MW机组燃煤锅炉袋式课程设计Word格式文档下载.docx
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烟气露点温度100℃；
烟气压力约3000Pa。
（3）烟尘性质
灰尘的成分、粒径分布分别见表
灰尘成分单位%
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
CaO
K2O
Na2O
P2O5
TiO2
SO3
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/%
（4）气象条件
年平均大气压力；
最低温度平均值℃；
最高温度平均值℃；
冬季室外风速平均值s;
夏季室外风速平均值s;
海拔高度。
2、主要参数
（1）粉尘的黏附性、安息角与滑动角
粉尘的黏附性是指粉尘具有与其他物体表面或自身相互黏附的特性。
该燃煤电厂的排出粉尘属微黏附性，黏附压强在60～300Pa。
粉尘能自然堆积在水平面上而不下滑时所形成的圆锥体的最大锥底角称为安息角。
该灰尘成分的最大安息角约为40°
。
粉尘的滑动角系指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板作倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角，也称为静安息角，一般为40°
～55°
（2）几种烟尘的比电阻/（Ω·
cm）（121℃）
三氧化二铝
三氧化二铁
二氧化钛
1.2.1设计内容
1.基本数据
基本数据包括基本参数、主要尺寸、总的设计数据和原则、初步的设备表、载荷至以及进行基本设计所必须的其他参数和条件。
基本数据用于建立设备和设备的基本概念、项目的范围以及工业介质的输入、输出。
2.基本设计
基本设计的目的是确定除尘设备的结构，并确定与质量和产量相关的主要设计数据。
基本设计是指基本的数据，含主要尺寸的初步装配图、系统图、布置图、示意图、设备构成及必要的计算。
3.详细设计
详细设计包括与施工和制造相关的最终设计。
1.2.2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）
参考资料：
[1]郝吉明，马广大等编着.《大气污染控制工程》，北京：
高等教育出版社.2002
[2]NoeldeNevers主编.《大气污染控制工程》（影印版）（第2版）.北京：
清华大学出版社.2000
[3]刘景良主编.《大气污染控制工程》，北京：
中国轻工业出版社.2002
[4]粱丽明，彭林着.《城市大气有机物污染》，北京：
煤炭工业出版社.2000
[5]赵毅，李守信主编.《有害气体控制工程》，北京：
化学工业出版社.2001
[6]林肇信主编.《大气污染控制工程》北京：
高等教育出版社.1991
1.2.3设计成果要求
设计报告的重点是对设计计算成果的说明和合理性分析以及其它有关问题讨论。
设计报告要力求文字通顺、简明扼要，图表要清楚整齐，每个图、表都要有名称和编号，并与说明书中内容一致，最后成果及图表要字体工整，合订时，说明书在前，附表和附图分别集中，依次放在后面。
通过课程设计应使学生具有初步的综合运用知识的能力；
收集资料和使用技术资料的能力；
方案比较分析、论证的能力；
设计计算的能力等。
课程设计说明书内容完整、计算准确、论述简洁、文理通顺、装订整齐。
课程设计图纸应能较好地表达设计意图，图面布局合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定。
每个学生应完成设计图纸3张A3图纸（全图、正视图、剖视图），设计计算说明书一份，说明书内容应包括：
参数计算，结构设计。
