燃煤鍋爐除塵系統(tǒng)的設計

1、 xxxxxx大學本科生畢業(yè)設計姓名： 學號： 學院： 專業(yè)：熱能與動力工程設計題目：燃煤鍋爐除塵系統(tǒng)的設計指導教師： 職稱： 年 月 摘 要隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的高度發(fā)展，環(huán)境問題越來越成為大家關注的問題，環(huán)境污染不僅影響人日益受到重視，排放控制要求越來越高。近年來，袋式除塵器技術發(fā)展迅速類的生活同時也影響整個地球的生態(tài)發(fā)展和平衡，所以煙氣粉塵排放污染問題，濾料及配件性能不斷地提高，濾袋的使用壽命得到延長，袋式除塵器適用性越來越廣，在電力、水泥、鋼鐵、冶金和化工等行業(yè)得到普遍應用。在工業(yè)煙塵治理過程，與靜電除塵相比，在一些比電阻高、顆粒微細、成分特殊的粉塵場合，選用袋式除塵器可以保證煙氣高效、穩(wěn)

2、定、微量排放。所以袋式除塵器是一種較理想的高效除塵設備，其排放濃度可以實現(xiàn)5-50mg/nm3。脈沖噴吹袋式除塵器（也稱管式低壓脈沖除塵器）該技術是2世紀80年代初從瑞典菲達公司引進的，近二十多年來，已經(jīng)成為國內(nèi)生產(chǎn)脈沖袋式除塵器所有廠家的主導產(chǎn)品，是目前世界上應用最成功的布袋除塵技術，已經(jīng)成功運行在鋼鐵、水泥、化工、機械等行業(yè)。本文的主要任務就是設計一個包括脈沖式袋式除塵器在內(nèi)的除塵系統(tǒng)。關鍵詞：鍋爐除塵 袋式除塵器 脈沖式 環(huán)保 目 錄1緒論11.1課題背景及意義11.1.1課題背景11.1.2鍋爐除塵的意義11.2國內(nèi)外應用現(xiàn)狀及本文設計任務21.2.1國內(nèi)外應用現(xiàn)狀21袋式除塵器31.

3、1袋式除塵器概述31.2袋式除塵器的基礎知識41.3袋式除塵器的工作原理及工作過程61.4袋式除塵器的分類61.4.1按清灰方式分類61.4.2按濾袋形狀分類111.5袋式除塵器的主要參數(shù)121.5.1氣布比（gastoclothratio）121.5.2壓力降（pressuredrop）也叫壓力損失121.6袋式除塵器選型及各種因數(shù)的考慮161.6.1袋式除塵器的性能特點和選用注意事項161.6.2選型中應考慮的因素191.7袋式除塵器的濾料選擇標準212燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化碳濃度的計算222.1煙氣量的計算222.2標準狀態(tài)下的理論空氣量222.3標準狀態(tài)下的理論煙氣容積242.4

4、標準狀態(tài)下的實際煙氣容積242.5煙氣含塵濃度的計算242.6煙氣二氧化碳濃度的計算252.7工況下的煙氣量253凈化系統(tǒng)設計方案的分析確定273.1除塵器至少應達到的效率273.2除塵器的選型274方案確定與論證304.1工藝流程圖304.2方案論證305除塵器、風機、煙囪的位置及管道布置335.1各裝置及管道布置的原則335.2管徑的確定335.3煙囪的設計345.3.1煙囪高度的確定345.4煙囪直徑的計算355.4.1煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算：355.4.2煙囪底部直徑：355.5煙囪的抽力365.6系統(tǒng)阻力計算365.7局部壓力損失376風機、電動機的選擇及計算416.1風機風量的計

5、算416.2風機風壓的計算416.2.1標準狀態(tài)下風機風量計算及選擇風機型號416.2.2電機功率的計算427系統(tǒng)中煙氣溫度的變化437.1煙氣在管道中的溫度降437.2煙氣在煙囪中的溫度降43致謝4646xxxx大學 屆本科生畢業(yè)設計1緒論1.1課題背景及意義1.1.1課題背景我國的能源結構以燃煤為主，因此，大氣污染是我國環(huán)境污染的重要來源之一。據(jù)統(tǒng)計，大氣污染物中，87%的二氧化硫、67%的氮氧化物、71%的一氧化碳和60%的煙塵來源于煤的燃燒。工業(yè)粉塵和有害氣體嚴重影響著人們的身心健康，尤其是pm10吸入后對人體呼吸系統(tǒng)的危害極大，如pm10在五天內(nèi)平均濃度增加10,1天內(nèi)總死亡率將增加

6、1.5%，呼吸系統(tǒng)疾病死亡率增加3.7%，心血管系統(tǒng)疾病死亡率增加1.8%?；鹆Πl(fā)電（thermalpower，thermoelectricitypowergeneration是指利用煤炭、石油、液體、氣體燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能，通過熱能來加熱水，使水變成高溫產(chǎn)生高壓水蒸氣，然后再由水蒸氣推動發(fā)電機繼而發(fā)電的一種發(fā)電方式。在所有發(fā)電方式中，火力發(fā)電是歷史最久的，是最重要的一種。我國電力以燃煤發(fā)電為主，約占全國總發(fā)電量的70%，原煤消耗量約2億噸/年。火電廠燃用煤灰分高達28%，近年來達到37%，每燃燒1000kg煤就產(chǎn)生250-400kg粉煤灰，灰渣排放量大。對于火電廠來說除塵是很重要的，火電廠

7、的除塵主要的設備是除塵器，它是火電廠主要的設備之一，除塵器工作的好壞直接影響到整個火電廠的效率以及經(jīng)濟性的高低。袋式除塵器以其高效，適用性廣的特點越來越多地應用于各種除塵系統(tǒng)中。但仍存在許多缺點，例如濾料技術不過關、除塵的氣流組織不均、濾袋清灰設計不合理等。因此，清灰技術的研究對袋式除塵器的優(yōu)化設計和保證濾料適用壽命具有重要作用。1.1.2鍋爐除塵的意義煤粉在爐膛中燃燒呈懸浮狀態(tài)燃燒，燃煤中絕大部分可燃物都能在爐內(nèi)燃盡，而煤粉中的不燃物（主要為灰分）大量混雜在高溫煙氣中這些不燃物因受到高溫而部分熔融，同時由于其表面張力的作用，形成大量細小的球形顆粒。在鍋爐尾部抽氣作用下，含有大量灰分的煙氣流向

