75t鍋爐除塵袋式除塵器的設(shè)計案例

1、75t蒸汽鍋爐煙氣除塵設(shè)計說明書目錄1、 項目概況1.1袋式除塵器工作原理1.2袋式除塵器的基本特點1.3袋式除塵器分類1.4濾料分類二、設(shè)計資料和依據(jù).2.1.1設(shè)計要求2.1.2設(shè)計參數(shù)2.1.3煙氣性質(zhì)2.1.4煙塵性質(zhì)2.1.5氣象條件2.2凈化工藝流程的確定2.3技術(shù)水平的確定2.4袋式除塵器相關(guān)設(shè)計依據(jù)三、系統(tǒng)設(shè)計部分3.1袋式除塵器選型3.1.1選擇除塵器的原則：3.1.2確定除塵器的形式3.1.3袋式除塵器型號的確定3.2濾料的選擇3.3袋式除塵器設(shè)計計算3.3.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)3.3.2過濾面積、濾袋數(shù)目的確定3.3.3除塵室的尺寸：3.3.4灰斗的計算3.3.5 濾袋清灰時間的確

2、定3.3.6 輔助結(jié)構(gòu)計算3.4除塵器的保溫和防腐3.5安裝、調(diào)試、運行、維護和檢修3.5.1除塵器的分室3.5.2除塵器的定期檢測3.5.3濾袋的更換3.5.4優(yōu)化清灰頻率3.5.5除塵器啟動的控制3.5.6運行過程中的條件控制四、除塵系統(tǒng)其它設(shè)施設(shè)計4.1煙囪的設(shè)計4.1.1設(shè)計的一般規(guī)定4.1.2煙氣釋放熱計算 4.1.3煙囪幾何高度4.1.4煙氣抬升高度的計算 4.1.5煙囪的有效高度4.1.6煙囪直徑的計算4.1.7煙囪草圖4.1.8煙囪設(shè)計的幾個基本構(gòu)造五、凈化系統(tǒng)的配套輔助設(shè)施設(shè)計5.1管道材料 5.2管道閥門 5.3機械排灰與除灰 5.4管道布置5.5除塵器的閥門6、 設(shè)備投資

3、估算一、項目概況在我國絕大多數(shù)城市中, 粉塵是第一位的污染物, 而燃煤電廠的粉塵排放又占各個行業(yè)粉塵排放的首位,針對這題問題，我國最先應(yīng)用的是靜電除塵器，但靜電除塵器的處理效果與日益嚴格的環(huán)保要求相比，仍存在著較大的差距。近十年來，袋式除塵器技術(shù)的發(fā)展很快，尤其是大型脈沖除塵器，加上新的濾料和新的脈沖閥的問世，使袋式除塵器工況的穩(wěn)定性和設(shè)備的可靠性有了充分的保證，更廣泛的被用與發(fā)電行業(yè)。袋式除塵器也稱為過濾式除塵器，凡是利用織物或非織造布制作的袋狀過濾原件，用來捕集含塵氣體中的固體顆粒的設(shè)備，均可稱為袋式除塵器。袋式除塵器一般由箱體、濾袋、濾袋架、清灰機構(gòu)、灰斗、放灰閥等部件構(gòu)成。1.1袋式除

4、塵器工作原理含塵煙氣由進風口進入袋式除塵器，煙塵顆粒被機械地收集在濾袋上，過濾可發(fā)生在濾袋的纖維上，也可發(fā)生在附著在濾袋表層的灰層上，經(jīng)濾袋及表層灰層過濾后的清潔煙氣經(jīng)排風口排入大氣。濾袋表層的灰可通過不同的清灰方式進行清除。1.2袋式除塵器的基本特點(1) 除塵效率高，一般在99%以上,，其出口煙氣濃度可以達到50以下，甚至達到10(2) 處理氣體量范圍大, 可處理高濃度的含塵氣體；(3) 結(jié)構(gòu)比較簡單, 操作維護方便；(4) 在同樣除塵效率下, 其造價和運行費用低于電除塵器；(5) 對粉塵特性不敏感, 不受粉塵比電阻的影響。1.3袋式除塵器分類(1)按濾袋形狀分，有圓袋式除塵器、扁袋式除塵

