布袋除尘工艺设计书

0 布袋除尘工艺设计书 第一部分 布袋除尘工艺设计说明 第一章 大气污染概述 大气污染定义 大气污染系指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气层中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。所谓人类活动不仅包括生产活动，而且也包括生活活动，如做饭、取暖等。自然过程包括火山活动、山林火灾 、海啸等，一般说来，由于自然环境所具有的物理、化学和生物机能（即自然环境的自净作用），会使自然过程造成的大气污染，经过一定时间后自动消除（即使生态平衡自动恢 复）。所以可以说，大气污染主要是人类活动造成的。 大气污染的 主要内容 1还原型（煤炭型）污染：常发生在以使用煤炭和石油为主的地区，主要污染物是 低温、高湿、风速很小，并伴有逆温存在的阴天，污染物易在低空生成还原性烟雾。 车尾气型）烟雾：汽车排气、燃油锅炉以及石油化工企业产生的主要一次污染物 氢化合物等，在太 阳的照射下 能引起光化学反应，生成二次污染物。 要来自汽车排放、石油冶炼以及石油化工厂的排放。 括以煤炭为燃料的污染源排放的污染物，以及从各类工厂企业排出的各种化学物质等。 工厂排出的特有污染物而造成的污染。 目前中国的大气污染仍以煤烟型为主，主要污染物为 少数大城市属煤烟与汽车尾气污染并重类型（如北京、上海、广州等）。 大气污染的危害 人类体验到的大气污染的危害，最初主要是对人体健康的危害，随后逐步发现了对工农业生产的各种危害 以及对天气和气候产生的不良影响。人们对大气污染物造成危害的机理、分布和规模等问题的深入研究，为控制和防治大气污染提供了必要的依据。 一、对人体健康的危害 大气污染对人体的影响，首先是感觉上不舒服，随后生理上出现可逆性反应， 1 再进一步就出现急性危害症状。大气污染对人的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒、致癌三种。 （一）、急毒 性中大气中的污染物浓度较低时，通常不会造成人体急性中毒，但在某些特殊条件下，如工厂在生产过程中出现特殊事故，大量有害气体泄露外排，外界气象条件突变等，便会引起起人群的急性中毒。如 印度帕博尔农药厂甲基异氰酸酯泄露，直接危害人体，发生了 2500人丧生，十多万人受害。 （二）、慢性中毒 大气污染对人体健康慢性毒害作用，主要表现为污染物质在低浓度、长时间连续作用于人体后，出现的患病率升高等现象。，近年来我国城市居民肺癌发病率很高，其中最高的是上海市，城市居民呼吸系统疾病明显高于郊区。 （三）、致癌作用 这是长期影响的结果，是由于污染物长时间作用于肌体，损害体内遗传物质，引起突变，如果生殖细胞发生突变，使后代机体出现各种异常，称致畸作用；如果引起生物体细胞遗传物质和遗传信息发 生突然改变作用，又称致突变作用；如果诱发成肿瘤的作用称致癌作用。这里所指的 “ 癌 ” 包括良性肿瘤和恶性肿瘤。环境中致癌物可分为化学性致癌物，物理性致癌物，生物性致癌物等。致癌作用过程相当复杂，一般有引发阶段，促长阶段。能诱发肿瘤的因素，统称致癌因素。由于长期接触环境中致癌因素而引起的肿瘤，称环境瘤。 二、对工农业生产的危害 大气污染对工农业生产的危害十分严重，这些危害可影响经济发展，造成大量人力物力和财力的损失。大气污染物对工业的危害主要有两种：一是大气中的酸性污染物和二氧化硫、二氧化氮等，对工业材料、设备和 建筑设施的腐蚀；二是飘尘增多给精密仪器、设备的生产、安装调试和使用带来的不利影响。大气污染对工业生产的危害，从经济角度来看就是增加了生产的费用，提高了成本，缩短了产品的使用寿命。 大气污染对农业生产也造成很大危害。酸雨可以直接影响植物的正常生长，又可以通过渗入土壤及进入水体，引起土壤和水体酸化、有毒成分溶出，从而对动植物和水生生物产生毒害。严重的酸雨会使森林衰亡和鱼类绝迹。 三、对大气和气候的影响 大气污染物质还会影响天气和气候。颗粒物使大气能见度降低，减少到达地面的太阳光辐射量。