大氣除塵設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、環(huán)境工程課程設(shè)計(jì)環(huán)境工程專題課程設(shè)計(jì)（氣）（除塵部分）設(shè)計(jì)說明書班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院2015年12月一、 工程概況1二、設(shè)計(jì)說明12.1 設(shè)計(jì)原則12.2 設(shè)計(jì)范圍22.3 設(shè)計(jì)規(guī)模22.4 設(shè)計(jì)參數(shù)與指標(biāo)2三、工藝選擇23.1 除塵技術(shù)簡介23.2 可供選擇的除塵技術(shù)33.3 方案的技術(shù)比較3四、處理流程44.1 除塵系統(tǒng)44.2 除塵器系統(tǒng)44.3 輸灰系統(tǒng)44.4 控制系統(tǒng)(不作設(shè)計(jì)要求)4五、預(yù)期處理效果5六、主要設(shè)施與設(shè)備設(shè)計(jì)選型56.1 設(shè)計(jì)計(jì)算56.1.1 煙氣流量與凈化效率計(jì)算56.1.2 除塵器設(shè)計(jì)計(jì)算66.1.3 管道的設(shè)計(jì)計(jì)算106

2、.1.4 風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算126.1.5 除塵器的總裝配圖136.2 主要設(shè)備型號(hào)及技術(shù)參數(shù)確定14七、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析157.1 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)157.2 人員編制157.3 工程概算157.4 運(yùn)行費(fèi)用分析161、 工程概況已知杭州市某廠新建2臺(tái)35t/h燃煤工業(yè)鍋爐(沸騰床鍋爐直徑4m)，其除塵系統(tǒng)管道布置如圖1。每臺(tái)鍋爐產(chǎn)生的煙氣量估計(jì)為：基數(shù)61000 Nm3/h+學(xué)號(hào)序號(hào)*100Nm3/h，煙塵濃度為35.0g/Nm3，其粒徑<5m占70%，煙氣經(jīng)降溫至120進(jìn)入除塵器，煙窗的直徑3m，高度45m，局部阻力損失60Pa。試設(shè)計(jì)該除塵凈化系統(tǒng)。排放煙塵濃度要求達(dá)到鍋爐大氣污染物排放

3、標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2014）規(guī)定的重點(diǎn)地區(qū)鍋爐大氣污染物特別排放限值的規(guī)定。圖1 除塵系統(tǒng)平面布置圖二、設(shè)計(jì)說明2.1 設(shè)計(jì)原則（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可靠，總體布局合理。（2）避免二次污染，降低能耗，近期遠(yuǎn)期結(jié)合、滿足安全要求。（3）采用成熟、合理、先進(jìn)的處理工藝，處理能力符合處理要求；（4）投資少、能耗和運(yùn)行成本低，操作管理簡單，具有適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)；（5）在設(shè)計(jì)中采用耐腐蝕設(shè)備及材料，以延長設(shè)施的使用壽命；（6）廢氣處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮事故的排放、設(shè)備備用等保護(hù)措施；（7）工程設(shè)計(jì)及設(shè)備安裝的驗(yàn)收及資料應(yīng)滿足國家相關(guān)專業(yè)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范。2.2 設(shè)計(jì)范圍工程設(shè)計(jì)范圍從燃煤廢氣的接入管開始至除塵器處理后

4、煙囪排放為止。包括處理工藝、除塵設(shè)備、管道、控制、風(fēng)機(jī)等的設(shè)計(jì)。2.3 設(shè)計(jì)規(guī)模(1) 處理煙氣流量（工況）：總的煙氣量為：(2) 處理濃度：煙塵濃度為35.0g/Nm3，其粒徑<5m占70%。2.4 設(shè)計(jì)參數(shù)與指標(biāo) （1） 處理煙氣量（標(biāo)況）：；（2） 煙氣溫度：120；（3） 入口含塵濃度：35.0g/Nm3；（4） 電場數(shù)：2個(gè)；（5） 粒徑<5m占60%；（6） 排放指標(biāo)：30mg/Nm3。三、工藝選擇3.1 除塵技術(shù)簡介從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設(shè)備稱為除塵裝置。根據(jù)主要的除塵機(jī)理，目前常用的除塵器可分為：機(jī)械除塵器；電除塵器；袋式除塵器；濕式除塵器等。但每種除塵

