烟气除尘处理工程方案设计.doc

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1、大气污染控制课程设计 题 目： 烟气除尘处理工程方案设计 姓 名： 刘 阳 班 级： 环测1202 学 号： 2012040413 指导教师： 王宗舞 目录一、 设计说明11. 1 设计依据11.2 设计原则11.3设计范围21.4设计规模21.5设计参数与指标2二、 工艺选择22.1除尘技术简介32.2可供选择的除尘技术42.2.1机械式除尘器42.2.2过滤式除尘42.2.3湿式除尘42.2.4电除尘52.3各除尘器的特点以及设备的选择52.3.1湿式除尘器52.3.2机械除尘52.4方案的技术比较52.4.1原理62.4.2主要优缺点62.4.3性能比较表72.4.4方案确定9三.处理流

2、程93.1除尘系统93.2除尘器系统93.3输灰系统93.4控制系统93.5供电装置9升压变压器、整流器等。9四. 预期处理效果94.1条件94.2滤料的选择94.3滤袋的计算与分布104.4外壳设计114.5灰斗设计124.6除尘器的选型124.7管道的设计计算124.7.1管道的设计计算方法124.7.2管段的计算134.8烟囱设计的计算154.8.1烟囱的出口内径154.8.2烟囱出口烟气流速154.8.3烟囱底部内直径164.9风机的选择164.9.1风机的选择方法164.9.2风机的计算17五.主要设备型号及技术参数确定19六.总图设计19七. 技术经济分析207.1工程概算20II

3、I 袋式除尘器的设计说明一、 设计说明1. 1 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/T 5917-2006；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/T 8532-1997；袋式除尘器安装技术要求及验收规范JB/T 8471-1996。1.2 设计原则1) 遵循国家有关环境保护法律、法规和政策，合理开发和充分利用各种自然资源，严格控制环境污染，保护和改

4、善生态环境。2) 建设项目需要配套建设的环境保护设施，必须与主体同时设计、同时施工、同时投产使用。3) 必须遵守国家污染物排放的国家标准和地方标准；在实施污染物排放总量控制的区域内，还必须符合重点污染物排放总量控制的要求。4) 应当在工业建设项目中采用能耗、物耗小，污染物产量最少的清洁生产工艺，实现工业污染防治从末端治理向生产全过程控制的转变。5) 以最小的经济代价实现治理目标。6) 整个系统必须可操作和可控制。1.3设计范围该净化设施的烟气输送系统、除尘器系统、输灰系统、除尘工艺、总图布置、风机的选择、配套装置、供电系统、管道设计以及总图设计（包括平面与立体布置图、除尘器的总图）等。1.4设

5、计规模由大气污染控制课程设计基本要求可知：标况下烟气的处理量为：Nm=39.52140情况下：1.5设计参数与指标指标参数处理量142260烟尘浓度12000mg允许排放浓度200总压力损失4500除尘效率99.5运行费用350万耗电费150万二、 工艺选择2.1除尘技术简介悬浮在大气中的粉尘颗粒超过一定浓度就会毒化环境，危害人类的健康，因此对从污染源排放出来的粉尘进行有效的的控制与防治，是大气环境保护的重要内容之一。一般说，任意形状与任何密度的固体粉尘或液珠，大小在0.0013000m之间，且悬浮在气体介质中，这种混合气体称为气溶胶（俗称含尘气体）。把气溶胶中固相粉尘或液相雾珠从气体介质中分

6、离出来的过程称为除尘过程。除尘的概念发展到今天已脱离纯字面的解释了。从捕集分离的物质看，不管是无用还是有害的物质，还是使用价值可回收的物料（如水泥、可可粉、奶粉、颜料、面粉、或催化剂等）；也不管是从净化气体的角度出发或与气体净化无关，都包括在广义的除尘范围。在除尘过程中，起除尘作用的器具或装置系统称为除尘器。要采取一些技术措施把粉尘颗粒从气溶胶中的运载介质中分离开来，就必须了解什么是作用或作用力使粉尘颗粒能悬浮在气体介质中。使粉尘颗粒产生弥散、扩散、碰撞、凝聚、沉降、分离等现象的作用或作用力如下。（1） 来自运载介质气体的 分子扩散；温流扩散；流体流动作用。（2） 来自粉尘颗粒的 布朗扩散；颗