8、爐尾。隨著煙氣溫度的降低，一部分熔融的細粒因受到一定程度的急冷，呈玻璃狀態(tài)，從而具有較高的活性。在引風機將煙氣排入大氣之前，上述這些細小的球形顆粒，經(jīng)過除塵器被收集、分離即為粉煤灰。鍋爐煙塵一般含有10%-40%游離sio2的粉塵（國家規(guī)定最高允許排放質(zhì)量濃度為2mg/m3）塵粒分散度高，直徑小于5µm的占73%。除塵器、干灰輸送系統(tǒng)及粉煤灰等綜合利用場所的粉塵，也是含有10%-40%游離sio2的粉塵。粒徑一般在15µm以下，5µm以下的占有相當份額。粉塵的分散度越高，即粉塵粒徑越小，其在空氣中的穩(wěn)定性越高，在空氣中懸浮越持久，人吸入機會越多，對人體危害越大。呼

9、吸性粉塵可沉淀在呼吸性的支氣管壁和肺泡壁上。長期吸入生產(chǎn)粉塵易引起肺組織纖維化為主的全身性疾病，即塵肺病，屬國家法定職業(yè)病。火電廠生產(chǎn)性粉塵73%以上是粒徑小于5µm的呼吸性粉塵。因此一定要重視粉塵危害后果的嚴重性，做好粉塵防治工作，防止疾病的發(fā)生。1.2國內(nèi)外應用現(xiàn)狀及本文設計任務1.2.1國內(nèi)外應用現(xiàn)狀我國的電廠鍋爐和工業(yè)鍋護多以煤為燃料，而燃煤鍋爐所產(chǎn)生的煙氣中含有危害環(huán)境的氣體和順粒物，因此，燃煤鍋爐是我國主要的大氣污染源之一。為了凈化鍋爐煙氣，人們采取了多種技術措施，應用除塵設備就是其中的重要措施之一。除塵設備有多種類型，它們能移達到的除塵效果各有不同，因而采用什么樣的設備

10、須按要求達到的效果來選擇。我國的鍋爐煙氣除塵，在早期便用旋風除塵器、多管除塵器和濕式除塵器的比較多，后來使用電除塵器的逐漸增加。近年來。隨著環(huán)保要求的進一步提高。不僅低效的旋風、多管除塵器和效果稍好的濕式除塵器遠不能滿足要求，就是高效的電除塵器也有捉襟見肘之感。在這種情況下，根據(jù)國外經(jīng)臉，解決辦法就是讓袋式除塵器上場。因此，進入21世紀以后，我國采用袋式除塵器進行鍋爐煙氣凈化便逐漸增多。我國的袋式除塵技術起步較早，我國早在上一世紀50年代就開始引進前蘇聯(lián)技術，60一70年代國內(nèi)少數(shù)科研院所開始引進、仿照國外技術生產(chǎn)袋式除塵器;70年代后期開始出現(xiàn)少數(shù)袋式除塵器生產(chǎn)廠家:80年代國內(nèi)生產(chǎn)廠家開發(fā)

11、生產(chǎn)了反吹風袋沖除塵器;進入90年代以來，隨著大型脈沖噴吹袋式除塵器研制成功，袋式除塵器研發(fā)和利用進入快速發(fā)展階段，尤其是近年來，隨濾料技術、自控技術、系統(tǒng)設計技術的提高，袋式除塵使用越來越多。國外發(fā)達國家很早就開始將袋式除塵器用于燃煤鍋爐的煙氣治理工程。澳大利亞是袋式除塵利用最多的國家之一，目前該國80%火電廠采用袋式除塵，該國從20世紀80年代開始實施“電改袋上程，袋式除塵器多采用強力清灰即脈沖噴吹清灰方式。德國早在18一世紀80年代就開始商業(yè)化生產(chǎn)，1954年的逆噴型吹氣環(huán)清灰技術，1957年的脈噴型袋式除塵器技術使得袋式除塵器實現(xiàn)了除塵、清灰連續(xù)操作，處理量提高數(shù)倍，特別是脈沖袋式除塵

12、器技術，它不但使操作和清灰連續(xù)，濾袋壓力損失更趨于穩(wěn)定，處理氣量進一步增大，而且內(nèi)部無運動部件，濾布壽命更長，結構簡單。20世紀70年代以后，美、日、澳及歐洲等國家，結合大規(guī)模上業(yè)生產(chǎn)，相繼開發(fā)了大型袋式除塵器應用j.燃煤電站、干法水泥回轉窯窯尾和電爐除塵式除塵器和長袋低壓脈。1袋式除塵器1.1袋式除塵器概述隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的高度發(fā)展，環(huán)境問題越來越成為大家關注的問題，環(huán)境污染不僅影響人類的生活同時也影響整個地球的生態(tài)發(fā)展和平衡，所以煙氣粉塵排放污染問題日益受到重視，排放控制要求越來越高。近年來，袋式除塵器技術發(fā)展迅速，濾料及配件性能不斷地提高，濾袋的使用壽命得到延長，袋式除塵器適用性越來越廣

13、，在電力、水泥、鋼鐵、冶金和化工等行業(yè)得到普遍應用。在工業(yè)煙塵治理過程，與靜電除塵相比，在一些比電阻高、顆粒微細、成分特殊的粉塵場合，選用袋式除塵器可以保證煙氣高效、穩(wěn)定、微量排放。所以袋式除塵器是一種較理想的高效除塵設備，其排放濃度可以實現(xiàn)5-50mg/nm3。燃煤電廠鍋爐煙氣除塵設備不僅是環(huán)保設備，也是電廠的主要生產(chǎn)設備之一（電廠的四大主機：發(fā)電機、汽輪機、鍋爐、除塵器）。因此在設計袋式除塵系統(tǒng)和濾料選擇時，必須確保袋式除塵器的長期（鍋爐及附屬設備一般三年一個大修）可靠運行，要充分考慮鍋爐及其輔機的運行工況、燃料和灰塵的特性，及運行可能出現(xiàn)的問題。在燃料不變的情況下，含塵煙氣的特性主要取決