5、器及其他袋式除塵器；(2)按過濾方式分，有外濾式袋式除塵器和內(nèi)濾式袋式除塵器；(3)按進風方式分，有上進氣式除塵器和下進氣式除塵器；(4)按風機的位置分，有吸入式除塵器和壓入式除塵器；(5)按除塵器的清灰方式分，有機械振動類清灰的除塵器和脈沖清灰袋式除塵器。1.4濾料分類濾料材質(zhì)的發(fā)展已逐步向“使用溫度高、吸濕率低、耐腐蝕等方面發(fā)展，濾料織物結(jié)構(gòu)由二維結(jié)構(gòu)發(fā)展成三維交錯隨機排列針刺。一般的濾料主要是天然濾料、合成纖維和無機纖維，下表是某電廠對袋式除塵器濾料的試驗結(jié)果。表1 新南威爾斯州電廠袋式除塵器濾料試驗結(jié)果濾料類型聚酯共聚丙烯酸聚合丙烯酸聚亞苯基硫玻璃商業(yè)名dacronorlondralo

6、n trytonhyglass最大持續(xù)煙溫度（）130120130190260防酸性一般好很好極好極好耐磨性極好好好極好差相對費用11.31.54.57電力公司經(jīng)驗耐酸性差 壽命短煙氣溫度高 不宜用廣泛使用使用效果好高溫煙氣二、設(shè)計資料和依據(jù).2.1.1設(shè)計要求標準狀態(tài)下袋式除塵器煙氣排放濃度50mg/m3;除塵效率99%；漏風率2%。2.1.2設(shè)計參數(shù)鍋爐（鏈條爐）額定蒸汽量為75t/h,燃煤量為15t/h，排煙溫度165；空氣過剩系數(shù)=1.28；室外空氣平均溫度6；鍋爐出口前煙氣阻力1000pa；排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例為15；煤的工業(yè)分析值：cy68 hy4 sy1 oy5ny1

7、 wy6 ay15 vy13煙氣其他性質(zhì)按空氣計算；（一）煙氣量、煙塵濃度計算1、標準狀態(tài)下理論空氣量: (m3/kg)（式中：cy，hy，sy，oy一一分別為煤中各元素所含的質(zhì)量分數(shù)）2、標準狀態(tài)下理論煙氣量(設(shè)空氣含濕量12.93g/m3): 7.42(m3/kg)(式中： 標準狀態(tài)下理論空氣量，m3kg) wy煤中水分所占質(zhì)量分數(shù)， nyn元素在煤中所占質(zhì)量分數(shù)，3、標準狀態(tài)下實際煙氣量: 9.40(m3/kg)(式中：空氣過量系數(shù)；標準狀態(tài)下理論煙氣量，m3kg；標準狀態(tài)下理淪空氣量，m3kg)另：標準狀態(tài)下煙氣流量q以m3h計，因此，qqs設(shè)計燃煤量106495.6m3h4、工作狀況

8、下煙氣流量： =170861m3h（式中：q-標準狀態(tài)下煙氣流量， -工況下煙氣溫度，kt -標準狀態(tài)下溫度，273k）則煙工作狀況下氣流量為 q/3600=47.46（m3/s） 5、標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度: （g/m3） (式中：dsh排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù) ay煤中不可燃成分的含量；qs標準狀態(tài)下實際煙氣量，m3kg)2.1.3煙氣性質(zhì)工況下最大煙氣量170861m3/h;煙氣最高溫度165,;煙氣露點溫度100；最高含塵濃度=15g/m3。2.2凈化工藝流程的確定2.3技術(shù)水平的確定設(shè)計的除塵器應(yīng)符合我國機械行業(yè)標準要求除塵器的主要性能見下表表2 脈沖噴吹類袋式除塵器主要

