袋式除尘器毕业设计

中 北 大 学 信 息 商 务 学 院 2012 届 毕 业 设 计 说 明 书1目 录1 绪论 .11.1 课题的背景 .11.2 粉尘的危害及除尘的意义 .21.3 袋式除尘器的发展及研究现状 .52 袋式除尘的基本技术原理 .92.1 袋式除尘概述 .92.1.1 袋式除尘的原理及过程 .102.1.2 附灰层概论 .112.1.3 典型除尘系统的组成 .122.2 袋式除尘器的主要性能 .132.2.1 影响过滤效率的主要因素 .132.2.2 出口烟尘浓度 .152.3 袋式除尘器的特点 .152.4 袋式除尘器应用前景 .162.5 脉冲袋式除尘器原理、构造及特点 .172.5.1 脉冲袋式除尘器的工作原理 .172.5.2 脉冲袋式除尘器的构造 .182.5.3 脉冲袋式除尘器的主要特点 .212.6 滤料 .212.6.1 几种常用高温滤料 .212.6.2 几种常用高温滤料特性简要分析及选取 .242.7 滤袋及滤袋框架 .282.7.1 袋除尘器核心部件 滤袋 .282.7.2 滤袋的布置 .292.7.3 滤袋框架 .303 袋式除尘器的设计 .313.1 袋式除尘器设计的有关参数 .31中 北 大 学 信 息 商 务 学 院 2012 届 毕 业 设 计 说 明 书23.2 除尘器的选型 .313.3 布袋及袋室尺寸的设计 .323.3.1 处理气体量的计算 .323.3.2 过滤风速的选取 .333.3.3 过滤面积的确定 .333.3.4 阻力计算 .353.4 除尘器进出口系统的设计 .363.4.1 管道内的气流速度和管道直径的确定 .363.4.2 管道的总压力损失 .373.5 钢架结构的支撑与计算 .383.5.1 钢材的选型 .393.5.2 对虚轴计算： .393.5.3 截面验算： .393.5.4 缀板计算： .403.6 灰斗的强度校核 .403.6.1 仓库的选材 .403.6.2 斗型钢仓的结构布置 .413.6.3 方形钢仓的计算 .42结束语 .44致谢 .45参考文献 .46中 北 大 学 信 息 商 务 学 院 2012 届 毕 业 设 计 说 明 书第 1 页 共 51 页1 绪论1.1 课题的背景我国的经济规模庞大，重化工、原材料、能源工业中不少还是粗放型生产，生产工艺及设备相对落后，资源、能源耗费大，污染严重。我国袋式除尘设备的市场却不太大。据 2000 年统计，袋式除尘设备产值才 17.7 亿元，与我国粉尘、烟尘污染需要治理的情况很不相称。我国的火电厂大型燃煤锅炉除尘，是高效除尘设备的巨大市场。由于种种原因，我国的袋式除尘设备在这个市场还未打开局面。而国外发达国家钢铁厂除尘、脱硫，袋式除尘设备占有相当的份额。袋式除尘设备的除尘效率最高，并且不受粉尘比电阻变化的影响，同时还有一定的脱硫功能。在未来相当长的时期内，我国以煤炭为主的能源格局不会改变，布袋除尘设备将大有用武之地。一、袋式除尘器研究背景及意义当前，我国仍是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭消耗量占全国能源消耗量的 75%左右。2005 年全国煤炭消耗量为 22. 4 亿吨，2006 年达到 24.6 亿吨，2007 年达到 26.5 亿吨，2008 年煤炭产量为 28.5 亿吨，呈逐年上升趋势。随之带来工业废气排放总量的不断增加，为控制污染物排放总量，国家和地方制定的大气污染物排放标准也将逐步提 】 【高 21随着国家环境保护法的日趋严格，对除尘技术的要求也越来越高。当前，袋式除尘和静电除尘是我国主要的除尘技术，从静电除尘器在国内外电厂锅炉的中 北 大 学 信 息 商 务 学 院 2012 届 毕 业 设 计 说 明 书第 2 页 共 51 页应用现状来看，由于煤种、脱硫方式、制造、安装、调试、运转等因素的影响，静电除尘器要达到国家最新污染物排放标准的要求变的越来越困难。而袋式除尘器不仅可以有效控制污染物排放总量，而且可以有效地控制微细颗粒的排 ，】【放 3将成为控制烟尘污染物排放浓度完全达标的把关设备。袋式除尘器和电袋组合除尘器在电力、热力的生产和供应业都取得了一定的效果，有效的控制了烟尘的排放。而目前尤其是火电行业还是以静电除尘器为主，因而静电除尘设备仍需要改造。同时，国家实施节能减排计划，生产设备朝向效率高、容量大、大机组、大型化趋势发展。