《大氣污染控制工程》課程設(shè)計

1、大氣污染控制工程課程設(shè)計 課程設(shè)計大氣污染控制工程設(shè)計課 程： 大氣污染控制工程課程設(shè)計 設(shè) 計 題 目： 大氣污染控制工程課程設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師： 嚴(yán) 剛 專 業(yè) 年 級： 2013級 環(huán)境工程班 所 在 院 系： 化工學(xué)院環(huán)境工程系 姓 名： 王 博 學(xué) 號： 1320201006 組 長： 王 博 日 期： 2015年12月27日 目錄1 集氣罩的設(shè)計- 1 -1.1 集氣罩的分類- 1 -1.2 集氣罩的設(shè)計原則- 2 -1.3 集氣罩的選擇- 2 -1.4 集氣罩的參數(shù)確定- 3 -2 除塵器的設(shè)計- 6 -2.1 冶金粉塵的介紹- 6 -2.2 除塵器- 6 -2.3 電除塵器的

2、設(shè)計和選型- 9 -3 確定計算環(huán)路進行除塵系統(tǒng)管網(wǎng)阻力計算- 13 -3.1相關(guān)參數(shù)- 13 -3.2 管徑和壓力損失計算- 14 -3.3 并聯(lián)管路壓力平衡- 18 -3.4 除塵系統(tǒng)總壓力損失- 19 -4 選擇通風(fēng)機和電動機- 19 -4.1 通風(fēng)機- 19 -4.2 風(fēng)機電動機- 21 -4.3 公式介紹- 22 -4.4 選擇通風(fēng)機和電動機- 22 -小結(jié)- 24 -參考文獻- 24 -附錄- 25 -附錄一 大氣污染控制工程課程設(shè)計任務(wù)書- 25 -附錄二 凈化常用通風(fēng)機性能表- 26 -附錄三 大氣污染控制工程課程設(shè)計任務(wù)分配表- 27 -附錄四 小組成員課程設(shè)計區(qū)別統(tǒng)計表-

3、28 -附錄五 管道計算表- 29 -前言由于人類活動和自然過程導(dǎo)致了污染物排入到潔凈的大氣中，形成大氣污染，而人類活動，特別是人類的生產(chǎn)活動又是造成大氣污染的主要原因。這些污染物包括從生產(chǎn)裝置，運輸裝置中的物料經(jīng)化學(xué)、物理變化、以及生物變化等過程后排放的廢棄，也包括了與這些過程有關(guān)的燃料燃燒、物料貯存、裝料等過程排放的廢棄，種類繁多。在我國，各種燃料的燃燒，特別是煤的燃燒所造成的污染，占各種污染來源的比例最大。因此就污染類型來說，我國屬煤煙型污染，顆粒物與SO2、NOX，成為最主要的污染特征指標(biāo)。大氣污染是隨著產(chǎn)業(yè)革命的興起，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，城市人口的密集，煤炭和石油燃料的迅速增長而產(chǎn)生的，

4、現(xiàn)如今，大氣污染發(fā)展至今已超越國界，其危害遍及全球。對全球大氣的影響明顯表現(xiàn)為三個方面：一是臭氧層損耗加劇，二是酸雨腐蝕，三是全球氣候變暖。大氣污染不僅破壞大氣資源，而且對大氣、水、生物等所有重要的環(huán)境要素造成損害，各種大氣污染物是通過多種途徑進入人體的，對人體的影響又是多方面的。而且，其危害也是極為嚴(yán)重的。大氣污染還通過酸雨形式殺死土壤微生物，使土壤酸化，降低土壤肥力，危害了農(nóng)作物和森林。大氣污染主要由人的活動造成,大氣污染源主要有:工廠排放、汽車尾氣、農(nóng)墾燒荒、森林失火、炊煙（包括路邊燒烤）、塵土（包括建筑工地）等因此廢氣的治理工程是環(huán)境保護的重要組成部分，是控制大氣污染保護資源保護人群健