5、凈化系統(tǒng)總有其技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的除塵設(shè)施與工藝。靜電除塵分離粉塵靠的是靜電力即庫侖力。靜電除塵的三個(gè)基本過程：懸浮粒子荷電-高壓直流電暈；帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集-延續(xù)的電暈電場或光滑的不放電的電極之間的純靜電場；捕集物從集塵表面上清除-隔一定時(shí)間振打除去接地電極上的粉塵層并使其落入灰斗,完成除塵過程。濕式除塵使含塵氣體與液體(一般為水)密切接觸,利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其它作用捕集塵?；蚴沽皆龃蟮脑?。袋式除塵是利用多孔纖維材料制成的濾袋(簡稱布袋)將含塵氣流中的粉塵捕集下來的方法。電袋復(fù)合式除塵是電除塵器和布袋除塵器機(jī)結(jié)合，利用電除塵器的第一電場作為一級(jí)除塵

6、單元，除去煙氣中80%90%的粉塵顆粒，再用布袋作為二級(jí)除塵單元,除去剩下的微細(xì)顆粒。3.2 可供選擇的除塵技術(shù)目前常用的除塵器可分為：機(jī)械除塵器；濕式除塵器；袋式除塵器；電除塵器等。機(jī)械除塵一般用來捕集5m以上的塵粒,除塵效率可達(dá)80%90%，若捕集小于5m的塵粒，則效率較低。 濕式除塵由于利用慣性擴(kuò)散與凝集的作用力進(jìn)行除塵，其除塵阻力損失達(dá)到80010000pa，不適用于處理大煙氣量。根據(jù)已知的煙氣特性，可排除機(jī)械除塵和濕式除塵作為除塵技術(shù)的考慮。靜電除塵、袋式除塵均為適用的除塵方法，其處理溫度均為小于400攝氏度，處理粒徑均小于今為5m，且均能處理大的煙氣量，而且均能達(dá)到達(dá)標(biāo)排放。3.3

7、 方案的技術(shù)比較電除塵器袋除塵器優(yōu)點(diǎn)1. 可以處理較高溫度的煙氣（400）2. 壓力損失較?。s200500Pa）3. 能耗低4. 處理煙氣量大5. 對(duì)細(xì)粉塵捕集效率高1. 操作簡單2. 較低的爆炸危險(xiǎn)3. 受煙氣性質(zhì)變化影響小，對(duì)粉塵的性質(zhì)適應(yīng)性廣4. 出口排放濃度隨入口含塵濃度的變化不大缺點(diǎn)1. 一次性投資高2. 安裝精度要求高3. 對(duì)粉塵比電阻有一定要求1. 用于煙氣溫度較低2. 壓力損失大投資和操作維護(hù)費(fèi)用高3. 對(duì)濕度大粉塵易堵塞 針對(duì)該廠使用的燃煤工業(yè)鍋爐是沸騰床鍋爐，盡管沸騰層內(nèi)的燃燒比較充分，從布風(fēng)板排渣管排出的冷渣碳含量很小(質(zhì)量數(shù)為1%3% )，但由于鍋爐是燃用08mm的寬

8、篩分燃料，其中02 mm燃料所占比例很大，在現(xiàn)有沸騰風(fēng)速下，這部分細(xì)煤粒進(jìn)入沸騰層便被帶走，盡管在懸浮室出口處裝有高溫水平分離器，但由于分離效率低，煙氣含塵濃度仍高。對(duì)于高溫且接收粒徑大的含塵氣體，布袋消耗量將很大。另外，該廠的每臺(tái)鍋爐的煙氣產(chǎn)生量為6.38萬標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時(shí)，對(duì)于布袋除塵來說，需要比電除塵更大的處理規(guī)模來進(jìn)行煙氣處理。綜上所述，針對(duì)該煙氣處理應(yīng)選擇電除塵方法。四、處理流程4.1 除塵系統(tǒng) 除塵系統(tǒng)包括：(1)進(jìn)氣煙箱 (2)除塵器系統(tǒng) (3)輸灰系統(tǒng) (4)控制系統(tǒng)4.2 除塵器系統(tǒng)除塵器系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分：（1）氣流分布板 （2）殼體 （3）陰極系統(tǒng) （4）陽極系統(tǒng) （5