尤其是在大工业城市中， 在烟雾不散的情况下，日光比正常情况减少 40% 。高层大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氟氯烃类等污染物使臭氧大量分解，引发的 “ 臭氧洞 ” 问题，成为了全球关注的焦点。 从工厂、发电站、汽车、家庭小煤炉中排放到大气中的颗粒物，大多具有水汽凝结核或冻结核的作用。这些微粒能吸附大气中的水汽使之凝成水滴或冰晶， 2 净气含尘气流振动机构滤袋从而改变了该地区原有降水（雨、雪）的情况。人们发现在离大工业城市不远的下风向地区，降水量比四周其它地区要多，这就是所谓 “ 拉波特效应 ” 。如果，微粒中央夹带着酸性污染物，那么，在下风地区就可能受到酸雨的侵袭。 大气 污染除对天气产生不良影响外，对全球气候的影响也逐渐引起人们关注。由大气中二氧化碳浓度升高引发的温室效应，是对全球气候的最主要影响。地球气候变暖会给人类的生态环境带来许多不利影响，人类必须充分认识到这一点。 四、对植物的伤害 治理大气污染的必要性（以除尘为例论述） 一般，粒径在 100 m 以上的尘粒会很快在大气中沉降， 10 m 以上的粉尘可以滞留在呼吸道中； 5 10 m 的尘粒大 部分会在呼吸道沉积，被分泌的粘液吸附，可以随痰排出；小于 5 m 的微粒 能深入肺部， 0.1 m 的尘粒， 50%以上将沉积在肺腔中，引起各种尘肺病。并且粒径越小，粉尘的比表面积越大，物理、化学活性越高，加剧了生理效应的发生与发展。此外粉尘的表面可以吸附空气中各种有害气体及其他污染物，而成为他们的载体，如可以承载强致癌物质苯并 芘及细菌等 ，从而危害人的身体健康。同时会对大气能见度造成一定的影响从而影响交通。而中国作为一个 以煤炭为主要燃料的国家，主要污染物中就含有 以进行除尘刻不容缓。 第二章 袋式除尘器工艺设计 袋式除尘器的工作原理 1、定义：使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置叫做过滤式除尘器，又称空气过滤器，当过滤滤料采用纤维织物作滤料的称为袋式除尘器。 2、原理： 粉尘通过滤布时产生的筛分、惯性、粘附、扩散和静电等作用而被滤布捕集 （见图 2。 (1)筛分作用：含尘气体通过滤布时，滤布纤维间的空隙或吸附在滤布表面粉尘间的空隙把大于空隙直径的粉尘分离下来，称为筛分作用，由于纤维之间的空隙很大，这种效果很不明显 ，除尘效率亦低，只有在使用一段时间后，在滤布表面建立了一定厚度的粉尘层，筛分作用才比较明显。清灰后，由于在滤布表面以及内部还残留一定量的粉尘，所以仍能图 2逆流式机械振动袋式除尘器 3 保持较高的除尘效率 （见图 2。 （ 2）惯性作用：含尘气体通过滤布纤维时，气流绕过纤维，而大于 1 m 的粉尘由于惯性作用仍保持直线运动撞击到纤维上而被捕集。过滤气速越高，惯性作用也越大，但气速太高，通过滤布的气量也增大，气流会从滤布最薄弱处穿破 ，造成除尘效率降低。 （ 3）扩散作用：当粉尘颗粒在 0.2 m 以下时，由于粉尘极为细小而产生如气体分子热运动的布朗运动，增加了粉尘与滤布表面的接触机会，使粉尘被捕集。这种扩散作用与惯性作用相反，随着过滤气速的降低而增大，粉尘粒径的减小而增强。 （ 4）黏附作用：当含尘气体接近滤布时，细小的粉尘仍随气流一起运动，若粉尘的半径大于粉尘中心到滤布边缘的距离时，则粉尘被滤布黏附而被捕集。滤布的空隙越小，则这种黏附作用也越显著。 （ 5）静电作用：粉尘间相互撞击 会放出电子产生静电，如果滤布为绝缘体，会使滤布充电。当粉尘和滤布所带的 电荷相反时，粉尘就被吸附在滤布上，从而提高除尘效率，但清灰较难。反之，如果两者所带的电荷相同，则产生斥力，使除尘效率 下降。所以静电作用能改善或妨碍滤布的除尘效率。为了保证除尘效率，必须根据粉尘的荷电性选择滤布。 袋式除尘 器 的特点及发展 袋式除尘器的 特点： 优点： 袋式除尘器的除尘效率一般可达 99%以上。