5、康保證積極持續(xù)快速發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本次課程設(shè)計所針對的冶金車間的大氣污染物主要是顆粒污染物，而且排放量比較大，所以必須通過有效的措施來進行處理，以免污染空氣，影響人們的健康生活。本次的課程設(shè)計重點在于集氣罩、除塵器以及通風(fēng)機的選取。通過查閱相關(guān)資料，由于在冶金車間中，污染源不集中,重礦物粉塵擴散范圍大,無法對污染源進行密閉，則只能在其附近設(shè)置外部集氣罩，并在排風(fēng)罩口四周增設(shè)法蘭邊，可使排風(fēng)量減少，并反算檢驗集氣罩的排風(fēng)量符合是否符合要求，發(fā)現(xiàn)符合要求。然后結(jié)合電除塵器性能選用以及注意事項，并查閱相關(guān)資料，可知飛灰的驅(qū)進速度We在0.10-0.14m/s之間，故取We=0.12m/s。從而確定比

6、集塵板表面積，最終確定GD7.5管極式電除塵器，達到了除塵效率高，處理風(fēng)量大，便于集中處理，設(shè)備造價低的目的，從而使除塵效果最佳。之后確定計算環(huán)路進行除塵系統(tǒng)管網(wǎng)阻力計算，并進行并聯(lián)管路壓力平衡，通過相應(yīng)公式計算發(fā)現(xiàn)管段2、4壓力不平衡，故需調(diào)整管徑。最后選擇通風(fēng)機和電動機，首先確定風(fēng)量和風(fēng)壓和電動機的功率Ne，選擇最終選擇C648，No.6C型離心通風(fēng)機，并配套電機的型號為Y-180L-4，其功率為22kW，大于20.09kW，符合要求。關(guān)鍵字：冶金粉塵外部集氣罩GD7.5管極式電除塵器 C648 No.6C型離心通風(fēng)機Y-180L-4電機 1 集氣罩的設(shè)計1.1 集氣罩的分類按罩口氣流流動

7、方式可將集氣罩分為兩大類：吸氣式集氣罩和吹吸式集氣罩，如圖1-1所示。利用吸氣氣流捕集污染空氣的集氣罩稱為吸氣式集氣罩，而吹吸式集氣罩則是利用吹吸氣流來控制污染物擴散的裝置。按集氣罩與污染源的相對位置及圍擋情況，還可以將吸氣式集氣罩分為密閉罩、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩。1集 氣 吸 塵 罩吹吸罩密閉集氣罩半密閉集氣罩外部集氣罩局部密閉罩整體密閉罩大容積密閉罩箱式集氣罩柜式集氣罩上部集氣罩下部集氣罩側(cè)吸集氣罩屋頂集氣罩氣幕式罩旋風(fēng)式罩熱過程上部集氣罩冷過程上部集氣罩圓形平口側(cè)集氣罩矩形平口側(cè)集氣罩條縫集氣罩槽邊集氣罩圖1-1 集氣罩的分類圖(1)密閉罩密閉罩是將污染源的局部或整體封閉起來

8、的一種集氣罩。其特點為所需排風(fēng)量小，控制效果好，且不受室內(nèi)橫向氣流的干擾。按密閉罩的阻擋范圍和結(jié)構(gòu)特點，可將其分為局部密閉罩、整體密閉罩和大容積密閉罩。排氣柜排氣柜也成為箱式集氣罩。由于生產(chǎn)工藝需要，在罩上開有較大的操作孔。操作時，通過空口吸入的氣流來控制污染物外溢。其特點是控制效果好，排風(fēng)量比密閉罩大，而小于其他形式集氣罩。外部集氣罩由于工藝條件的限制，有時無法對污染源進行密封，則只能在其周圍附近設(shè)置外部集氣罩。外部集氣罩依靠罩口外吸入氣流的運動而實現(xiàn)捕集污染物的目的。外部集氣罩形式多樣，按集氣罩與污染源的相對位置可將其分為四類：上部集氣罩，下部集氣罩，側(cè)吸罩和槽邊集氣罩。由于外部集氣罩吸氣

