中南林業(yè)科技大學(xué)回轉(zhuǎn)窯石膏粉塵旋風(fēng)除塵器工藝設(shè)計(jì) (2)

1、 大氣控制工程 課程設(shè)計(jì) 學(xué)院: 林學(xué)院 專(zhuān)業(yè)年級(jí): 2011級(jí)環(huán)境工程1班 學(xué)生姓名: 學(xué)號(hào): 設(shè)計(jì)題目: 回轉(zhuǎn)窯石膏粉塵旋風(fēng)除塵器工藝設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師: 陳 謙 目 錄引 言1第一章 旋風(fēng)除塵器21.1旋風(fēng)除塵器簡(jiǎn)介21.2旋風(fēng)除塵器的特點(diǎn)分類(lèi)31.3旋風(fēng)除塵器優(yōu)缺點(diǎn)41.4 旋風(fēng)除塵器除塵性能的影響因素51.5旋風(fēng)除塵器的工作原理6第二章 設(shè)計(jì)背景72.1煙氣流量及煙氣性質(zhì)7第三章 旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)73.1 旋風(fēng)除塵器選型73.2 尺寸計(jì)算73.4 壓力損失計(jì)算93.5 除塵效率計(jì)算9 第四章 卸灰裝置4.1 卸灰裝置11第五章 總結(jié)12參考文獻(xiàn)122引 言近年來(lái)，我國(guó)大氣污染程度越發(fā)嚴(yán)重，

2、而由于我國(guó)目前環(huán)境治理中，僅水污染與固體廢棄物治理的市場(chǎng)化程度較高，其余如大氣污染治理由于易受天氣影響并且會(huì)在不同地域間轉(zhuǎn)移，因此一直以來(lái)，政府對(duì)大氣污染治理的積極性較低，這部分市場(chǎng)也較為薄弱。工業(yè)生產(chǎn)與生活鍋爐是大氣污染的一個(gè)重要來(lái)源，污染物種類(lèi)繁多，在煤炭燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量的粉塵，粉塵占大氣污染物的重要部分，大量的粉塵是誘發(fā)多種疾病的主要因素，可吸入性粉塵通過(guò)人體呼吸道進(jìn)入人體，威脅人類(lèi)健康。所以要防治大氣污染，將環(huán)境治理的重頭往大氣防治上轉(zhuǎn)移，是刻不容緩的。除塵器是把粉塵從煙氣中分離出來(lái)的設(shè)備叫除塵器或除塵設(shè)備。是鍋爐及工業(yè)生產(chǎn)中常用的設(shè)施。按照其除塵方式可分為：干式除塵器、半干式除塵器

3、、濕式除塵器。目前工業(yè)中常用的除塵器有：機(jī)械式除塵器、電除塵器、袋式除塵器、濕式除塵器等。本次的課程設(shè)計(jì)為旋風(fēng)除塵器，通過(guò)給定的設(shè)計(jì)背景及設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出合理的旋風(fēng)除塵器來(lái)。一方面溫習(xí)和鞏固所學(xué)的知識(shí)、原理；一方面是掌握旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和步驟。第一章 旋風(fēng)除塵器1.1旋風(fēng)除塵器簡(jiǎn)介旋風(fēng)除塵器于1885年開(kāi)始使用，已發(fā)展成為多種形式。按其流進(jìn)入方式，可分為切向進(jìn)入式和軸向進(jìn)入式兩類(lèi)。在相同壓力損失下，后者能處理的氣體約為前者的3倍，且氣流分布均勻。旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)氣管、排氣管、圓筒體、圓錐體和灰斗組成。旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造、安裝和維護(hù)管理，設(shè)備投資和操作費(fèi)用都較低，已廣泛用來(lái)從氣

