大气污染控制工程课程设计.docx
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大气污染控制工程课程设计
三峡大学
《大气污染控制工程》课程设计
设计说明书
姓名
设计课题袋式除尘器的选型设计
所在专业环境工程
班级20111081
学号
指导教师苏青青
2013年x月x日
、项目概况
、设计资料和依据
2.1设计依据：
2.2
设计内容；
2.3
设计要求：
2.4
设计参数：
2.5
烟气性质：
2.6
烟尘性质：
2.7
当地的气象条件：
2.8
净化工艺流程的确定：
2.9
技术水平的确定：
三、系统设计部分
3.1净化装置的选型设计和计算（除尘器的设计）
3.1.1
袋式除尘器的选型
3.1.2
袋式除尘器型号的确定
3.1.3
滤料的选择
3.1.4
过滤面积的确定
3.1.5
滤袋数量的计算
3.1.6
进风通道的设计
3.1.7
出风通道的设计
3.1.8
袋式除尘器清灰的设计
3.1.9
排灰系统的设计
3.1.10
灰斗的设计计算
3.1.11
除尘器的保温和防腐
3.1.12
仪器仪表
3.1.13
安装、调试、运行、维护和检修
3.2烟囱的设计
3.2.1设计的一般规定
3.2.2构造规定
3.2.3烟道的设计
3.3净化系统配套辅助设施设计
3.3.1管道材料
3.3.2管道阀门
3.3.3机械排灰与除灰
一.项目概况随着经济的飞速发展，在人们物质生活日益丰富的今天，污染越来越成为一个我们无法忽视也无法回避的问题。
在我国绝大多数城市中,粉尘是第一位的污染物,而燃煤电厂的粉尘排放又占各个行业粉尘排放的首位,针对这一现状，我国最先应用的是静电除尘器，但静电除尘器的处理效果与日益严格的环保要求相比，仍存在着较大的差距。
近十年来，袋式除尘器技术的发展很快，尤其是大型脉冲除尘器，新的滤料和新的脉冲阀的问世，使袋式除尘器工况的稳定性和设备的可靠性有了充分的保证，更广泛的被用与发电行业。
袋式除尘器也称为过滤式除尘器，凡是利用织物或非织造布制作的袋状过滤原件，用来捕集含尘气体中的固体颗粒的设备，均可称为袋式除尘器。
袋式除尘器一般由箱体、滤袋、滤袋架、清灰机构、灰斗、放灰阀等部件构成。
二.设计资料和依据
2.1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）
2.2设计内容
⑴根据所给的课题收集相应的设计资料；
⑵进行设计参数计算及合理性分析；
⑶对设计的内容进行画图；图表要清楚整齐，每个图、表都要有名称和编号
2.3设计要求
标准状态下袋式除尘器烟气排放浓度w50mg/m除尘效率＞99%漏风
率w2%
2.4设计参数
额定蒸发量为75t/h,煤的成分见表6-13.收到基地位发20350KJ/Kg。
煤的组成成分单位%
C
H
O
N
S
A
W
V
52.57
3.25
7.89
1.01
0.83
26.81
7.64
24..74
2.5烟气性质
最大烟气量185900m3/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3000Pa
2.6烟尘性质
灰尘的成分、粒径分布分别见表:
灰尘成分单位%
SiO2
AI2Q
FqQ
MgO
CaO
KO
NqO；
RQ
TiO2
SO
49.71
41.27
r2.92
r0.591
3.35
0.18
0.08:
0.24
r1.12
0.54「
粉尘粒径分布
灰尘粒度
/um
<5
5-10
10-20
20-30
30-47
47-60
6-74
>74
分布/%
6.4
13.9
22.9
15.3
16.4
6.4
5.3
13.4
2.7当地的气象条件
年平均大气压力101.27kPa最低温度平均值19C;最高温度平均值
363C;冬季室外风速平均值2.4m/s夏季室外风速平均值1.8m/s;海拔高
度6.6m。
2.8净化工艺流程的确定：
排灰系统
2.9技术水平的确定：
设计的除尘器应符合我国机械行业标准要求
