有关排放标准的规定 表四 除尘器的钢材耗量 类型逆喷顺喷环隙对喷气箱长袋 耗材量 45 29 40 2542 30 2135 2535 22 表五 除尘器主要材料选用表 材料名称 牌号 材料标准号规格标准号 钢板 扁钢 Q235 A GB700 GB704 GB912 GB3274 锅炉 脉冲带式除尘器 排灰系统 处理后烟气 圆钢 角钢 槽钢 工字 钢 45 GB699 Q235 A GB700 Q235 A GB700 GB702 GB9787 GB9788 GB706 GB707 钢管 10 20 Q235 A GB699 GB700 GB8162 GB8163 GB3091 GB3 092 铸铁 HT150 HT200 GB9439 三 系统设计部分 3 1 净化装置的选型设计和计算净化装置的选型设计和计算 3 1 1 袋式除尘器的选型 标准状态下理论空气量 C O2 CO2 H 1 4O2 H2O 12 7 525 1 5 32 S O2 SO2 O 1 2O2 32 3 8 16 9 78 标准状态下理论烟气量 04 5 10 4 22 16 9 78 32 3 8 4 5 32 12 7 525 76 4 33 kgmQa Q N2 3 76Q O2 3 98m3 kg 222 2 VnVsoVVcoQ OHS 34 5 m98 310 4 22 28 1 10 32 3 8 2 5 32 12 7 525 333 kgmkg 标准状态下实际烟气量 35 6 04 5 12 1 34 5 1 3 kgmQQQ ASS 式中 空气过剩系数 A Q 标准状态下理论空气量 S Q 标准状态下理论烟气量 标准状态下烟气流量 MQQ S 1076 4 107535 6 3533 hmhm 式中 M 设计耗煤量 S Q 实际烟气量 工况条件下烟气流量 10163 7 273 423 325 104 325 101 1076 4 355 hmTTPPQQ SNNS 即 5 10163 7 198 97 hm 3 sm 3 烟气含尘浓度 S Y sh Q Ad C g 42220 04222 0 35 6 81 26 33 mmmkg 式中 排烟中飞灰占煤中不可燃烧成分的质量分数 sh d Y A 煤中不可燃烧成分的含量 S Q 标准状态下实际烟气量 除尘效率 C CS 1 88 99 42220 50 1 式中 C 标准状态下烟气含尘浓度 s C 标准状态下锅炉烟尘排放标准钟规定值 根据工况系下的烟气量 烟气温度 423 及 3 185900 Qmh C o 要求达到的除尘效率 99 88 确定除尘器的种类 型号 规格及运行参 数 根据以上数据 经查阅资料 选用LMC2x9 170型玻纤袋式除尘器 其处理风量 为 183600 200000 h 过滤风速为 1 0 5 产品性能规格见表 3 mmin m 表 3 LFEF4x230 HSY H 型波纤袋式除尘器产品性能规格 型号 处理风量 1 mh 过滤面 积 2 m 过滤风 速 1 minm 除尘 效率 适用 温度 C o 除尘器阻 力 Pa 设备重 量 kg LMC2x9 170183600 200000306098 250 150089000 3 1 2 袋式除尘器型号的确定 根据以上参数 确定为长袋低压脉冲袋式除尘器 3 1 33 1 3 滤料的选择滤料的选择 气体温度为 150时 加上粉尘的性质 查阅资料知 故选用涤纶滤袋 C o 3 1 43 1 4 总过滤面积的确定 A q 60v 式中 A 为过滤面积 