布袋式除塵機(jī)的設(shè)計(jì)

1、布袋式除塵機(jī)的設(shè)計(jì) 1前言空氣中的顆粒物事影響我國(guó)城鄉(xiāng)空氣質(zhì)量的主要污染物之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)每人每天吸入的空氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)每天的飲水量和進(jìn)食量，在這些吸入的空氣中經(jīng)常攜帶著大量的顆粒物，對(duì)人體健康產(chǎn)生重大的影響。研究發(fā)現(xiàn)，大氣中的SO、NO和CO等污染物的含量與人類死亡率并沒(méi)有緊密的聯(lián)系，而可吸入顆粒物則成為導(dǎo)致人類死亡率上升的主要原因。 在我國(guó)各大城市的污染物檢測(cè)中心發(fā)現(xiàn)，總懸浮顆粒物（TSP）70%以上的來(lái)源是燃燒過(guò)程，目前我國(guó)工業(yè)鍋爐每年的煙塵排放量約68Mt，占全國(guó)煙塵總排放量的33%35%，可見(jiàn)減少鍋爐燃燒煙塵排放對(duì)改善大氣質(zhì)量有著舉足輕重的作用。11.1煙氣除塵技術(shù)概述1.1.1分類煙氣除

2、塵技術(shù)按其工作原理可分為機(jī)械作用和靜電力作用兩大類，其共同點(diǎn)是使顆粒物的氣體通過(guò)每個(gè)力場(chǎng)或電場(chǎng)，通過(guò)力場(chǎng)或電場(chǎng)的作用使顆粒物從氣體中分離1。從氣體中去除獲捕集固態(tài)、液態(tài)微粒的設(shè)備稱為除塵裝置或除塵器。按捕集分離塵粒的機(jī)理將各種除塵器歸納成機(jī)械式除塵器、濕式除塵器、過(guò)濾式除塵器和電除塵器等四大類。（1）機(jī)械式除塵器 機(jī)械式除塵器通常指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和離心力等）的作用而使塵粒物質(zhì)與氣流分離的裝置，包括重力沉降室、慣性除塵器、旋風(fēng)除塵器、多管旋風(fēng)除塵器。（2）濕式除塵器 濕式除塵器是利用液滴、液膜、氣泡等形式，將含塵氣流中的塵粒和有害氣體去除的設(shè)備。濕式除塵器的種類很多，通常情況耗能低的主

3、要用于治理廢氣；耗能改高的一般用于除塵。用于除塵方面的濕式除塵器主要有：噴淋塔式除塵器、文丘里除塵器、自激式除塵器和水膜式除塵器。（3）過(guò)濾式除塵器 過(guò)濾式除塵器是采用一定的過(guò)濾材料，使含塵氣流通過(guò)過(guò)濾材料來(lái)達(dá)到分離氣體中固體粉塵的一種高效除塵設(shè)備。目前常用的有袋式除塵器和顆粒除塵器。（4）電除塵器 電除塵器是含塵氣體在通過(guò)高壓電場(chǎng)進(jìn)行電離過(guò)程中，使含塵粒荷電，并在電場(chǎng)力的作用下使塵粒沉積在集塵集上，將塵粒從含塵氣體中分離出來(lái)的一種除塵設(shè)備。1.1.2除塵器性能指標(biāo)除塵器性能指標(biāo)包括技術(shù)性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)，其中，前者包括含塵氣體處理量、除塵效率、阻力損失，后者包括總費(fèi)用（含投資費(fèi)用和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)

4、用）、占地面積、使用壽命。上述各項(xiàng)指標(biāo)是除塵設(shè)備選用及研發(fā)的依據(jù)。表5-1列舉了各種除塵設(shè)備的基本性能。表1 除塵設(shè)備的分類及基本性能類 別除塵設(shè)備形式阻力/pa除塵效率/%投資費(fèi)用運(yùn)行費(fèi)用機(jī)械式除塵器重力沉降室501504060少少慣性除塵室1005005070 少少旋風(fēng)除塵器40013007092少中多管旋風(fēng)除塵器8015008095中中濕式除塵器噴淋洗滌器1003007595中中文丘里除塵器5000200009098少高自激式除塵器80020008598中較高水膜式除塵器50015008598中較高過(guò)濾式除塵器顆粒除塵器80020008599較高較高袋式除塵器80020008599.9較