第2章设计说明
设计依据
袋式除尘器的设计依据主要是国家和地方的有关标准以及用户与设计者之间的合同文件。
在合同文件中应包括除尘器规格大小、装备水平、使用年限、备品备件、技术服务等项内容。
设计原则
袋式除尘器的设计根据使用要求和提供的原始数据来确定除尘器的主要参数和各部分的结构。
设计时必须从工艺、设备、电气、制作、安装以及已有的生产实践等因素综合考虑。
设计使用于任何工业的袋式除尘器在技术上应考虑以下6点：
（1）遵照国家规定的相关排放标准室内卫生标准和实际可能，来确定所要求的除尘效率和排放浓度。
（2）根据粉尘的特点（粉尘含量、粒度、黏度等）确定烟气在除尘器内的流速，和所需的过滤面积、滤料和除尘器的清灰方式。
（3）根据烟气的特性（温度、湿度、露点、压力等）确定设备的除尘器结构型式、材料选择以及输排灰等主要措施。
（4）根据电气控制和安全生产要求，确定除尘器中所有内部构件之间的距离，并使其距离始终保持符合气体流动规律的要求。
（5）大型袋式除尘器要有解体方案，对主要部件必须明确提出主要技术要求和施工安装程序，确保施工安装质量。
（6）在满足工艺生产使用的条件下，除尘器所需单位烟气量的设备投资应尽量少，辅助设备及相关工艺配置应保证除尘器主体设备运转可靠，配置合理，维护方便。
设备的结构、主要部件必须考虑到制造、运输和现场施工的可能性，
第三章工艺选择合理性分析
除尘技术简介
从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘器，根据主要除尘机理，目前常用的除尘器可分为：
机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器等。
3.1.1袋式除尘器
除尘器分为重力除尘器、惯性除尘器、湿式除尘器、静电除尘器和袋式除尘器。
其中袋式除尘器除尘效率高，运行稳定，适用范围大，可处理高温、高比电阻的粉尘。
近年来，袋式除尘器得到了广泛的应用，尤其在冶金和电力行业，袋式除尘器比其他类型的除尘器具有更多的优越性。
随着布袋抵抗高温的能力越来越强，布袋除尘器的应用范围也更加广泛。
目前，袋式除尘器的数量约占各类除尘器总量的60%～70%，是应用最多的除尘器。
3.1.2袋式除尘器的工作原理及应用
袋式除尘器的工作原理分为阻力截流、惯性碰撞、重力沉降，以阻力截流为主。
当粉尘通过滤袋时颗粒较大的粉尘被捕获于滤料的空隙中，这样在滤料表面会形成一层粉尘层，就是这层粉尘起主要的截流作用，因此滤袋的好坏决定了除尘质量的高低。
随着粉尘厚度累积到一定程度后，阻力增大，需清灰后再继续进行除尘。
袋式除尘器之所以占有量大，主要得益于滤料的发展、清灰技术的进步以及运行控制的逐步现代化。
具有从常温、中温到高温的完整系列。
覆膜技术也是一种新型的加工技术，覆膜滤料的应用使袋式除尘器的除尘原理从布袋滤料的过滤发展到针刺的三维过滤，直至覆膜滤料的表面过滤，使除尘效率从最初的50%～80%，提高到对粒径μｍ的粉尘过滤亦能达得％以上。
袋式除尘器按照滤袋形状可分为圆袋与扁袋，其中圆袋由于结构简单、清灰方便而应用广泛。
传统的圆形滤袋安装笼骨后仍为圆柱面，多褶滤袋制作时是直径较大的圆柱面，安装笼骨后即呈多褶状，其过滤面积可增加60%以上。
但笼骨、花板及密封较复杂，布袋与笼骨的安装费时。
袋式除尘器按清灰方式可分为机械振动、气流反吹和脉冲喷吹。
脉冲喷吹又可分为管式脉冲和气箱脉冲，依脉冲阀使用压缩空气的压力大小，又可分为高压脉冲和低压脉冲。
目前，中小型袋式除尘器较多使用气箱脉冲，大型袋式除尘器较多使用低压脉冲。
对于袋式除尘器的运行控制，中小型设备多采用脉冲控制仪进行定时清灰控制，大型设备多使用电脑控制仪定时程序控制或定压程序控制。
