MW机组燃煤锅炉袋式课程设计

1、大气污染控制工程课程设计课题名称：30MVWI组燃煤锅炉袋式除尘器的选型设计指导老师：姓名：学号：目录前言2第一章工程概况2课程才述2原始资料及主要参数2设计内容3设计依据4设计成果要求4第二章设计说明5设计依据5设计原则5第三章工艺选择合理性分析6除尘技术简介6袋式除尘器6袋式除尘器的工彳原理及应用6袋式除尘器应用中存在的问题7袋式除尘器的发展趋势8第四章袋式除尘器的设计10煤燃烧的计算10除尘效率的计算11进、出风道尺寸计算11进风道尺寸计算12出风道尺寸计算12滤料的选择13过滤面积的计算13清灰方式14袋式除尘器的选型14排灰系统的设计14烟囱的设计15第五章安装、调试、运行、维护和检

2、修15除尘器的涂装、保温和防腐设计16除尘器的分室16除尘器的定期检测16滤袋的更换17优化清灰频率17除尘器启动的控制17运行过程中的条件控制17小结18主要参考文献18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仙m捕集效率一般可达99犯上，粒径在1pm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m3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。第一章工程概况课程

3、概述袋式除尘器是控制粉尘污染应用最广的设备，具运行过程是以过滤-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，关键是消灰技术和滤料特性。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、及时消灰等措施，提高袋式除尘器的效率，有效降低袋式除尘的压力损失。原始资料及主要参数1、原始资料某电厂对30MWL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050mg/m；除尘效率99%漏风率02%(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

4、发热量为20350KJ/Kg。煤的组成成分单位CHONSAW(2)烟气性质最大烟气量185900舟h;烟气最高温度150c,;烟气最大含尘量15g/m3;烟气露点温度100C;烟气压力约3000P3(3)烟尘性质灰尘的成分、粒径分布分别见表灰尘成分单位SiO2Al2QFeQMgOCaOKONaOP2QTiO2SO粉尘粒径分布(4)气象条件灰尘粒度/um<55-1010-2020-3030-4747-606-74>74分布/%年平均大气压力；最低温度平均值C；最高温度平均值C；冬季室外风速平均值s;夏季室外风速平均值s;海拔高度。2、主要参数(1)粉尘的黏附性、安息角与滑动角粉尘的黏

5、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40o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40。55°。(2)几种烟尘的比电阻/(Q-cm)(121C)三氧化二铝21010三氧化二铁91010二氧化钛11091.2.1设计内容.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、载荷至以及进行基本设计所必须的其他参数和条件。基

6、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1 .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。2 .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/T5917-2006)袋式

7、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/T8532-1997)袋式除尘器安装技术要求及验收规范(JB/T8471-1996)参考资料：1郝吉明，马广大等编着.大气污染控制工程，北京：高等教育出版社.20022 NoeldeNevers主编.大气污染控制工程(影印版)(第2版).北京：清华大学出版社.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，彭林着.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

8、出版社.19911.2.3设计成果要求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

9、、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。第二章设计说明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。设计原则袋式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、

10、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。(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

11、能性，第三章工艺选择合理性分析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

12、.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。随着粉尘厚度累积到一定程度后，阻力增大，需消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。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%

13、提高到对粒径仙m的粉尘过滤亦能达得%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%Z上。但笼骨、花板及密封较复杂，布袋与笼骨的安装费时。袋式除尘器按消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消灰控制，大型设备多使用

14、电脑控制仪定时程序控制或定压程序控制。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

15、)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1000m3寸，运行阻力为1000PA1500Pa,大型除尘器的阻力为12000P晓20000Pa,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量的乘积，压力高1倍，流量不变则耗能多1倍。1台处理能力为106m3/h的除尘器如果阻力偏高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，导致消灰效果差，遇到工艺粉尘细、含湿量大、含尘浓度高等情况时，运

16、行阻力难降到理想水平，对于反吹风除尘器，反吹风量不够，是消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，

17、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，与进口产品相比差距较大。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

18、反吹风和分室反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消灰和在线式清灰两种。由于在线式具有节省投资、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。至于消灰压力高低，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，使气源压力在范围内清灰作业均能达到满意效果，低压()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8m12m,单台除尘器处理风量106m3

19、/h以上。但是脉冲除尘器滤袋长度初期为3m,后发展达到6m,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消灰不彻底。高性能脉冲阀和强力喷吹装置的合理设计，能够使不超过10m长的滤袋彻底消灰，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，