9、）陰極振打系統(tǒng) （6）陽極振打系統(tǒng) （7）氣流分布板及振打系統(tǒng) （8）槽型板及振打系統(tǒng)（9）集灰斗及加熱系統(tǒng) （10）灰斗內(nèi)部阻流板4.3 輸灰系統(tǒng)(1) 星型卸料器 (2)鉸刀 (3)提升機(jī) (4)料罐 (5)星型卸料器 (6)加濕機(jī) (7)運(yùn)灰車4.4 控制系統(tǒng)(不作設(shè)計(jì)要求)控制系統(tǒng)包括：（1）高壓供電系統(tǒng) （2）輸灰控制系統(tǒng) （3）清灰控制系統(tǒng) （4）流量控制系統(tǒng)五、預(yù)期處理效果排放煙塵濃度要求達(dá)到鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2014）規(guī)定的重點(diǎn)地區(qū)鍋爐大氣污染物特別排放限值的規(guī)定。鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2014）特別排放限值 mg/m3項(xiàng)目限值監(jiān)控位置顆

10、粒物30煙囪或煙道二氧化硫200大氧化物200汞及其化合物0.05六、主要設(shè)施與設(shè)備設(shè)計(jì)選型6.1 設(shè)計(jì)計(jì)算6.1.1 煙氣流量與凈化效率計(jì)算（1）煙氣流量已知杭州市某廠新建2臺(tái)35t/h燃煤工業(yè)鍋爐(沸騰床鍋爐直徑4m)，其除塵系統(tǒng)管道布置如圖1。每臺(tái)鍋爐產(chǎn)生的煙氣量估計(jì)為：總的煙氣量為：煙氣經(jīng)降溫至120進(jìn)入除塵器，換算為120時(shí)煙氣量為：（2）煙氣入口濃度煙塵濃度為35.0g/Nm3，其粒徑<5m占70%，煙窗的直徑3m，高度45m，局部阻力損失60Pa。（3）煙氣出口濃度排放煙塵濃度要求達(dá)到鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2014）規(guī)定的重點(diǎn)地區(qū)鍋爐大氣污染物特別排放限值

11、的規(guī)定。（4）除塵效率6.1.2 除塵器設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)已知條件，選擇臥式電除塵器。電除塵器初期除塵效率能達(dá)到99%，能捕集1um以下的細(xì)微粉塵。而且電除塵器處理煙氣量大，可用于高溫（可高達(dá)500）、高壓和高濕（相對(duì)濕度可達(dá)100%）的場合，能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。具有低阻的特點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)選擇電除塵器。（1） 集塵極面積計(jì)算 式中：A集塵極面積，m2；集塵效率；Q處理氣量，m3/s；粉塵的有效驅(qū)進(jìn)速度，飛灰取=0.10.14m/s。（2）電場斷面面積 式中：AC電場斷面面積，m2；v氣體平均流速，m/s。取電場斷面尺寸為。（3）集塵極與放電極的間距和排數(shù)本設(shè)計(jì)取集塵極之間的間距（2b）為45

12、0mm?？紤]與集塵極的間距相對(duì)應(yīng)，放電極之間間距一般也采用450mm。集塵極的排數(shù)可根據(jù)電場斷面寬度和集塵極的間距確定，即式中：n集塵排數(shù)；B電場斷面寬度，m；B集塵極板間距，m（B2b）。布置示意圖見圖1。圖1 布置示意圖（4）電場長度 式中：L電場長度，m；H電場高度，m。采用三電場串聯(lián)，每個(gè)電場長度為L1=3.38m。（5）電暈極系統(tǒng)設(shè)計(jì)放電極型式選擇為了使電除塵器長期高效、可靠地運(yùn)行，對(duì)放電極的基本要求是：牢固可靠，不斷線；電氣性能良好；粘附粉塵少。放電極的類型大致有三種：點(diǎn)放電，如芒刺線；線放電，如星型線；面放電，如圓線等。本設(shè)計(jì)根據(jù)煙氣性質(zhì)、粉塵性質(zhì)選擇芒刺線放電極。放電極長度計(jì)算