9、方向與污染氣流運動方向往往不一致，一般需要較大的風(fēng)量才能控制污染氣流的擴散，而且容易受室內(nèi)橫向氣流的干擾，致使捕集效率降低。接受式集氣罩有些生產(chǎn)過程或設(shè)備本身會產(chǎn)生或誘導(dǎo)氣流運動，并帶動污染物一起運動，如由于加熱或慣性作用形成的污染氣流。接受式集氣罩即沿污染氣流流動方向設(shè)置集氣罩口，污染氣流便可借助自身的流動能量進入罩口。吹吸式集氣罩當(dāng)外部集氣罩與污染源距離較大，單純依靠罩口的抽吸作用往往控制不了污染物擴散，則可以在外部集氣罩對面設(shè)置吹氣口，將污染氣流吹向外部集氣罩的吸氣口，以提高控制效果。一般把這類依靠吹吸氣流的綜合作用來控制污染氣流擴散的集氣方式稱為吹吸式集氣罩。由于吹出氣流的速度衰減的慢

10、，以及氣幕的作用，使室內(nèi)空氣混入量大為減少，所以達到同樣的控制效果時，要比單純采用外部集氣罩節(jié)約風(fēng)量，且不易受室內(nèi)橫向氣流干擾。11.2 集氣罩的設(shè)計原則改進排放粉塵有害物的工藝和工作環(huán)境，盡量減少粉塵排放及危害。吸塵罩盡量靠近污染源并將其圍罩起來，形式有密閉型、圍罩型等。如果妨礙操作可以將其安裝在側(cè)面，可采用風(fēng)量較小的槽型或桌面型。決定集氣罩安裝的位置和排氣方向。研究粉塵發(fā)生機理，考慮飛散方向、速度和臨界點。用集塵罩口對準(zhǔn)飛散方向。如果采用惻型或上蓋型集塵罩，要是操作人員無法進入污染源與吸塵罩之間的開口處，比空氣密度大的氣體可在下方吸引（見圖1-2）。決定開口周圍的環(huán)境條件。一個側(cè)面封閉的吸

11、塵罩比開口四周圈閉自由開放的吸塵罩效果好。因此，應(yīng)在不影響操作的情況下四周圍起來，盡量少吸入未被污染的空氣。防止吸塵罩周圍的紊流。如果捕集點周圍的紊流對控制風(fēng)速有影響，就不能提供更大的控制風(fēng)速，有時這會使吸塵罩喪失正常的作用。吹吸式（推挽式）利用噴出的力量將污染氣體排出。21.3 集氣罩的選擇由于在冶金車間中，污染源不集中,重礦物粉塵擴散范圍大,無法對污染源進行密閉，則只能在其附近設(shè)置外部集氣罩。1.3.1 外部集氣吸塵罩簡介當(dāng)有害物源密閉或圍擋起來時，可以設(shè)置外部集氣吸塵罩，它是利用罩口的吸氣作用將距吸氣口有一定距離的有害物質(zhì)吸入罩內(nèi)。實際的罩口具有一定的面積，為了了解吸氣的氣流流動規(guī)律?？?/p>

12、以假設(shè)罩口為一個吸氣點，即電匯吸氣口，然后推廣到實際罩口（圓形或矩形）的吸氣氣流流動規(guī)律。根據(jù)這些規(guī)律就可以確定外部罩的排風(fēng)量。外部罩結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，可分為上吸式和側(cè)吸式兩類。由于吸氣罩的形狀大都和傘類似，所以這類罩簡稱傘形罩。采用傘形罩時，應(yīng)考慮工藝設(shè)備的安裝高度，室內(nèi)橫向氣流的干擾因素，必要時也可采取圍擋、回轉(zhuǎn)、升降及其他改進措施。21.3.2 外部集氣吸塵罩的設(shè)計注意事項在不妨礙工藝操作前提，罩口應(yīng)盡可能靠近污染物發(fā)生源，盡可能避免橫向氣流干擾。在排風(fēng)罩口四周增設(shè)法蘭邊，可使排風(fēng)量減少。一般情況下，法蘭邊寬度為150200mm。集氣吸塵罩的擴張角對罩口的速度分布及罩內(nèi)壓力損失有較大影