7、粒间的吸引力，即范德华力；电力，电荷间的吸引与排斥，即库仑力。（3） 外力 磁力；电力；机械力，如重力、惯性力（包括离心力）；声波力各作用力是相互依存、相互制约的。在除尘技术中，一般以扩散（分子扩散、布朗扩散、紊流扩散；流体流动引起的扩散）与沉降（重力沉降、惯性力沉降、离心力沉降及电力沉降）构成主要矛盾。例如在某些除尘器内，当扩散为主要矛盾时，则气溶胶中的粉尘颗粒将继续保持着悬浮状态。如果把含尘气体引入除尘器内，由于不同形式的除尘器有不同的外力起主导作用，沉降将由原来非主要矛盾方面转化为主要矛盾方面，粉尘颗粒悬浮于运载介质的状态就将转化为从运载介质中分离的状态。于是就形成了除尘过程.2.2可供

8、选择的除尘技术2.2.1机械式除尘器包括重力沉降室，惯性除尘器和旋风除尘器。这类除尘器的特点是结构简单、造价低、维护方面，但除尘效率不高，往往用作多级除尘系统中的前级预除尘。2.2.2过滤式除尘包括袋式除尘和颗粒层除尘等。其特点是以过滤机理作为主要机理。根据选用的滤料和设计参数不同，袋式除尘的效率可达很高（99.9以上）。2.2.3湿式除尘包括低能湿式除尘器和高能文氏管除尘器。这类除尘器的特点是主要以水作为除尘的介质。一般来说，湿式除尘器的效率高当采用文氏管除尘器时，对微细粉尘的除尘率仍可达95以上，但所消耗的能量较高。湿式除尘器的主要缺点是会产生污水，需要进行处理，以消除二次污染。2.2.4

9、电除尘以电力为捕尘机理。分为干式电除尘器（干法清灰）和湿式电除尘器（湿法清灰）。这类除尘器的特点是除尘效率高（特别是湿式除尘器），消耗动力少，主要缺点是钢材消耗多，投资高。2.3各除尘器的特点以及设备的选择2.3.1湿式除尘器效率不算高，净化腐蚀性气体会腐蚀设备及其管道；如果天气寒冷，会使设备内的洗涤水冻结，不利于设备的正常运行；其耗水量大，会导致排出的污水量大，不符合节约水资源的原则；2.3.2机械除尘分离细小粉尘的能力比较弱，它对粒径较大的粉尘有较高的除尘效果，但对粒径较小分离效果较差。在设计要求中燃煤锅炉烟气粒径5m的占了80%，如果采用机械除尘器则效率低下，烟气不能达标排放。所以最终有

10、袋式除尘技术和静电除尘技术。2.4方案的技术比较目前，国内外用于水泥窑尾除尘都是电、袋两大类收尘器。国内生产的袋除尘器、电除尘器每小时能处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100gNm3。排放浓度热力设备可控制在50mgNm3以下，通风设备可控制在30mgNm3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。2.4.1原理 电除尘器的收尘，主要是在高压电场中使气体电离，进入电场中的尘粒得以荷电，并在电场库仑力的作用下，荷电尘粒趋向收尘极，达到了收尘的目的。由于能量是直

11、接作用在尘粒上，故能耗根低，且电除尘器由于除了缓慢转动的振打部件外，没有其他运动的部件，维护工作量小，运行费用较低，所以在各种除尘技术中具有显著的优越性。且净化效率高，处理量变动范围大：根据条件和要求，可以设计能达到任意净化度(99 999)和处理量(从几个m3h到几百万m3h)的电除尘器，在设计中可以通过不同的操作参数，来满足所要求的净化效率。袋除尘器是以织物纤维滤料采用过滤技术将空气中的固体颗粒进行分离的设备。目前主要有纤维过滤，膜过滤(表面覆膜)和粉尘层过滤，具体表现为：筛分，惯性碰撞；扩散，重力沉降等综合作用。目前，国内外滤料表面覆膜过滤技术的应用，使袋除尘器的过滤机理都有所改变。这种

12、技术对微细粉尘有更高的捕集率，将粉尘阻留在滤料表面，更容易剥离。国内生产的袋除尘器可达到9999%的除尘效率，已趋近“零排放”。2.4.2主要优缺点电除尘器袋除尘器优点1. 可以处理较高温度的烟气（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，对粉尘的性质适应性广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. 用于烟气温度较低的场合（小于230）2. 压力损失大（1500 Pa），且波动较大3. 对湿度大的粉尘易堵塞2.