m2 q 为处理的烟气量 m3 h v 为过滤速度 m min 取 1 6m min 故 A 185900 m3 h 60 1 6 m min 1936 46m2 3 1 53 1 5滤袋数量的计算 选择滤袋尺寸 L 6000mm D 130mm 每条滤袋面积 A1 3 14 6 0 13 2 4492m2DL 滤袋数 n A A1 790 65 取 800 分两室 按正方形排列 横向 20 个滤袋 纵向 20 个滤袋 相邻滤袋间隔 50mm 除尘室的尺寸 长度 L 取 L 20 0 13 19 0 053 55m 4m 宽度 取 D20 0 13 19 0 053 55Dm 4m 3 1 63 1 6 进风通道的设计 取进风口风速为 20m s 则进口管道直径 D m 4 v Q 4 185900 1 81 3 14 20 3600 3 1 73 1 7出风通道的设计 取出风口风速为 8m s 则出口管道直径 D 4 v Q 4 185900 2 88m 3 14 8 3600 3 1 83 1 8袋式除尘器清灰的设计 清灰时间的确定 袋式除尘器的压力损失 Pf ppp 式中 通过清洁滤袋的压力损失 取 100Pa f p 通过颗粒层的压力损失 Pa P p 参考 除尘设备 t P p 2 fPv R 式中 t 清灰时间 min 含尘浓度 g m3 过滤风速 m min f v 颗粒比阻力系数 取 1 2min g m p R 设达到 1000Pa 时清灰一次 将已知数据代入 p 1000 100 1 20 1 02 15 t 解得 t 50min 故滤袋运行 50min 清灰一次 3 1 93 1 9排灰系统的设计 排灰系统有机械和气力两种 机械排灰系统一般是先通过卸灰阀 将灰斗中的灰排至水平的输送装置中 再送入竖直的输送机械 提升 至一定的高度 掉入储灰罐 待罐中装灰约 4 5 时 由真空吸引罐 车运走 或经卸灰阀和加湿机使灰湿润后卸至运灰汽车上 水平输送 机械一般使用螺旋输送机或刮板输送机 垂直输送机械则使用斗式提 升机或刮板输送机 由于带式除尘器是在负压下工作的 漏风对除尘器影响很大 为 了尽量减少除尘器的漏风和简化灰斗 采用螺旋输送机输灰 并安置 一个星形卸灰阀 螺旋输送机具有结构简单 截面尺寸小 密封性好 可以中间多点装料和卸料 操作安全方便 制造成本低等优点 3 1 103 1 10灰斗的设计计算 查资料得煤灰堆积密度为 790 3 kg m 积灰堆积速度 q 3 185900 15 99 0 97 s 790 3600 P Q m 灰斗尺寸设计 进灰口和出灰口均为正方形 进灰口边长 出灰口边长为 0 4m4m 设两个灰斗 取灰斗倾角为 60 则灰斗高度 取 1 5m 141 tan600 4 tan601 39 222 hm 灰斗体积估算 V 1 s s 3 h ss 下下上上 1 1 516 0 16 16 0 16 3 10 09m3 式中 h 是高 S 上和 S 下分别是上下底面的面积 3 1 113 1 11除尘器的保温和防腐 除尘器的保温和防腐 除尘器在运行时不可避免会产生冷凝水 对除尘器有腐蚀作用 但最直接的原因是气体的温度接近露点 甚至在露点以下 使气体产 生冷凝 在金属表面出现冷凝水 因此 防止布袋除尘器腐蚀最有效 的措施是尽量减少主机开停和除尘器中断电 供电的次数特别是烘干 机 或启动前预热除尘器 也可以在停炉前停止清灰 在滤袋上形成 灰尘层 以便在下次启动时保护滤袋 3 1 123 1 12仪器仪表仪器仪表 排灰系统有机械和气力两种 