大气专业课程设计袋式除尘器.doc

某燃煤站锅炉烟气除尘系统设计

摘要：此设计为重要是为了某小型燃煤电站锅炉烟气除尘设计一套系统。依照燃煤烟气中粉尘特点，设计煤量392.3kg/h，排烟温度160℃，烟气密度（标态）1.37kg/m3，及排放规定初步选取了除尘器类型。选取LD14-56机械振打袋式除尘器。通过一系列除尘系统使最后排出烟气达到锅炉大气污染物排放原则（GB13217-）二类区原则—原则状态下烟尘浓度排放原则：200mg/m3。

核心词：燃煤站锅炉烟气；袋式除尘；机械振打

一、 设计题目
某小型燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计
二、 设计资料
本地大气压：101.86
1） 锅炉型号：FG-35/3.82-M型（35t蒸气/h）；
2） 设计耗煤量： 392.3 kg/h；
3） 排烟温度：160℃；
4） 空气过剩系数：α= 1.2 ；
5） 烟气密度（标态）：1.37kg/m3
6） 室外空气平均温度；4℃；
7） 锅炉出口前烟气阻力：1200Pa；
8） 烟气其她性质按空气计算；
9） 燃煤构成： C=53.9% H=4.08% S=0.51% N=0.77% O=16.26% 水分=19.03% 灰分=5.46% ，排灰系数28%；
10） 按锅炉大气污染物排放原则（GB13217-）中二类区原则执行：原则状态下烟尘浓度排放原则：200mg/m3。
三、 设计目
依照所学知识，通过这次设计对课程系统理解与充分消化。能更好运用到理论上学到知识，来解决本次课程设计问题。并且通过设计，理解到了工程中设计内容、办法与环节，再加上大量翻阅书籍来协助咱们更加系统完毕计算，绘图、编写设计书，提高了自我独立能力。
四、 设计规定
（一）编制一份设计阐明书，重要内容涉及：
1) 引言
2) 方案选取和阐明（附流程简图）
3) 除尘（净化）设备设计计算
4) 附属设备选型和计算（集气罩、管道、风机、电机）
5) 设计成果列表
6) 设计成果讨论和阐明
7) 注明参照文献和设计资料
（二）绘制除尘（净化）系统平面布置图、立面布置图、轴测图
（三）绘制除尘（净化）主体设备图
五、设计内容
5.1 引言
当前，在国内把大气污染与空气污染往往当作同一词使用，即指厂房内部或其她劳动场合和活动场合空气污染问题。随着经济迅速发展，人类在大量消耗能源同步，将大量废气、烟尘杂质排入环境大气，严重影响了大气环境质量，特别在人口稠密都市和大规模排放源附近区域更为突出。
在燃煤电厂中，生产性粉尘是指在生产中形成，能较长时间飘浮在作业场合空气中固体微粒。重要有输煤系统作业场合漂浮煤尘，锅炉运营中产生、锅炉检修中接触锅炉尘，干式除尘器运营、干灰输送系统及粉煤灰综合运用作业场合粉尘，电焊操作产生电焊尘，采用湿法、干法脱硫工艺制粉制浆系统产生石灰、石灰石粉尘及石膏干燥系统、脱硫废渣运用抛弃系统产生粉尘。对于其中产生粉尘分散度越高，即粉尘粒径越小，其在空气中稳定性越高，在空气中悬浮越持久，工人吸入机会越多，对人体危害越大。呼吸性粉尘可沉淀在呼吸性支气管壁和肺泡壁上。长期吸入生产性粉尘易引起以肺组织纤维化为主全身性疾病。
本设计为某燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计。
5.2方案选取和阐明
5.2.1 除尘器性能指标

