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1、大气污染控制工程 40t/h燃煤锅炉烟气除尘系统 设计说明书 姓名 所在专业 班级 学号 指导教师 201 年月日 大气污染控制工程课程设计 1 目录 一、项目概况 3 二、设计资料和依据 3 2.1 设计依据 . 3 2.1 设计内容 . 3 2.3 设计要求 . 3 2.4 设计参数 . 4 （1）理论空气量 5 （2）理论烟气量 5 （3）实际烟气量 5 （4）标准状况下的烟气流量. 5 （5）标准状况下烟气含尘浓度. 5 （6）烟气密度 . 5 （7）工况下烟气流量. 5 （8）除尘器应达效率. 6 2.5 烟气性质 . 6 2.6 净化工艺流程的确定. 6 三、系统设计部分 6 3.
2、1 除尘器选型 . 6 3.1.1 选择除尘器的原则： 6 3.1.2 确定除尘器的形式 7 3.1.3 袋式除尘器型号的确定 8 3.2 滤料的选择 . 9 3.2.1 针刺毡的成分及特性 9 3.2.2 针刺毡与其它滤料的比较 9 3.2.3 可达到的除尘效率 9 3.2.4 袋式除尘器清灰的设计 9 3.3 袋式除尘器选型达标分析 10 大气污染控制工程课程设计 2 3.3.1 基础数据 10 3.3.2 过滤面积、滤袋数目 10 3.3.3 除尘室尺寸 11 3.3.4 灰斗计算 11 3.3.5 滤袋清灰时间. 12 3.3.6 从排放速率及总排放浓度核算 12 3.4 风机的选择计
3、算 . 13 3.5 主要设备型号及技术参数确定 14 3.6 除尘器的保温和防腐 15 3.7 安装、调试、运行、维护和检修 15 3.7.1 除尘器的分室 15 3.7.2 除尘器的定期检测 15 3.7.3 滤袋的更换 15 3.7.4 优化清灰频率 错误！未定义书签。 3.7.5 除尘器启动的控制 错误！未定义书签。 3.7.6 运行过程中的条件控制 错误！未定义书签。 3.8 除尘器总图 16 3.9 参考文献 16 大气污染控制工程课程设计 3 一、项目概况 目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要表现有温室效应、 臭氧 层破坏和酸雨。 大气污染可以说主要是由于人类活动造成的
4、，大气污染对人体健 康的危害包括对人的正常生活和生理方面的影响。现今我国大多数城市正受雾霾 现象的危害， 已经直接影响到人们的身体健康，其中粉尘是造成雾霾现象的头号 污染物 , 而我国是世界燃煤大国， 且燃煤电厂的粉尘排放占各个行业粉尘排放的 首位, 燃煤电厂的大气污染物主要是颗粒污染物，而且排放量比较大，所以必须 通过有效的措施来进行治理， 不至于影响到人们的健康生活。 本次设计是对有二 台40t/h 燃煤锅炉的燃煤电厂进行除尘系统设计，使之烟气排放达到标准。 二、设计资料和依据 2.1 设计依据 1、 火电厂大气污染排放标准 （GB13223-2003）; 2、 锅炉大气污染排放标准 （G
5、B13271-2001 ） ； 3、 三废设计手册 2.1 设计内容 1、根据所给的课题收集相应的设计资料； 2、进行设计参数计算及合理性分析； 3、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 废气排放标准执行：锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）二类区标 准，标准状态下燃煤锅炉烟气排放浓度200mg/m3 大气污染控制工程课程设计 4 表 1 燃煤锅炉烟尘初始排放浓度和烟气黑度限值 锅炉类别适用区域 烟尘排放浓度（ 3 mg m） 烟气黑度 （林格曼黑度， 级） 时段时段 燃煤锅 炉 自然通风锅炉 （0.7(1)MWt h） 一类区100