5、高較高電除塵器干式除塵器1002008599高少濕式靜電除塵器1255009099高少1.1.3除塵器的選擇在選擇除塵器過(guò)程中，應(yīng)全面考慮一下因素：（1）除塵器的除塵效率（各種除塵器對(duì)不同粒徑粉塵的除塵效率見(jiàn)表5-2）；（2）選用的除塵器是否滿足排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放濃度；（3）注意粉塵的物理特性（例如黏性、比電阻、潤(rùn)濕性等）對(duì)除塵器性能有較大的影響，另外，不同粒徑粉塵的除塵器除塵效率有很大的不同；（4）氣體的含塵濃度較高時(shí)，在靜電除塵器或袋式除塵器前應(yīng)設(shè)置低阻力的出凈化設(shè)備，去除粗大粉塵，以使設(shè)備更好地發(fā)揮作用；（5）氣體溫度和其他性質(zhì)也是選擇除塵設(shè)備時(shí)必須考慮的因素；（6）所捕集粉塵的處理問(wèn)題

6、；（7）設(shè)備位置，可利用的空間、環(huán)境條件等因素；（8）設(shè)備的一次性投資（設(shè)備、安裝和施工等）以及操作和維修費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)因素。表2 各種除塵器對(duì)不同粒徑粉塵的除塵效率除塵器名稱除塵效率/%除塵器名稱除塵效率/%50515051慣性除塵器95263干式靜電除塵器>999986中效旋風(fēng)除塵器94278濕式靜電除塵器>999892高效旋風(fēng)除塵器967327中能文丘里除塵器約99>9997沖擊式是式除塵器988538高能文丘里除塵器約100>9998自激式濕式除塵器約1009340振打袋式除塵器>99>9999噴淋洗滌器（空塔）999455逆噴袋式除塵器約100>

7、99991.2 袋式除塵器袋式除塵器屬于過(guò)濾式除塵器，可用于粒徑大于0.1m的含塵氣體，其除塵效率一般可達(dá)到99%以上，不僅性能穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)單，而且所收集的干塵粒也便于回收利用。對(duì)于細(xì)小而干燥的粉塵，采用袋式除塵凈化比較適宜。袋式除塵有如下缺點(diǎn)：由于所用濾布受到溫度、腐蝕性的條件的限制，只適用于凈化腐蝕性小、溫度低于300的含塵氣體，不適用于粘結(jié)性強(qiáng)、吸濕性強(qiáng)的含塵氣體（含有油霧、凝結(jié)水和粉塵黏度大的含塵氣體）。21.2.1 袋式除塵器的機(jī)理袋式除塵器主要依靠含塵氣流通過(guò)濾袋纖維時(shí)產(chǎn)生的篩慮、碰撞、截留、擴(kuò)散、靜電和重力等六種效應(yīng)進(jìn)行進(jìn)化，其中以“篩慮效率”為主。圖1是袋式除塵器的結(jié)構(gòu)圖。

8、當(dāng)含塵氣流從下部進(jìn)入圓筒形濾袋，通過(guò)濾料的空隙時(shí)，粉塵被捕集于濾料上，透過(guò)濾料的清潔氣體由排出口排出。沉積在濾料上的粉塵可以在機(jī)械振動(dòng)的作用下從濾料的表面脫落，落入灰斗中。粉塵因截留、慣性碰撞、靜電和擴(kuò)散作用，逐漸在濾袋表面形成粉塵層，常被稱為粉塵初層。初層形成后，他成為袋式除塵的主要過(guò)濾層，提高了除塵效率。濾布僅僅起著形成粉塵初層和支撐他的骨架作用，但隨著粉塵在濾布上的積聚，濾袋兩側(cè)的壓力差增大，會(huì)把有些已負(fù)載濾料上的細(xì)粉塵擠壓過(guò)去，是除塵效率下降。21.2.2袋式除塵器的分類袋式除塵器的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，可以按其清灰方式、濾袋形狀、氣流通過(guò)濾袋的方向、除塵器內(nèi)氣體壓力及氣口位置等進(jìn)行分類。