4、流中分離固體和液體粒子，或從液體中分離固體粒子。在普通操作條件下，作用于粒子上的離心力是重力的52500倍，所以旋風(fēng)除塵器的效率顯著高于重力沉降室。它適用于非黏性及非纖維性粉塵的去除，大多用來(lái)去除5m以上的粒子，并聯(lián)的多管旋風(fēng)除塵器裝置對(duì)3m的粒子也具有8085%的除塵效率。選用耐高溫、耐磨蝕和腐蝕的特種金屬或陶瓷材料構(gòu)造的旋風(fēng)除塵器，可在溫度高達(dá)1000，壓力達(dá)500105Pa的條件下操作。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)諸方面考慮旋風(fēng)除塵器壓力損失控制范圍一般為5002000Pa。因此，它屬于中效除塵器，且可用于高溫?zé)煔獾膬艋?，是?yīng)用廣泛的一種除塵器，多應(yīng)用于鍋爐煙氣除塵、多級(jí)除塵及預(yù)除塵。它的主要缺點(diǎn)是對(duì)細(xì)

5、小塵粒（5m）的去除效率較低。旋風(fēng)除塵器是使含塵氣流作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，借助離心力的作用將顆粒物從氣流中分離并收集下來(lái)的除塵裝置。進(jìn)入旋風(fēng)除塵器的含塵氣流沿簡(jiǎn)體內(nèi)壁邊旋轉(zhuǎn)邊下降，同時(shí)有少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)域中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流的大部分到達(dá)錐體底部附近時(shí)，則開(kāi)始轉(zhuǎn)為向上運(yùn)動(dòng)，中心區(qū)域邊旋轉(zhuǎn)邊上升，最后由出口管排出，同時(shí)也存在著離心的徑向運(yùn)動(dòng)。通常將旋轉(zhuǎn)向下的外圈氣流稱為外旋渦，而把錐體底部的區(qū)域稱為回流區(qū)或者混流區(qū)。旋風(fēng)除塵器煙氣中所含顆粒物在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在離心力的作用下逐步沉降茁涂塵器的內(nèi)壁上，并在外旋渦的推動(dòng)和重力作用下，大部分顆粒物逐漸沿錐體內(nèi)壁降落到灰斗中。此外，進(jìn)口氣流中的少部分氣流沿

6、簡(jiǎn)體內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)上頂端蓋后又繼續(xù)沿出口管外壁旋轉(zhuǎn)下降，最后到達(dá)出口管下端附近被上升的氣流帶走。通常把這部分氣流稱為上旋渦。隨著上旋渦，將有少量細(xì)顆粒物被內(nèi)旋渦向上帶走。同樣，在混流區(qū)內(nèi)也有少部分細(xì)顆粒物被內(nèi)旋渦向上帶起，并被部分帶走。旋風(fēng)除塵器就是通過(guò)上述方式完成顆粒物的捕集的。捕集到的顆粒物位于除塵器底部的灰斗中，從除塵器排出是氣體中仍會(huì)含有部分細(xì)小顆粒物。1.2旋風(fēng)除塵器的特點(diǎn)分類(lèi)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小，投資低，操作維修方便，壓力損失中等，動(dòng)力消耗不大，可用于各種材料制造，能用于高溫、高壓及腐蝕性氣體，并可回收干顆粒物。優(yōu)點(diǎn)：效率80%左右，捕集5m顆粒的效率不高，一般作預(yù)除塵用。旋風(fēng)

7、除塵器的形式多，按氣流進(jìn)入的方式不同，可大致分為切向進(jìn)入和軸向進(jìn)入兩大類(lèi)。軸向進(jìn)入式是靠導(dǎo)流葉片促使氣流旋轉(zhuǎn)的，因此也叫導(dǎo)流葉片旋轉(zhuǎn)式。軸向進(jìn)入式又可分為逆流式和直流式；切向進(jìn)入式又分為直入式和蝸殼式等形式，其中直入式的入口管外壁與筒體相切；而蝸殼式的入口管內(nèi)壁與筒體相切。1.3旋風(fēng)除塵器優(yōu)缺點(diǎn)旋風(fēng)除塵器優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1. 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，體積小，適用面寬；2. 除塵器中沒(méi)有活動(dòng)部件，維修方便；3. 耐高溫，可承受400高溫，如采用特殊的高溫材料，可以承受更高的溫度；4. 可承受高壓（正壓和負(fù)壓），可以對(duì)高壓氣體進(jìn)行除塵；5. 采用干式旋風(fēng)除塵器，可以捕集干灰，便于粉料的回收利用；6. 除塵器