除尘器的主要性能见下表
表三：
脉冲喷吹类袋式除尘器主要性能
项目
逆喷
顺喷
环隙
对喷
气箱
长袋
出口粉尘浓度mg/m3
<100
设备阻力kpa
V1.2
V1.4
V1.2
V1.5
V1.5
V1.5
漏风率%
<3
<4
过滤风速m/min
1~2
1.5~3
1~2
注：
对有特殊要求的应用场所，产品还应满足有关排放标准的规定
表四：
除尘器的钢材耗量
类型
逆喷
顺喷
环隙
对喷
气箱
长袋
耗材量
45~29
40~25
42~30
V21
35~25
35~22
表五：
除尘器主要材料选用表
材料名称
牌号
材料标准号
规格标准号
钢板、扁钢
Q235-A
GB700
GB704GB912GB3274
圆钢
45GB699
GB702
角钢
Q235-AGB700
GB9787GB9788
槽钢、工字钢
Q235-AGB700
GB706GB707
钢管
10、20、Q235-AGB699、GB700
GB8162GB8163GB3091GB3092
铸铁
HT150、HT200GB9439
三.系统设计部分
3.1净化装置的选型设计和计算
标准状态下理论空气量
H+1/402HO
32.5
1
525.7
12
*1/2Q
8.3
32
78.9
16
论烟气量
Q（N2）=3.76Q（O2）=3.98m3/kg
QSVco2Vh2oVso2Vn2
（空型竺虫）22.4
1223228
1033.98m3/kg5.34（m3/kg）
标准状态下实际烟气量
QsQS
（1）QA5.34（1.21）5.046.35（m3/kg）
式中
——空气过剩系数；
I
QA标准状态下理论空气量;
I
QS――标准状态下理论烟气量。
标准状态下烟气流量
QQsM
6.3575103m3/h4.76105（m3/h）
式中M—设计耗煤量；
Qs――实际烟气量。
工况条件下烟气流量
QQPs/PNTN/TS
4.76105101.3254237.163105（m3/h）
104.325273
53
即7.16310（m3/h）=198.97（m3/s）
烟气含尘浓度
dshAY
QS
26.81%
6.35
0.04222（kg/m3）42220（mg/m3）
式中dsh——排烟中飞灰占煤中不可燃烧成分的质量分数;
A――煤中不可燃烧成分的含量;
Qs――标准状态下实际烟气量。
除尘效率
1
Cs
C
1
50
99.88%
42220
式中c——标准状态下烟气含尘浓度；
Cs――标准状态下锅炉烟尘排放标准钟规定值。
根据工况系下的烟气量（Q185900（m3/h））、烟气温度（423°C）及要求达到的除尘效率（99.88%）确定除尘器的种类、型号、规格及运行参数根据以上数据，经查阅资料，选用LMC2x9-170型玻纤袋式除尘器。
其处理风量
为183600〜200000m3/h，过滤风速为v1.0m/min。
⑸产品性能规格见表
表3LFEF4X230-HSY/H型波纤袋式除尘器产品性能规格
型号
处理风量/mh1
过滤面
积/m2
过滤风
速
m/min
除尘
效率
/%
适用
温度
/oC
除尘器阻
力/Pa
设备重
量/kg
LMC2x9-170
183600~200000
3060
<1.0
>98
<250
<1500
89000
3.1.2袋式除尘器型号的确定
根据以上参数，确定为长袋低压脉冲袋式除尘器
3.1.3滤料的选择
气体温度为150oC时，加上粉尘的性质，查阅资料知，故选用涤纶滤袋
3.1.4.总过滤面积的确定A=q/60v
式中:
A为过滤面积，m2;
q为处理的烟气量，m3/h;
v为过滤速度，m/min,取1.6m/min。
故A=185900m3/h/（60*1.6m/min）=1936.46m2
3.1.5滤袋数量的计算
选择滤袋尺寸：
L=6000mm,D=130mm
每条滤袋面积A1=DL=3.14*6*0.13=2.4492m2
滤袋数n=A/A1=790.65
取800分两室，按正方形排列
横向：
