袋式除尘器设计说明书

摘要近年来，我国水泥工业的生产和技术有了很大的发展，但我国水泥工业的环保和综合利用还比较落后。由于大多数水泥厂为立窑生产线，生产工艺相对落后，加之生产和污染治理设施的管理维护力度不够，因此，部分水泥厂粉尘的跑、冒、漏现象以及粉尘的无组织排放仍然突出。这些散发出的烟尘对大气环境和自然生态环境的污染十分严重。袋式除尘器是使含尘气流通过滤袋滤去其中粉尘的除尘装置。是一种干式高效过滤除尘器，随着合成纤维等滤料的出现和除尘新技术的应用，袋式除尘器将得到更广泛的应用。具有除尘效率高、适应性强、产品规格多样、结构简单、易于维护等优点。本文根据水泥厂的基本参数、当地的实际情况及相关的排放标准来设计除尘器。通过对各类除尘器原理、运行费用、烟气及粉尘的性质等各方面综合考虑，选用KDM型大型脉冲袋式除尘器进行设计计算。确定除尘器的类型、除尘效率、布袋的参数、灰斗以及冷凝器的工艺参数等，并计算了相应的经济成本。袋式除尘器是高效除尘的一种重要手段，由于袋式除尘器具有除尘效率高、运行稳定、抗冲击负荷大、能满足严格排放的标准等一些列优点。随着袋式除尘器及其相关技术的不断改进及完善，它将为我国的铁合金企业及工农业的环境保护取得巨大的成就。关键词：烟气量、袋式除尘器、脉冲清灰方式、KDM型大型脉冲袋式除尘器1.水泥厂除尘概述1.1水泥的概念水泥是粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中或水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。1.2水泥粉尘污染特点1.2.1规模小，工艺落后，市场竞争力差我省现有水泥企业的生产线大多数属于规模小，设备工艺落后，应限制淘汰之列。全省机立窑生产线中，设计年生产规模８．８万吨（含８．８万吨）以下的有４１７条生产线，占总数的９６％，其中设计年生产规模４．４万吨和不及４．４万吨的生产线２２７条，占总数５２％。由于规模小，工艺设备落后，能耗、物耗高，导致水泥成本增加，也限制了产品质量的提高，与省外包括省内大中型水泥企业相比，在市场竞争中处在相对劣势，经不起市场变化的考验。近几年，由于水泥市场相对紧缩，加上省外水泥的大量涌入，对我省水泥企业造成很大冲击。1.2.2环保防治措施滞后，污染严重我省水泥企业起步较早，老企业居多，环保历史欠帐严重，加上前几年大量兴建的小水泥企业，由于一些地方领导和企业负责人对环保重视不够，没有严格执行环境影响评价和“三同时”制度，造成布局不当和治污设施未上或不完善，绝大多数水泥企业都不同程度存在粉尘超标排放。许多地方因粉尘污染扰民，厂群纠纷突出。据统计，全省水泥企业实际安装各类除尘设施２０００台套，占应安装数５０％，已安装除尘设备的粉尘排放达标率仅为５０％。这说明我省水泥企业约有７５％粉尘点未达到排放标准。在布局上，水泥企业分布建城区、近郊、中心集镇或其它敏感区域的有８０多家，由此可见，布局不当问题也相当突出。1.2.3生产工艺水泥的生产工艺，以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，喂入水泥窑中煅烧成熟料，加入适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。水泥生产过程可简单地分为生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个主要过程。详细过程见下图：1.3我国水泥厂粉尘排放现状可包括以下几方面：1.3.1排放仍很严重我国水泥工业每年向大气排放的粉尘、烟尘在1000万吨以上，成为我国粉尘污染的大户。1.3.2乱排、偷排现象依然严重我国水泥厂规模一般较小但数量多这样就使管理有了很大的麻烦，为此有很多企业不管政府有关规定偷排、乱排对地方环境造成严重的破坏。1.3.3排放粉尘浓度高水泥厂排放的粉尘中固体颗粒占到97％以上，其中有较大一部分是成品水泥灰。目前水泥行业的污染治理状况仍然存在着较多的问题，主要表现为以下三点：一是由于大多数水泥厂为立窑生产线，生产工艺相对落后，加之生产和污染治理设施的管理维护力度不够，因此，部分水泥厂粉尘和废气的跑、冒、滴、漏现象以及粉尘的无组织排放仍然突出。