是最古老的除尘方法之一，但由于它效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用。 它比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可回收高比阻粉尘；与文丘里洗涤器相比，动力消耗小，回收的干 颗粒物便于综 合利用，而且不存在水的污染问题。 缺点： 为了适应高温和大烟气量净化的需要，袋式除尘图 2布除尘原理和除尘效率的关系 4 器还有不少的问题有待解决。例如，由于过滤速度较低；一般体积庞大、耗钢量大、滤袋材质差、寿命短、压力损失大、运行费用高。 袋式除尘器的发展： 袋式除尘器 是一种较老的除尘器，早期用人工或机械振打清灰，因而其应用受到限制。 1950 年以来，由于逆向喷吹型和脉冲喷吹型的发明与应用，使袋式除尘器的除尘与清灰实现了连续操作，而且阻力稳定，气速高，内部无运动机件和设计简单等。随着新型耐用、耐腐蚀、耐高温、低压降、易清灰的滤材的应用 ，特别是非织的聚合物滤材和金属丝 织物混合物滤材的发展，应用日益广泛，成为主要的高效除尘器。它对细微粒的效率在 99%以上，还可以除去 1尘粒。 尘器型式的选定 （ 1） 选择除尘器的原则： 必须满足排放标准规定的排放要求； 粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能具有较大影响 ； 气体的含尘浓度； 烟气温度和其它性质是选择除尘器时必须考虑的因素； 粉尘的收集问题； 其它因素（如位置、可利用的空间等） （ 2）选定除尘器的型式 本次设计给定的烟气量为 2600m3/h，烟气含尘浓度为 1800mg/国家二级排 放标准中 .3 mg/知为达到排放标准所用除尘器除尘效率需很高，而投资和定货等皆有条件，综合上述，可选用脉冲喷吹袋式除尘器。而且脉冲除尘具有占地面积小，自动化程度高，由于滤袋不受振动和反吹所以脉冲喷吹的滤袋 较 其它清灰方式的袋式除尘器 的滤袋使用寿命长。 算参数的选择 过滤气速 滤气速是最重要的设计和操作指标之一。过滤速度选择过大，虽能减小总过滤面积，降低投资，但却使压力损失迅速提高，增多清灰次数，缩短滤袋寿命使运行费用增大。若过滤速度偏小，会使设备费增加，处理量减少。一般情况下的过滤气 速归纳如下： 简易清灰： 械振动清灰： 气流反吹清灰： 2.0 m/冲喷吹清灰： 4.0 m/本次采用的是脉冲喷吹清灰所以过滤速度取 滤袋直径 l 滤袋直径由滤布规格确定，一般为 （ 100 600） 用的是 （ 100 300） 5 袋长度对除尘效率和压力损失无影响，一般取 2 5m。滤袋 短占地面积大，滤袋长则 （ 1）滤袋向上伸长，由织物支承的重量加大，张力亦加大。如果滤袋顶部的张力太大，可能把袋口线缝拉出破洞来；（ 2）滤袋延长，除尘器外壳也要延长，其构件强度就得增加；（ 3）清灰使滤袋长度受到限制，滤袋越长，端口就越容易损坏。一般而言，清灰需要的能量比长度增加得更快；（ 4）在清灰时不停止过滤的滤袋，必然有一部分下落的灰尘再次被织物捕集。滤袋愈长，这种再次沉积物愈多。在清灰时停止过滤的滤袋，清灰后需暂停，以允许灰尘沉降到灰斗中。滤袋愈长，清灰的分隔室恢复工作愈慢；（ 5）过长的滤袋，安装、维护、检查不方便 ， 。 所以 本次设计滤袋直径取 150袋长度取 2m。 6 第二部 分布袋除尘工艺 设计 计算说明书 第三章 布袋除尘器设计计算书 进气方式的确定 进气方式有上进气方式和下进气方式。下进气方式能避免气流对滤袋的冲击，从而提高滤袋的使用寿命。由于在滤袋内气流流向和粉尘下落方向相反，阻碍了粉尘的下落，除尘器的压力损失增加，除尘效率有所下降。上进气方式克服了下进气方式的缺点，在一般情况下，前者比后者压力损失降低 30%左右（见图 3。本次设计选取 下 进气式。 体过滤方式的确定 气体过滤方式分为内滤式 (见 图 3外滤式（ 见 图 3内滤式指含尘气 体由滤袋内向滤袋外流动，粉尘被分离在滤袋内。外滤式指含尘气体由滤袋外向滤袋内流动，粉尘被分离在滤袋外 ;由于含尘气体由滤袋外向滤袋内流动，因此滤袋内必须设置骨架，以防滤袋被吹瘪。 