20个滤袋纵向：
20个滤袋
相邻滤袋间隔50mm
除尘室的尺寸：
长度L=200.13190.053.55m，取L=4m
宽度D200.13190.053.55m，取D4m
3.1.6.进风通道的设计
取进风口风速为20m/s,则进口管道直径
3.1.7出风通道的设计
取出风口风速为8m/s,则出口管道直径
3.1.8袋式除尘器清灰的设计
清灰时间的确定：
袋式除尘器的压力损失
PPfPp
式中Pf—通过清洁滤袋的压力损失，取100Pa；
Pp—通过颗粒层的压力损失，Pa。
参考《除尘设备》：
pp=RPvf2t
式中t—清灰时间，min
—含尘浓度，g/m3
Vf—过滤风速，m/min
Rp—颗粒比阻力系数，取1.2min/（g•m）
设p达到lOOOPa时清灰一次，将已知数据代入：
1000=100+1.20X1.02x15Xt
解得：
t=50min
故滤袋运行50min清灰一次。
3.1.9排灰系统的设计
排灰系统有机械和气力两种，机械排灰系统一般是先通过卸灰阀将灰斗中的灰排至水平的输送装置中，再送入竖直的输送机械，提升至一定的高度，掉入储灰罐，待罐中装灰约4/5时，由真空吸引罐车运走，或经卸灰阀和加湿机使灰湿润后卸至运灰汽车上。
水平输送机械一般使用螺旋输送机或刮板输送机，垂直输送机械则使用斗式提升机或刮板输送机。
由于带式除尘器是在负压下工作的，漏风对除尘器影响很大，为了尽量减少除尘器的漏风和简化灰斗，采用螺旋输送机输灰，并安置一个星形卸灰阀。
螺旋输送机具有结构简单、截面尺寸小、密封性好、可以中间多点装料和卸料、操作安全方便、制造成本低等优点。
3.1.10灰斗的设计计算
查资料得煤灰堆积密度为790kg/m3
灰斗尺寸设计：
进灰口和出灰口均为正方形
进灰口边长4m，出灰口边长为0.4m
设两个灰斗，取灰斗倾角为60°
141
则灰斗高度htan600.4tan601.39m,取1.5m
222
1
灰斗体积估算：
V=_hs上+s下+..Sh
3
1_
=-1.516+0.16+.160.16
3
=10.09m3
式中：
h是高，S上和S下分别是上下底面的面积
3.1.11除尘器的保温和防腐：
除尘器在运行时不可避免会产生冷凝水，对除尘器有腐蚀作用，但最直接的原因是气体的温度接近露点，甚至在露点以下，使气体产生冷
凝，在金属表面出现冷凝水。
因此，防止布袋除尘器腐蚀最有效的措施是尽量减少主机开停和除尘器中断电、供电的次数特别是烘干机；或启
动前预热除尘器，也可以在停炉前停止清灰，在滤袋上形成灰尘层，以便在下次启动时保护滤袋。
3.1.12仪器仪表
排灰系统有机械和气力两种，机械排灰系统一般是先通过卸灰阀将灰斗中的灰排至水平的输送装置中，再送入竖直的输送机械，提升至一定的高度，掉入储灰罐，待罐中装灰约4/5时，由真空吸引罐车运走，
或经卸灰阀和加湿机使灰湿润后卸至运灰汽车上。
水平输送机械一般使用螺旋输送机或刮板输送机，垂直输送机械则使用斗式提升机或刮板输送机。
由于带式除尘器是在负压下工作的，漏风对除尘器影响很大，为了尽
量减少除尘器的漏风和简化灰斗，采用螺旋输送机输灰，并安置一个星形卸灰阀。
螺旋输送机具有结构简单、截面尺寸小、密封性好、可以中间多点装料和卸料、操作安全方便、制造成本低等优点。
3.1.13安装、调试、运行、维护和检修
1）安装前对除尘器各部件进行全面检查，检查零部件是否完好齐全，如
发现缺少、损坏或变形要候补整齐方可安装。
2）对滤袋框架要认真逐个检查，如果发现脱焊弯曲变形或有毛刺，要进行修整之后再装滤袋。
3）滤袋要逐个检查尺寸是否合适，缝纫处是否牢固，如发现有破漏，跳丝要进行补修后再装在框架上，上口一定要绑扎可靠，不可漏气。
4）滤袋框架接口与多孔之间应使用专用胶垫，压板压紧后不得漏气。
5）喷吹管固定后，其喷吹孔应对准文氏管中心，机偏差应在2毫米之
内。
6）检查排气系统的传动部分是否灵活，减速箱与轴承等处是否注入润滑剂，螺旋机内有无杂物，排灰阀内有无卡拌现象。
确认正常合格后，方可进行试运转。