13、由比電暈電流計(jì)算（指單位收塵極板上所得電暈電流）計(jì)算。比電暈電流根據(jù)電極型式查有關(guān)手冊確定。選芒刺形，比電暈電流在0.18-0.5mA/m2選取。則取比電暈電流0.5mA/m2 ，芒刺形電暈線單位長度電流密度0.25-0.35mA/m，取i00.3mA/m則電暈線總長度為： 除塵器一共有18個(gè)通道，每條電暈線長8m，則每道中的電暈線數(shù)量為：條放電極的懸掛與清灰裝置選擇放電極的懸掛有三種方式：重錘懸吊式、框架式、桅桿式，這里選用框架式。一般是對(duì)電暈極采取連續(xù)振打清灰方式，是電暈極沉積的粉塵很快被振打干凈。振打方式有多種，常用的有提升脫鉤振打、側(cè)部撓臂錘振打等。本方案采取側(cè)部撓臂錘振打方式清灰。見

14、圖2。圖2 側(cè)部撓臂錘振打清灰方式（6）集塵極系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用Z型極板，每塊高1.8m，寬0.385m。每電場長度方向需要的陽極板數(shù)為：，取9個(gè)電場間的距離取200mm，則電場有效長度為：集塵極多采用下部繞臂捶打裝置，為保證正確的振打制度，采用單邊振打。本設(shè)計(jì)選用下部撓臂錘機(jī)械振打方式清灰。一排極板安裝一個(gè)振打錘，同一電場各排的振打錘安在一根傳動(dòng)軸上，并依次錯(cuò)開一定的角度，使各排極板的振打依次交替進(jìn)行。（9）除塵器零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)氣箱進(jìn)口風(fēng)箱小端設(shè)計(jì)為正方形，其中心與箱底部的距離為：2500mm；進(jìn)口風(fēng)箱小端設(shè)計(jì)尺寸為： 法蘭內(nèi)口邊長2350mm， 外框邊長為2550mm；進(jìn)口風(fēng)箱大端正對(duì)電場：

15、；兩端口之間的距離為：3400mm。出氣箱出口風(fēng)箱同進(jìn)口設(shè)計(jì)?；叶吩O(shè)置6個(gè)灰斗，大小尺寸一致，每一個(gè)電場橫向設(shè)置2個(gè)。每個(gè)電場的長度為3400mm，寬度為8000mm?；叶飞峡诔叽纾?；灰斗下口尺寸： 設(shè)計(jì)為正方形，邊長為500mm；灰斗高度為：2000mm；出灰口法蘭尺寸：內(nèi)口邊長為300mm，外框邊長為360mm；出灰口高度為：400mm。氣流分布板氣流分布板層數(shù)的確定：由于電除塵器氣體進(jìn)口管大端截面積，m2；電除塵器氣體進(jìn)口管小端截面積，m2；因?yàn)?，所以本方案中設(shè)置2塊氣體分布板， 沿氣流方向的的第一層分布板與第二層分布板的間距設(shè)計(jì)為700mm。第一層分布板開孔率取為：60%第二層分布板

16、開孔率取為：50%注意：各層分布板加工以及布置時(shí)孔應(yīng)交錯(cuò)排列，不能孔與孔正對(duì)。外殼設(shè)計(jì)參照除塵工程設(shè)計(jì)手冊P218表4-109、表4-112和圖4-79，SHWB50型電除塵器的外殼設(shè)計(jì)參數(shù)及尺寸，設(shè)計(jì)如下：除塵器外殼箱體的長度為：L箱=11320mm(其中，電場區(qū)域所占的長度為10120mm，電場間的距離200mm，第一層分布板與第二層分布板的間距設(shè)計(jì)為700mm，第二層分布板與電場始端的間距設(shè)計(jì)為300mm)除塵器箱體的寬度為：B=8800mm(其中電場寬度為8000mm，集塵板與箱壁的距離設(shè)計(jì)為2×400mm)除塵器箱體的高度為：H=9000mm(其中電場高度為8000mm，電