13、響。表1是在不同角下（1/2）的變化，v1是罩口的中心速度，v0是罩口的平均速度。在30°60°時，壓力損失最小。設(shè)計外部集氣吸塵氣罩時，其擴張角應(yīng)小于（或等于）60°。表1-1 不同角下的速度比/（°）v1 /v0（°）v1 /v0301.07601.33401.13902.0當(dāng)罩口尺寸較大，難以滿足上述要求時，應(yīng)采取適當(dāng)措施。把一個大排風(fēng)罩分割成若干個小排風(fēng)罩；再罩內(nèi)設(shè)擋板；在罩口上設(shè)條縫口，要求條縫口風(fēng)速在10m/s以上，而靜壓箱內(nèi)風(fēng)速不超過條縫的速度的1/2；在罩口設(shè)氣流分布板等，以便確保集氣吸塵罩的效果。 2 1.3.3 課程設(shè)計外部

14、集氣罩的選用 外部集氣罩依靠罩口外吸入氣流的運動而實現(xiàn)捕集污染物的目的，因此根據(jù)附錄一 大氣污染控制工程課程設(shè)計任務(wù)書中的某冶金車間除塵系統(tǒng)管道布置圖中集氣罩的方位和集氣的效果：1、2、3集氣罩均用外部集氣罩（四周有邊圓形罩口）；其中，1集氣罩用側(cè)吸罩，2、3集氣罩用上部集氣罩。為了提高集氣罩的控制效果，減少無效氣流的吸入，罩口增加法蘭邊，而且集氣罩的擴張角不應(yīng)大于60°。21.4 集氣罩的參數(shù)確定1.4.1 公式介紹 外部集氣罩吸風(fēng)量的計算，罩口為圓形或矩形（寬長比BL0.2），沿罩子軸線的氣流速度衰減公式為1： （1-1）式中：u0罩口氣流速度，m/s； ux控制點的控制速度，m

15、/s； C與集氣罩的結(jié)構(gòu)形狀和設(shè)置情況有關(guān)的系數(shù)，前面無障礙，有邊的集氣罩取C=0.752。 x罩口到控制點的距離，m； A0罩口面積，m3；外部集氣罩吸風(fēng)量公式： （1-2）于是： （1-3）又： （1-4）所以： （1-5） 1.4.2 相關(guān)參數(shù)的計算表1-2 污染源的控制速度vx3污染物的產(chǎn)生狀況舉例最小控制速度m/s以輕微的速度放散到相當(dāng)平靜的空氣中槽內(nèi)液體的蒸發(fā)，氣體或煙氣從敞口容器中外逸0.25-0.5以輕微的速度放散到尚屬平靜的空氣中噴漆室內(nèi)噴漆，斷續(xù)地傾倒有塵屑的干物料到容器中，焊接0.5-1.0以相當(dāng)大的速度放散出來,或放散到空氣運動迅速的區(qū)域在小噴漆室內(nèi)用高壓力噴漆；快速裝

16、袋或裝桶；往運輸器上給料1.0-2.5以高速放散出來,或是放散到空氣運動迅速的區(qū)域磨床；重破碎；滾筒清理2.5-10冶金車間中多為重礦物粉塵，因此粉塵的控制速度取為1.5m/s，控制距離取為0.2m。 1.4.3 集氣罩參數(shù)的計算1號集氣罩已知排風(fēng)量，查表2，控制速度取為，控制距離根據(jù)公式： （1-4）代入數(shù)據(jù)得：解得： 取反算排風(fēng)量：核算后排風(fēng)量符合要求。2號集氣罩已知排風(fēng)量，查表2，控制速度取為，控制距離根據(jù)公式：（1-4）代入數(shù)據(jù)得：解得： 取反算排風(fēng)量：核算后排風(fēng)量符合要求。3號集氣罩已知排風(fēng)量，查表2，控制速度取為，控制距離根據(jù)公式：（1-4） 代入數(shù)據(jù)得：解得： 取反算排風(fēng)量：核算