13、4.3性能比较表项目电除尘器袋除尘器处理风量能处理大规模的工业废气相对电除尘器偏小排放情况一般5Omg/Nm3排放情况，可以达到30mg/Nm3一般30mgNm3，可达到10mgNm3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1041011 一般，对粉尘比电阻没有要求设备维护简单较高一次性投资一般较高运行成本一般较高维护成本一般较高 2.4.4方案确定由于本设计按要求达12gNm3，电、袋两种除尘方式均可做到达标排放。而通过以上经济技术指标的对比，最终选择袋式除尘器。三.处理流程3.1除尘系统包括：气体输送管道、除尘器系统

14、、输灰系统、控制系统、风机等。3.2除尘器系统包括：壳体、除尘袋、反吹风清灰装置、电路系统、工作维修台等。3.3输灰系统包括：管道系统、粉尘外运系统等。3.4控制系统采用自动控制系统。包括：电源控制系统、输灰控制系统、清灰控制系统、流量控制系统等。3.5供电装置升压变压器、整流器等。四. 预期处理效果4.1条件烟气的排放温度t140、烟气的排放浓度C200 mg/Nm34.2滤料的选择烟气温度为140，故选择可以在260下长期使用的玻璃纤维作为滤料，具有过滤性能好，阻力低，化学稳定性好，价格便宜等优点。4.3滤袋的计算与分布1) 袋径及袋长比袋径取d=300mm，滤袋的长度取L=6m，则长径比

15、L/D=6/0.3=20在5-40之间，符合要求。2) 计算过滤面积逆气流反吹清灰取Vf=1.2m/min,则总过滤面积。A=Q/60Vf=215213.8/（601.2）=2989m2由烟气流量和过滤面积选择除尘器型式的选择DDF-4000型袋式反吹除尘器，6个过滤小室。3) 确定滤袋尺寸：直径d=0.3m，高度L=6m，则每条滤袋面积a=dL=3.140.36=5.65m24) 滤袋条数n=A/a=215213.8/5.65=530条单室滤袋条数：n=89条。取n=90条，一个小室中，将滤袋分为6组，由3列5排组成一组，每组之间留有400mm宽的检修人行道，编排滤袋和壳体间也留有200mm

16、宽的检修人行道。由此可计算出小室的BL=42004200mm，过滤面积为9065.65=3051m25) 核算过滤气速Vf=215213/(609065.65)=1.17m/min在0.6-1.2m/min的范围内，符合要求。6) 滤袋的分布4.4外壳设计确定箱体、灰斗、进出口风箱、框架等结构与尺寸。参照除尘工程设计手册P211 图4-38进行设计，选择8GP型高温扁袋式除尘器：进出口法兰设计为圆形：内径600，外径680。组间距：400，袋间距：50，上下左右间距：200。各室与箱体的间距为500按双排设计：在底部安装支架，高4.3米在除尘袋上方加净化室高1.5米过滤袋与除尘室顶部部距离0.

17、05米则除尘器的总高=4.3+1.5+6+0.05+0.05=12.94.5灰斗设计设置3个灰斗，大小一致，每两个室设置一个斗灰斗上口尺寸：长 42002=8400 宽 4200灰斗下口尺寸（设计为正方形）：边长为500灰斗高度为3000出灰口法兰尺寸：内口边长为500，外框边长为560出灰口高度为6004.6除尘器的选型型号：LFEF7358HSY/H(除尘工程设计手册P219表465LFEF型玻璃纤维袋式除尘器性能参数）4.7管道的设计计算4.7.1管道的设计计算方法1） 根据现场实际情况布置管道，进行管段编号，标注长度和风量。设计管段标号如下：2）确定管道内的气体流速。当气体流量一定时，

18、若流速选高了，则管道断面尺寸小，材料消耗少，一次投资减少。但系统压损增大，噪声增大，动力消耗增大，运转费用增高。对于除尘管道，还会增加管道的磨损。反之，若流速选低了，噪声和运行费用降低，但一次投资增加。对于除尘管道，流速过低，还可能发生粉尘沉积而堵塞管道。因此，要使管道系统设计经济合理，必须选择适当的流速，使投资和运行费用总和最少。根据大气污染控制工程(第二版)P539表14-2知煤灰在除尘管道内最低气流速度为12m/s，所以流速选为12m/s。3） 根据系统各管段的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸。4.7.2管段的计算1)管段12和管段92：根据Q=215213.8/2=107606.9