17、場上端至箱頂設(shè)計(jì)預(yù)留500mm，電場下端至箱底設(shè)計(jì)預(yù)留500mm，便于安裝和檢修)。（10）工作電壓與工作電流工作電壓： （6）式中：U為工作電壓，kV。工作電流： （7）式中：I工作電流，A；集塵極電流密度，可取0.0005A/m2。6.1.3 管道的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）管道系統(tǒng)布置原則 除塵管道力求順直，保證氣流通暢。當(dāng)必須水平敷設(shè)時(shí)，要有足夠的流速以防止積塵。對(duì)易產(chǎn)生積灰的管道必須設(shè)置清灰口。為減輕風(fēng)機(jī)磨損，特別當(dāng)氣體含塵濃度高時(shí)，應(yīng)將凈化裝置設(shè)在風(fēng)機(jī)的吸入段。分支管與水平管或傾斜主干管連接時(shí)，應(yīng)從上部或側(cè)面接入。三通管的夾角一般不大于30°。當(dāng)有幾個(gè)分支管會(huì)合于同一主干管時(shí)，匯合點(diǎn)

18、最好不設(shè)在同一斷面。輸送氣體中含磨琢性強(qiáng)的粉塵時(shí)，在局部壓力較大的地方采取防磨措施，并在設(shè)計(jì)中考慮管件的檢修。（2） 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算81456723237654321QV1=91124.2m3/hQV2=91124.2m3/h查全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表可得：（3） 流速確定及壓力損失計(jì)算 管段13，根據(jù)Q=91124.2m3/h，v12m/s，查得外徑D1700mm，/b =0.0077，實(shí)際流速v11.24m/s，動(dòng)壓為75.3Pa。摩擦壓力損失：局部壓力損失為合流三通對(duì)管段動(dòng)壓的壓力損失，其局部壓損系數(shù)為，管段23同上。D1700mm，/b =0.0077,實(shí)際流速v11.24m/s，動(dòng)壓

19、為75.3Pa。摩擦壓力損失：局部壓力損失：管段34，根據(jù)Q=183687.9m3/h，v12m/s，查得外徑D2350mm，/b =0.0052，實(shí)際流速v11.76m/s，動(dòng)壓為86.4Pa。摩擦壓力損失:：局部壓力損失： 電除塵器的壓力損失一般為200300Pa，則取。管段56，同管段34。摩擦壓力損失:：局部壓力損失： 管段78，同管段34。摩擦壓力損失:：局部壓力損失：煙窗阻力損失為，分布板阻力損失。綜上，系統(tǒng)總壓力損失：6.1.4 風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算正確選擇通風(fēng)機(jī)是保證整個(gè)凈化系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。風(fēng)機(jī)選擇不當(dāng)，就會(huì)造成達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，或?qū)е峦顿Y和能耗的浪費(fèi)。（1）通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量 （1

20、0）式中：Q系統(tǒng)計(jì)算的總風(fēng)量，m3/h；K1考慮系統(tǒng)漏風(fēng)的安全系數(shù)，一般K1=0.1-0.15選取。（2）通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓 （11）式中：Dp系統(tǒng)計(jì)算的總阻力損失，包括管道阻力、凈化裝置阻力、局部阻力，Pa； K2安全系數(shù)，一般除塵系統(tǒng)K2=0.10.15選??； r0、p0、T0通風(fēng)機(jī)性能表中給出的標(biāo)定狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度。一般說，p0=103.3kPa。 r、p、T運(yùn)行工況下進(jìn)入風(fēng)機(jī)時(shí)的氣體密度、壓力、溫度。 計(jì)算出Q0、Dp0后，可查通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品性能曲線選擇所需風(fēng)機(jī)的型號(hào)規(guī)（3）電動(dòng)機(jī)功率電動(dòng)機(jī)所需功率Ne可按下式計(jì)算： （12）式中：K電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)。對(duì)于通風(fēng)機(jī)，電機(jī)功率小于5kW時(shí)取1.2，大于 5kW時(shí)取1.15；對(duì)于引風(fēng)機(jī)取1.3； h1通風(fēng)機(jī)的全壓效率，可查通風(fēng)機(jī)樣本得，一般0.50.7； h2機(jī)械傳動(dòng)效率，皮帶傳動(dòng)為0.95，聯(lián)軸器傳動(dòng)為0.98，直聯(lián)為1。 本設(shè)計(jì)取Y4-73No20D型鍋爐風(fēng)機(jī)，K=1.15，=0.9，=0.98。6.1.