表5-2除尘器性能指标
除尘器名称
合用粒径范畴（）
效率（%）
阻力（）
设备费
运营费
惯性除尘器
20-50
50-70
300
少
少
旋风除尘器
5-15
60-90
800
少
中
水浴除尘器
1-10
80-95
600
少
中下
电除尘器
0.5-1
90-98
1000
多
中上
袋式除尘器
0.5-1
95-99
50
中上
大
文丘里除尘器
0.5-1
90-98
1000
少
大
除尘器重要性能指标还涉及了除尘效率、压力损失、解决气体量与负荷适应性等几种方面。
5.2.2 除尘器选取
在选取除尘器时，要先完全考虑如下方面：
（1）除尘器除尘效率（各种除尘器对不同粒径粉尘除尘效率见表2）；
（2）选用除尘器与否满足排放原则规定排放浓度；
（3）注意粉尘物理特性（例如黏性、比电阻、润湿性等）对除尘器性能
有较大影响
此外，不同粒径粉尘除尘器除尘效率有很大不同；
（4）气体含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设立低阻力
出净化设备，去除粗大粉尘，以使设备更好地发挥作用；
（5）气体温度和其她性质也是选取除尘设备时必要考虑因素；
（6）所捕集粉尘解决问题；
（7）设备位置，可运用空间、环境条件等因素；
（8）设备一次性投资（设备、安装和施工等）以及操作和维修费用等经
济因素。
综合考虑对除尘效率规定、燃煤性质及经济成本等宜选用袋式除尘器。
5.3设计根据
（1）《除尘器手册》 （ 张殿印 王纯 主编---化工工业出版社）
（2）《除尘工程设计手册》（ 张殿印 王纯 主编---化工工业出版社）
5.4 设计计算和配套设备选取
5.4.1概述
燃煤电站烟气解决系统设计计算涉及：各设备管道压力损失及布置，除尘器，风机等解决系统有关设计。
5.4.2设计计算
（1）基本数据
燃煤电站日输入配合煤392.3吨。从锅炉排出煤气经冷凝洗涤除去焦油，奈，苯，氨等物质，通过换热器后进入燃烧室进行燃烧，产生烟气。煤气构成（质量比）如下：C=53.9% H=4.08% S=0.51% N=0.77% O=16.26% 水分=19.02% 灰分=5.46%，空气过剩系数为1.2，煤气燃烧后烟气温度为160℃。
（2）烟气排放量以及构成

表5-4 烟气排放量及构成
各组分
体积（×103m3）
需氧量（m3）
产生烟气量（m3）

产生烟气量
CO2
H2O
SO2
N2
C
539
44.92
44.92
44.92
0
0
0.00
H
40.8
40.80
10.2
0
20.4
0
0.00
O
162.6
10.16
-5.08125
0
0
0
0.00
N
7.7
0.55
0
0
0
0
0.28
S
5.1
0.16
0.16
0
0
0.16
0.00
H2O
190.2
10.57
0
0
10.57
0
0.00
灰分
54.60

理论需氧量：44.92+10.2+（-5.08）+0.16=50.19
理论空气量：50.19×（3.76+1）=238.93
实际空气量：238.93×1.2=286.72
过剩空气量：286.72－238.93=47.79
理论烟气量：44.92+30.97+0.16+0.28+188.7=265.04
总烟气量：(265.04+47.79)22.40.001=7.01
乘以用煤量：7.01392.3=2750=0.76
1kg烟气中灰分 ：400.28203.8=2282.56=0.63
烟气含尘浓度：
5.4.4拟定除尘器、烟囱计算及管道计算和布置
（1）管道计算
粉尘性质为粉煤灰。工艺流程图如下：

燃煤电站工艺流程图
已知在锅炉中温度为160℃，即T=433.15 K 状况下。
煤气总流量为：
因此煤气在标况下：
管段（1-2）
查设计手册取管道中气速v=12m/s，可得 d1-2== 依照实际管道状况，管道内为气体如果速度不大于12m,则有粉尘堵塞管道，为保证速度不不大于12，取d1-2 =0.34
实际流速
管段（3-4） 标况下温度为1,150℃，即T=423.15 K

管道中气速v=12m/s，可得 d3-4== 依照实际管道状况，
取d3-4 =0.34
实际流速
管段（5-6） 标况下温度为130℃，即T=403.15 K

管道中气速v=14m/s，可得 d5-6== 依照实际管道状况，
取d5-6 =0.34
实际流速
管段（7-8） 标况下温度为130℃，即T=403.15 K

管道中气速v=12m/s，可得 d7-8== 依照实际管道状况， 取d7-8 =0.34
实际流速
5.5 管道压力损失计算
依照已知数据：煤气在标况下密度
160℃时，烟气密度
150℃时，烟气密度
130℃时，烟气密度
130℃时，烟气密度
5.5.1 沿程压力损失
管段1～2，在操作条件下
，（镀锌管）