经比较，本次设计选取外滤式。 料的确定 图 3 3 37 滤料是组成袋式除尘器的核心部分， 一般性能良好的滤料应满足如下条件 容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低、使用寿命长耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度高表面光滑的滤料容量小，清灰方便，使用于含尘浓度低 、粘性大的粉尘，采用 的过滤速度不宜过高。 表面起毛的滤料容尘量大，颗粒能伸入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须即时清灰。 滤料按材质分主要有天然纤维、无机纤维和合成纤维等；按滤料结构分，有滤布和毛毡等。 选择滤料时应从烟气的性质来选择，此处以烟气温度为例来论述，当所选滤料长期使用的温度低于烟气温度则滤袋容易被损坏，需频繁更换提高了运行成本，当长期使用的温度高于烟气温度时，滤袋虽不会有什么损伤，但所能承受温度越高，其材料费，制造费也务必会高，造成投资加大，所以应选择 与烟气温度相适应 的 滤料。 表 3各种纤维的主要性能参数 8 由题知 烟气粘度为 粒粒径为 m100尘粒平均粒径m15 。工厂烟气量 2600m3/h，烟气含尘浓度为 1800mg/气温度为 120。 依据表 3含弹簧骨架 )。长期使用温度为 110 130 ,而且一般的工业性粉尘也经常选用涤纶。 滤面积的确定 公式 (3m3/h m/ F=2） 本次设计设计烟气流量为 2600 m3/h 滤袋的排列和平面布置的确定 （ 1）确定滤袋条数 公式 （ 3 a= （ 3 m2 m2 m m 本次设计 A= d= l=2 =公式（ 3 3 n=2=4 (2)滤袋的排列和平面布置的 型式及 原则 滤袋的排列有三角形排列和正方型排列（图 3三角形排列占地面积小，但检修不便，对空气流通也不利，不常采用 ，实际中 正方形排列较常采用 。 图 3滤袋排列型式 9 在滤袋条数多时，根据清灰方式及运行条件将滤袋分成若干组（如图 3。每组内相邻两滤袋之间的净距一般取 50 70与组之间以及滤袋与外壳之间的距离，应考虑到检修、换袋等操作需要，如对简易清灰的袋式除尘器，这种距离一般取 600800 （ 3） 滤袋的排列和平面布置 本次设计所用滤袋数为 24，数量并不多并不用分组直接采用正方形排列布置就行（其 中相邻两滤袋之间距离选 60于本次设计选取的是脉冲喷吹清灰所以滤袋与外壳之间的距离可以选小一点，此处选 30具体平面布置图如下3 清灰装置的确定 清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环， 最早采用 的是自然落灰或人工拍打， 常用的清灰方式有三种机械振动清灰，逆气流清灰，脉冲喷吹清灰。 一、自然落灰人工拍打。优点：设备结构简单，容易操作，便于管理。缺点：过滤速度低，滤袋面积大，占地大。说明：滤袋直径一般为 300 600常采用正压操作，捕集对人体无害的粉尘，多用于中小型工厂。 二、机 械振打 清灰 。 1、机械凸轮振打，优点：清灰效果较好，与反气流清灰联合使用效果好。缺点：不适于玻璃布等不抗摺的滤袋。说明：滤袋直径一般大于 150室轮流振打。 2、压缩空气振打，优点：清灰效果好，维修量比机械振打小。缺点：不知于玻璃布等不抗摺的滤袋，工作受气流限制。说明：滤袋直径一般为 220用于大型袋式除尘设备。 3、电磁振打。优点：振幅小，可用玻璃布。缺点：清灰效果差，噪声大。说明：适用于易脱落的粉尘和滤布。 三、逆气流清灰。即清灰时清灰方向与正常过滤方向相反，其形式有反吹风和反吸风两种 。这种清灰方 式的结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少。 四 、脉冲喷吹 清灰 。 1、中心喷吹。优点：清灰能力强，过滤速度大，可不分室，可连续清灰。缺点：要求脉冲阀经久耐用，高品质。