9、（1）按清灰方式分類 清灰方式在很大程度上影響著袋式除塵器的性能，是袋式除塵器分類的主要依據(jù)。一般可分為機(jī)械振動(dòng)類、逆氣流反吹類、脈沖噴吹類。機(jī)械振動(dòng)類：利用手動(dòng)、電動(dòng)或氣動(dòng)的機(jī)械裝置使濾袋產(chǎn)生振動(dòng)而滑灰。振動(dòng)可以是垂直、水平、扭轉(zhuǎn)或組合等方式（圖2）；振動(dòng)頻率有高、中、低之分。清灰是必須停止過(guò)濾，有的還鋪以反向氣流，因而箱體多做成分室結(jié)構(gòu)，逐室清灰。 逆氣流反吹類：利用與過(guò)濾氣流相反的氣流，使濾袋形狀變化，粉塵層受擾曲力和屈曲力的作用而脫落，圖3是一種典型的氣流反吹清灰方式。脈沖噴吹類：將壓縮空氣在短暫的時(shí)間（不超過(guò)0.2s）內(nèi)高速吹入濾袋，同時(shí)誘導(dǎo)數(shù)倍于噴射氣流的空氣，造成袋內(nèi)較高的壓力峰

10、值和較高的壓力上升速度，是袋壁獲得很高的外向加速度，從而滑落粉塵。這種清灰方式應(yīng)注意選擇適當(dāng)壓力的壓縮空氣和適當(dāng)?shù)拿}沖持續(xù)時(shí)間（通常為0.10.2s）。每清灰一次叫一個(gè)脈沖，全部濾袋完成一個(gè)清灰循環(huán)的時(shí)間稱為脈沖周期，通常為60s。圖4所示為脈沖噴吹清灰袋式除塵器。（2）按濾袋形狀分類圓袋：袋式除塵器多采用圓筒形濾袋，通常直徑為120300mm，袋長(zhǎng)為212m。圓袋受力較好，袋籠及連接簡(jiǎn)單，易獲得較好的清灰效果。扁袋：扁袋有板型、菱形、楔形、橢圓形、人字形等多種形狀。特點(diǎn)是均為外濾式，內(nèi)部都有相應(yīng)的骨架支撐。扁袋布置緊湊，在體積相同時(shí)，可布置較多的過(guò)濾面積，一般能增加20%40%。（3）按過(guò)濾

11、方向分類外濾式：氣體由濾袋外側(cè)穿過(guò)濾料流入濾袋的內(nèi)側(cè)，粉塵被阻留在濾袋的外表面。外濾式濾袋內(nèi)需設(shè)支撐骨架。脈沖噴吹類和高壓反吹類多為外濾式。內(nèi)濾式：含塵氣體由袋口進(jìn)入濾袋內(nèi)，然后穿過(guò)濾袋流向外側(cè)，粉塵被阻留在濾袋的內(nèi)表面。內(nèi)濾式多用于圓袋。機(jī)械振動(dòng)、逆氣流反吹等清灰方式多用于內(nèi)濾式。32 袋式除塵器的選型設(shè)計(jì)的步驟袋式除塵器的種類很多，因此，其選型計(jì)算顯得特別重要，選型不當(dāng)，如設(shè)備過(guò)大，會(huì)造成不必要的流費(fèi)；設(shè)備選小會(huì)影響生產(chǎn)，難于滿足環(huán)保要求。2.1收集有關(guān)資料 （1） 含塵氣體特性：成分、溫度、濕度、腐蝕性、流量等。 （2） 粉塵特性：濃度、成分、密度、粒徑分布、黏度、含水率、纖維性和爆炸性