8、內(nèi)敷設(shè)耐磨襯后，可凈化含高磨蝕性粉塵的煙氣。1. 對(duì)捕集微細(xì)粉塵（小于5m）的效率不高；2. 壓力損失一般比較大；3. 由于除塵效率隨筒體直徑增加而降低，單個(gè)除塵器的處理風(fēng)量有一定局限。4. 對(duì)于流量變化大的含塵氣體性能較差1.4旋風(fēng)除塵器除塵性能的影響因素(1) 二次效應(yīng)被捕集粒子的重新進(jìn)入氣流在較小粒徑區(qū)間內(nèi)，理應(yīng)逸出的粒子由于聚集或被較大塵粒撞向壁面而脫離氣流獲得捕集，實(shí)際效率高于理論效率；在較大粒徑區(qū)間，粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒被重新吹起，實(shí)際效率低于理論效率；通過(guò)環(huán)狀霧化器將水噴淋在旋風(fēng)除塵器內(nèi)壁上，能有效地控制二次效應(yīng)；(2) 比例尺寸在相同的切向速度下，筒體直徑愈小，離心力愈

9、大，除塵效率愈高；筒體直徑過(guò)小，粒子容易逃逸，效率下降；錐體適當(dāng)加長(zhǎng)，對(duì)提高除塵效率有利；排出管直徑愈少分割直徑愈小，即除塵效率愈高；直徑太小，壓力降增加，一般取排出管直徑de=（0.60.8）D；特征長(zhǎng)度（natural length）-亞歷山大公式：排氣管的下部至氣流下降的最低點(diǎn)的距離:旋風(fēng)除塵器排出管以下部分的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)接近或等于l，筒體和錐體的總高度以不大于5倍的筒體直徑為宜。旋風(fēng)除塵器的各個(gè)部件都有一定的尺寸比例，每一個(gè)比例關(guān)系的變動(dòng)，都能影響旋風(fēng)除塵器的效率和壓力損失。其中除塵器直徑、進(jìn)氣口尺寸、排氣管直徑為主要影響因素。在使用時(shí)應(yīng)注意，表1中所示的尺寸只能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)超

10、過(guò)某一界限時(shí)，有利因素也能轉(zhuǎn)化為不利因素。另外，有的因素對(duì)于提高除塵效率有利，但卻會(huì)增加壓力損失，因而對(duì)各因素的調(diào)整必須兼顧。（3）運(yùn)行系統(tǒng)的密閉性尤其是除塵器下部的嚴(yán)密性：特別重要，運(yùn)行中要特別注意在不漏風(fēng)的情況下進(jìn)行正常排灰 。（4）煙塵的物理性質(zhì)氣體的密度和粘度、塵粒的大小和比重、煙氣含塵濃度。（5）操作變量提高煙氣入口流速，旋風(fēng)除塵器分割直徑變小，除塵器性能改善 ；入口流速過(guò)大，已沉積的粒子有可能再次被吹起，重新卷入氣流中，除塵效率下降；效率最高時(shí)的入口速度，一般在10-25m/s范圍。1.5旋風(fēng)除塵器的工作原理旋風(fēng)除塵器一般有帶有一錐形的外圓筒，進(jìn)氣管，排氣管，圓錐觀和貯灰箱的排氣閥

11、組成。當(dāng)含塵氣流以一定的速度（一般在1425m/s之間，最大不超過(guò)35m/s）由進(jìn)氣管進(jìn)入旋風(fēng)除塵器后，氣流由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)。由于受到外圓筒上蓋及圓筒壁的限流，迫使氣流作自上而下的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生較大的離心力，塵粒在離心力的作用下，被甩向外筒壁，失去慣性后在重力的作用下，落入貯灰箱中，與氣體分離。而旋轉(zhuǎn)下降的氣流到達(dá)錐體時(shí)，因錐體收縮的影響，而向除塵器中心匯集，根據(jù)“旋轉(zhuǎn)矩”不變理論，其切向速度不斷升高，氣流下降到一定程度時(shí)，開(kāi)始方向上升，經(jīng)排氣管排出。旋風(fēng)除塵器原理圖第二章 設(shè)計(jì)背景2.1煙氣流量及煙氣性質(zhì)設(shè)計(jì)煙氣量：5000m3/h（與煙氣溫度無(wú)關(guān)）設(shè)計(jì)煙氣性質(zhì)：見(jiàn)下表。項(xiàng)目