14、于鍋爐的燃燒工況，同時也取決于除塵系統(tǒng)的設計。鍋爐的運行工況直接影響袋式除塵器系統(tǒng)，而袋式除塵器系統(tǒng)有直接影響到鍋爐的安全。如果除塵系統(tǒng)因破袋失效，會造成鍋爐引風機葉輪磨損加快；濾袋沾灰嚴重，會增加阻力，減少了引風機的抽風量，造成鍋爐正壓運行，這是很危險的。所以，在設計燃煤鍋爐袋式除塵系統(tǒng)時，一定要把除塵作為鍋爐系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，在設計時，自動監(jiān)測、自動控制、故障判斷和緊急措施都要有全面考慮。在我國燃煤電廠上使用袋式除塵系統(tǒng)還必須考慮我國電廠煙氣的特點： (1)國外電廠對燃煤品種控制十分嚴格，而我國電廠燃煤品種波動大，不同煤種不僅燃燒值不同，而且灰分、雜志成分、含硫量均不同。這樣就造成煙氣溫

15、度、煙塵含量、煙氣成分都在波動。給袋式除塵器運行管理帶來極大困難。電廠煙氣溫度在120-170之間波動。大多數(shù)電廠為提高放熱效率，煙氣溫度都控制在130-150，運行中特殊情況可略低于130或高于150。這個溫度對于中等以上含硫的煤種，正處于酸露點上，極易因酸結露腐蝕損壞濾袋。在鍋爐點火階段，要噴油助燃，常常因燃油霧化不好，燃燒不完全，使大量油霧附著于濾袋上使濾袋阻力居高不下。因鍋爐設備故障可能發(fā)生煙氣異常。例如發(fā)生爆炸事故，產(chǎn)生大量水汽使布袋結露或空氣預熱器故障使煙氣溫度超限等。為此，在我國電廠燃煤鍋爐上使用袋式除塵器必須采取以下的措施：嚴格控制煙氣溫度波動，在溫度增高時，采用噴霧降溫或摻冷

16、風等措施使溫度迅速降到袋式除塵器允許的長期工作的溫度點上。并使袋式除塵器工作在酸霧點之上5-10。為防止油霧的附著，必須對袋式除塵器噴入灰塵的預涂塵層，在鍋爐點火前，進行濾袋的預涂灰工作。設置旁路管道，當鍋爐發(fā)生爆炸等事故時刻開啟旁路閥門，將煙氣短路以保護除塵器。如與油混合燒，應盡量減少混燒的時間或減少混燒的燃油量。煤與油燃燒時應向管道噴入灰塵，并盡可能不清灰或減少清灰次數(shù)。根據(jù)燃煤電廠總圖布置和生產(chǎn)工藝的要求，袋式除塵器外形常區(qū)別于鋼鐵、水泥等行業(yè)的情況，其要求不要過長，而是長寬得當，適當寬一些。加強對除塵器的管理，嚴防濾袋破損。如發(fā)現(xiàn)破損現(xiàn)象，必須立即更換。在袋式除塵器中有旋轉式低壓脈沖除

17、塵器、管式低壓脈沖除塵器和反吹風袋式除塵器以及這些除塵器改進或改型。其中管式脈沖除塵器運行良好，維護容易。電廠鍋爐除塵器的輸灰系統(tǒng)多采用氣力輸送裝置，很少用機械輸灰系統(tǒng)。目前國內(nèi)在燃煤鍋爐煙氣凈化中采用的布袋除塵技術大致有以下5種： (1)低壓脈沖回轉式除塵器以德國魯奇公司為代表，由于內(nèi)蒙古豐泰發(fā)電有限公司的2臺200mw機組袋式除塵器的成功運行，目前國內(nèi)采用該技術并投入運行的有鄭州熱電廠、北京高景電廠等。該技術在應用過程中回轉機構的穩(wěn)定性制約著其再燃煤鍋爐上的應用，另外在回轉過程中的清灰無法做到“點對點”清灰，壓縮氣體浪費較大，且脈沖閥壽命難以與電廠大修同步。脈沖噴吹袋式除塵器（也稱管式低壓

18、脈沖除塵器）該技術是2世紀80年代初從瑞典菲達公司引進的，近二十多年來，已經(jīng)成為國內(nèi)生產(chǎn)脈沖袋式除塵器所有廠家的主導產(chǎn)品，是目前世界上應用最成功的布袋除塵技術，已經(jīng)成功運行在鋼鐵、水泥、化工、機械等行業(yè)。目前國內(nèi)采用改技術并投入運行的有焦作電廠2號、3號爐，北京第二電廠，廣州恒運電廠等。設計參數(shù)得當，均取得良好的效果。定位反吹袋式除塵器該技術是哈爾濱工業(yè)大學環(huán)保公司在1984年機械部引進美國久益公司分室反吹除塵器的基礎上，結合國內(nèi)的機械回轉扁袋除塵器及箱式脈沖袋式除塵器特點的“專利技術”。目前有所應用，因自身原因應用不廣?！爸蓖ㄊ健敝边M直出袋式除塵器該技術是國電環(huán)境研究院承擔國電集團300mw

19、機組“燃煤電廠布袋除塵技術及設備研究”課題而設計出來的，本質(zhì)是加大箱體的脈沖行噴袋式除塵器的一種形式。在試驗取得成果的基礎上，將該技術應用于國電天津第一熱電廠的馬鋼熱電廠的電除塵起改造工程中。電袋復合除塵器國外早就有這樣的電袋復合的除塵方式。近年在幾個電廠的除塵器改造中得到應用，保留除塵器的一電場，并在二、三電場拆除所有極線、極板改為袋式除塵器，這種除塵器成為“電袋復合除塵器”。該技術設備使用于靜電除塵器的改造中。1.2袋式除塵器的基礎知識常用術語含義：1、過濾面積：指起濾塵作用的濾料有效面積，以計。過濾面積的計算通常采用下列1-2-1公式： s=q/v （1-2-1）式中：s過濾面積，q處理

