大气污染控制工程课程设计说明书

大气污染控制工程课程设计说明书题目：布袋除尘器课程设计学院：专业:班级：学号：学生姓名:指导教师:李乾军2023年6月22日~2023年7月3日目录前言.........................................................................................................21.设计任务书.....................................................................................21.1课程设计题目...........................................................................21.2设计原始材料.............................................................................22.设计概况........................................................................................32.1设计内容.....................................................................................32.1.1主要除尘器的选用..............................................................32.1.2布袋除尘器机理..................................................................42.2设计步骤.....................................................................................52.2.1收集资料.............................................................................52.2.2袋式除尘器的形式、滤料及清灰方式............................52.2.3确定过滤速度.....................................................................62.2.4确定过滤面积......................................................................63.工艺、设备设计计算....................................................................73.1除尘工艺设计计算.....................................................................73.1.1烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算..............................73.1.2除尘器的选择......................................................................93.1.3系统管道管径的计算...........................................................93.2.烟囱的设计计算........................................................................103.2.1烟囱高度确实定.................................................................103.2.2烟囱直径确实定................................................................103.2.3烟囱的抽力计算.................................................................113.3系统阻力计算............................................................................123.3.1摩擦压力损失.....................................................................123.3.2局部压力损失.....................................................................133.4风机及电动机选择及计算.........................................................163.4.1标准状态下风机风量的计算.............................................163.4.2风机风压的计算.................................................................163.4.3电动机功率的计算.............................................................173.5通风除尘系统布置图.................................................................183.5.1.