二是经过多年运行，大部分企业污染治理设施受损老化；另外，部分企业的污染治理设施由于仓促上马，治理设施选型不合理，质量不过关，运行维护难度大；加上企业自身技术条件的局限，污染治理设施故障频出，有效运行率逐年降低，污染治理效果不断下降，企业难以保证污染物长期、稳定地达标排放，一定程度上出现了污染反弹现象。三是2000年限期治理达标工作取得阶段性成效后，大部分企业满足于现状，对存在的各种问题认识不够，缺乏积极主动提高污染治理水平的意识和决心，污染治理设施出现问题时，不及时报告、不及时修理，个别企业甚至还出现治理设施不正常运行的情况。1.4粉尘的介绍粉尘的成分是：水泥在生产过程中没有完全封闭好，所暴露在露天外的灰尘，这种灰尘与水泥的结构是一样的。而水泥的主要成分是：硅酸盐。水泥的种类较多，其组成有所区别。普通水泥主要成分的名称、化学式：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙：3CaO·SiO2,2CaO·SiO2,3CaO·Al2O3。粉尘是水泥工业的主要污染物。在水泥生产过程中，需要经过矿山开采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅烧、熟料冷却、水泥粉磨及成品包装等多道工序，每道工序都存在不同程度的粉尘外溢，其中烘干及煅烧发生的粉尘排放最为严重，约占水泥厂粉尘总排放量的70%以上，而很多水泥厂在建厂之初根本就没有考虑其窑炉或烘干机的除尘工艺，建成投产后甚至连一个简易的沉降室都没有，有少数厂虽然安装了除尘设施，却形同虚设，要么就是疏于管理而不能正常运行，要么就是白天运行晚上关闭，要么干脆就是一套应付检查的摆设而已，粉尘大多处于直接排放状态。有资料表明，目前我国大气粉尘污染主要源自于水泥、火电和冶金三大行业，其中水泥行业的排放量跃居首位。据专家保守估计，我国水泥工业每年排放的粉尘总量超过1200万吨，约占水泥年产量的2.5%，而德国、美国日本等先进国家，其水泥工业粉尘排放量仅占产量的0.01%左右，两者相差200多倍。我国相关标准规定的水泥厂允许排放浓度本来就高出先进国家1-2倍，然而先进国家却能做到达标排放，反而我们能够做到达标排放的水泥厂仅仅是凤毛麟角而已，绝大多数在标排放，且排放浓度动辄超过标准数十倍，甚至上百倍，这不能不令人深思、忧虑。每年所排放的一千余万吨粉尘，不仅造成环境的严重污染，同时造成了资源的巨大浪费。1.5主要产尘源粉尘污染源主要来自破碎机、烘干机、生料磨机立窑、水泥磨、包装机以及料库提升机、输送机等设备。其中烘干机和机立窑属于热力生产设备，其它均属机械通风生产设备。就收尘技术而言，热力生产设备的粉尘污染源治理难度大，尤其是机立窑烟尘，因治理技术、资金等方面的原因，长期以来得不到有效治理，是水泥企业粉尘污染治理的难点。石灰石、页岩、砂岩和其它体积较大的原材料均需破碎。破碎时产生粉尘。破碎后的石灰石转运至预均化堆场，然后输送到原料调配站与其它转运来的原料按比例混合，送至原料磨进行粉磨。在转运和粉磨的过程中，不断有粉尘产生。粉磨后的原料混合物称作生料。生料在生料库中均化后，送入窑中煅烧。生料的转运过程同样产生粉尘污染。从窑尾排出的气体含粉尘、SO2、NOX等污染物。生料在窑中煅烧成熟料，经冷却和储存，送至水泥磨与石膏等添加剂一起粉磨形成水泥。熟料冷却和转运、添加剂破碎与转运、水泥磨以及水泥选粉机等环节均排放粉尘。水泥转运、包装和散装时也存在粉尘排放问题。总之，物料的破碎、粉磨、堆放、转运、煅烧、冷却、包装和散装等过程是粉尘的排放源，另外，窑尾气体中还含有SO2、NOX等气态污染物。1.6球磨机的介绍球磨机是我国水泥生产企业粉磨水泥的主要设备，本机运转平稳，工作可靠，流程简单，操作管理及维修方便。球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机、小传动齿轮、电机、电控）等主要部分组成。中空轴采用铸钢体，内陈可拆换，回转大齿轮采用铸件滚齿加工，筒体内镶有耐磨衬板，具有良好的耐磨性。本机为卧式筒形旋转装置，外沿齿轮传动，两仓，格子型球磨机。