20、風量，/hv處理風速，m/min2、過濾速度：指含塵氣體通過濾料有效面積的表觀速度，以m/min計。袋式除塵器過濾風速的大小與袋式除塵器的使用壽命及投資都有很大的關系，過濾風速過高，其清灰頻率高，設備阻力大，不僅會造成濾袋及脈沖閥的使用壽命縮短，而且能耗大。過濾風速過低，又會使設備體積龐大，投資增高，為此應按不同的工況條件選擇最佳的過濾速度。3、處理風量：指進入袋式除塵器的含塵氣體工況風量，以/h或/min計。4、設備阻力：指氣流通過除塵器的流動阻力，即入口與出口處氣流的平均全壓之差，以pa或kpa計。袋式除塵器的設備阻力一般可通過清灰機構自動保持在設計時所預定的數(shù)值。實際過程的袋式除塵器的阻

21、力大多在500-2000pa的范圍內(nèi)。對于脈沖式除塵器的阻力一般按下列經(jīng)驗公式1-2-2計：p=1390（140%）（1-2-2）式中：p粉煤鍋爐應用的脈沖噴吹袋式除塵器總阻力，pa過濾速度對于中小型鍋爐脈沖除塵器，在正常工況下其設備阻力設計時，一般要求低于1200pa為宜。漏風率：在現(xiàn)場測定中，指漏入或漏出除塵器本體的風量與入口風量的比率，以%計，漏風率計算公式：=（-v）/v100（1-2-3）式中：漏風率，%除塵器出口的氣體流量，/h干氣體v除塵器進口的氣體流量，/h干氣體6、入口粉塵濃度：指入口含塵氣體的單位標態(tài)體積中所含固體顆粒的質(zhì)量，以g/干氣體計7、出口粉塵濃度：指出口含塵氣體的

22、單位標態(tài)體積中所含固體顆粒的質(zhì)量，以g/干氣體計8、除塵效率：指含塵氣體通過除塵器時所捕集的粉塵量占進入除塵器的粉塵總量的百分數(shù)，以%計。1.3袋式除塵器的工作原理及工作過程粉塵煙氣經(jīng)過袋式除塵器濾袋時，濾料纖維對粉塵的篩分、截留、慣性、擴散、粘附、靜電和重力作用，將粉塵阻留在濾袋表面達到粉塵與氣體分離，達到凈化煙氣的目的。當粉塵粒徑大于濾料中纖維間孔隙或濾料上沉積的粉塵間的孔隙時，粉塵即被篩濾下來。通常的織物濾布，由于纖維間的孔隙遠大于粉塵粒徑，所以剛開始過濾時，篩分作用很小，主要是纖維濾塵機制慣性碰撞、攔截、擴散和靜電作用。但是當濾布上逐漸形成了一層粉塵粘附層后，則碰撞、擴散等作用變得很小

23、，而是主要靠篩分作用。一般粉塵或濾料可能帶有電荷，當兩者帶有異性電荷時，則靜電吸引作用顯現(xiàn)出來，使濾塵效率提高，但卻使清灰變得困難。近年來不斷有人試驗使濾布或粉塵帶電的方法，強化靜電作用，以便提高對微粒的濾塵效率。重力作用只是對相當大的粒子才起作用。慣性碰撞、攔截及擴散作用，應隨纖維直徑和濾料的孔隙減小而增大，所以濾料的纖維愈細、愈密實，濾塵效果愈好。煙塵進入袋式除塵器后，濾袋表面攔截、沉積粉塵，當粉層達到一定厚度后，濾袋的阻力會上升、透氣性下降，此時通過清灰裝置使粉層剝落沉降，恢復濾袋的阻力，所以袋式除塵器是一種周期性收集粉塵和清灰的工作過程，不同類型的袋式除塵器清灰結構和方式不同.1.4袋

24、式除塵器的分類1.4.1按清灰方式分類清灰是使袋式除塵器能長期持續(xù)工作的決定性要素。清灰的基本要求是從濾袋上迅速而均勻地剝落沉積的粉塵，同時通常又要求能保持一定的一次粉塵層，并且不損傷濾袋和消耗較少的動力。清灰方式的特征是袋式除塵器分類的主要依據(jù)。從清灰方式上區(qū)分有機械振動式、反吹風式、回轉反吹風式、脈沖噴吹式、氣箱脈沖式五類。圖一 清灰機制示意1、機械振動式：機械振動式清灰是利用機械裝置使濾袋產(chǎn)生振動使粉層剝落達到清灰目的，其特點：結構原始、簡單、清灰能力有限，對于粘性較強、顆粒微細的粉塵達不到應有的清灰效果。所以一般在使用要求高、煙氣量大的場合不采用這種類型。圖二 機械震動袋式除塵器2、反

25、吹風式：反吹風式清灰是利用除塵器系統(tǒng)的壓力或反吹動力風機產(chǎn)生的逆向氣流，使濾袋發(fā)生癟塌（內(nèi)濾時）或鼓脹（外濾時）變形使粉層剝落達到清灰目的。一般反吹風式采用分室結構，每室配置一套主氣閥和反吹風閥，一室清灰時關閉和開啟該室的主氣閥和反吹風閥。反吹風袋式除塵器有濾袋規(guī)格大、過濾風速低、清灰柔和可以延長濾袋壽命的優(yōu)點，也有占地面積大、設備造價高、清灰力度弱的缺點。適合在選用織布玻璃纖維的高溫工況下使用。圖三 反吹風袋式除塵器工作示意圖3、回轉反吹風式：回轉反吹風袋式除塵器一般為圓筒形，利用高壓風機或鼓風機作為反吹清灰動力，通過帶轉動機構懸臂的噴嘴對濾袋旋轉反吹，以達到清灰目的。在旋轉機構上有連續(xù)旋轉

26、反吹和布進定位反吹兩種結構。由于旋轉機構、反吹風氣路（與轉動部件之間的密封）故障率高，設備的總體可靠性較差。圖三 回轉反吹分袋式除塵器工作示意圖4、脈沖噴吹式：脈沖噴吹又稱行噴吹脈沖，壓縮空氣通過氣包、脈沖閥、噴吹管、噴吹口對濾袋瞬間噴吹、引流，使濾袋迅速鼓脹、反吹，使粉層快速剝落達到清灰目的。它具有占地面積小、結構靈活、布置緊湊、濾袋拆裝方便等優(yōu)點，是目前使用最廣泛、清灰最高效的濾袋除塵器。其清灰結構最大特點在于濾袋按行排列設計，每行濾袋出口上方配置一根噴吹管和一個與氣包連接的脈沖閥，噴吹管下方對應每個濾袋中心開一個噴吹孔，壓縮空氣是通過噴吹孔進入濾袋清灰的。脈沖閥動作一次完成一行濾袋的清灰