锅炉烟气除尘系统立面图.................................................3.5.2.锅炉烟气除尘系统布置图.................................................4.设计小结........................................................................................19参考文献...............................................................................................19前言袋式除尘器，是过滤式除尘器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘别离捕集的装置，采用纤维织物作为滤料的空气过滤器，在工业除尘方面应用较广。袋式除尘器的除尘效率一般可达99%以上，虽然作为古老的除尘方法之一，但由于其效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广的应用。设计任务书课程设计题目布袋除尘器课程设计设计设计原始材料二、设计原始资料锅炉型号：SZL4-13型，共4台设计耗煤量：600kg/h(台)排烟温度：160℃烟气密度(标准状态)：1.34kg/m3空气过剩系数：α＝1.3排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：17％烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：－1℃空气含水(标准状态下)按0.0l293kg/m3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析元素分析值：Car＝55％Har＝4％Sar＝1％Oar＝5％Nar＝1％War＝6％Aar＝15％Var＝13％按锅炉大气污染物排放标准(GBl3223－2023)中标准执行。烟尘浓度排放标淮(标准状态下)：30mg/m3二氧化硫排放标准(标准状态下)：100mg/m3。基准氧含量按6%计算。设计概况设计内容布袋除尘器的简述：布袋除尘器的阻力一般为1000-2000Pa。另外，假设除尘器阻力过高，还会使除尘系统的处理气体量下降，影响生产系统的排风效果。因此，除尘器阻力到达一定数值后要及时清灰，清灰不能过分，即不应破坏粉尘初层，否那么会引起除尘效率显著降低。主要除尘器的选用在选择除尘技术时，应充分考虑经济性、可靠性、适用性和社会性等方面的影响。除尘技术确实定受到当地条件、现场条件、燃烧煤种特性、排放标准和需要到达的除尘效率等多种因素的影响。针对目前环保要求、污染物排放费用的征收情况以及布袋除尘器在各行各业应用的实际情况，对布袋除尘器在实际应用中的根本性能做一个简述。1〕除尘效率对人体有严重影响的重金属粒子及亚微米级尘粒的捕集更为有效。通常除尘效率可达99.99%以上，排放烟尘浓度能稳定低于50mg/Nm3，甚至可达10mg/Nm3以下，几乎实现零排放。针对目前国家环保的排放标准和排放费用的征收方法，布袋除尘器所带来的经济效益是显而易见的。2〕系统变化对除尘器的影响〔1〕送、引风机风量不变，锅炉出口烟尘浓度变化烟尘浓度的变化只引起布袋除尘器滤袋负荷的变化，从而导致清灰频率改变〔自动调节〕。烟尘浓度高滤袋上的积灰速度快，相应的清灰频率高，反之清灰频率低，而对排放浓度不会引起变化。〔2〕锅炉烟尘量不变，送、引风机风量变化由于风量的变化直接引起过滤风速的变化，从而引起设备阻力的变化，而对除尘效率根本没有影响。风量加大设备阻力加大，引风机出力增加；反之引风机出力减小。〔3〕烟气温度的变化烟气温度太低，结露可能会引起“糊袋〞和壳体腐蚀，烟气温度太高超过滤料允许温度易“烧袋〞而损坏滤袋。但是如果温度的变化是在滤料的承受温度范围内，就不会影响除尘效率。引起不良后果的温度是在极端温度〔事故/不正常状态〕下，因此对于布袋除尘器就必须设有对极限温度控制的有效保护措施。〔4〕气流分布除尘效率与气流分布没有直接关系，即气流分布不影响除尘效率。但除尘器内部局部气流分布应尽量均匀，不能偏差太大，否那么会由于局部负荷不均或射流磨损造成局部破袋，影响除尘器滤袋的正常使用寿命。3〕运行与管理〔1〕运行与管理：运行稳定，控制简单，没有高电压设备，平安性好，对除尘效率的干扰因素少，排放稳定。由于滤袋是布袋除尘器的核心部件，是布袋除尘器的心脏，且相比照拟脆弱、易损，因此设备管理要求严格。〔2〕停机和启动：方便，但长期停运时需要做好滤袋的保护工作。〔3〕检修与维护：可实现不停机检修，即在线维修。4〕设备投资每台机组的除尘器投资＜2000万元，保证排放浓度＜50mg/Nm3以下。5〕运行维护费用〔1〕运行能耗：风机能耗大，清灰能耗小。〔2〕维护费用：布袋除尘器的维护检修费用主要是滤袋更换费，从目前实际运行情况来看，一次滤袋的更换费用只需要1.5-2年排污费比静电除尘器的少缴局部就可以抵偿。〔3〕经济效益分析：如果按照目前国家征收排污费的情况来看，采用布袋除尘器后每炉/每年的排污费少缴局部是相当可观的，至少上百万到几百万元。按照以前达标即不需要交纳排污费的话，采用布袋除尘器就可以免交排污费。另外，布袋除尘器有约5%左右的脱硫效率；这同样可以减少二氧化硫的排污费。2.1.2布袋除尘器机理袋式除尘器主要依靠含尘气流通过滤袋纤维时产生的筛虑、碰撞、截留、扩散、静电和重力等六种效应进行进化，其中以“筛虑效率〞为主。根据结构图，当含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，通过滤料的空隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。