7）除尘器的安装基础应在同一水平面上，如不平可用薄钢板垫平，以防除尘器变形。
（8）除尘器的门盖和进出风口法兰均应衬垫密封材料，保证无泄漏。
（9）气包、电磁脉冲阀气喷吹管的连接处应可靠密封，不可有漏气现象。
（10）空气过滤器应填过滤材料、（泡沫塑料、脱脂棉花等）装有压力指示装置和安全阀。
（11）脉冲控制仪和电磁脉冲阀的安装应符合该产品使用说明书的规定。
（12）整个除尘器应经过全面检查确无问题，并经过试运行后，方可投入系统使用。
（13）除尘器投入系统使用时，应根据清灰需要，确定喷吹宽度、间隔和
周期。
并检查除尘器阻力损失和排灰情况，测定除尘效率。
（14）除尘器管道及附属设备，应认真油漆，做好防腐蚀处理。
除尘器在每次使用寿命时排尘装置的电动机、脉冲控制仪和单独供气的空气压缩机应先启动（一般应提前二、三分钟）然后再启动风机，停用时的程序相反。
15）除尘器投入运行后，应有专人管理维修，熟悉除尘器工作原理及技术性能，掌握调整与维修方法，每班应巡回检查，建立运行记录。
（16）压缩空气的油水分离器、过滤器、储气罐的气包每班排污一至二次。
（17）压缩空气的过滤材料每隔2~6全月要更换一次。
（18）脉冲控制仪和电磁脉冲阀应有专人巡视，每班不应少于二次，检查其喷吹是否正常，如有故障，应立即排除。
（19）电磁脉冲阀每三个月应清洗一次并更换易损件。
（20）经常检查U型压力计变化。
如超过或低于规定范围要查明原因。
一般通过脉冲控制仪调整喷吹周期。
（21）排气口如有冒灰现象，应检查滤袋是否脱落、破损、框架压板是否松动，橡胶垫件是否老化，可打开上箱体判别。
（22）如每次喷吹后发现排气口冒灰，属于清灰过度，应调整清灰周期。
（23）机械传动部分应定期注入润滑油，更换易损件。
（24）各类橡胶密封件应定期更换。
（25）每隔六个月应检查滤袋完好状况。
3.2.烟囱的设计
3.2.1设计的一般规定：
1）•烟囱结构设计应符合《烟囱设计规范》（GB50051——2002）和《钢
结构设计规范》（GB50017——2003）的要求。
2）.设计烟囱时，应根据使用条件、功能要求、烟囱高度、材料供应及施工条件等因素，确定采用砖烟囱、钢筋混凝土烟囱或钢烟囱。
3）.下列情况不宜采用砖烟囱：
①重要的或高度大于60m的烟囱;②地震设
防裂度为9度地区的烟囱；③地震设防裂度为8度时，III、IV类场地的烟囱。
4）.烟囱基础一般宜米用板式基础。
板式基础可以是环形或圆形的。
在条件允许时，可采用壳式基础。
5）.烟囱筒壁和基础的受热温度应符合下列规定：
1烧结普通鄙土砖筒壁的最高受热温度不应超过400C;
2钢筋混凝土筒壁和基础以及素混凝土基础，受热温度不应超过150C;
3钢烟囱筒壁的最高受热温度应符合相关规定。
6）.烟囱的荷载与作用可分为下列三类:
1永久性荷载与作用：
结构自重、土重。
土压力、拉线的拉力；
2可变荷载与作用
3偶然荷载：
罕遇地震作用、拉线断线、撞击、爆炸等。
7）.烟囱的高度应同时满足国家污染物排放标准及环境评价的要求。
3.2.2构造规定
1）.烟囱在同一平面内，有两个烟道口时，宜设置隔烟墙，其高度应超过烟道孔顶，超过高度不小于1/2孔径。
隔烟墙厚度应根据烟气压力进行计算确定。
2）.根据需要，烟囱外表面应设置爬梯或检修平台。
爬梯和平台等金属构件，应采取防腐措施。
3）.烟囱达到一定高度，可能影响航空器飞行安全，需按规定设置航空障碍灯和标志。
4）.筒壁上孔洞设置应符合下列规定：
①在同一平面设置两个孔洞时，宜对称设置；②孔洞对应圆心角不应超过500〜70o，在同一水平截面内总的开孔圆心角不得超过140OC;孔洞周围应配补强钢筋。
5）.烟囱底部应设置比烟道底部低0.5〜1m的积灰坑。
6）.按设计规范设置防雷设施。
3.2.3烟道的设计
1）烟囱的实际高度：
HHsH
式中：
H――烟囱的有效高度，m；
Hs――烟囱的几何高度，m；
H烟囱抬升咼度，m
式中：
Qh——烟气的释放率，KW;
Q――实际排烟量，m3/s
Ts――烟囱出口处的烟气温度，423k.