说明：适于处理高含图 3组合滤袋布置图 图 3滤袋平面布置图 210105? 1 5 0 10 尘烟气，滤袋直径 120 160度 2000 6000更大，须带骨架。 2、环隙喷吹。优点：清灰能力强，过滤速度比中心喷吹更大，不需分室，可连续清灰。缺点：安装要求更高，压缩空气耗更大。说明：适于处理高含尘烟气，滤袋直径120 160 2250 4000带骨架。 3、整室喷吹。优点：减少脉冲阀个数，每室 1，换袋检修方便容易。缺点：清灰能力稍差。说明：喷吹在滤袋室排气清洁室，滤袋长小于 2500每室滤袋数量不能多。 本次采用的是脉冲喷吹清灰。 喷吹系 统的组成图见图 3冲阀 A 端接压缩空气气包， B 端接喷射管，背压室接控制阀。控制阀由脉冲控制仪控制，当脉冲控制仪无信号输出时，控制阀排气口被封住，脉冲阀处于关闭状态；当脉冲控制仪发出信号时，控制阀将脉冲阀开启，压缩空气由空气压缩包 通过脉冲阀经喷射管小孔喷入文氏管，进行清灰。 灰斗高度的确定 除尘器灰斗高度跟灰斗的倾角有关，而灰斗 的倾角须根据粉尘的安息角设计：（ 1）当灰斗的倾角大于粉尘的安息角时，则粉尘会自然下落。（ 2）当灰斗的倾角小于粉尘的安息角时，则粉尘会积聚在灰斗板上无法下落。所以，设计时宜将灰斗倾角设计成大于粉尘安息角，则粉尘自然下落。 由 经验 知 ，一般粉尘安息角大概为 45 度左右，则把灰斗倾角设置为 60 度，粉尘可顺利下落。然后根据60度倾角来计算灰斗高度即可。 由左图知 h= 2 500658取 660气体分配室一般取 1000 到 1200次设计取 1000) 图 3喷吹系统结构图 1 20 1 2 6 05 0 0h 11 布袋除尘器压损 袋式除尘器压损 0 = D R + D R + D R（ 1） 式中：正常过滤风速下，一般为 300500 =500 0洁滤料的压损； 要是由气流经过进、出口等造成的压损，而 0 和一般又称为过滤阻力 即 0 DR 0()a m=+ （ 1） 式中 10x 1m s m/s； a m/ ; m /，普通运行的堆积粉尘负荷范围为 。取 m=2 / . 粉尘层比阻力 a 可用柯日尼 卡门的理论公式推算： a =32pp （ （ 1） 粉尘层的平均空隙率 e ，对于一般表面过滤方式，取 e = 则 a =32pp （ = 326- . 9 5010152000 . 9 50（）（ ）（ =107 清洁滤布的压损系数 0x 的数量级为 7810 10- 1涤纶为 1-7 （ 1） 则 0()a m+ = ）（ =袋式除尘器的压损： 500+合要求） 第四章 管道设计计算书 管道的设计原则 管道的走向是根据设备排列情况和相应的除尘设备位置而定。 走向原则：管道走向以短而直为佳。所谓短，就是管道的长度小，因为摩擦阻力 =管内径管道长度，管长短则摩擦阻力小。所谓直就是管道的局部阻力 12 系数小，局部阻力的部位少。特别是在支管和小风量的干管上力求短而直。因为摩擦阻力 系数在风速一定的情况下，风量越小，摩擦阻力系数越大，则摩擦阻力增加。 走向分类：除尘管道的走向可概括为以下三种类型：支管道在干管一侧平行排列；支管道在干管道两侧平行排列；支管道成不规则排列。 管内流速的确定和管道直径的确定 进气管道：据流量 Q=2600 h/预先选取风速为 16m/s，查“计算表”得 ， ，所以实际流速为： v=4Q/ 2d s/. 7 6004 2 ）（,由上知管道直径为 250内流速为 s。 出气管道，由于流量未变，所以设计管道的流速与 进气管相同。 弯头设计 弯头部分采用 900 弯头，设计气 R/d=R， d 具体意义见右图） 直管长度的确定 直管长度的确定应分三部分，而这三部分的具体长度都应视具体工况确定，此处按照一般经验布置，进气管取 6m，出气管取 5m，从风机至烟囱出气口长度由烟囱高度确定此处取 15m。 总压损计算 总压损分为两部分管道压损和设备 压损 即总压损 =管道压损 +设备压损 一、 管道压损： 1)、管段 ：由 d=250d ，实际流速 s，动压为 L