6、 80 1 二、三类区150 120 其他锅炉 一类区100 80 1 二类区250 200 三类区350 250 2.4 设计参数 1、煤质报告如下 收到 基 水分 W ar /% 干燥 基灰 分 A d/% 干燥无灰基元素分析 /% 收 到基低 位发热量 Q dw/kJ.kg -1 干 燥 无 灰 基 挥 发分 V daf/% 空气 干燥 基水 分 W ad/% 碳 C daf 氢 H daf 氧 O daf 氮 N daf 硫 S daf 24.0 28.0 72.0 4.9 20. 1.0 1.7 14570 44.0 10.0 2、气象和地质条件：当地大气压 100.34kPa；绝对
7、最高气温43.3；绝对最低温 度-16.9 ；最大风载 46.6kg/m 2, 最大积雪量 29.0cm；相对湿度 61% ，地震烈度 7 度。 3、烟囱 ：二台 40t/h 锅炉配置高度为 100m钢筋混凝土烟囱一座，出口内径6m 。 4、相关数据处理： % 单位质量摩尔组 成（mol/100g 煤） 摩尔分数 （mol/mol c) C 39.40 3.283 1 H 2.68 2.68 0.816 O 10.95 0.684 0.208 N 0.55 0.039 0.012 S 0.93 0.029 0.009 灰分21.28 - 6.482g/molc 水分24.00 - 7.310g
8、/mol c 大气污染控制工程课程设计 5 煤的组成为 燃烧方程式： +a( 燃料的摩尔质量：30.46 根据 O守恒： 0.208+2a=2+0.408+20.009 得：a=1.109 取空气过剩系数1.2 （1）理论空气量： 22.44.78=3.40kgm / 3 （2）理论烟气量： =(1+0.408+0.009+3.781.109+0.006)4.13kgm / 3 （3）实际烟气量： 4.50kgm / 3 （4）标准状况下的烟气流量： Q设计耗煤量 =4.5040=3.6kgm / 3 ） （5）标准状况下烟气含尘浓度： C=)/( 5.51 13.4 102128.0 3 3
9、 mg （6）烟气密度 ： 0.834kg/ （7）工况下烟气流量 ： 大气污染控制工程课程设计 6 =5.6 （8）除尘器应达效率 ： 1-99.6% 2.5 烟气性质 最大烟气量 5.6; 烟气最高温度 150, ；烟气最大含尘量51.5g/ 3 m; 2.6 净化工艺流程的确定 三、系统设计部分 3.1 除尘器选型 3.1.1 选择除尘器的原则： （1）必须满足排放标准规定的排放要求； （2）粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能的影响； （3）气体含尘浓度的大小； （4）烟气温度和其它物理化学性质对除尘器的影响和要求； （5）粉尘的收集问题； （6）除尘器的设置位置、可利用空间等因素。 锅炉2
10、 锅炉1 除尘器脱硫设备 （略） 烟囱 风机 大气污染控制工程课程设计 7 3.1.2 确定除尘器的形式 设计要求净化的是燃煤工业粉尘。可能会含有腐蚀性的气态污染物，所以对 设备的防腐性能要求较高，不适合采用湿式除尘器。而且如果该工厂设在北方， 天气寒冷，湿式除尘器设备内的洗涤水容易冻结。 如果加强它的防腐与防冻措施， 则会加大投资，所以原则上不予考虑。而机械除尘分离细小粉尘的能力比较弱， 它对粒径较大（大于50m ）的粉尘有较高的除尘效果，但对粒径较小的粉尘分 离效果较差。所以设计要求的除尘净化系统可供选择的除尘技术有袋式除尘技术 和电除尘技术两种。 国内生产的袋式除尘器、电除尘器每小时能处