12、等。 （3） 防塵性能要求：除塵率和壓力損失等。 （4） 粉塵回收：粉塵回收利用的方式與價(jià)值。2.2 選定袋式除塵器的形式、濾料及清灰方式首先，確定選擇除塵器的形式。應(yīng)該注意的事項(xiàng)主要有：袋式除塵器主要用于控制粒徑在1左右的微粒，當(dāng)含塵氣體濃度超過(guò)5時(shí)，為降低除塵器的過(guò)濾負(fù)荷，最好采用二級(jí)除塵，級(jí)在袋式除塵器的前面加第一級(jí)除塵，如旋風(fēng)除塵器或重力沉降室；不適用于凈化油霧、水霧、粘結(jié)性強(qiáng)、濕度高的粉塵。選擇適當(dāng)?shù)臑V料。選擇濾料時(shí)，應(yīng)考慮含塵氣體的特性（溫度、濕度和腐蝕性）和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。例如，當(dāng)氣體溫度為150300時(shí)，可以選用玻璃纖維濾袋；當(dāng)粉塵為纖維狀時(shí)，應(yīng)選用表面較光滑的尼龍等濾袋；對(duì)一般

13、工業(yè)性粉塵，可選用滌綸絨布等濾布。然后，確定清灰方式。清灰方式是選型的重要依據(jù)，它收粉塵黏性、過(guò)濾速度、空氣阻力、壓力損失、凈化效率等諸多因素共同制約，所以要依據(jù)主要制約因素確定清灰方式。2.3確定過(guò)濾速度 袋式除塵器的過(guò)濾速度，是指氣體通過(guò)濾料的平均速度，單位為m/mim。過(guò)濾速度（也稱過(guò)慮風(fēng)速）的大小是決定除塵器性質(zhì)的重要指標(biāo)，可按下式計(jì)算：式中，為過(guò)濾速度，m/min；Q為袋式除塵器處理風(fēng)量，；A為過(guò)濾面積，。反過(guò)來(lái)，當(dāng)過(guò)濾速度確定后，則過(guò)濾面積即可確定。 過(guò)濾風(fēng)速過(guò)高會(huì)使積于濾料上的粉塵層壓實(shí)，阻力急劇增加。猶豫濾料兩側(cè)的壓差增加，使粉塵顆粒滲入濾料內(nèi)部，甚至透過(guò)濾料，致使出口含塵濃度

14、增加。這種現(xiàn)象在濾料剛清完灰后更明顯。若過(guò)濾速度高時(shí)，則導(dǎo)致濾料上迅速形成粉塵層，引起過(guò)于頻繁的清灰，縮短濾袋使用壽命。過(guò)濾速度較低，則阻力低，效率高，但若過(guò)濾低，則過(guò)濾面積過(guò)大，需要過(guò)大的設(shè)備，設(shè)備費(fèi)用增大，同時(shí)設(shè)備占地面積也大。因此，需綜合考慮粉塵特性、入口含塵濃度、煙氣溫度、濾料特性、清灰方式及設(shè)備阻力等因素，確定過(guò)濾速度。2.4確定過(guò)濾面積如果采用定型產(chǎn)品，根據(jù)處理氣體Q和總過(guò)濾面積A即可選定除塵器的型號(hào)規(guī)格。如果需要自行設(shè)計(jì)，額按下列步驟進(jìn)行。 確定濾袋尺寸，即確定直徑D和高度L。濾袋直徑一般取D=10060mm，通常選擇D=200300mm。盡量使用同一規(guī)格，以便檢修更換。濾袋高度