27、。圖四 脈沖噴吹袋式除塵器工作示意圖5、氣箱脈沖式袋式除塵器：氣箱脈沖清灰技術是我國上世紀80年代引進的美國富樂公司技術，當時主要應用在水泥行業(yè)。其特點于采用分室和氣路切換閥，每室配置12個脈沖閥，清灰時關閉該室氣路切換閥，壓縮空氣通過脈沖閥噴進花板上方的凈氣室，氣流瞬間氣振、擴散、膨脹，產(chǎn)生反向壓力使濾袋鼓脹達到清灰目的。它與脈沖噴吹技術很接近，不同之處在于脈沖閥數(shù)量少、清灰結構更簡單。圖五 氣箱脈沖袋式除塵器工作示意圖1.4.2按濾袋形狀分類a.圓袋：大多數(shù)袋式除塵器多采用圓形濾袋。圓形濾袋受力均勻，支撐骨架及連接方式簡單，清灰所需動力較少，檢查維護方便。b.扁袋：扁袋通常呈平板形。扁袋布

28、置緊湊，可在同樣體積空間布置較多的過濾面積，一般節(jié)約空間20%-40%。但扁袋結構復雜，制作要求較高，濾袋之間容易被粉塵堵塞。脈沖褶式濾筒：（a）一體型設計，免除濾袋框架，大大縮短安裝時間。（b）與一般濾袋相比，過濾面積大，占地、占空間?。稍黾?3倍的過濾面積）。（c）.適合大部分花板口和下裝式接口設計，彈性的橡膠頂部確保結合緊密。（d）.可顯著降低氣布比。（e）.屬于表面過濾，可大大減少系統(tǒng)壓差。（f）.脈沖清灰時所需壓縮空氣的壓力較低，節(jié)省壓縮空氣用量。（g）.過濾元件長度尺寸較短，可避免入口氣流的沖擊，減少磨損問題.（h）適用粉塵濃度較低的場合。1.5袋式除塵器的主要參數(shù)1.5.1氣布

29、比（gastoclothratio）氣布比也叫過濾風速v，指氣體通過濾料的平均速度。單位是m/min，也可用式子表示為：v=q/60a（1-5-1）式中：q-通過濾料的氣體流量，m3/h（工況）a-濾料總面積，m21.5.2壓力降（pressuredrop）也叫壓力損失袋式除塵器的壓力降也就是設備阻力，它不但影響整個系統(tǒng)的能耗，還決定著除塵效率和清灰的時間間隔。袋式除塵器的壓力損失與它的結構形式、濾料特性、過濾速度、粉塵濃度、清灰方式、氣體溫度及氣體黏度等因素有關。它基本上由三部分組成。（1-5-2）式中：p袋式除塵器設備阻力，pa；pc除塵器結構阻力，pa；p0清潔濾料的阻力，pa；pd濾料

30、上附著粉塵的阻力，pa。除塵器結構阻力是指氣體通過入口、出口以及除塵器內(nèi)部的分布板、擋板、引射器、煙道改變流向和流速等產(chǎn)生的阻力。正常情況下，這部分阻力一般為200500pa(2050mmh2o)；清潔濾料的阻力(p0)是指濾料未附著粉塵時的阻力。該項阻力較小。過濾速度為0.1-5m/min的狀態(tài)下，氣體通過潔凈濾料流動時，雷偌數(shù)很小，流動屬于層流，其阻力可用以下式表示：（1-5-3）式中：v濾速（cm/s）；d濾料纖維直徑（cm）；h纖維層厚（cm）；纖維斷面形狀系數(shù)；氣體粘滯系數(shù)（pa.s）；am為填充系數(shù)。通常情況簡化為：（1-5-4）式中：濾料的阻力系數(shù)，1m；氣體的動力黏度，kg(m

31、·s)；過濾速度，ms。(3)濾料上粉塵層的阻力（1-5-5）式中：粉塵層的阻力系數(shù)，1m；a粉塵層的比阻力，mkg；m粉塵負荷，kgm2。于是，積塵濾料的總阻力為（1-5-6）在一般情況下p050200pa，而pd5002500pa。通常，a值不是常數(shù)，它取決于粉塵堆積負荷m、粉塵粒徑、粉塵層的空隙率及濾料的特性等。a一般為1091012mkg。對于清潔濾料，實用上常以透氣率指標表示其阻力。透氣率系指壓差124.5pa(12.7mmh2o)時，濾料對大氣的過濾速度(cms)。影響設備壓力損失的因素（1）過濾風速：袋式除塵器的壓力損失在很大程度上取決于選定的過濾風速。除塵器結構阻力、

32、清潔濾料的阻力及濾料上附著粉塵層的阻力都隨過濾風速的提高而增加。如圖六所示。圖六 阻力與過濾風速的關系（2）粉塵堆積：粉塵堆積負荷(m)對積塵濾料的阻力有決定性的影響。除直接關系著pd的大小外，上述式1-5-5中的a值亦隨m值而變化。下圖所示為實用m值范圍內(nèi)的a值。（3）濾料的特性：不同結構濾料的阻力通常有如下關系：長纖維濾料高于短纖維濾料；不起絨濾料高于起絨濾料；紡織濾料高于氈類濾料；表面壓光濾料高于不壓光濾料；纖維斷面復雜濾料小于不復雜濾料；布料較重的濾料高于較輕的濾料。（4）過濾時間：工作過程中袋式除塵器的阻力不是定值，而是隨時間變化的。隨著過濾的進行，濾料上附著的粉塵層逐漸增厚，透光性

33、降低，阻力便相應增加。這將使風機工作風量減小，粉塵穿透量增大，并可能抽去濾料縫隙間的沉積粉塵，使除塵效率降低。此時便需清灰，以便將阻力控制在一定范圍之內(nèi)。因而，設備阻力的變化實際如下圖所示。對于分室的袋式除塵器，常用逐室中斷過濾進行清灰的方法。此時，總抽風量稍有下降，設備阻力亦略有增加。當清灰結束重新恢復濾塵時，由于清灰濾室的阻力已下降，所以袋式除塵器總風量將增加，設備阻力將下降。圖七 阻力與時間的關系圖八 分室袋式除塵器阻力隨時間的變化實際上，濾料清灰后其阻力只能降低到清灰前的2080，而不能恢復到新濾料狀態(tài)，這是因為濾料上含殘存初次粉塵層。而且殘存初次粉塵層的量會隨使用時間推移而增加。一般