12、粉塵濃度粉塵真密度煙氣溫度煙氣濕度煙氣黏度平均值200g/m32000kg/m31204%2.2*10-5Pas粉塵粒徑分布（質(zhì)量比）：粒徑（m）12471013161820質(zhì)量比（%）5691324239652.2處理要求 此旋風(fēng)除塵器作為預(yù)除塵器，要求除塵效率大于80%，壓力損失小于1200Pa。2.3廠區(qū)條件回轉(zhuǎn)窯車(chē)間旁有30的空地可用于安裝旋風(fēng)除塵器。第三章 旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)3.旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)選型及尺寸計(jì)算3.1旋風(fēng)除塵器的選擇根據(jù)煙氣流量、含塵濃度、粒度分布、顆粒密度等煙氣特征，并結(jié)合除塵要求、允許的阻力損失、設(shè)備工作特點(diǎn)和制造條件等因素選擇XLP/B型旁路式旋風(fēng)除塵器1個(gè)。XLP/

13、B型旁路式旋風(fēng)除塵器比一般旋風(fēng)除塵器進(jìn)口位置低，使在除塵頂部有充足的空間形成渦旋并形成粉塵環(huán)，從旁路分離室引至椎體部分，這樣有害于除塵效率的二次氣流變成有粉塵集聚作用的上漩渦氣流。旁路分離室設(shè)計(jì)成螺旋形，使進(jìn)入的含塵氣流切向進(jìn)入椎體，避免擾亂椎體內(nèi)壁氣流，防止再次塵化現(xiàn)象。3.2 XLP/B型旋風(fēng)除塵器型號(hào)規(guī)格說(shuō)明型號(hào)規(guī)格進(jìn)口風(fēng)速m/s處理風(fēng)量（m3/h)阻力（kg/m2)效率（%）外型尺寸abh(mm)重量( kg）XYXYXLP/B3.012-27630-105030-9027-7585-994383811606439318136066XLP/B4.21280-21386035342172

14、6305341375108XLP/B5.22090-348077268527647726852395170XLP/B7.03650-608099488935299948893089283XLP/B8.25030-8380116710404110117610403600374XLP/B9.46550-10620133210944671133211944110477XLP/B10.68370-139801495134552321495134546215783.3確定旋風(fēng)除塵器的入口風(fēng)速旋風(fēng)除塵器入口風(fēng)速要保持12 - 25m/s，低于18m/s時(shí)，其除塵效率降低；高于23m/s時(shí)，除塵效率提高不明

15、顯，但壓力損失增加，耗電量增高很多。為了達(dá)到較高的除塵效率，若以1200pa的壓力損失進(jìn)行計(jì)算時(shí)，速度為21.46m/s計(jì)算取D=0.82m規(guī)格，此時(shí)除塵效率無(wú)法達(dá)到80%以上，故此本設(shè)計(jì)選用風(fēng)速較小時(shí)，采用較大規(guī)格的D用以適當(dāng)提高除塵效率達(dá)到設(shè)計(jì)效果。本設(shè)計(jì)取1100pa時(shí)候的速度v=20.55m/s時(shí)理論D=0.5994m設(shè)計(jì)規(guī)格D=0.72m時(shí)效率達(dá)不到，故取D=0.82m的規(guī)格剛好達(dá)到要求的除塵效率，且D不是過(guò)大應(yīng)當(dāng)允許。旋風(fēng)除塵器入口風(fēng)速要保持12 - 25m/s，低于18m/s時(shí)，其除塵效率降低；高于23m/s時(shí)，除塵效率提高不明顯，但壓力損失增加，耗電量增高很多。為了達(dá)到較高的除