Ta—环境大气温度，取293K
T=TSTa=423-393=130k
环境大气压下的烟气流量
设烟气在烟囱内的流速为v=16m/s,则
取烟囱直径为D=2000mm.
故校核流速v得：
4）烟气抬升高度的计算
因为Qh64013218kw且Ts-Ta148235K
所以烟气抬升高度
Hn0QH1H：
2u1
u表示烟囱出口处风速m/s
%，□，n2的取值按下表
QH/kw
地表状况
n。
n1
n2
2100Qh21000
且T35
农村或城市远郊区
0.332
0.6
0.4
城区及近郊区
0.292
0.6
0.4
80.8m
HnoQH1HS12u10.3326401.3。
680°445
5）烟囱几何高度
烟囱几何高度取70m
6）烟囱的有效高度
HHsH7080.8150.8m
3.3.净化系统配套辅助设施设计
3.3.1管道材料与构造
输送废气的管道的常用材料有钢板、混凝土、砖、聚合物材料等。
管材的选择主要根据被输送气体的物理、化学性质，并考虑技术经济条件等因素。
根据最高烟气温度为150C，因此选材时要考虑材料的耐高温性。
而且烟气是酸性气体，所以要考虑到耐腐蚀性。
管道的截面形状通常有圆形和矩形两种，在断面积相同时，圆形管道具有压力损失较小、材料较省的特点；当管道截面积较小时，圆形管道容易制作；圆形管道的强度和刚度较矩形管道要好。
因此，在一般情况下多采用圆形管道。
查表可知，可选用无机玻璃钢，其具有的优点是1、质量轻、强度高、不燃、抗老化、耐腐蚀、阻力小、密封性能好、外形美观、安装简单、使用寿命长；2、使用的原材料均为无机材料，遇火不燃烧，防火性能优
越；3、耐酸、碱、盐等腐蚀，能适应不同地区气候条件。
4、产品无毒、无味、无石棉、无挥发性介质、无粉尘产生。
5、内外壁光滑，风道阻力
小,送排风时不产生二次噪声，降低能耗，节约运行费用；6、产品可
现场制作、可切割、可钻孔、可开洞、安装简单、省工省时，降低用户的投资成本，缩短工期；7、性能价格比高，比使用其它材料便宜，安装
完工后不需要维护，减少维护经费。
3.3.2管道阀门
在除尘器工程中的阀门可分为蝶阀、插板阀、多叶阀、平板阀等。
阀门的传动方式有手动、气动、电动等多种，它能在某种信号（如压力、温度等）的作用下，按设定程序工作。
阀门可定义为截断、接通流体（含粉体）通路或改变流向、流量及压力值的装置。
阀门是透风除尘器系统中必不可少的部件，具有导流、截流、调节、节流、防止倒流、分流或卸压等功能。
阀门的性能参数有公称通径、公称压力、耐温性、严密性、调节性能、开闭时间、阻力系数、电气系数等，阀门的选择必须要满足这些性能参数所规定的范围。
3.3.3机械排灰与除灰
除尘器收集的粉尘，需要从除尘器排出并输送到适当的地点加以储存、口收、利用。
因此，排灰与除灰系统是除尘工程设计的一个环节，是大、中型除尘系统不可缺少的组成部分。
袋式除尘器通常使用星形卸灰阀。
在排灰口与星形卸灰阀之间应设手动（或气动）插板阀，用于输排灰机械检修时关闭排灰口。
星形卸灰阀阀体上或插板阀与卸灰阀之间宜设掏灰孔，用于清除阀体内的杂热物。
4.设备投资估算
附图
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