9、性能表3 除塵器主要材料選用表2.4袋式除塵器相關(guān)設(shè)計依據(jù)火電廠大氣污染排放標準（gb13223-2003）;鍋爐大氣污染排放標準（gb13271-2001）；火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（hj/t75-2001）;袋式除塵器性能測試方法（gb12138-89）袋式除塵器用濾袋框架技術(shù)條件（jb/t 5917-2006）袋式除塵器用濾料及濾袋技術(shù)條件（gb12625-2007）脈沖噴出類袋式除塵器技術(shù)條件（jb/t 8532-1997）袋式除塵器安裝技術(shù)要求及驗收規(guī)范（jb/t 8471-1996）三、系統(tǒng)設(shè)計部分3.1袋式除塵器選型3.1.1選擇除塵器的原則：（1）必須滿足排放標準規(guī)定的排

10、放要求；（2）粉塵顆粒的物理性質(zhì)對除塵器性能的影響；（3）氣體含塵濃度的大??；（4）煙氣溫度和其它物理化學性質(zhì)對除塵器的影響和要求；（5）粉塵的收集問題；（6）除塵器的設(shè)置位置、可利用空間等因素。3.1.2確定除塵器的形式本設(shè)計選用的除塵器形式是逆噴式（分室）脈沖除塵器。脈沖袋式除塵器是一種周期性地向濾袋外噴吹壓縮空氣來達到清除濾袋上積塵的袋式除塵器，主要優(yōu)點為：處理風量大、除塵效率高。選擇的具體分析說明：（1）本設(shè)計要求的除塵效率 99%，由粒徑分布表可知，93.6%的灰塵粒徑大于5，則除塵效率可滿足要求。（2）袋式除塵器的理想含塵濃度為0.210，本設(shè)計參數(shù)中計算得煙氣含塵濃2.39g/l

11、，適合用袋式除塵器。（3）設(shè)計的電廠排出煙氣的粉塵種類主要為飛灰（煤）、炭黑、還有少量的氧化鐵及微量的氧化鉛等，查表-袋式除塵器的使用情況（大氣污染控制工程第二版）知，這幾種組成成分確認下來的進氣方式為逆氣流。（4）大型高氣布比的脈沖袋式除塵器比反吹風等低氣布比的袋式除塵器高1.52倍，這樣不僅減少了過濾面積，還減少了除塵設(shè)備的占地面積和設(shè)備費用。（5）脈沖清灰袋式除塵器由于其脈沖噴吹強度和頻率可進行調(diào)節(jié)，清灰時氣流速度較快，清灰效果好。（6）一般袋式除塵器采用分室結(jié)構(gòu)，并在設(shè)計中留有裕量，使除塵器可以輪換檢修而不影響鍋爐的運行。采用分室結(jié)構(gòu)的另一原因是鍋爐的煙氣量一般較大，不注意氣流的分布往

12、往會使氣流分布不均，阻力上升快，清灰頻率高，濾料容易破壞。3.1.3袋式除塵器型號的確定常用的脈沖袋式除塵器型式有四種，按照脈沖噴吹方向與過濾氣流的方向不同，脈沖袋式除塵器可分為逆噴式（mc型）、順噴式（lsb型）和對噴式（ldb型）三種，mc型中qmc為氣動、dmc為電動；按照濾袋形式的不同，又有扁帶脈沖除塵器（bmc型）。3.2濾料的選擇本設(shè)計選用的濾料為厚的針刺氈。選擇的具體分析說明：（1）針刺氈的成分及特性針刺氈纖維主要成分為聚酯或諾梅克斯，具有長期耐高溫、吸水率高、耐堿性和耐酸性都較好、強度高、造價低等特點，應(yīng)用該種濾料能明顯提高除塵效率。（2）針刺氈與其它濾料的比較濾料織物結(jié)構(gòu)由二