20、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3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由于小型除尘器不可能像常规工业控制那样需精心操作和维护，因此要求小型除尘器控制简单、可靠，不用调试，接上负载、插上电源就可投入正常运行，无须专人值守和维护。随着脉冲控制仪和小电脑控制仪可靠性的不断提高，特别是脉冲控制专

21、用芯片的发展和应用，使研制简化控制仪成为可能。对反吹风袋式除尘器而言，应将其同风机控制连在一起，联锁操作运行。随着生产设备的大型化及控制的自动化，对大型除尘系统的控制要求也越来越高，要求除尘器的控制能够在工况变化时自动识别控制对象的变化，自动调节控制规律，通过上位机监控即可观察除尘器状况，使除尘器运行在最佳工况。第四章袋式除尘器的设计煤燃烧的计算煤的组成成分单位CHONSAW1Kg煤完全燃烧toK质量/g摩尔质量/mol产物产物的摩尔数/mol耗氧数/molCCO2HH20ONN20SSO2(1)耗氧摩尔数:n043.818,1250.262.46549.73mol/Kg（煤）（2）理论空气量

22、：V：49,734,7822.41035.325m3/Kg（煤）（3）理论烟气量的摩尔数：n043.8116.250.360.264.2449.733.78252.89mol/kg（煤）（4）理论烟气量：V0252.8922.41035.665m3/Kg（煤）假设空气过剩系数a二（5）实际消耗空气量：Va1.249.734,7822.41036.39m3/Kg（煤）(6)实际烟气量：Va22.4(43.8116.250.360.264.2449.731.23.7849.730.2)1036.73m3/Kg(煤)(7)SO2浓度:c0.26643C2.47g/m6.73除尘效率的计算实际运行的除

23、尘器由于不严密而漏风，使得进出口的气体流量往往不一致。通常用两者的平均值作为设计除尘器的处理气体流量，即八1八八QyQ2)Q处理气体流量(m3/h)Qi除尘器进口气体流量(m3/h)Q2除尘器出口气体流量(m3/h)0在选用除尘器时，其处理气体流量是指除尘器进口的气体流量，不考虑漏风率；在选择风机时，其处理气体流量对正压系统是指除尘器进口气体流量，对负压系统是指除尘器出口气体流量，此时已考虑漏风率。总除尘效率是指在同一时间内除尘装置捕集的粉尘质量的粉尘质量的百分数。丹尼斯Dennis和克莱姆Klemm方程由于预测袋式除尘器的颗粒物出口浓度和穿透率：2Pns(0.1Pns)eW1RPns1.51

24、07exp12.7(1e1.03v)343.6103v40.094式中：P1s量纲为一的常数；r脱落浓度，g/m3,常取；W-颗粒物负荷，g/m2;这些方程式式为了运用计算机迭代程序，针对办理纤维卢岱和飞灰而提出的。进、出风道尺寸计算4.3,1进风道尺寸计算进风道的横截面积为:式中：一一锅炉出口到除尘器进口连接管的截面积；锅炉出口的烟气流量；烟气流速通常机械通风金属管道烟气流速为，本设计取12m/s；进风管道面积：根据可得进风管半径:Fi1859003600124.3m2R1R1F11.17m进风管内径:D12R12.74m4.3,2出风道尺寸计算除尘器出口到引风机进口之间的管道尺寸上式中：一

25、一除尘器出口于引风机进口连接管截面积.除尘器出口烟气量；v烟道常用流速；由于进、出口烟气温度不同,故：185900Q227315027336.3袋式除尘器出口管道面积:Q2135931223.15m23600V2360012根据可得:R2121m故出口管道内径为:D22R22m滤料的选择本袋式除尘器选择Ryton(聚苯硫醴)针刺毡(ZLN-R550,相关参数见表表聚苯硫醒针刺毡的性能参数断裂强力N径向1200纬向01300断裂伸长率/%径向030纬向030断裂伸长率/%径向1200纬向01302透气度/(m3/m2?min)一4动态阻力/Pa132洁净滤料阻力系数再生滤料阻力系数过滤效率/%&

26、gt;浸润角/(。)>100附膜牢度/MPa最高工作温度/C180真比重单位回积质重/(g/m2)500厚度/mm2体积密度/(g/m3)孔隙率/%过滤面积的计算假设过滤风速/(m/min)为1,在最大烟气量下总过滤面积为:qv60vF1859006023099m每个滤袋的过滤面积为：A0dh0.1262.45m2滤袋数量:A30991265个Ao2.45室数为8,故每室含有滤袋数:NO160t8清灰方式常用清灰方式及其配套要求见表。表清灰方式及滤袋选择本袋式除尘器采用脉冲反喷吹方式进行消灰。袋式除尘器的选型除尘器型号：CDL-4表CDL-4除尘器的主要参数本设计采用CDL型系列长袋低压