以火电为例，2005 年至 2007 年火电机组容量分别为37270,18050, 55607 万 kW，截止到 2008 年机组容量 60132 万 kW，约占发电装机总容量的 75.87%，到 2010 年机组容量达到 66400 万 kW。标准煤耗从 2005 年的374g/kWh 下降到 2008 年的 341g/kWh，到 2010 下降到 329g/kWh，标准煤耗的下降势必要采用装机容量更大的发电机组。在此背景下，所以迫切要求袋式除尘设备结构也要大型化，以适应大型锅机组和钢铁、水泥炉窑的烟气净化需求。袋式除尘设备的大型化，单台除尘设备处理的烟气量越来越大，对其性能也提出了更高的要求。1.2 粉尘的危害及除尘的意义大量的烟尘随燃料燃烧或生产工艺排出，如果不净化处理，直接排入大气，除对大气环境及生态平衡带来严重影响外，对人体健康也造成不同程度的危害。中 北 大 学 信 息 商 务 学 院 2012 届 毕 业 设 计 说 明 书第 3 页 共 51 页粉尘对人体的危害程度，除与吸入量有关外，与粉尘的物理化学特性也有密切关系。人体呼吸系统的不同部位对不同粒径尘粒的滞留、沉积作用是不同的。一般说来，粒径大于 10m 的尘粒，在空气中停留时间较短，不易被人吸入，即使被吸入到呼吸道，也往往被鼻腔、鼻咽及上部气管的粘膜或纤毛所阻留。粒径小于 10m 的尘粒，可较长时间地悬浮在空气中，较易被人体吸入。这部分尘粒通过呼吸系统，可达到肺泡管，其中大部分 510m 的尘粒，有可能被呼吸道的粘膜鼻腔颤毛粘附或阻留下来，然后通过鼻腔颤毛的生理活动，逐渐推移到咽喉部，最终经咳嗽、喷嚏等保护性反射作用，随痰咳出。小于 5m 的微小尘粒可深入并滞留在肺泡内，从而对肺组织造成危害。粉尘作为对人体健康及大气环境污染的重要有害物，越来越受到人们重视，因而世界各国也采取了相应的限制措施，其中之一是制定严格的法律、法规和标准。由于各国排放标准日趋提高，特别是对微粒控制的要求越来越严，致使高效除尘设备得到迅速的发展，同时也促进了高效除尘器的研究和发展，其中最为突出的是电除尘器和袋式除尘器。但是电除尘器的除尘效率不稳定。除尘效果不断下降，电除尘器的运行综合费用高。维修投入的人力、物力及检修停产带来的损失都很大。电除尘器已经不能满足除尘要求，袋式除尘器获得了良好的发展机遇。布袋除尘器的研究和制造，国内外都非常重视。因而近年来得到很快的发展。但现在的布袋除尘器也有明显的缺陷：用于处理相对湿度高的含尘气体时，如没有保温措施（特别在冬天），会因结露而造成“糊袋”。用于净化有腐蚀性气体时，滤料会很快受到腐中 北 大 学 信 息 商 务 学 院 2012 届 毕 业 设 计 说 明 书第 4 页 共 51 页蚀，在处理高温烟气时缺乏降温措施。设备运行阻力大，一般压力损失为20003000Pa。造成能源的巨大消耗。由于结构设计和现场操作的不科学、不合理，造成滤袋寿命短。开发研制新型布袋除尘器具有十分广阔的市场应用前景，国内火电厂使用静电除尘器的比例占 99以上，几乎全部需要改造。布袋除尘器在矿山、水泥、钢铁冶金、粮食、机械等行业除尘领域也得到广泛的应用。采用新型布袋除尘器无论在新上项目还是除尘设备改造上，都有巨大的经济效益。另外，当前我国每年烟尘排放量约 1000 万吨，其中微细尘粒（小于 10 微米）排放量超过 500 万吨，微细沉粒是影响城市大气质量和能见度的主要因素，并严重危害人体健康。开发研制新型高效的布袋除尘器将会创造巨大的社会效益。根据国家环保总局测算，我国环境问题所造成的损失约占国民生产总值的10%，污染问题已经十分严重，因此环保要求也日趋严格，国家已经对烟尘及 SO2 的排放提出更加严格的要求，我国十分重视环境保护工作，强调在经济发展的同时，必须做到科学的保护环境，合理利用资源，努力防止“三废”污染和公害发生。近些年来，我国环保工作取得显著成绩，环保治理技术取得长足进步。但是，环保的关键在于预防，过去二十年的经验已经说明了“先污染，后治理”的方案的错误。要做好预防工作，就必须限制烟尘向大气中的排放量。这个排放量的高低与否需要那些先进的除尘设备来保证，因此，增加对除尘事业的投入，加强对除尘设备的研发与改进，已是环保事业的一部分，是一项维护社会与环境和谐的工作。