管段3～4在操作条件下
，（镀锌管）

管段5～6，在操作条件下
（镀锌管）

管段7～8 在操作条件下
（镀锌管）

整顿数据表格如下：
表5-5管道压力损失
管段
标况下
管道中
摩擦阻力系数
管道长度
气体流速
摩擦阻力损失
体积
密度
体积
密度
1-2
0.76
1.37
1.205
0.86
0.012
10
13.28
26.8
3-4
1.177
0.88
0.012
15
12.97
39.2
5-6
1.122
0.93
0.012
15
12.36
37.6
7-8
1.122
0.93
0.012
20
12.36
50.1
总摩擦压力损失为：

5.5.2局部压力损失
管段1-2 查表可知：集气罩， 弯头
Pa
管段3-4 弯头 使用2个
Pa
管段5-6 弯头 使用2个
Pa
管段7-8 风帽选， 查表得：
Pa
5.6 袋式除尘器设计计算
（1）拟定烟气温度 为130 ℃
（2）滤料选取 采用聚丙烯滤料
（3）计算过滤面积：

因此有：
（4）拟定过滤袋数 取单个滤袋直径 单个滤袋

为了布置以便取n=25，采用5×5排列，则实际过滤速度：

(5)滤袋排列和间距
滤袋排列采用长方形排列，每组5×5排列，滤袋间距选用250mm，边排滤袋和壳体距离也留有800mm宽人行道。
(6)拟定气体分派室
为保证气体均匀地分派各个滤袋，气体分派室应当有足够空间，净空高不应不大于1000-1200mm.气体分派室截面积按下式计算：
（3-8）
气体分派室进口气速。普通取1.5～2.0m/s.此处取1.5m/s
袋式除尘器解决气量。m3/s

（7）拟定排气管直径
排气管直径按排气速度为～拟定。灰斗高度依照粉尘性质而选用灰斗倾斜角进行计算拟定。取排气管排气速度，则排气管直径：

（8）拟定袋式除尘器压力损失
袋式除尘器压力损失由通过清洁滤料压力损失和通过粉尘层压力损失和除尘器外壳成果压力损失构成

除尘器涉及气体通过除尘器时进出口以及灰斗内挡板等部位所消耗能量，在正常运营下普通为200～500pa。 因此取
清洁滤料阻力为为过滤粉尘前滤料阻力，由于气体速度较低，气体流量属于粘性流因此其阻力和流速成正比：

—清洁滤料阻力系数；
—气体动力粘度；
—过滤速度；
（使用滤袋料为涤纶602）

滤料上积附粉尘层阻力大小与粉尘性质关于，可取，此时需清灰解决。
（9）拟定过滤周期：

其中为除尘器进口气体含尘浓度，单位为kg/m3，取=。
从而过滤周期为：

(10) 除尘器清灰装置选取：机械振动清灰袋式除尘器
这种除尘器是运用机械传动使滤袋振动，致使沉积在滤袋上粉尘层落入灰斗中。有三种不同振动方式，（1）滤袋沿垂直方向振动方式，既可采用定期提高滤袋吊挂框架办法，也可运用偏心轮振打框架方式；（2）滤袋沿水平方向振动方式，可分为上部摆动和腰部摆动两种，（3）扭转一定角度，使袋上粉尘层破碎而落入灰斗中。 
运用偏心轮垂直振动清灰袋式除尘器具备构造简朴、清灰效果好、清灰耗电小等特点，它合用于含尘浓度不大、间歇性尘源除尘。当采用多室构造，设阀门控制气路开闭时，也可用于持续性尘源除尘。
（11）清灰排灰系统设计
排尘是与除灰联系在一起，排灰设计也是比较重要。排灰装置不但要保证顺利排灰，并且还要保持最大限度气密性，它对除尘器运营及净化效率有很大影响。
本设计采用星形排灰阀。是由于星形排灰阀是一种持续输送粉尘排灰装置。它能在密封条件下持续排灰，合用于烟尘排放量大除尘器上使用。
星形排灰阀用电动机带动，由星形叶轮、电动机、减速装置构成，它工作原理：电动机通过减速器带动星形转子转动，依托灰尘下落布满上部叶轮间隔，当上部叶轮转到下面，将灰卸下，同步上部叶轮由灰柱密封。
5.7烟囱设计计算
烟囱自身并不能减少排入大气污染物数量，但它能使污染物从局部地区转移到很大扩散范畴，运用大气自净能力使地面污染物浓度控制在人们可接受范畴内。烟囱越高，烟气上升能力越强，污染物可以再离地面上扩散，再加上高空风速大，稀释能力强，可使得大气污染限度减轻。
烟囱直径计算：依照实际生产经验，烟囱底部直径普通取2.5m
烟囱出口内径可按下式计算：
（3-12）
式中通过烟囱总烟气量，
按表选用烟囱出口烟气流速，选定=5