13、維結(jié)構(gòu)的織布發(fā)展成三維交錯隨機排列針刺。這種三維結(jié)構(gòu)無直通孔隙、透氣性高、容塵量大、過濾效率大大提高。以滌綸針刺氈與729濾布（滌綸短纖維）相比，（見附表）可以看出：針刺氈的過濾性能明顯優(yōu)于729，在相同的使用條件下，其過濾風速可以提高一倍，即同等過濾面積，可以處理更多的廢氣量，濾料的壽命也更長。（3）可達到的除塵效率對于脈沖式除塵器，當使用工業(yè)滌綸208制作濾袋時，效率可達99.6%，當使用厚度為1.52的工業(yè)毛氈制作濾袋時，效率可達99.9%，滿足效率的設(shè)計要求。（4）袋式除塵器清灰的設(shè)計清灰方式為脈沖噴吹清灰，氈制的濾袋常采用脈沖噴吹清灰，相應(yīng)濾袋為上部開口下部封閉的濾袋，含塵氣體通過濾

14、袋時粉塵被阻留于濾袋外表面上，利用壓縮空氣反吹，壓縮空氣的脈沖產(chǎn)生沖擊波，使濾袋振動，積附在濾袋上的顆粒層脫落。脈沖清灰袋式除塵器處理風量大、除塵效率高，由于其脈沖噴吹強度和頻率可進行調(diào)節(jié)，清灰時氣流速度較快，清灰效果好其清灰機構(gòu)沒有運動部件，濾袋不受機械力作用，損傷較小，濾袋使用期長。3.3袋式除塵器設(shè)計計算3.3.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)含塵氣流的溫度t=165，工況下進氣流量q=170861m3/h, 最高含塵濃度=15g/m3，參考大氣污染控制工程，逆氣流反吹清灰的過濾氣速=0.52.0 m/min；選取 =1.0 m/min。參考大氣污染控制工程，袋式除塵器的壓力損失，通過清潔濾袋的壓力損失一般為

15、100130pa，當壓力損失接近1000pa時一般需要對濾袋進行清灰。此處選取為120 pa。參考除塵設(shè)備，鍋爐煙氣中顆粒的比阻系數(shù)=1.50 min/(gm)參看環(huán)境工程設(shè)計手冊，石灰的堆積密度=4695kg/m3，含塵氣流達到國家標準的排放濃度=50mg/m3 參看袋式除塵器的設(shè)計與應(yīng)用，相鄰兩濾袋安裝的中心距為210250mm。物理學結(jié)論，將物體置于傾斜角大于45的傾斜板上，物體將向下滑動，故當灰斗傾斜角大于45時，灰?？勺孕新湎隆：瑝m氣體進氣流速為30m/s，凈氣出口流速為1015m/s 。3.3.2過濾面積、濾袋數(shù)目的確定工況下處理煙氣量清灰方式：逆氣流脈沖清灰過濾速度取 濾料：針刺

16、氈濾料參考大氣污染控制工程，袋式除塵器的過濾面積a=濾袋尺寸 直徑 長度濾袋數(shù)量個(取1000個)分為4個除塵室，每個除塵室內(nèi)安裝250條濾袋每個除塵室內(nèi)濾袋的布置：矩形布置橫向：10個濾袋縱向：25個濾袋相鄰濾袋間隔503.3.3除塵室的尺寸：長度l=，取l=寬度，取d3.3.4灰斗的計算積灰堆積速度：q =灰斗尺寸設(shè)計：進灰口和出灰口均為正方形進灰口邊長，出灰口邊長為 a0 0.5灰斗壁面與出灰口水平夾角為60灰斗高度積灰高度h取1.5m,估算積灰體積： v= =1.46m3 排灰時間5 h，故可知每5.4小時排灰斗排灰一次。3.3.5 濾袋清灰時間的確定袋式除塵器的壓力損失： （） 式中