沉积在滤料上的粉尘可以在机械振动的作用下从滤料的外表脱落，落入灰斗中。粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散作用，逐渐在滤袋外表形成粉尘层，常被称为粉尘初层。初层形成后，他成为袋式除尘的主要过滤层，提高了除尘效率。滤布仅仅起着形成粉尘初层和支撑他的骨架作用，但随着粉尘在滤布上的积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把有些已负载滤料上的细粉尘挤压过去，是除尘效率下降。2.2设计步骤袋式除尘器的种类很多，因此，其选型计算显得特别重要，选型不当，如设备过大，会造成不必要的流费；设备选小会影响生产，难于满足环保要求。选型计算方法很多，一般地说，计算前应知道烟气的根本工艺参数，如含尘气体的流量、性质、浓度以及粉尘的分散度、清润性。黏度等。知道这些参数后，通过计算过滤分素、过滤面积、滤料及设备阻力，在选择设备类别型号。2.2.1收集资料〔1〕含尘气体特性：成分、温度、湿度、腐蚀性、流量等。〔2〕粉尘特性：浓度、成分、密度、粒径分布、黏度、含水率、纤维性和爆炸性等。〔3〕防尘性能要求：除尘率和压力损失等。〔4〕粉尘回收：粉尘回收利用的方式与价值。〔5〕各种除尘器的特征：除尘效率、压力损失、价格、金属耗量、运行费用及维修管理难易程度等。〔6〕其他资料：如水源、电源、通风机、冷却装置、安装现场及有关设备材料的供给情况等。2.2.2选定袋式除尘器的形式、滤料及清灰方式首先，确定选择除尘器的形式。应该注意的事项主要有：①袋式除尘器主要用于控制粒径在1左右的微粒，当含尘气体浓度超过5时，为降低除尘器的过滤负荷，最好采用二级除尘，级在袋式除尘器的前面加第一级除尘，如旋风除尘器或重力沉降室；②不适用于净化油雾、水雾、粘结性强、湿度高的粉尘。例如，在处理气体量不很大，净化效率要求高，且厂房面积受限制，投资、设备订货和操作管理都有条件时，可以采用脉冲喷吹袋式除尘器、逆气流与机械振动联合清灰袋式除尘器等。在处理气量大〔如以上〕时，可考虑采用逆气流清灰袋式防尘器等。对中小型企业，厂房面积不太受限制，投资、设备、及维修管理都有一定困难的情况，可考虑采用简易袋式除尘器和机械振动清灰袋式除尘器等形式。其次，选择适当的滤料。选择滤料时，应考虑含尘气体的特性〔温度、湿度和腐蚀性〕和技术经济指标。例如，当气体温度为150～300时，可以选用玻璃纤维滤袋；当粉尘为纤维状时，应选用外表较光滑的尼龙等滤袋；对一般工业性粉尘，可选用涤纶绒布等滤布。然后，确定清灰方式。清灰方式是选型的重要依据，它收粉尘黏性、过滤速度、空气阻力、压力损失、净化效率等诸多因素共同制约，所以要依据主要制约因素确定清灰方式。2.2.3确定过滤速度袋式除尘器的过滤速度，是指气体通过滤料的平均速度，单位为m/mim。过滤速度〔也称过虑风速〕的大小是决定除尘器性质的重要指标，可按下式计算：式中，为过滤速度，m/min；Q为袋式除尘器处理风量，；A为过滤面积，。反过来，当过滤速度确定后，那么过滤面积即可确定。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。犹豫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。假设过滤速度高时，那么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，那么阻力低，效率高，但假设过滤低，那么过滤面积过大，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。2.2.4确定过滤面积如果采用定型产品，根据处理气体Q和总过滤面积A即可选定除尘器的型号规格。如果需要自行设计，额按以下步骤进行。①确定滤袋尺寸，即确定直径D和高度L。滤袋直径一般取D=100~60mm，通常选择D=200~300mm。尽量使用同一规格，以便检修更换。滤袋高度对除尘效率和压力损失几乎无影响，一般取2~6mm。②计算每只滤袋的面积a。③计算滤袋数n④滤袋的布置及吊挂固定。需要滤袋数较多时，可根据清灰方式及运行条件，将滤袋分成假设干组，每组内相邻的两录像带间距一般取50~70mm。组与组之间以及滤袋与外壳之间的距离，应考虑跟换滤袋和检修的需要。滤袋的固定和拉紧方法对其使用寿命影响很大，要考虑到换袋、维修、调节方便、防止固紧处磨损、断裂等。⑤壳体设计。包括除尘器箱体，进、排气风管形式，灰斗结构，检修孔及操作平台等。⑥分成清灰机构的设计和清灰制度确实定。⑦粉尘输送、回收机综合利用系统的设计，包括回收有用粉料和防止粉尘再次飞扬。估算除尘器的除尘效率、压力损失，确定过滤和清灰周期过滤周期的长短应根据压力损失和流量的变化确定，其变化随着滤料上的粉尘层的不断增加而发生，这些都与除尘系统采用的风机的特性和总能耗有关。工艺、设备设计计算除尘工艺设计计算烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算〔1〕标准状态下理论空气量式中，，，——分别为煤各元素所含的质量分数。代入C＝55%，H＝4%，S＝1%，O＝5%，得〔2〕标准状态下理论烟气量〔设空气含湿量为12.93〕〔m3/kg〕式中——标准状态下理论空气量，；——煤中水分所占质量分数，％；——N元素在所占质量分数，％；代入=7.19,=6%,=1%,得＝1.867(0.55+0.3750.01)+11.20.04+1.240.06+(0.016+0.79)5.81+0.80.01=6.25〔３〕标准状态下实际烟气量式中——空气过剩系数,取1.3注意：标准状态下烟气流量Q以计，因此，设计耗煤量代入＝6.25，＝5.81，得=6.25+1.0160.35.81＝8.02设计耗煤量==19248——标准状态下实际烟气量〔４〕标准状态下烟气含尘浓度式中——排烟中飞灰占不可燃成分的质量分数；——煤中不可燃成分的含量；——标准状态下实际烟气量，。