34、情況是，袋式除塵器的壓力損失在剛使用時增加較快，但經(jīng)12個月便趨穩(wěn)定，以后雖有增加但比較緩慢，多數(shù)趨于定值。（5）清灰方式：在同樣條件下，采用高能量清灰方式(如脈沖噴吹、氣環(huán)反吹等)的設備阻力較低，而采用低能量清灰方式(如機械振動、逆氣流等)的設備阻力較高，這是由于清灰后濾料與剩余粉塵量不同所致。其中濾料的粉塵阻力pd包括：（i）初始粉塵層阻力pdo，指不能清除掉的粉塵形成的阻力，隨時間變化（j）動態(tài)粉塵層阻力pdc，指通過清灰可以清除掉的粉塵形成的阻力，這一阻力隨容塵量的增加而上升，但清灰后趨于零。1.6袋式除塵器選型及各種因數(shù)的考慮進行袋式除塵器選型時.應綜合考慮除塵原理、結構形式、濾布性

35、能、清灰方式等,首先收集有光設計資料(包括凈化氣體特征、粉塵特征、凈化指標,各種袋式除塵器的性能,特別是清灰方式等項內(nèi)容),依據(jù)袋式除塵器特點和選用注意事項,計算有關參數(shù),最后確定形式。1.6.1袋式除塵器的性能特點和選用注意事項袋式除塵器時一種高效除塵裝置,其性能穩(wěn)定可靠,負荷變化適應性能強,運行管理簡便,所收干塵便于處理與回收利用,廣泛地用于各種工業(yè)尾氣的凈化除塵。于文丘里除塵器相比,動力消耗少,沒有泥漿處理問題:與電除塵相比,結構簡單,附屬設備少,投資省,可以回收高比電阻的粉塵。因此對于微細的干燥粉塵,采用袋式除塵器捕集是適宜的。下表列出了袋式除塵器的一些應用情況。粉塵種類纖維種類清灰方

36、式過濾風速/(m/min)粉塵比阻力系數(shù)/(n.min/gm)飛灰（煤）玻璃、聚四氟乙烯逆氣流、脈沖噴吹、機械振動058-181.71-2.51飛灰（油）玻璃逆氣流1.98-2.350.79水泥玻璃、丙烯酸系、聚酯逆氣流、機械振動0.46-0.642.00-11.69銅玻璃、丙烯酸系機械振動0.18-0.822.51-10.86電爐玻璃、丙烯酸系逆氣流、機械振動0.46-1.227.5-119硫酸鈣聚酯 2.280.067碳黑玻璃、聚四氟乙烯、丙烯酸系、諾梅克斯逆氣流、機械振動0.34-0.493.67-9.35白云石聚酯逆氣流1.00112飛灰（焚燒）玻璃逆氣流0.7630石膏棉、

37、丙烯酸系機械振動0.761.05-3.16氧化鐵諾梅克斯脈沖噴吹0.6420.17石灰窯玻璃逆氣流0.701.50氧化鉛聚酯逆氣流、機械振動0.309.50燒結塵玻璃逆氣流0.702.082）袋式除塵器主要用于控制粒徑1um左右的微粒，當含塵氣體粒徑5um時，最好采用二級除塵。3）袋式除塵的適應性強，可捕集各種性質(zhì)的粉塵，不會因粉塵比電阻等性質(zhì)而影響除塵效率。適應的煙塵濃度范圍大，可從每立方十數(shù)百毫克至數(shù)十克甚至上百克。而且入口含塵濃度和煙氣量波動范圍大時，也不會影響除塵器的除塵效率和壓力損失。4）袋式除塵器不適應用于凈化油霧、水霧及黏結性強的粉塵：處理相對濕度高的含塵氣體時，需采取保溫或加熱

38、措施，以避免結露“糊袋”問題。5）袋式除塵器的規(guī)格多樣，使用靈活。處理風量可由不足200/h直至每小時數(shù)百萬立方米。即可制成直接設于室內(nèi)產(chǎn)塵設備近旁的小型機組，也可制成大型的除塵器室。6）濾袋是袋式除塵器的重要部件，根據(jù)濾袋性能，要選擇相應的耐溫、耐腐蝕等性能的限制，特別是長期使用時，溫度應限于280以下。當含塵氣體溫度過高時，需要采取降溫措施，這會導致除塵系統(tǒng)復雜化和造價提高。7）清灰方式可作為選型的重要條件，而清灰方式受粉塵粘性、過濾速度、空氣阻力、壓力損失、凈化效率等因素制約。所以要依據(jù)主要制約因素，確定清灰方式：在依據(jù)清灰方式和清灰制度選定清灰方式。8）當入口含塵濃度過大時，宜設預除塵

39、裝置。1.6.2選型設計計算1） 確定袋式除塵器的形式在進行除塵器選型設計時首先要決定采用何種袋式除塵器。例如，處理氣體量適中，廠房面積受限制，可以考慮采用脈沖噴吹袋式除塵器：處理氣體量達的場合可以考慮采用逆氣流清灰袋式除塵器。2） 根據(jù)含塵氣體特征，選擇合適的濾料選擇時應考慮濾料捕集制定粉塵的性能、耐氣體和粉塵腐蝕的能力、耐高溫的能力等。如氣體溫度超過150且低于300，可以選用玻璃纖維濾袋：對纖維狀粉塵則應選用表面較光滑的尼龍等濾袋：對于一般工業(yè)性粉塵，可選用滌綸布、棉絨布等濾袋。氣體的溫度和濕度是選擇濾料主要考慮的因素，每種濾料都對應著一最高使用溫度。由于很多高溫氣體