袋式除尘器应用中存在的问题
（1）除尘器选型不当
一个袋式除尘系统是由多个高技术的独立系统配置而成的，其中包括：
烟气输送管道系统；
烟气预除尘或降温系统；
滤料的选择与滤袋的加工；
笼骨和花板的设计、加工；
除尘系统；
润滑系统；
清灰系统；
电气控制系统；
卸灰系统；
风机系统；
分流挡板和钢结构制作；
除尘器报警安全系统等。
袋式除尘器看似简单，但要做得好、用得好，仍是技术性很强的设备。
所以，如果选型不当也会在除尘设备的应用过程中产生各种败迹或问题，主要表现在：
①滤料的工作寿命低于质量保证；
②除尘器的阻力超过原来的设计值；
③设备故障多，管理麻烦，作业率低；
④电气控制紊乱甚至无法工作。
（2）阻力偏高能耗偏多
在正常运行情况下，中小型除尘器过滤面积＜1000m3时，运行阻力为1000Pa～1500Pa，大型除尘器的阻力为12000Pa～20000Pa，但是目前运行中的袋式除尘器有相当数量超过这些数值，这是不正常的。
除尘器耗能量是压力与流量的乘积，压力高1倍，流量不变则耗能多1倍。
１台处理能力为106m3/h的除尘器如果阻力偏高5000Pa，则每年多消耗电能费用约200万元。
运行阻力偏高的原因有：
①没有根据具体情况对除尘工艺进行设计，导致应用中阻力高，运行困难；
②清灰不良，对脉冲袋式除尘器而言，脉冲阀质量不好，清灰周期控制不合理，导致清灰效果差，遇到工艺粉尘细、含湿量大、含尘浓度高等情况时，运行阻力难降到理想水平，对于反吹风除尘器，反吹风量不够，是清灰差阻力高的直接原因；
③除尘器气流不均匀，流场不合理，结构阻力偏高。
（3）滤袋寿命短
滤袋的寿命问题是关系到维护管理费用和除尘效果优劣的关键问题。
在除尘设备正常运行的条件下，国产普通滤袋的使用时间应达到2年～3年，玻纤滤袋应达到1年～2年，覆膜滤袋寿命更长，但是实际情况并非如此。
滤袋寿命偏短的一个原因是滤袋质量欠佳，如石灰窑袋式除尘器用国产滤袋寿命不到1年，更换进口滤袋后滤袋寿命延长2倍～3倍；
滤袋使用时间偏短的另一个原因是运行参数不合理，如滤速偏高、滤袋布置不合理、清灰不良等。
（4）配套件质量差
与袋式除尘器配套的机电产品及材料形式少、功能不齐，如国产电磁阀性能不好、寿命短；
气缸寿命短、动作缓慢；
电动蝶阀电动头、电动推杆的故障率偏高；
卸灰阀、输灰设备寿命短；
刮板输送机链条每1年～2年就要更换一次；
密封垫料、胶合料品种单一，抗老化性能差，缺乏特色产品；
国产电器元件、仪器仪表质量差，与进口产品相比差距较大。
袋式除尘器的发展趋势
袋式除尘器技术的发展始终围绕着排放浓度低、节约能源和管理方便3个目标进行，为达到这些目标着重发展以下技术。
（1）发展脉冲除尘器技术
脉冲袋式除尘器在我国研究开发比较早，20世纪70年代已经开始，并得到推广应用，由于当时技术指标过于夸大，脉冲阀等配件质量欠佳，运行中出现种种问题，所以其使用范围越来越小，发展速度反而落在回转反吹风和分室反吹风袋式除尘器的后面。
随着设计水平的提高，进口配件的采用和脉冲除尘器优点的突出，近年来被大量采用，特别是大中型脉冲除尘器技术发展很快，有代替其他形式除尘器的趋势。
脉冲袋式除尘器又分为离线式清灰和在线式清灰两种。
由于在线式具有节省投资、管理方便、作业率高等优点，在今后的发展中其应用会越来越多。
至于清灰压力高低，要依气源条件而定，不必特意追求压力高低。
高性能的脉冲阀和强力喷吹装置的配套使用，使气源压力在～范围内清灰作业均能达到满意效果，低压（～）清灰也会有好的效果。
脉冲袋式除尘器大型化分室反吹风袋式除尘器在20世纪80年代已经实现了大型化，滤袋长达8ｍ～12ｍ，单台除尘器处理风量106m3/h以上。
但是脉冲除尘器滤袋长度初期为3ｍ，后发展达到6ｍ，滤袋不够长，使得脉冲袋式除尘器很难实现大型化。