11、理几十到一百多万立方米风量 的含尘废气，进口浓度允许超过100gNm 3。排放浓度热力设备可控制在 50mg Nm 3以下，通风设备可控制在 30mg Nm 3以下。但随着锅炉大气污染物排放标准 的出台，袋除尘器应用愈来愈多，国内外均出现“电改袋”的现象。但袋、电除 尘器由于除尘机理不同，应用情况，除尘效果也不尽相同 7 。 由于袋、电除尘器各自存在着其优点及不足，在综合考虑本项目设计各项指 标的基础上，对这两种方案进行比选，力求达到最优化设计。下表对电、袋除尘 的主要优缺点、性能、及总体经济投资做了比较。 电除尘器和袋除尘器的主要优缺点比较表 电除尘器袋除尘器 优点 1. 可以处理较高温度的
12、 烟气（ 400） 2. 压 力 损 失 较 小 （ 约 200250Pa ） 3. 维护费用低，较耐用 1. 操作简单 2. 较低的爆炸危险 3. 受烟气性质变化影响小，对粉尘性质 适应性广 4. 出口排放浓度随入口含尘浓度的变化 不大 缺点 1. 存在爆炸的危险 2. 故障排放较频繁 3. 受烟气性质变化影响 大，对粉尘的适应性差 1. 用于烟气温度较低场合（小于230） 2. 压力损失大（ 1500 Pa）且波动较大 3. 投资操作维护费用高 4. 湿度大的粉尘易堵塞 大气污染控制工程课程设计 8 电、袋除尘器性能比较表 项目电除尘器袋除尘器 排放情况 一般5Omg/Nm 3排放情况，可
13、以达 到30mg/Nm 3 一般30mg Nm 3，可达到 10mg Nm3 阻力较小， 300Pa 偏大， 1700Pa 对废气温 度要求 400250 对粉尘特 性的要求 比较严格，要求控制烟气粉尘比 电阻为 10 41011? 一般，对粉尘比电阻没有要求 设备维护简单较高 运行成本一般较高 维护成本一般较高 综上所述，本设计在综合考虑各方因素的情况下，本设计拟采用袋式除尘器 3.1.3 袋式除尘器型号的确定 按袋式除尘器的清灰方式分类: 机械振动类袋式除尘器；分室反吹类袋式除 尘器；喷嘴反吹类袋式除尘器；振动反吹并用类袋式除尘器；脉冲喷吹类袋式 除尘器。由于此次设计对除尘器效率要求高且烟
14、气流量大，故采用离线脉冲喷吹 袋式除尘器，型号为LCM6500 。 图 1. 袋式除尘器基本构造 大气污染控制工程课程设计 9 3.2 滤料的选择 本设计选用的滤料为厚的针刺毡，选择的具体分析说明： 3.2.1 针刺毡的成分及特性 针刺毡纤维主要成分为聚酯或诺梅克斯，具有长期耐高温、 吸水率高、 耐碱 性和耐酸性都较好、 强度高、造价低等特点，应用该种滤料能明显提高除尘效率。 3.2.2 针刺毡与其它滤料的比较 滤料织物结构由二维结构的织布发展成三维交错随机排列针刺。这种三维结 构无直通孔隙、透气性高、容尘量大、过滤效率大大提高。以涤纶针刺毡与729 滤布（涤纶短纤维） 相比， （见附表）可以
15、看出：针刺毡的过滤性能明显优于729， 在相同的使用条件下， 其过滤风速可以提高一倍， 即同等过滤面积， 可以处理更 多的废气量，滤料的寿命也更长。 3.2.3 可达到的除尘效率 对于脉冲式除尘器，当使用工业涤纶208 制作滤袋时，效率可达99.6%，当 使用厚度为 1.52 的工业毛毡制作滤袋时，效率可达99.9%，满足效率的设计要 求。 3.2.4 袋式除尘器清灰的设计 清灰方式为脉冲喷吹清灰， 毡制的滤袋常采用脉冲喷吹清灰，相应滤袋为上 部开口下部封闭的滤袋， 含尘气体通过滤袋时粉尘被阻留于滤袋外表面上，利用 压缩空气反吹， 压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动， 积附在滤袋上的颗粒 层