代入＝17%,=15%,＝8.02,得C=0.150.17/8.02=0.00318=3.18g/m3〔５〕标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算式中——煤中可燃硫的质量分数代入＝1%,＝8.02,得=20000/8.02＝2493.77除尘器的选择〔1〕除尘器应到达的除尘效率式中C——标准状态下烟气含尘浓度，；——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，。代入C=3180,=100,得＝1-100/3180=0.9686=96.86%〔２〕除尘器的选择工作状况下烟气流量=30522.68——标准状态下实际烟气量，——工作状况下烟气温度，K——标准状况下温度，273K总的烟气流速单个锅炉的烟气量：==7630.67=2.12根据计算，经比拟最终决定采用MC-84Ⅱ型脉冲袋式除尘器表5MC-84ⅡC型脉冲袋式除尘器性能参数型号规格过滤面积m2含尘浓度g/m3过滤风速m/min过滤风量m3/h压力损失/Pa效率％外型尺寸长×宽×高(mm)重量(Kg)MC-84Ⅱ633~152-47550~151001177-147199.53075×1678×36762023.35系统管道管径的计算(1)管径确实定单个锅炉的流量管：=2.12式中——工况下管内烟气流量，；——烟气流速，取=10m/s〔锅炉烟尘=10~15m/s〕那么m圆整并选取风道外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm500±1.51内径d1=500-2×1=498mm由公式可计算出实际烟气流速：10.89m/s对整个锅炉管：=0.996m圆整，取d=1000mm内径d2=1000-2×1=998mm,m/s3.2烟囱的设计计算3.2.1烟囱高度确实定按锅炉的燃煤量查表来确定烟囱高度。根据每台锅炉出力4t/h查下表，总出力16t/h，取烟囱最低允许高度为H=40m。表8锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力〔t/h〕<11～22～66～1010～2020～35烟囱最低高度〔m〕2025303540453.2.2烟囱直径确实定烟囱出口内径式中Q——通过烟囱的总烟气量，m3/h；v——烟气流速，采用自然通风，全负荷运行，v取,m/s。表9烟囱出口烟气流速通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风1020m/s45m/s自然通风6~8m/s2.5~3m/s取圆整为d=1.4m烟囱底部直径：式中——烟囱出口直径，m；H——烟囱高度，m；i——烟囱锥度，取i=0.02。3.2.3烟囱的抽力计算式中——烟囱的抽力，KPa；H——烟囱高度，m；——外界空气最低温度，，取5；——烟囱内烟气平均温度，；B——当地大气压，。3.3系统阻力计算3.3.1摩擦压力损失〔1〕对于圆管：式中——摩擦阻力系数〔实际中对金属管道可取0.02.对砖砌或混凝土管道可取0.04〕。——管道直径,m——烟气密度，kg/m3——管中气流平均速率,m/s——管道长度,m对于直径500mm圆管：L=10.0mEQB结果为:B〔2〕对于砖砌拱形烟道〔见图6.1〕D=500mm式中S为面积，右图为砖砌拱形烟道结果为：B=530mm3.3.2局部压力损失式中——异形管件的局部阻力系数，——与相对应的断面平均气流速率，m/s——烟气密度，kg/m3以下图1为渐缩管。除尘器入口前管道示意图≦45度时，=0.1，取=45度，=10.89m/s结果为：7.9〔Pa〕L1=0.05×tan45=0.05〔m〕图1中二为30度Z形弯头H=2.985-2.39=0.595=0.6〔m〕H/D=0.6/0.5=0.12取=0.157==0.157〔=1.0〕结果为：12.5〔Pa〕图1中三为渐缩管查资料知渐缩管为0.05结果为：4.0〔Pa〕图2中a为渐扩管除尘器出口至风机入口段管道示意图≦45度时，=0.1，取=30度，=10.89m/s结果为：7.9〔Pa〕L=0.04(m)图2中b、c均为90度弯头D=500，取R=D那么=0.23结果为：18.3〔Pa〕两个弯头对于如图3中所示T形三通管VV1l1V2l2V3l3T形三通管示意图=0.7862.0〔Pa〕对于T形合流三通=0.55结果为：43.7〔Pa〕系统总阻力〔其中锅炉出口前阻力为800Pa，除尘器阻力1128Pa〕为:Pa3.4风机及电动机选择及计算3.4.1标准状态下风机风量的计算式中1.1——风量备用系数；Q——标准状态下风机前表风量，；——风机前烟气温度，假设管道不太长，可以进似取锅炉排烟温度；——当地大气压，kPa。3.4.2风机风压的计算式中1.2——风量备用系数；——系统总阻力，Pa；——烟囱抽力，Pa；——风机前的烟气温度，℃；——风机性能表中给出的试验用气体温度，℃；——标准状况下烟气密度，1.34。Pa根据Hy和Qy，选定4-72-11-6C--NO5.5-6A引风机.性能表如下。引风机性能表机号传动方式转速/r/min流量/m3/h全压/Pa内效率/%内功率/kw所需功率/kwC式14505310-9190657795.37.53.4.3电动机功率的计算〔kw〕式中——风机风量,；——风机风压,Pa；——风机在全压头时的效率,0.81〔一般风机为0.6，高效风机约为0.9〕；——机械传动效率，当风机与电动机用V形带传动时=0.95；——电动机备用系数，对风机，=1.3。Kw根据电动机的功率、风机的转速、传动方式选定Y100L2-4型电动机〔功率3KW〕。大连电机厂：Y100L2-4功率：3Kw转速