15、對(duì)除塵效率和壓力損失幾乎無(wú)影響，一般取26mm。 計(jì)算每只濾袋的面積 a。 計(jì)算濾袋數(shù) n 濾袋的布置及吊掛固定。需要濾袋數(shù)較多時(shí)，可根據(jù)清灰方式及運(yùn)行條件，將濾袋分成若干組，每組內(nèi)相鄰的兩錄像帶間距一般取5070mm。組與組之間以及濾袋與外殼之間的距離，應(yīng)考慮跟換濾袋和檢修的需要。濾袋的固定和拉緊方法對(duì)其使用壽命影響很大，要考慮到換袋、維修、調(diào)節(jié)方便、防止固緊處磨損、斷裂等。 殼體設(shè)計(jì)。包括除塵器箱體，進(jìn)、排氣風(fēng)管形式，灰斗結(jié)構(gòu)，檢修孔及操作平臺(tái)等。 分成清灰機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和清灰制度的確定。 粉塵輸送、回收機(jī)綜合利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括回收有用粉料和防止粉塵再次飛揚(yáng)。2.5估算除塵器的除塵效率、壓力

16、損失，確定過(guò)濾和清灰周期過(guò)濾周期的長(zhǎng)短應(yīng)根據(jù)壓力損失和流量的變化確定，其變化隨著濾料上的粉塵層的不斷增加而發(fā)生，這些都與除塵系統(tǒng)采用的風(fēng)機(jī)的特性和總能耗有關(guān)。23 設(shè)計(jì)計(jì)算3.1燃煤鍋爐排煙量及煙氣的計(jì)算3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量 C + O2 CO2 H +1/4O2 H2O S + O2 SO2 O 1/2O2 3.1.2 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量n(N2)=3.76n(O2)=382.66mol 3.1.3 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量式中 空氣過(guò)剩系數(shù)； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論煙氣量。3.1.4 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量 式中 M設(shè)計(jì)耗煤量； 實(shí)際煙氣量。工況條件下煙氣流量 即 1

17、4179.60（）= 3.94（）3.1.5 煙氣含塵濃度 式中 排煙中飛灰占煤中不可燃燒成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 煤中不可燃燒成分的含量； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際煙氣量。3.2 除塵器的選型3.2.1 除塵效率 式中 C 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣含塵濃度； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)鐘規(guī)定值。3.2.2 除塵器的選擇根據(jù)工況系下的煙氣量（）、煙氣溫度（473）及要求達(dá)到的除塵效率（98.86%） 確定除塵器的種類、型號(hào)、規(guī)格及運(yùn)行參數(shù)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，經(jīng)查閱資料，選用LFEF4x230-HSY/H型玻纖袋式除塵器。其處理風(fēng)量為2000027000m/h，過(guò)濾風(fēng)速為0.5。5產(chǎn)品性能規(guī)格見(jiàn)表3： 表3 LFEF4x230-

18、HSY/H型波纖袋式除塵器產(chǎn)品性能規(guī)格型號(hào)處理風(fēng)量/過(guò)濾面積/過(guò)濾風(fēng)速/除塵效率/%適用溫度/除塵器阻力/Pa設(shè)備重量/kgLFEF4x230-HSY/H2000027000920<0.5>98<2809801570246203.3 確定除塵器、風(fēng)機(jī)、煙囪的位置及管道布置 3.3.1 各裝置及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況及鍋爐現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確定個(gè)裝置的位置。一旦確定個(gè)裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對(duì)個(gè)裝置及管道的布置力求簡(jiǎn)單、緊湊、管路短、占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。3.3.2 管徑的確定參考文獻(xiàn)資料，v煙氣流量一般為1525m/s，取v=20m/s式中 Q 工況下管道內(nèi)的煙氣流量， ； V 煙氣流速，m/s。 將管徑圓整為500mm，將圓整后的管徑代入公式m中，取管道長(zhǎng)度L=9.5m. 3.4 煙囪的設(shè)計(jì)煙囪高度的確定：首先確定共用一個(gè)煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量（t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定（如表4）確定煙囪高度。表4 鍋爐煙囪的高度 鍋爐總額定出力/(t/h) < 1122661010202635煙囪高度/m202530354045鍋爐的最大蒸汽量：4t/h；故選定煙囪高度為30。63.5 系統(tǒng)阻力的計(jì)算3.5.1 摩擦壓力損失對(duì)于圓管 式中：L管道長(zhǎng)度； d管道直徑； 煙氣密度；/ V管道中氣流平均流速；