中 北 大 学 信 息 商 务 学 院 2012 届 毕 业 设 计 说 明 书第 5 页 共 51 页1.3 袋式除尘器的发展及研究现状袋式除尘器早在 19 世界 80 年代就开始应用，自 Betn 工厂的机械振打袋式除尘器取得德国专利(1881) 己有一百多年的历史，直到 1957 年 T. VReinauer 发明的脉冲袋式除尘器，被认为是袋式除尘技术的一次重大发明，至今仍保持旺盛之。当时使用的袋式除尘器只是挂一些袋子，上口导入含尘气体，正压操作，】 【势 54定时人会拍打并在下口回收粉尘。1890 年后普遍采用机械振打清灰法。1950 年出现气环反吹袋式除尘器，除尘装置实现连续操作，使用气量提高数倍，滤袋压力损失稳 。袋式除尘器的使用主要还是应用在物料的回收方面，自上世纪 70 年代以】【定 6后由于环境保护的要求，袋式除尘器越来越多的应用到电力、钢铁、水泥和化工等领域。70 年代以后，袋式除尘技术得到了广泛应用并逐渐向大型化发展，美、日及欧洲等国家和地区，相继开发了大型袋式除尘器应用于燃煤电站锅炉、干法水泥回转窑窑尾除 。澳大利亚从 20 世纪 80 年代开始实施“电改袋，工程，己实现 80%火】【尘 7电厂采用袋式除尘;欧洲和日本的袋式除尘器的使用比例近 50 % ;目前美国电力行业已开始利用袋式除尘器控制汞的排 。】【放 8我国袋式除尘技术起步于上世纪六七十年代，90 年代至今，是我国袋式除尘技术的迅速发展期，袋式除尘器应用飞速增加。2006 年我国己成为全球袋式除尘器及滤袋市场增加最快的地 。我国袋式除尘器整机台数及滤袋年使用数量仅次于】【区 9美国和欧洲，有发展成为全球最大市场的趋 。】 【势 98中 北 大 学 信 息 商 务 学 院 2012 届 毕 业 设 计 说 明 书第 6 页 共 51 页袋式除尘器是治理大气污染的高效除尘设备，对减少气溶胶对大气的污染起重要作用，在化工、冶金、矿山、机械、水泥、粮食、制药、轻工等行业已得到广泛应用，它主要用来捕集细小、干燥的非纤维性粉尘，袋式除尘器的粉尘排放浓度可达到 lO mgm3 以下。降低气流流通阻力及延长滤袋的使用寿命，减少振动和噪音，是袋式除尘器需要解决的问 。】【题 14随着人类对环境质量与生存的认识不断加深及技术进步，袋式除尘器的清灰技术及袋滤技术得以迅速发展与提高。目前袋式除尘器对工业废气中微粒粉尘的控制，尤其是对高温冶炼和燃料燃烧生成的高活性微粒粉尘的控制，从技术上已日趋成熟。其对粒粉尘的除尘效率在 99 % 以上，且规格齐全，适用范围广，不受粉尘比电阻的影响，不存在水污染问题。在采取其他技术措施的条件下，可同时洁化工业废气中的固、液、气三类污染 。】【物 15目前，生产中应用广、市场占有率高的大型袋式除尘器是反吹风大布袋除尘器、回转反吹扁袋除尘器和脉冲喷吹袋除尘器。表 1 为这 3 种大型设备的结构性能对比。图 1.1 袋式除尘器结构性能对比中 北 大 学 信 息 商 务 学 院 2012 届 毕 业 设 计 说 明 书第 7 页 共 51 页我国袋式除尘主机技术的发展主要体现在袋式除尘器对于烟气的高温、高湿、高浓度以及微细粉尘、吸湿性粉尘、磨琢性粉尘、易燃易爆粉尘有了更强的适应性;并且在加强清灰、提高效率、降低能耗、减少故障、方便维修方面达到了更高的水平，尤其是在处理 200 万 /h 烟气以上的超大型袋式除3m尘器方 。我国大型袋式除尘技术的发展主要体现在钢铁、水泥和电力行】【面 10业等应用领域。转炉炼钢二次烟气和电炉烟气均采用的是脉冲袋式除尘器，也是钢铁行业除尘器大型化的应用场所，处理风量达 100 万一 150 万 /h。转炉烟气的3m一次除尘目前大多还采用的是湿法，从节能减排政策的要求来看，用袋式除尘取代湿法意义重大，但因为安全方面等技术瓶颈，该问题成为世界性难题，需要攻 。】【关 1水泥行业袋式除尘器设备的大型化应用进展显著，生料磨、水泥磨、窑头、窑尾用袋式除尘器的处理风量越来越大，从几十万 /h, 100 多万 /h3m3到近 200 万 /h;尤其是窑尾袋式除尘器。3m电解铝行业主要采用袋式除尘烟气净化技术，随着电解槽的加大，处理100 万一 300 万 /h 风量的超大型袋式除尘器也将越来越多。3目前我国火电厂燃煤锅炉近 80%的烟气除尘设备仍采用电除尘器，但随着排放标准的严格，袋式除尘器的应用比率迅速增加。国内 200MW 和 300MW 机组使用袋式除尘器案例较多，并已有几台 600MW 机组采用袋式除