物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓，该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格钢球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在第一仓达到粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓，该仓内镶有平衬板，内有钢球，将物料进一步研磨。粉状物通过卸料箅板排出，完成粉磨作业。它广泛应用于水泥、硅酸盐制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨。生料磨除尘可选用旋风和电除尘器。目前水泥行业的污染治理状况仍然存在着较多的问题，主要表现为以下三点：一是由于大多数水泥厂为立窑生产线，生产工艺相对落后，加之生产和污染治理设施的管理维护力度不够，因此，部分水泥厂粉尘和废气的跑、冒、滴、漏现象以及粉尘的无组织排放仍然突出。二是经过多年运行，大部分企业污染治理设施受损老化；另外，部分企业的污染治理设施由于仓促上马，治理设施选型不合理，质量不过关，运行维护难度大；加上企业自身技术条件的局限，污染治理设施故障频出，有效运行率逐年降低，污染治理效果不断下降，企业难以保证污染物长期、稳定地达标排放，一定程度上出现了污染反弹现象。三是2000年限期治理达标工作取得阶段性成效后，大部分企业满足于现状，对存在的各种问题认识不够，缺乏积极主动提高污染治理水平的意识和决心，污染治理设施出现问题时，不及时报告、不及时修理，个别企业甚至还出现治理设施不正常运行的情况。2．设计点情况分析2.1污染源分析电除尘器的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。电除尘器最适宜捕集比电阻为104～1010·cm的粉尘粒子，当净化比电阻小于104·或大于1010·cm的粉尘粒子时，除尘效率是很低的；因为产生负电晕的电压比正电晕的低，并且电晕电流大，所以工业用的电除尘器，均采用负电晕放电的形式；在电除尘器进口处的气体流速，一般为10-15m/s，而在除尘器内部则只有0.5-2m/s。若不采取必要的分布措施，气体在除尘器内会很不均匀，中心部分流速将大大超过设计标准，气体在除尘器内的停留时间大大缩短，被捕集到的再飞扬也会被高速气体所带走。同时气流分布不均匀会使电晕极产生晃动，引起供电电压的波动，从而使实际除尘效率降低。严重时会造成电除尘器不能正常操作。为此，可通过加设气流分布装置加以解决。水泥业发展迅猛造成水泥粉尘污染急剧上升，严重污染环境，影响人民生活。据专家透露，目前全国每年水泥粉尘排放量达1000多万吨，构成工业粉尘排放量的大头，是重要的空气污染源，治理水泥粉尘污染已刻不容缓。粉尘是水泥工业的主要污染物。粉尘对人体的危害，根据其理化性质、进入人体的量的不同，可引起不同的病变。如呼吸性系统疾病、局部作用、中毒作用等。将尘源有效的封闭，是防止粉尘外逸的一项有效的技术措施.磨尾卸料口和除尘器出灰口，必须装锁风装置。物料输送应尽可能选用密闭性能好的输送设备，如斗式提升机、螺旋输送机等。水泥生料靠用球磨机磨细，磨机出料时扬尘较多，加之生产上需要抽风引导物料流动，生料磨尾必然产生大量含尘废气，需要除尘器净化后排放。不是设计点的无规律的含尘气体，采用可靠的除尘设备加以处理净化后的废气即可通过排气管道排人车间外大气中。2.2设计基础资料2.2.1设计参数本次设计的Q为,烟尘真密度为60g/,要求水泥厂排出标准为50mg/，设该烟气的温度可达到147℃，排放浓度小于50mg/m3表2-1尘粒间的间隔及频率粒径间隔/μm质量频率/%<102510~202520~302030~4020>40103.净化方案设计及运行参数选择3.1除尘技术概述由于生产需要，实践中采用了多种多样的除尘器。根据所利用的除尘机理不同，除尘器可分为机械除尘器（机械力）和电除尘器（电力）两大类。机械力中有重力、惯性力、冲击、粉尘与水滴的碰撞等，过滤也是机械力作用的一种形式。根据在除尘过程中是否采用液体进行除尘或清灰，又可分为干式除尘器和湿式除尘器3.1.1机械式除尘器包括重力沉降，惯性除尘器和旋风除尘器。这类除尘器的特点是结构简单、造价低、维护方便，但除尘效率不很高，往往用作多级除尘系统中的前级预除尘3.1.2过滤式除尘器包括袋式除尘器和颗粒层除尘器等。