40、煙氣適合采用袋式除塵器捕塵，所以在煙氣溫度超過濾袋耐溫上限時，應在陳除塵器之前加設預冷卻系統(tǒng)。隨著氣體的冷卻，氣體的相對濕度增高，必須防止水氣凝結，以免造成粉塵在濾料上結塊。一般要求氣體溫度高于露點溫度30左右。3） 根據(jù)除塵器形式、濾袋種類、氣體含塵濃度、允許的壓力損失等可確定清灰方式4） 根據(jù)濾料和清灰方式確定氣速，計算過濾面積，最后確定濾袋尺寸和數(shù)目a處理氣體量的計算  計算袋式除塵器的處理氣體量時，首先要求給出工況條件下的氣體量，即實際通過袋式除塵器的氣體量，并且還要考慮除塵器本身的漏風量。這些數(shù)據(jù)，應根據(jù)已有工廠的實際運行經(jīng)驗或監(jiān)測資料來確定。

41、如果缺乏必要的數(shù)據(jù)，可按生產(chǎn)工藝過程產(chǎn)生的氣體量，在增加集氣罩混進的空氣量（約20%-40%）來計算：          q=qs（273tc）×101.324   (1k)   （1-6-1）                    

42、60;                                  式中:q-通過除塵器的含塵氣體量，m3/h;qs-生產(chǎn)過程產(chǎn)生的氣體量，m3/h;tc-除塵器內(nèi)氣體的溫度，;pa-環(huán)境大氣壓，kpa;k除塵器前漏風系數(shù)。應該注意，如果生產(chǎn)過程產(chǎn)生的氣

43、體量是工作狀態(tài)下的氣體量，進行選型比較時則需要換算為標準狀態(tài)下的氣體量。  b)過濾風速的選取 過濾風速的大小，取絕于粉塵的性質(zhì)、濾料種類、要求的除塵效率和清灰方式等，一般按除塵其樣本推薦的數(shù)據(jù)及使用者的實踐經(jīng)驗選取。表所列過濾風速可供選取時參考。通常粉塵細、密度大時，則應該選取較低的過濾風速，因為過濾風速過高時，會導致非常高的壓力損失粉塵通過率：采用素布、玻璃纖維等不起絨濾料時，應選取較低的過濾風速：采用絨布、毛呢濾布時，可適當提高過濾風速：選用氈子濾料時，則可選取較高的過濾風速。凈化效率要求高時，過濾風速度要低一些，反之則可高一些。  c)

44、過濾面積的確定 1總過濾面積。根據(jù)通過除塵器的總氣量和選定的過濾速度，按式計算總過濾面積：                 a=q/60u（1-6-2）式中: a-總過濾面積，m2；  q-通過除塵器的總氣體量，m3/h；  u-過濾風速，m/min。          

45、0;                                   確定總過濾面積，還要考慮以下三項附加值。a.漏風附加：考慮到除塵系統(tǒng)的嚴重程度和漏風情況，一般應附加10%-15%。b.清灰附加：考慮到清灰時停止過濾的情況，應附加清灰時間占運

46、行時間的百分比。c.維修附加：考慮到更換部件、檢查后維修的情況，應附加停止過濾的濾料面積占總面積的百分比。2單條濾袋面積：單條圓形濾袋的面積，通常用下式計算：     ad=dl（1-6-3）式中：ad-單條圓形濾袋的公稱面積，：  d-濾袋直徑，mm  l-濾袋長度，m: 在濾袋加工過程中，因濾袋要固定在花板或短管，有的還要吊起來固定在袋帽上，所以濾袋兩端需要雙層縫制甚至多層縫制，雙層縫制的這部分因阻力加大已無過濾作用，同時有的濾袋中間還要加固定環(huán)，這部分也沒有過濾作用，故上式可改為：aj=d

47、l-ax （1-6-4）式中：aj-濾袋凈過濾面積（有效過濾面積），：ax-濾袋未能起過濾作用的面積，：其他符號意義同前。例如，在大中型反吹風除塵器中，濾袋長10m，直徑0.292m，公稱過濾面積為0.292××10=9.25，如果扣除沒有過濾作用的面積0.75，凈過濾面積為8.5，由此可見，濾袋沒有的過濾面積占濾袋面積的5%-10%。所以在大中型除塵器規(guī)格中，應注明凈過濾面積大小。但在現(xiàn)有除塵器樣本中，過濾面積多數(shù)指的是公稱過濾面積，在設計和選用中應該注意。3濾袋數(shù)量。求出總過濾面積和單條濾袋的面積后，就可以算出濾袋條數(shù)。如果每個濾袋室的濾袋條數(shù)是確實的，還可以

48、由此計算出整個除塵器的室數(shù)，盡管在除塵器的設計或選用中按需要確定室數(shù)，但是從場地布置和維修方便考慮，常把超過6個室的除塵器的室數(shù)定為雙排，把少于5個室的除塵器的室數(shù)定為單排。5）袋式除塵器的設計內(nèi)容若是選型設計，則可根據(jù)上述計算出的處理分量和過濾面積即可選定除塵器型號規(guī)格。若需自行進行設計，則可按以下步驟進行。1確定濾袋的尺寸即直徑d和高度l.2計算每只濾袋面積。3計算濾袋數(shù)。若需要濾袋數(shù)較多時，可根據(jù)清灰方式及運行條件，將濾袋分成若干組，每組內(nèi)相鄰的兩濾袋凈距一般取50-70，組與組之間以及濾袋與外殼之間的距離，應考慮更換濾袋和檢修的需要。4進行其他輔助設計：a.殼體設計，包括除塵器箱體，進

49、排氣風管形式，灰斗結構，檢修孔及操作平臺等，如箱體和進排風氣管帶壓，則應按壓力容器設計和強度計算：b.粉塵清灰機構的設計和清灰制度的確定：c.粉塵輸送、回收及綜合系統(tǒng)的設計等。1.6.2選型中應考慮的因素1處理風量:袋式除塵器的處理風量必須滿足系統(tǒng)設計風量的要求，并考慮管道漏風系數(shù)。系統(tǒng)風量波動時，應按最高風量選用袋式除塵器。高溫煙氣中應按煙氣溫度折算到工況風量來選用袋式除塵器。2使用溫度:袋式除塵器的使用溫度受以下兩個條件的制約。(1)濾料材質(zhì)所允許的長期使用溫度和短期最高使用溫度，一般應按長期使用溫度采取。(2)為防止結露，煙氣溫度所允許的最低限度，一般應保持除塵器內(nèi)的煙氣溫度高于露點15