16、塵效率，若以1200pa的壓力損失進(jìn)行計(jì)算時(shí)，速度為21.46m/s計(jì)算取D=0.82m規(guī)格，此時(shí)除塵效率無(wú)法達(dá)到80%以上，故此本設(shè)計(jì)選用風(fēng)速較小時(shí)，采用較大規(guī)格的D用以適當(dāng)提高除塵效率達(dá)到設(shè)計(jì)效果。本設(shè)計(jì)取1100pa時(shí)候的速度v=20.55m/s取v=20.60m/s理論D=0.5994m設(shè)計(jì)規(guī)格D=0.72m時(shí)效率達(dá)不到，故取D=0.82m的規(guī)格剛好達(dá)到要求的除塵效率，且D不是過(guò)大應(yīng)當(dāng)允許。3.4 尺寸計(jì)算根據(jù)大氣污染控制工程第187頁(yè)表6-3，選用XLP/B型除塵器。由前確定取v=20.60m/s進(jìn)氣口截面積 A= 0.067入口寬度 = 0.18m=180mm 入口高度 =0.37

17、m=370mm筒體直徑 D=3.33b=0.604m 取 D=0.82 m=820mm（為達(dá)到要求的處理效率擴(kuò)大直徑） 排出口直徑 =0.6*0.82=0.49m=490mm筒體長(zhǎng)度 L=1.7D=1.7*0.82=1.39m 取L=1.40m=1400mm錐體長(zhǎng)度 H=2.3D=1.886m 取H=1.90m=1900mm排灰口直徑 =0.43D=0.353m 取=0.36m=360mm排氣管插入深度 s=0.3D=0.3*0.82=0.246m=246mm (為防止粒子短路漏到出口，故該值不可取，設(shè)s=0.4 m)3.5.除塵器總除塵效率渦流指數(shù) 0.6156平均徑向速度 =0.52m/s

18、切向速度 38.54m/s分割粒徑 =3.19分級(jí)效率 粒徑（m）12471013161820質(zhì)量比（m%）569132423965分級(jí)除塵效率（i%）8.90%28.11%61.00%82.73%90.72%94.29%96.16%96.94%97.51%除塵效率 （m%*i）%0.45%1.69%5.49%10.75%21.77%21.69%8.65%5.82%4.88%綜合除塵效率81.18%由上表可知，綜合除塵效率 81.18% 滿足設(shè)計(jì)要求。且壓力損失在速度確定時(shí)已確定為1100pa，滿足設(shè)計(jì)要求 第四章 卸灰裝置4.1 卸灰裝置卸灰裝置兼有卸灰和密閉兩種功能，是影響除塵器性能的關(guān)鍵

19、部位之一。假如卸灰裝置處有漏氣的現(xiàn)象，非但影響除塵器的正常排灰，而且嚴(yán)重影響除塵效率。因此，理想的卸灰裝置應(yīng)該具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈活、排灰及時(shí)和嚴(yán)密布漏風(fēng)等特點(diǎn)。有資料指出，不管哪一種卸灰裝置，如果漏風(fēng)量占到總風(fēng)量的1%時(shí)，則除灰效率降低5%；漏風(fēng)量占5%時(shí)，除塵效率降低約50%；漏風(fēng)量占15%時(shí)，除塵效率會(huì)降低到很低的數(shù)值。翻板式鎖氣器是利用翻板上的平衡錘和積灰重量的平衡發(fā)生變化，進(jìn)行自動(dòng)的卸灰的。它設(shè)偶兩塊翻板輪流啟閉?；剞D(zhuǎn)式鎖氣器采用外來(lái)動(dòng)力使刮板緩慢旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速一般1520圈/分鐘，它適用于排灰量較大的除塵器?；剞D(zhuǎn)式鎖氣器是否保持嚴(yán)密，關(guān)鍵在于刮板和外殼之間緊密貼合的程度。圖 2-3 為翻板式閃動(dòng)閥，其中心線與旋風(fēng)分離器中心線是重合的，其殼體2的側(cè)面有一個(gè)檢修用的法蘭蓋板。當(dāng)翻板出現(xiàn)故障時(shí)，可以卸掉蓋板，予以清理及進(jìn)行修理。圖 2-3 翻板式閃動(dòng)