27、脉冲除尘器室数/个8过滤面积/m22714处理风量/（X10000m3/用一过滤风速/（m/min）清灰方式离线消灰入口浓度（g/m3）<60滤袋规格（长6m/mm120喷吹压力/MPa一耗气量/（m3/阀次）一设备参考重量/Kg98010排灰系统的设计大中型袋式除尘器输灰系统由卸灰阀、刮板输送机、斗式提升机、储灰罐、吸引装置、加湿机、汽车等组成。灰斗的设计计算：灰斗进灰口长度：灰斗进灰口宽度：3m灰斗出灰口长度：灰斗进灰口长度：灰斗壁面与出灰口水平夹角为55°灰斗高度：h15-5tan5501.43m2烟囱的设计由于本设计中大气污染物经袋式除尘器后已达到排放标准，因此，烟囱高

28、度按表执行。表我国大气污染物排放标准对烟囱高度规定一览表标准名称应用范围烟囱局度规定执行方式火电厂大气污染物排放标准火电由环境影响评价确定烟囱局度小够即造成全厂二氧化硫排放超标锅炉大气污染物排放标准锅炉1 .根据锅炉房总容量确定烟囱最低高度2 .要高出烟囱半径200m以内建筑物3m以上；3 .锅炉28MMi,根据环境影响评价确定，但不得低于45mb如达不到左栏第2项要求时，执行排放标准时要加严一级工业炉窑大气污染物排放标准固体、液体、气体燃料和电加热的工业炉窑，不包括炼焦、焚烧、水泥1 .最低允许高度为15m;2 .要高出烟囱半径200m以内建筑物3m以上；3 .除执行以上两项外，还应符合环境

29、影响报告书规定。如达不到左栏任一项，执行标准时要加严50%恶臭污染物排放标准最低允许高度为15m大气污染物综合排放标准行业标准之外的大气污染要高出烟囱半径200m内建筑5m以上如达不到烟囱局度标准时，要加严50%第五章安装、调试、运行、维护和检修除尘器的涂装、保温和防腐设计袋式除尘器的箱体和框架以及配套装置都是钢材做成的。钢材受到的腐蚀来自两方面：一是处理各种腐蚀性气体从内部产生腐蚀，在高温条件下尤为严重；二是除尘器多处于工业环境，外部易受到腐蚀。可选用环氧耐腐蚀漆，具有优良的耐酸、耐盐类溶液及有机溶液的腐蚀，漆膜具有优良的耐湿性、耐寒性，对金属有特别良好的附着力，使用温度可达200Co管道与

30、设备保温的主要目的在于：(1)减少热介质在制备与输送工程中的无益热损失；(2)保证热介质在管道与设备表面有一定温度，以避免表面出现结露或高温烫伤人员等。除尘器的分室滤袋设计与拟收集的烟尘见会相互作用，同样的滤料由于设计的微小差异可对压力降和电厂的排尘浓度产生明显影响。用于电厂的袋式除尘器通常被分为多个单元室，这样滤袋可在线关闭、维修或更换。除尘器的定期检测袋式除尘器需定期检测，及时更换或关闭破袋。即使一个破袋都可能导致排灰浓度迅速升高，气流在通过一个小破洞时会导致该滤袋以及周围邻近的滤袋快速破坏，造成很大的损失。检测滤袋的方法有多种，比如向袋式除尘器的入口喷入荧光粉，用能使荧光粉发光的紫外灯来检测定位破袋。对于脉冲型袋式除尘器的滤袋检漏，是从过滤后的清洁烟气导管中进行的。(1)要经常检查控制阀、脉冲阀以及定时器等的动作情况。脉冲阀橡胶膜片的失灵是袋式除尘器常见故障，它直接影响消灰效果。该设备属于外滤式，袋内装骨架，要检查固定滤袋的零件是否松驰，滤袋的张力是否合适。支撑框架是否光滑，以防止磨损滤袋。清灰采用压缩空气。因此要求除油雾及水滴，且油水分离器必须经常清洗，以防运动机构失灵及滤袋的堵塞。(2)处理风量和各测试点压力与温度是否与设计相符。(3)滤袋的安装情况，在使用后是否有掉袋、松口、磨损等情况发生，投运后可目测烟囱的排放情况来判断。(4)防止结露，使用中要