19、m3/h，v12m/s，查得外径D1800mm，=0.0071，实际流速v11.8m/s，动压为83.7Pa，即83.7Pa管段23、管段45和管段67根据Q=215213.8m3/h, v12m/s查得：d2500mm，=0.0048,实际流速v12.0m/s，动压为86.5Pa，即86.5Pa。风管断面尺寸确定后，按管内实际流速计算压损。设计管段12摩擦压力损失：局部压力损失为合流三通对管段动压的压力损失，其局部压损系数为： 10.31则2)管段92同管段12计算，摩擦压力损失：局部压力损失为合流三通对管段动压的压力损失其局部压损系数为： 20.31则3)管段23摩擦压力损失：局部压力损失

20、为除尘器压力损失和合流三通对管段动压的压力损失，电除尘器的压力损失一般为7503200Pa，则取2500Pa；其局部压损系数为30.31，则4)管段45摩擦压力损失：该管段有2个90度的弯头，若设计R/D=1.5,则查除尘工程设计手册P436表625 局部阻力系数图表，得40.15，则5)管段67摩擦压力损失：6)计算管道系统的总压力损失。烟窗局部阻力损失：P660Pa；系统总压力损失：4.8烟囱设计的计算4.8.1烟囱的出口内径烟囱的出口截面积：/44.37m4.8.2烟囱出口烟气流速通风方式全负荷运行情况机械通风10-204-5自然通风6-102.5-3烟囱厚度设为0.07m，出口外径=4

21、.37+0.007+0.007=4.51m4.8.3烟囱底部内直径m-烟囱度一般取0.020.03H-烟囱高度（30t锅炉，其烟囱高度要大于40米所以选50米）底部外径=6.37+0.14=6.51m烟囱的抽力外界空气温度 烟囱内烟气平均温度 当地大气压 Pa烟囱高度 50米则=2.64Pa4.9风机的选择4.9.1风机的选择方法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。 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

22、或含尘气体，要选用防爆风机或排尘风机。 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。 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。 风机样本上的性能参数是在标准状况（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。 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。4.9.2风机的计算1)通风机风量已知：Q系统计算

23、的总风量，215213.8m3/h；K1考虑系统漏风的安全系数，一般K1=0.10.15选取，设计中取K10.12。则通风机风量：2)通风机风压已知：p 系统计算的总阻力损失，包括管道阻力、净化装置阻力、局部阻力，1057.33Pa； K2 安全系数，一般K20.10.15选取，设计中取K10.12；、p0、T0 通风机性能表中给出的标定状态的空气密度、压力、温度。一般说，p0=103.3kPa,对于通风机t0=20,=1.2kg/m3；、P、T运行工况下进入风机时的气体密度、压力、温度。P=101.325kPa，t=140则通风机风压3)根据以上求得的通风机的风量和风压，选择风机参照除尘工程

24、设计手册 P545 表8-17 “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730r/min.应该配用的电机为Y151L-8型，功率为570Kw。4)电动机所需功率已知 ： Q0通风机的风量，241039.5m3/h；p0通风机风压，5319.8Pa K 电动机备用系数。对于通风机，电功率小于5kW时取1.2，大于5kW时取1.15；对于引风机取1.3； - 通风机的全压效率，可查通风机样本得，一般0.8370.925； - 机械传动效率，对于皮带传动为0.95，联轴器传动为0.98，直联为1。=对于G4-73-11No25D型锅炉风机，取K=1.

25、15，=0.838，=0.98。则电动机的所需功率五.主要设备型号及技术参数确定G4-73-11No25D型锅炉风机转速730r/min全压53154949Pa流量260000356000m3/h效率83.7%-92.5%轴功率440513kWY151L-8型号电动机功率570kW电机地脚螺栓M361000 mm烟气温度140入口含尘浓度12000 mg/Nm3出口含尘浓度200 mg/Nm3烟气流速1.17m/s袋子有效长度6m袋子数540个总集尘面积3051m2阻力损失250Pa除尘效率99%工作电压112.5Kv六.总图设计除尘器主视图见附图一除尘器左视图见附图二除尘器俯视图见附图三七. 技术经济分析7.1工程概算设备费用表：设备单价数量费用（万元）G4-73-11No25D17万/套1套17Y151L-8型号电动机11600元/套1套11600套钢材0.8万元/吨10吨8万元管道31米12003720元滤袋未知540个未知运行费用员工工资60万设备折旧费（按成本的20）52万平均维修费（按成本的10）26万电费115万总计253万此外还有高压供电设备以及各种控制设备等，设备费用与建设成本总额总计为300万。第 19 页 共 23 页