机械排灰系统一般是先通过卸灰阀将 灰斗中的灰排至水平的输送装置中 再送入竖直的输送机械 提升至一 定的高度 掉入储灰罐 待罐中装灰约 4 5 时 由真空吸引罐车运走 或经卸灰阀和加湿机使灰湿润后卸至运灰汽车上 水平输送机械一般使 用螺旋输送机或刮板输送机 垂直输送机械则使用斗式提升机或刮板输 送机 由于带式除尘器是在负压下工作的 漏风对除尘器影响很大 为了 尽量减少除尘器的漏风和简化灰斗 采用螺旋输送机输灰 并安置一个 星形 卸灰阀 螺旋输送机具有结构简单 截面尺寸小 密封性好 可 以中间多点装料和卸料 操作安全方便 制造成本低等优点 3 1 133 1 13安装 调试 运行 维护和检修安装 调试 运行 维护和检修 1 安装前对除尘器各部件进行全面检查 检查零部件是否完好齐全 如发现缺少 损坏或变形要候补整齐方可安装 2 对滤袋框架要认真逐个检查 如果发现脱焊弯曲变形或有毛刺 要 进行修整之后再装滤袋 3 滤袋要逐个检查尺寸是否合适 缝纫处是否牢固 如发现有破漏 跳丝要进行补修后再装在框架上 上口一定要绑扎可靠 不可漏气 4 滤袋框架接口与多孔之间应使用专用胶垫 压板压紧后不得漏气 5 喷吹管固定后 其喷吹孔应对准文氏管中心 机偏差应在 2 毫米之 内 6 检查排气系统的传动部分是否灵活 减速箱与轴承等处是否注入润 滑剂 螺旋机内有无杂物 排灰阀内有无卡拌现象 确认正常合格 后 方可进行试运转 7 除尘器的安装基础应在同一水平面上 如不平可用薄钢板垫平 以 防除尘器变形 8 除尘器的门盖和进出风口法兰均应衬垫密封材料 保证无泄漏 9 气包 电磁脉冲阀气喷吹管的连接处应可靠密封 不可有漏气现象 10 空气过滤器应填过滤材料 泡沫塑料 脱脂棉花等 装有压力 指示装置和安全阀 11 脉冲控制仪和电磁脉冲阀的安装应符合该产品使用说明书的规定 12 整个除尘器应经过全面检查确无问题 并经过试运行后 方可投 入系统使用 13 除尘器投入系统使用时 应根据清灰需要 确定喷吹宽度 间隔 和周期 并检查除尘器阻力损失和排灰情况 测定除尘效率 14 除尘器管道及附属设备 应认真油漆 做好防腐蚀处理 除尘器在每次使用寿命时排尘装置的电动机 脉冲控制仪和单独 供气的空气压缩机应先启动 一般应提前二 三分钟 然后再启 动风机 停用时的程序相反 15 除尘器投入运行后 应有专人管理维修 熟悉除尘器工作原理及技 术性能 掌握调整与维修方法 每班应巡回检查 建立运行记录 16 压缩空气的油水分离器 过滤器 储气罐的气包每班排污一至二次 17 压缩空气的过滤材料每隔 2 6 全月要更换一次 18 脉冲控制仪和电磁脉冲阀应有专人巡视 每班不应少于二次 检查 其喷吹是否正常 如有故障 应立即排除 19 电磁脉冲阀每三个月应清洗一次并更换易损件 20 经常检查 U 型压力计变化 如超过或低于规定范围要查明原因 一 般通过脉冲控制仪调整喷吹周期 21 排气口如有冒灰现象 应检查滤袋是否脱落 破损 框架压板是否 松动 橡胶垫件是否老化 可打开上箱体判别 22 如每次喷吹后发现排气口冒灰 属于清灰过度 应调整清灰周期 23 机械传动部分应定期注入润滑油 更换易损件 24 各类橡胶密封件应定期更换 25 每隔六个月应检查滤袋完好状况 3 2 3 2 烟囱的设计烟囱的设计 3 2 13 2 1设计的一般规定 设计的一般规定 1 烟囱结构设计应符合 烟囱设计规范 GB 50051 2002 和 钢 结构设计规范 GB 50017 2003 的要求 2 设计烟囱时 应根据使用条件 功能要求 烟囱高度 材料供应及施工 