此处D=450mm
烟囱底部直径
（3-13）
式中 D----烟囱出口直径，m
H---烟囱高度，m
i ---烟囱锥度，取 i=0.02，（普通i=0.02～0.3）
则烟囱高度为： H=21m
(3)烟囱抽力
烟囱抽力取决于烟温、空气温度及烟囱高度，烟温越高，周边空气温度越低，烟囱抽力越大；烟囱高度越高，其抽力也越大。
（3-14）
式中H—产生抽力管道高度，m
—外界空气温度 ℃
—计算管段中烟气平均温度 ℃
—本地大气压 Pa

5.8 风机选取以及计算
（1）风量计算:

式中：为管道系统总风量，m3/h。
K1安全系数，普通管道取0～0.1，除尘系统取0.1～0.15，取K1=0.1。
为了保证系统能正常运营，保证安全，因而需要两台风机都能容许通过除尘器之后系统最大风量，即753787m3/h
则 =（1+0.1）×2750=3025m3/h
（2）风压计算：

（3）电功率计算：

式中：—风机配用电动机功率，KW。
—风机风量，m3/h
—风机风压，Pa
K—电动机轴功率安全系数取1.2
—风机运营时效率，普通为0.5～0.7。
—机械传动效率，取1.0
则电机功率
（4）风机型号拟定；
依照系统规定和计算成果选型号C4-73型排风机除尘惯用风机性能见表3-6。
表3-6 除尘风机性能表
风机类型
型号
全压/Pa
风量/(m3/h )
功率/kW
备注
排尘风机
C4-73
294～3922
2640～11100
1.1～22
用于含尘浓度较高除尘系统

6.总结
本次设计是针对某燃煤站锅炉烟气除尘系统进行，涉及除尘器、集气
管道、烟囱及其她附属设备等，从收集到排放，较全面地概括了一种除尘工艺流程。设计中一方面对背景条件和燃煤站锅炉烟气原始数据条件按照设计规定进行了分析，然后从技术、排放原则及经济等方面来考虑，计算了除尘需要达到除尘效率，查阅有关书籍手册后，选取了适当除尘器并拟定了型号。第二某些重要对布袋除尘器各某些尺寸进行了设计计算，拟定设计运营参数。第三某些对除尘系统附属设备等进行了设计计算和选型，涉及换热器、管道系统、烟囱管道和风机设计计算，同步也计算了除尘系统总阻力损失。做设计过程中，用到了许多从前学过知识，由于自己对那些内容掌握不牢，耗费了某些时间去看那些书，但也正是这样让我可以把先后学习内容融会贯通了，对咱们专业有了进一步结识。本次课程设计，过程充实，收获颇丰，能完毕这次课程设计，要感谢教师们悉心指引和协助，但愿后来尚有机会向教师学习，也但愿有更多机会参加到实际生产和设计工去。

参照文献

1.陈家庆. 环保设备原理与设计（第二版）. 北京：中华人民共和国石化出版社，.
2.郝吉明，马广大. 大气污染控制工程（第二版）. 北京：高等教诲出版社，.
3.何争光. 大气污染控制工程及应用实例. 北京：化学工业出版社，.
郝吉明，马广大．大气污染控制工程．高等教诲出版社，．
4.熊振湖，费学宁，池勇志．大气污染防治技术及工程应用[M]．机械工业出版社．
5.陈家庆．环保设备原理与设计．北京，中华人民共和国石化出版社.．
6.周敬宣．环保设备及课程设计．化学工业出版社.．
7.郑铭，环保设备原理、设计、应用．化学工业出版社.．