17、 通過清潔濾袋的壓力損失，pa； 通過顆粒層的壓力損失，pa。參考除塵設(shè)備： =t 式中 顆粒比阻力系數(shù)，min/(gm) 過濾風速，m/min 含塵濃度，g/m3 t 清灰時間，min設(shè)達到1000pa時清灰一次，將已知數(shù)據(jù)代入（）式：1000 = 120 + 1.501.0215t 解得：t = 39min = 0.65h 故濾袋運行0.65h清灰一次。3.3.6管道的設(shè)計：1、各裝置及管道布置的原則：根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定了各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡單，緊湊管路短，占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便

18、。2、管徑的確定： （m）（式中： q工況下管內(nèi)煙氣流量，m3s；v煙氣流速，ms，(可查有關(guān)手冊確定，對于鍋爐煙塵v1015ms)取管徑為2000mm3.3.7 煙囪的設(shè)計1、煙囪高度的確定： 首先確定所用煙囪的鍋爐的蒸發(fā)量（t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定(見下表)確定煙囪的高度。取煙囪高度h=60m2、煙囪直徑的計算：煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算 （m） 煙囪出口內(nèi)徑取1.50m（式中： q 通過煙囪的總煙氣量，m3h；v 按下表選取的煙囪出口煙氣流速，m/ s。本設(shè)計取1020m/s） 煙囪底部直徑：d1d2+2ih1.50+20.025604.50(m)(式中: d2 煙

19、囪出口直徑，”； h 一 煙囪高度，m； i 煙囪錐度，通常取i0.02一0.03)3、煙囪的抽力： (pa)（式中： h煙囪高度m，； tk外界空氣溫度， tp一煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，b當?shù)卮髿鈮?，pa。）3.3.8系統(tǒng)阻力的計算1、摩擦壓力損失：對于圓管： （式中：l一管道長度m； d管道直徑，m； 煙氣密度，kgm3；v一管中氣流平均速率，ms 摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)re和管道相對粗糙度的函數(shù)?？梢圆槭謨缘玫?實際中對金屬管道值可取0.02。對磚砌或混凝土管造值可取0.04。)2、局部壓力損失： (pa) (pa)（式中： 一 異形管件的局部阻力系數(shù)，可在有關(guān)手冊中查到、或通過實驗獲得

20、v一 與相對應(yīng)的斷面平均氣流速率，ms； 煙氣密度，kg/m3。）3.3.9 風機和電動機選擇及計算1、風機風量的計算： （m3/h）（式中：1.1一風量備用系數(shù)； q 標準狀態(tài)下風機前標態(tài)下風量(煙氣量)，m3h； tp一風機前煙氣溫度，若管道不太長，可以近似取鍋鍋爐排煙溫度；b當?shù)卮髿鈮毫Γ琸pa。）2、風機風壓的計算： (pa) （式中：1.2風壓備用系數(shù)；系統(tǒng)總阻力，pa； sy煙囪抽力，pa； tp風機前煙氣溫度； ty一風機性能表中給出的試驗用氣體溫度，250y一標準狀況下煙氣密度， kgm3。) 計算出風機風量qy和風機風壓hy后，可按風機產(chǎn)品樣本給出的性能曲線或表格選擇所需風機

21、的型號。3、電動機功率的計算： （kw）（式中： qy風機風量，m3/h；hy風機風壓，pal一風機在全壓頭時的效率(一般風機為06，高效風機約為09)2一機械傳動效率，當風機與電機直聯(lián)傳動時21。用聯(lián)軸器連接時20.950.98，用v形帶傳動時20.95；電動機備用系數(shù)，對引風機，1.3。） 相關(guān)參數(shù)列表如下：項目內(nèi)容除塵器形式分室反吹袋式除塵器清灰方式逆氣流反吹清灰清灰制度二狀態(tài)清灰濾袋過濾風速1.0過濾面積2847m2濾袋尺寸長l=7000mm, 直徑d=130mm.濾袋總數(shù)1000條清灰時間 0.65h灰斗排灰體積1.46m3積灰高度1500mm排灰時間5.4h灰斗高度 3.10m進氣