其特点是以过滤机理作为除尘的主要机理。根据选用的滤料和设计参数不同，袋式除尘器的效率可达很高。3.13湿式除尘器包括低能湿式除尘器和高能文氏管除尘器。这类除尘器的特点是用水作为除尘的介质。湿式除尘器的除尘效率很高当采用文氏管除尘器时对微细粉尘的去除率也可达到95%以上，但所消耗的能量较高。湿式除尘器的缺点是会产生污水，需要进行处理，以消除二次污染。3.1.4电除尘器以电力为捕尘机理。分为干式电除尘器和湿式电除尘器。这类除尘器的特点是除尘效率高（特别是湿式电除尘器），消耗动力少，主要缺点是钢材消耗大，投资高。通过对以上除尘器的描述，比较而言本设计中采用袋式除尘设备进行净化处理。4.袋式除尘器的选型设计和计算4.1烟气特性对袋式除尘的影响烟气中粉尘浓度。烟气中的粉尘浓度一方面影响着清灰的强度，另一方面也对滤袋的选型有影响，粉尘浓度高，滤袋的长径比就小。反之，长径比就可以相应增大，以减少除尘器的体积、重量和占地面积，降低了袋式除尘器的投资。烟气温度。烟气温度是选择滤袋的重要因素之一。一般滤料的耐热温度在150℃左右，最高也不超过300℃，而烟气的温度一般都比较高，因此要采取降温措施来保证袋除尘器的正常运行。另外，如果温度过低，滤袋和收尘箱体都可能产生结露。所以进入除尘器的烟气温度一定要控制在一定范围内。烟气含氧量。对于爆炸性气体，只要能使混合气体达不到爆炸极限，就能使确保不致发生爆炸，但是对袋式除尘器来说就不容易保证永远达不到爆炸极限，烟气中氧含量高对袋式除尘的影响将是致命的。4.2袋式除尘器的选型4.2.1袋式除尘器型号的确定清灰是袋式除尘器能否长期持续工作的决定因素，它的基本要求是从滤袋上迅速而均匀地剥落沉积的粉尘，同时又要求能保持一定的一次粉尘层，并且不损伤滤袋和消耗较小的动力。袋式除尘器鞍清灰方式分有机械振动式、逆气流清灰式、脉冲喷吹式、气环反吹式及复合清灰式。机械振动因清灰作用较弱，而往往损伤布袋，目前采用较少；逆气流清灰是利用与过滤的气流相反的气流，使滤袋产生振动而使粉尘脱落，其清灰作用较弱，因而允许的过滤风速较低；本次设计采用脉冲喷吹式，它属于高动能清灰方式，即将产生的压缩空气在极短的时间内高速喷入滤袋，同时诱导数倍于喷射达气量的空气，使滤袋有袋口至底部产生急剧的膨胀和冲击振动，产生很强的清落积灰的作用，其强度和频率都可以调节，因而清灰效果很好。4.2.2滤料的选择含尘气体的性质。含尘气体的温度是选用滤料的首要因素，本次设计中的烟气进口温度为130℃～150℃，选用滤料时考虑连续长期使用，滤料的使用温度必须150℃，设备或管理原因造成的瞬时上限温度为190℃。由于烟气温度高出露点温度很多（露点温度为100℃），故除尘时不会结露；其次烟气进除尘器前有旁路保护系统，所以滤料的防水性要求不高。清灰方式。本次设计采用脉冲喷吹清灰方式，这种方式清灰能力很强，容易破坏粉尘初层，因此选用布重较重，较厚实的滤料；其次由于脉冲喷吹使滤袋瞬间变形，这时产生的应力很大，所以希望滤料抗张力较强。同时保证清灰效果，滤料的透气性也是考虑的因素，一般以10～20g/(·s)为宜。综上所述，选用PPS针刺毡（聚苯硫醚）滤料，过滤风速1.0m/min（推荐速率为0.9～1.2m/min）4.3袋式除尘器的设计计算4.3.1过滤面积的确定计算公式为式中，S为过滤面积:；v为过滤风速，m/min；Q为处理风量，。本次设计选用过滤风速为1.0m/min,处理风量为27000/h,取过滤风速为1m/min,代入上式得过滤风速过高会使积于滤料上的粉尘层压实，阻力急剧增加。由于滤料两侧的压差增加，使粉尘颗粒渗入滤料内部，甚至透过滤料，致使出口含尘浓度增加。这种现象在滤料刚清完灰后更明显。若过滤速度高时，则导致滤料上迅速形成粉尘层，引起过于频繁的清灰，缩短滤袋使用寿命。过滤速度较低，则阻力低，效率高，但若过滤低，则过滤面积过大，需要过大的设备，设备费用增大，同时设备占地面积也大。因此，需综合考虑粉尘特性、入口含尘浓度、烟气温度、滤料特性、清灰方式及设备阻力等因素，确定过滤速度。含尘烟气处理量：:为入口的体积流量27000m3/hQ2:为出口的体积流量26500m3/h漏风率：除尘效率：G1：为进口灰尘粒子浓度：为出