增长滤袋后遇到的困难是清灰不彻底。
高性能脉冲阀和强力喷吹装置的合理设计，能够使不超过10ｍ长的滤袋彻底清灰，强力喷吹装置为脉冲袋式除尘器大型化奠定了基础。
（2）提高滤料产品质量
滤料的原料和织造技术对滤布和滤袋的质量、使用周期和运行费用及粉尘的排放浓度有着直接的影响。
因此精选原料，提高织造工艺水平，使国产滤袋的各项技术指标赶上世界先进水平，是滤料和滤袋发展的总趋势。
由于生产工艺及粉尘源的多样化，要求袋式除尘器滤料适应多样化的要求，生产多规格多品种的滤料，使其耐高温、耐屈挠、耐折性能得到保证，延长其使用寿命，是袋式除尘器技术的另一发展趋势。
表面过滤材料的出现和应用使微细粉尘的捕集率更高，并将粉尘阻留于滤料表面使其容易剥离，使设备阻力降低。
现有３种实现表面过滤的途径：
①在普通滤料表面覆以聚四氟乙烯薄膜；
②覆以具有大量微孔的涂层；
③以超细纤维在针刺毡表面形成超细面层。
不论哪一种方法都是在设法提高其表面光滑性和微孔均匀性，这是改善滤料性能的基本要求。
（3）除尘器电控技术的发展方向
由于小型除尘器不可能像常规工业控制那样需精心操作和维护，因此要求小型除尘器控制简单、可靠，不用调试，接上负载、插上电源就可投入正常运行，无须专人值守和维护。
随着脉冲控制仪和小电脑控制仪可靠性的不断提高，特别是脉冲控制专用芯片的发展和应用，使研制简化控制仪成为可能。
对反吹风袋式除尘器而言，应将其同风机控制连在一起，联锁操作运行。
随着生产设备的大型化及控制的自动化，对大型除尘系统的控制要求也越来越高，要求除尘器的控制能够在工况变化时自动识别控制对象的变化，自动调节控制规律，通过上位机监控即可观察除尘器状况，使除尘器运行在最佳工况。
第四章袋式除尘器的设计
煤燃烧的计算
1Kg煤完全燃烧
元素
质量/g
摩尔质量
/mol
产物
产物的摩尔数
耗氧数
CO2
H20
N2
SO2
（1）耗氧摩尔数：
（2）理论空气量：
（3）理论烟气量的摩尔数：
（4）理论烟气量：
假设空气过剩系数α=
（5）实际消耗空气量：
（6）实际烟气量：
（7）
浓度：
除尘效率的计算
实际运行的除尘器由于不严密而漏风，使得进出口的气体流量往往不一致。
通常用两者的平均值作为设计除尘器的处理气体流量，即
在选用除尘器时，其处理气体流量是指除尘器进口的气体流量，不考虑漏风率；
在选择风机时，其处理气体流量对正压系统是指除尘器进口气体流量，对负压系统是指除尘器出口气体流量，此时已考虑漏风率。
总除尘效率是指在同一时间内除尘装置捕集的粉尘质量的粉尘质量的百分数。
丹尼斯Dennis和克莱姆Klemm方程由于预测袋式除尘器的颗粒物出口浓度和穿透率：
式中：
——量纲为一的常数；
——脱落浓度，g/m3，常取；
W——颗粒物负荷，g/㎡；
这些方程式式为了运用计算机迭代程序，针对办理纤维卢岱和飞灰而提出的。
进、出风道尺寸计算
4.3.1进风道尺寸计算
进风道的横截面积为：
式中:
——锅炉出口到除尘器进口连接管的截面积；
——锅炉出口的烟气流量；
——烟气流速。
通常机械通风金属管道烟气流速为，本设计取12m/s；
进风管道面积：
根据可得进风管半径：
进风管内径：
4.3.2出风道尺寸计算
除尘器出口到引风机进口之间的管道尺寸
上式中：
——除尘器出口于引风机进口连接管截面积；
——除尘器出口烟气量；
v——烟道常用流速；
由于进、出口烟气温度不同，故：
袋式除尘器出口管道面积：
根据可得：
故出口管道内径为：
滤料的选择
本袋式除尘器选择Ryton（聚苯硫醚）针刺毡（ZLN-R550），相关参数见表
表聚苯硫醚针刺毡的性能参数
断裂强力N
径向≥1200
纬向≤1300
断裂伸长率/%
径向≤30
纬向≤30
纬向≤1302
透气度/（m3/㎡?