50、20。對于高溫塵源，必須將含塵氣體冷卻至濾料能承受的溫度以下。在高溫煙氣中往往含有大量水分子和sox，鑒于sox的酸露點較高，這時確定袋式除塵器的使用溫度時，應予特別的注意。在凈化溫度接近露點的高溫氣體時，應以間接加熱或混入高溫氣體等方法降低氣體的相對濕度，以防結露，影響袋式除塵器的使用。3氣體的組成:氣體的含水量，決定了露點的高低。在考慮被處理氣體中含有可燃性、腐蝕性以及有毒性氣體時，必須掌握氣體的化學成分。而一般情況下，則可按照處理空氣來選用袋式除塵器。對于可燃性氣體，如co等，當其與氧共存時，有可能構成爆炸性混合物。若不在爆炸界限之內(nèi)，可直接使用袋式除塵器，但應采氣密性高的結構，并采取防

51、爆措施及選用電阻低的濾料。若達到爆炸界限，則應在進入除塵器前設置輔助燃燒器，待氣體完全燃燒并經(jīng)冷卻后，才能進入袋式除塵器。對于腐蝕性氣體，如氧化硫、氯及氯化氫、氟及氟化氫、磷酸氣體等，需根據(jù)腐蝕氣體的種類選擇濾料、殼體材質(zhì)及防腐方法等。4煙氣含塵濃度:煙氣的入口含塵濃度對袋式除塵器的壓力損失和清灰周期、濾料和箱體的磨損及排灰裝置的能力等均有較大影響，濃度過大時應設預除塵。5粉塵特性:附著性和凝聚性這一屬性對袋式除塵器的清灰效果和除塵效果有較大影響。粒徑分布粉塵中的細微部分對于袋式除塵器的除塵效果和壓力損失影響較突出；而在入口含塵濃度高和粉塵硬度大時，粗顆粒粉塵對濾料和殼體等的磨損影響較顯著。粒

52、子形狀通常在過濾特殊形狀的粉塵時，才考慮此因素。例如纖維性粉塵，因容易凝聚成絮狀物而難以被清離濾袋，因而袋式除塵器應采用外濾式，適當降低過濾風速，并采用特殊清灰措施。粒子的密度粉塵假密度越小，清灰便越困難，因而必須適當降低過濾風速。此外，假密度直接影響卸灰裝置的能力。吸濕性和潮解性具有較強吸濕性和潮解性的粉塵，極易在濾袋表面吸濕而固化或潮解成稠狀物，致使袋式除塵器壓力損失增大而不能工作。在過濾這些粉塵時，必須采取包括加熱保溫在內(nèi)的措施。磨啄性磨啄性強的粉塵系指硬度高且粒度粗的粉塵，它們?nèi)菀啄p濾袋和殼體等，應設法防止或減輕其危害。帶電性容易帶電的粉塵常使清灰困難，因而選擇過濾風速必須適當。若粉

53、塵可能因靜電發(fā)生的火花而引起爆炸，則應采取防靜電措施。爆炸性、可燃性爆炸性粉塵應采取防爆防火措施。6設備阻力:每一類袋式除塵器都有其一定的阻力范圍。但選用時可能需根據(jù)風機能力等因素做適當?shù)淖儎?。此時應對過濾風速、清灰周期做相應的調(diào)整。7工作壓力:一般情況下，要求袋式除塵器的耐壓度為30005000pa(約300500mmh2o)，當采用羅茨鼓風機為動力時，要求耐壓度為1500050000pa(約15005000mmh2o)，在少數(shù)場合(例如高爐煤氣凈化)，要求的耐壓度超過105pa。8工作環(huán)境:室外安裝袋式除塵器時，應考慮相應的電氣系統(tǒng)及采取防雨措施。袋式除塵器設在有腐蝕性的氣體或粉塵的環(huán)境中

54、，或者在海岸近旁或船上，則應仔細選擇除塵器的結構材質(zhì)和防腐涂層。袋式除塵器用于寒冷地帶，若以壓縮空氣清灰或采用氣缸驅動的切換閥時，必須防止壓縮空氣中的水分凍結，以免運轉失靈。1.7袋式除塵器的濾料選擇標準濾料是袋式除塵器的主要組成部分之一，袋式除塵器的性能在很大程度上取決于濾料的性能。濾料的性能，主要指過濾效率、透氣性和強度等，這些都與濾料材質(zhì)和結構有關。根據(jù)袋式除塵器的除塵原理和粉塵特性，對濾料提出如下要求:(1)容塵量大，清灰后能保留一定的永久性容塵，以保持較高的過濾效率；(2)在均勻容塵狀態(tài)下透氣性好，壓力損失?。?3)抗皺折、耐磨、耐溫和耐腐蝕性好，機械強度高；(4)吸濕性小，易清灰；

55、(5)使用壽命長，成本低。2燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化碳濃度的計算2.1煙氣量的計算設計原始資料:鍋爐房情況：鍋爐型號： szl4-13型 共四臺煤耗量： 600kg/h煙氣出口前阻力： 850pa煙氣溫度： 1800c空氣過剩系數(shù)： a=1.4煙氣密度： 1.34kg/m3排煙中飛灰占不可燃成分的比例：16%燃煤特性:car=65% har=7% sar=0.9% oar=5.1% nar=1% mar=5% aad=16%煙氣特性：空氣含水（標準狀態(tài)下）按0.01293kg/m3；煙氣其他性質(zhì)按空氣計算處理要求：按鍋爐大氣污染物排放標準(gb313271一2001)中二類區(qū)標準執(zhí)行一氧化碳排放標準(標準狀態(tài)下):900mg/m3；煙塵濃度排放標準(標準狀態(tài)下):200mg/m3;2.2標準狀態(tài)下的理論空氣量假設：（1）煤中固定氧可以用于燃燒；（2）煤中硫主要氧化為so2；（3）不考慮nox的生成；（4）煤中n在燃燒時轉化為n2。標準狀態(tài)下的理論空氣量：1kg收到基燃料完全燃燒而又沒有剩余氧存在是所需要的空氣量，稱為理論空氣量，用符號v0表示，單位為nm/kg。碳完全燃燒時：c+o2=co2（