16、脱落。脉冲清灰袋式除尘器处理风量大、除尘效率高， 由于其脉冲喷吹强度和 频率可进行调节，清灰时气流速度较快，清灰效果好其清灰机构没有运动部件， 滤袋不受机械力作用，损伤较小，滤袋使用期长。 大气污染控制工程课程设计 10 3.3 袋式除尘器选型达标分析 3.3.1 基础数据 1、含尘气流的温度T=150，进气流量 Q=5.6, 含尘浓度 =51.5g/， 2、脉冲喷吹清灰的过滤气速 f v=2.04.0 m/min ；选取 f v =3.0 m/min 。 3、袋式除尘器的压力损失 Pf ppp，通过清洁滤袋的压力损失 f p一般 为 100130Pa ，当压力损失p接近 1000Pa时一般需
17、要对滤袋进行清灰。此处 选取 f p为 120 Pa。 4、锅炉烟气中颗粒的比阻系数 p R=1.50 min/(g m) 5、石灰的堆积密度 P =4695Kg/m3 ，含尘气流达到国家标准的排放浓度 标 =50mg/ 6、相邻两滤袋安装的中心距为210250mm ，滤袋与花板边界距离为200mm ，单 元间隔大于相邻两滤袋的间隔。 7、物理学结论，将物体置于倾斜角大于45的倾斜板上，物体将向下滑动，故 当灰斗倾斜角大于45时，灰粒可自行落下。 8、含尘气体进气流速 i v为 30m/s，净气出口流速 o v为 1015m/s 。 3.3.2 过滤面积、滤袋数目 1、处理烟气量 Q=5.6
18、2、清灰方式：脉冲脉冲喷吹清灰 3、过滤速度取 min/0.2mv 4、滤料：针刺毡滤料 5、袋式除尘器的过滤面积A= 2 4667 0.260 560000 60 m v Q f 6、滤袋尺寸 : 直径=160mm; 长度 l=6050mm 大气污染控制工程课程设计 11 滤袋数量 n=2156个( 由型号决定 ) 分为 14 个除尘室，每个除尘室内安装154 条滤袋 7、每个除尘室内滤袋的布置： 矩形布置 横向： 11 个滤袋 纵向： 15 个滤袋 相邻滤袋间隔 50mm 3.3.3 除尘室尺寸 L*W*H=38640mm 5500mm13800mm 3.3.4 灰斗计算 1、积灰堆积速度
19、： q =hm Q P /3.6081 4695 %995.51560000 3 2、灰斗尺寸设计： 图 2. 灰斗部分结构简图 进灰口和出灰口均为正方形 进灰口边长 3.4m，出灰口边长为 S=0.43m 灰斗壁面与出灰口水平夹角为60 灰斗高度mH20. 3 2 43. 0-4.3 3 积灰高度 h 取 1.5m, 估算积灰体积： 大气污染控制工程课程设计 12 V=60tan 23 1 60tan 2 3 1 0 2 0 2 a ah h =60tan 2 5.0 5. 0 3 1 5 .1 60tan 5.1 2 3 12 2 =1.46m 3 3、排灰时间 q V t 2 排 588
20、.0 46.12 5 h ，故可知每 5 小时排灰斗排灰一次。 3.3.5 滤袋清灰时间 1、袋式除尘器的压力损失： Pf ppp（） 式中 f p通过清洁滤袋的压力损失，Pa； P p 通过颗粒层的压力损失，Pa。 2、参考除尘设备： P p = 2 fPv Rt 式中 p R颗粒比阻力系数， min/(g m) f v过滤风速， m/min 含尘浓度， g/m 3 t 清灰时间， min 设p达到 1000Pa时清灰一次，将已知数据代入（）式： 1000 = 120 + 1.502.0 251.5 t 解得： t = 2.85min = 0.05h 故滤袋运行 0.05h 清灰一次。 3.