22、口氣流速度30m/s邊長1.3m出氣口氣流速度15m/s邊長2.2m 3.4除塵器的保溫和防腐除塵器運行時，應(yīng)保持除塵器內(nèi)溫度高于露點，一般應(yīng)大于140150，對殼體采取保溫措施。在啟動和停爐時，為防 止除塵器內(nèi)產(chǎn)生水分冷凝，可用加熱器使內(nèi)部任何時間都高于露點，或啟動前預熱除塵器，也可以在停爐前停止清灰，在濾袋上形成灰塵層，以便在下次啟動時保護濾袋。3.5安裝、調(diào)試、運行、維護和檢修（1）除塵器的分室濾袋設(shè)計與擬收集的煙塵見會相互作用，同樣的濾料由于設(shè)計的微小差異可對壓力降和電廠的排塵濃度產(chǎn)生明顯影響。用于電廠的袋式除塵器通常被分為多個單元室，這樣濾袋可在線關(guān)閉、維修或更換。（2）除塵器的定期

23、檢測袋式除塵器需定期檢測，及時更換或關(guān)閉破袋。即使一個破袋都可能導致排灰濃度迅速升高，氣流在通過一個小破洞時會導致該濾袋以及周圍鄰近的濾袋快速破壞，造成很大的損失。檢測濾袋的方法有多種，比如向袋式除塵器的入口噴入熒光粉，用能使熒光粉發(fā)光的紫外燈來檢測定位破袋。對于脈沖型袋式除塵器的濾袋檢漏，是從過濾后的清潔煙氣導管中進行的。（3）濾袋的更換濾袋的更換有兩種方法，即同時更換同一個袋式除塵器中的所有濾袋或者根據(jù)要求更換某一單元室。所有濾袋更換時，則運行最壞的單元室控制了整個濾袋的壽命，因此會損失部分濾袋的壽命，但由于全部是新的濾袋，除塵器的啟動運行易于控制，氣流過大時濾袋損壞的機會要小。如果濾袋在

24、線更換，必須仔細的限制氣流，直到濾袋已經(jīng)充分調(diào)節(jié)好。（4）優(yōu)化清灰頻率袋式除塵器的運行過程設(shè)計對袋式除塵器的運行效果也會產(chǎn)生嚴重的影響，清灰過于頻繁會導致較高的煙塵排放濃度，并會明顯縮短濾袋壽命，因此需要在清灰頻率和壓力降之間進行優(yōu)化。（5）除塵器啟動的控制濾袋面對高速氣流時運行易損壞，這經(jīng)常發(fā)生在剛剛安裝好的新濾袋上，因此必須對新安裝或剛更換的濾袋啟動進行仔細的控制。（6）運行過程中的條件控制清灰效果與進入袋內(nèi)的清灰能量及附著在袋上灰層的強度有關(guān)，運行過程中的某些偏差可能會導致灰層強度的增加。如低溫運行可能導致灰層上的酸冷凝，鍋爐管道的泄漏可導致煙塵帶水造成灰層硬化，燃油時操作不當可導致煙塵帶油等。四、凈化系統(tǒng)的配套輔助設(shè)施設(shè)計（1）管道材料 除塵器管道材料包括普通材料和耐磨材料。除塵器管道最常用的普通材料是q235鋼板，具有堅固、耐用、造價低、易于制作安裝等特點。 耐磨材料主要包括淬火耐磨鋼材、耐熱耐磨合金鋼、碳化硅耐磨材料、c-t陶瓷復合鋼管等。由于在除塵系統(tǒng)和氣力輸送管道的磨損中主要為磨粒磨損，其磨損程度主要取決于材料本身的硬度，因此耐磨材料的研究主要以提高材料硬度為方向。 根據(jù)最高煙氣溫度為165，因此選