条件等因素 确定采用砖烟囱 钢筋混凝土烟囱或钢烟囱 3 下列情况不宜采用砖烟囱 重要的或高度大于 60 m 的烟囱 地震 设防裂度为 9 度地区的烟囱 地震设防裂度为 8 度时 Ill IV 类场地 的烟囱 4 烟囱基础一般宜采用板式基础 板式基础可以是环形或圆形的 在条件 允许时 可采用壳式基础 5 烟囱筒壁和基础的受热温度应符合下列规定 烧结普通鄙土砖筒壁的最高受热温度不应超过 400 钢筋混凝土筒壁和基础以及素混凝土基础 受热温度不应超过 150 钢烟囱筒壁的最高受热温度应符合相关规定 6 烟囱的荷载与作用可分为下列三类 永久性荷载与作用 结构自重 土重 土压力 拉线的拉力 可变荷载与作用 偶然荷载 罕遇地震作用 拉线断线 撞击 爆炸等 7 烟囱的高度应同时满足国家污染物排放标准及环境评价的要求 3 2 23 2 2构造规定构造规定 1 烟囱在同一平面内 有两个烟道口时 宜设置隔烟墙 其高度应超过烟 道孔顶 超过高度不小于 1 2 孔径 隔烟墙厚度应根据烟气压力进行计 算确定 2 根据需要 烟囱外表面应设置爬梯或检修平台 爬梯和平台等金属构件 应采取防腐措施 3 烟囱达到一定高度 可能影响航空器飞行安全 需按规定设置航空障碍 灯和标志 4 筒壁上孔洞设置应符合下列规定 在同一平面设置两个孔洞时 宜对 称设置 孔洞对应圆心角不应超过 500 70o 在同一水平截面内总的 开孔圆心角不得超过 140OC 孔洞周围应配补强钢筋 5 烟囱底部应设置比烟道底部低 0 5 1m 的积灰坑 6 按设计规范设置防雷设施 3 2 33 2 3烟道的设计烟道的设计 1 烟囱的实际高度 S HHH 式中 H 烟囱的有效高度 m 烟囱的几何高度 m S H 烟囱抬升高度 m H 2 烟气的释放热计算 a 0 35 Hv S T QPQ T 式中 烟气的释放率 KW H Q 大气压力 近似取一个标准大气压 101 325kpa a p 实际排烟量 V Q 3 ms 烟囱出口处的烟气温度 423k S T 环境大气温度 取 293K a T 423 393 130kT Sa TT 环境大气压下的烟气流量 51 6 V Q 185900273 150101 325 3600273104 325 150 1 8 0 350 35 1012 7 51 66401 3 150273 sa Hv s TT QPaQkw T 3 烟囱直径的计算 D 4Q V 设烟气在烟囱内的流速为 v 16m s 则 D 2m 4 51 6 3 14 16 取烟囱直径为 D 2000mm 故校核流速 v 得 smv 4 16 0 214 3 4 6 51 2 4 烟气抬升高度的计算 因为 KTQ aH 35 2 148 T0kw210 3 6401 s 且 所以烟气抬升高度 1 0 21 uHQnH n s n H u 表示烟囱出口处风速 sm 的取值按下表 210 nnn kwQH 地表状况 0 n 1 n 2 n 农村或城市远郊区 0 3320 60 4 35 210002100 T QH 且 城区及近郊区 0 2920 60 4 muHQnH n s n H 8 805 4803 6401332 0 4 06 01 0 21 5 烟囱几何高度 烟囱几何高度取 70m 6 烟囱的有效高度 7080 8150 8 s HHHm 3 3 净化系统配套辅助设施设计净化系统配套辅助设施设计 3 3 13 3 1 管道材料与构造管道材料与构造 输送废气的管道的常用材料有钢板 混凝土 砖 聚合物材料等 管材的选择主要