min）
—4
动态阻力/Pa
132
洁净滤料阻力系数
再生滤料阻力系数
过滤效率/%
≥
浸润角/（°
）
≥100
附膜牢度/MPa
最高工作温度/℃
180
真比重
单位面积质量/（g/㎡）
500
厚度/mm
2
体积密度/（g/m3）
孔隙率/%
过滤面积的计算
假设过滤风速/（m/min）为1，在最大烟气量下总过滤面积为：
每个滤袋的过滤面积为：
滤袋数量：
室数为8，故每室含有滤袋数：
清灰方式
常用清灰方式及其配套要求见表。
表清灰方式及滤袋选择
本袋式除尘器采用脉冲反喷吹方式进行清灰。
袋式除尘器的选型
除尘器型号：
CDL-4
表CDL-4除尘器的主要参数
室数/个
8
过滤面积/㎡
2714
处理风量/（×
10000m3/h）
—
过滤风速/（m/min）
离线清灰
入口浓度（g/m3）
60
滤袋规格（长6m）/mm
120
喷吹压力/MPa
耗气量/（m3/阀次）
设备参考重量/Kg
98010
本设计采用CDL型系列长袋低压脉冲除尘器
排灰系统的设计
大中型袋式除尘器输灰系统由卸灰阀、刮板输送机、斗式提升机、储灰罐、吸引装置、加湿机、汽车等组成。
灰斗的设计计算：
灰斗进灰口长度：
灰斗进灰口宽度：
3m
灰斗出灰口长度：
灰斗壁面与出灰口水平夹角为55°
灰斗高度：
烟囱的设计
由于本设计中大气污染物经袋式除尘器后已达到排放标准，因此，烟囱高度按表执行。
表我国大气污染物排放标准对烟囱高度规定一览表
标准名称
应用范围
烟囱高度规定
执行方式
火电厂大气污染物排放标准
火电
由环境影响评价确定
烟囱高度不够即造成全厂二氧化硫排放超标
锅炉大气污染物排放标准
锅炉
1.根据锅炉房总容量确定烟囱最低高度
2.要高出烟囱半径200m以内建筑物3m以上；
3.锅炉＞28MW时，根据环境影响评价确定，但不得低于45m。
如达不到左栏第2项要求时，执行排放标准时要加严一级
工业炉窑大气污染物排放标准
固体、液体、气体燃料和电加热的工业炉窑，不包括炼焦、焚烧、水泥
1.最低允许高度为15m;
3.除执行以上两项外，还应符合环境影响报告书规定。
如达不到左栏任一项，执行标准时要加严50%
恶臭污染物排放标准
最低允许高度为15m
大气污染物综合排放标准
行业标准之外的大气污染
要高出烟囱半径200m内建筑5m以上
如达不到烟囱高度标准时，要加严50%
第五章安装、调试、运行、维护和检修
除尘器的涂装、保温和防腐设计
袋式除尘器的箱体和框架以及配套装置都是钢材做成的。
钢材受到的腐蚀来自两方面：
一是处理各种腐蚀性气体从内部产生腐蚀，在高温条件下尤为严重；
二是除尘器多处于工业环境，外部易受到腐蚀。
可选用环氧耐腐蚀漆，具有优良的耐酸、耐盐类溶液及有机溶液的腐蚀，漆膜具有优良的耐湿性、耐寒性，对金属有特别良好的附着力，使用温度可达200℃。