21、3.6 从排放速率及总排放浓度核算 1、烟气的排放速率 可得出口浓度为： 5.6 5 10 （1-99.9%）= 56 mg/200 mg/ 烟气排放速率 =总烟气量烟气出口浓度 hkghkghmg1004.311014.356106.5 75 国标中二级排放区最高允许排放速率为hkg /100，所以可得烟气排放速率也达 大气污染控制工程课程设计 13 标，所以设计合理。 2、烟尘的总排放浓度（按每年 300天计算） ： hghmg/68.1/1680300%9.991106. 5 5 国家规定的烟尘总排放浓度为hg /5 .2，因为 5.268.1 ，所以符合排放标准。 3.4 风机的选择计
22、算 正确选择风机是保证整个净化系统能否正常工作的关键。风机选择不当， 就 会造成达不到设计要求， 或导致投资和能耗的浪费。 选择风机时应注意下面几个 问题。 （1）根据输送气体的性质，确定风机类型。如输送清洁气体，可选择一般通风 换气用的风机；输送腐蚀性气体， 要选用防腐蚀风机； 输送易燃气体或含尘气体， 要选用防爆风机或排尘风机。 （2）根据所需风量、风压或选定的风机类型，确定风机机号。为了便于接管和 安装，还要考虑合适的风机出口方向和转动方向。 （3）考虑到管道可能漏风，有些阻力计算不够完善，选用风机的风量和风压应 大于通风系统计算的风量和风压。 （4） 风机样本上的性能参数是在标准状况（
23、大气压力为 101325Pa ， 温度为 20， 相对湿度为 50% ）下得出的，如实际使用情况不是标准状态，风机的风压就会变 化，风量不变。因此选择风机时应对参数进行换算。 （5）在满足风量和风压的条件下，尽可能选用噪声低、工作效率高的风机。 根据系统的总风量、 总阻力损失选择通风机与电动机。参照除尘工程设计 手册表 8-20 “G4-73-11 锅炉通风机性能”，选择 Y4-73-11No25D型锅炉通风 机一台，转速为 580r/min. 应该配用的电机为Y450-54-12 型，功率为 200Kw 。 大气污染控制工程课程设计 14 3.5 主要设备型号及技术参数确定 项目内容 除尘器
24、形式离线脉冲喷吹袋式除尘器LCM6500 外形尺寸 /mm L*W*H=38640*5500*13800 清灰方式离线脉冲喷吹清灰 滤袋 滤袋材料针刺毡纤维 过滤风速2.0min/m 过滤面积65000m 2 滤袋尺寸长 L=6050mm, 直径 d=150mm. 滤袋总数2156条 清灰时间0.05h 灰斗 排灰体积1.46m 3 积灰高度1500mm 排灰时间5h 灰斗高度3.20m 进气口 气流速度30m/s 边长4.65m 出气口 气流速度10m/s 边长4.80m 烟囱尺寸内径 6m ，高 100m G4-73-11No25 D 型锅炉风机 转速480r/min 全压22151578
25、Pa 流量318000571000 效率83.7%-84.0% 轴功率125165kW Y4505412 型号电动机 功率200kW 电机地脚螺栓M36 1000 mm 大气污染控制工程课程设计 15 3.6 除尘器的保温和防腐 除尘器运行时，应保持除尘器内温度高于露点，一般应大于140150， 对壳体采取保温措施。 在启动和停炉时， 为防止除尘器内产生水分冷凝，可用加 热器使内部任何时间都高于露点，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。 3.7 安装、调试、运行、维护和检修 3.7.1 除尘器的分室 滤袋设计与拟收集的烟尘见会相互作用，
26、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。 3.7.2 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。 3.7.3 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
27、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。 大气污染控制工程课程设计 16 3.8 除尘器总图 见附图 1 3.9 参考文献 1黄学敏，张承中 .大气污染控制工程实践教程M. 北京：化学工业出版社， 2003 2张殿印 .除尘工程设计手册 M. 北京：化学工业出版社， 2003 3罗辉 .环保设备设计与应用 M. 北京：高等教育出版社， 2003 4周兴求，叶代启 .环保设备设计手册 -大气污染控制设备 M ，北京：化学 工业出版社， 2003