管道与设备保温的主要目的在于：
（1）减少热介质在制备与输送工程中的无益热损失；
（2）保证热介质在管道与设备表面有一定温度，以避免表面出现结露或高温烫伤人员等。
除尘器的分室
滤袋设计与拟收集的烟尘见会相互作用，同样的滤料由于设计的微小差异可对压力降和电厂的排尘浓度产生明显影响。
用于电厂的袋式除尘器通常被分为多个单元室，这样滤袋可在线关闭、维修或更换。
除尘器的定期检测
袋式除尘器需定期检测，及时更换或关闭破袋。
即使一个破袋都可能导致排灰浓度迅速升高，气流在通过一个小破洞时会导致该滤袋以及周围邻近的滤袋快速破坏，造成很大的损失。
检测滤袋的方法有多种，比如向袋式除尘器的入口喷入荧光粉，用能使荧光粉发光的紫外灯来检测定位破袋。
对于脉冲型袋式除尘器的滤袋检漏，是从过滤后的清洁烟气导管中进行的。
（1）要经常检查控制阀、脉冲阀以及定时器等的动作情况。
脉冲阀橡胶膜片的失灵是袋式除尘器常见故障，它直接影响清灰效果。
该设备属于外滤式，袋内装骨架，要检查固定滤袋的零件是否松驰，滤袋的张力是否合适。
支撑框架是否光滑，以防止磨损滤袋。
清灰采用压缩空气。
因此要求除油雾及水滴，且油水分离器必须经常清洗，以防运动机构失灵及滤袋的堵塞。
（2）处理风量和各测试点压力与温度是否与设计相符。
（3）滤袋的安装情况，在使用后是否有掉袋、松口、磨损等情况发生，投运后可目测烟囱的排放情况来判断。
（4）防止结露，使用中要防止气体在袋室内冷却到露点以下，特别是在负压下使用袋式除尘器更应注意。
由于其外壳常常会有空气漏入，使袋室气体温度低于露点，滤袋就会受潮，致使灰尘不是松散地，而是粘糊地附着在滤袋上，把织物孔眼堵死，造成清灰失效，使除尘器压降过大，无法继续运行，有的产生糊袋无法除尘。
要防止结露，必须保持气体在除尘器及其系统内各处的温度均高于其露点25～35℃（如窑磨一体机的露点温度58℃，运行温度应在90℃以上），以保证滤袋的良好使用效果。
滤袋的更换
滤袋的更换有两种方法，即同时更换同一个袋式除尘器中的所有滤袋或者根据要求更换某一单元室。
所有滤袋更换时，则运行最坏的单元室控制了整个滤袋的寿命，因此会损失部分滤袋的寿命，但由于全部是新的滤袋，除尘器的启动运行易于控制，气流过大时滤袋损坏的机会要小。
如果滤袋在线更换，必须仔细的限制气流，直到滤袋已经充分调节好。
优化清灰频率
袋式除尘器的运行过程设计对袋式除尘器的运行效果也会产生严重的影响，清灰过于频繁会导致较高的烟尘排放浓度，并会明显缩短滤袋寿命，因此需要在清灰频率和压力降之间进行优化。
除尘器启动的控制
滤袋面对高速气流时运行易损坏，这经常发生在刚刚安装好的新滤袋上，因此必须对新安装或刚更换的滤袋启动进行仔细的
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