17、后排風(fēng)量符合要求。圖1-2 外部集氣罩的三視圖2 除塵器的設(shè)計2.1 冶金粉塵的介紹2.1.1 冶金粉塵的概述鋼鐵冶煉粉塵是鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉末狀物質(zhì)，是鋼鐵工業(yè)的主要大氣污染物之一。冶金粉塵分為：由物料的破碎，篩分，運輸過程和堆料場所散發(fā)的粉塵，一般稱為工業(yè)粉塵；在鋼鐵冶煉、加工過程各種爐窯排放的高溫?zé)煔庵泻械臒焿m。32.1.2 冶金粉塵的物理性質(zhì)粉塵的性質(zhì)與其發(fā)生源有關(guān)。一般由物料的破碎，篩分，輸送過程散發(fā)到空氣中的粉塵，其化學(xué)成分，真密度等物理性質(zhì)與原物料近似，顆粒較粗，大顆?？蛇_數(shù)百微米；爐窯煙塵是在金屬冶煉或加熱過程中，因物理化學(xué)過程產(chǎn)生的升華物或蒸氣，在空氣中凝結(jié)或氧化而形成

18、的固體顆粒物，如氧氣轉(zhuǎn)爐煙塵，吹氧平爐煙塵，電爐煙塵等，主要是金屬氧化物，顆粒很細，大都是隨高溫?zé)煔饨?jīng)煙囪排放的。32.2 除塵器2.2.1 除塵器的分類由于生產(chǎn)的需要，在實踐中采用了多種多樣的除塵器。根據(jù)除塵機理不同，除塵器可分為機械除塵（機械力）和電除塵器（電力）兩大類，在機械中有重力、慣性力、離心力、沖擊、粉塵與水滴的碰撞等。過濾也是機械力的一種形式。根據(jù)在除塵改成中是否采用液體進行除塵成清灰，又可分為干式除塵器，濕式除塵器。圖2-1表示除塵器分類的一種方法。除塵器機械除塵器電除塵器重力除塵器慣性除塵器離心力旋風(fēng)除塵器濕式袋式除塵器顆粒式除塵器塑燒板除塵器干式濕式臥式電除塵器立式電除塵器

19、臥式電除塵器立式電除塵器 圖2-1 除塵器的分類除上述分類方法外，習(xí)慣上將除塵器分為四大類。機械除塵器：包括重力除塵器、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等，這類除塵器的特點是結(jié)構(gòu)簡單、造價低、維護方便，但除塵器效率不很高，往往用作多級除塵系統(tǒng)中的前級預(yù)除塵。過濾式除塵器：包括袋式除塵器和顆粒層除塵器等，其特點是以過濾機理作為除塵的主要機理，根據(jù)選用的濾料和設(shè)計參數(shù)不同，袋式除塵器的效率可達很高（99.9%以上）。濕式除塵器：包括低能濕式除塵器和高能文氏觀除塵器這類除塵器的特點是主要用水作為除塵的介質(zhì)，一般來說，濕式除塵器的除塵效率高。當(dāng)采用文氏管除塵器時，對微細粉塵去除效率仍可達99.9%以上，但所消耗

20、的能量較高。濕式除塵器的主要缺點是會產(chǎn)生污水，需要進行處理，已消除二次污染。電除塵器：即用電力作為捕塵的機理。在干式電除塵器（干法清灰）和濕式電除塵器（濕法清灰），這類除塵器的特點是除塵效率高（特別是濕式電除塵器），消耗動力少；主要缺點是耗鋼材多，投資高。42.2.2 除塵器的主要性能指標(biāo)除塵器的技術(shù)指標(biāo)主要包括除塵效率、壓力損失、處理氣體量與負荷適應(yīng)性等幾個方面。除塵效率在除塵工程設(shè)計中一般采用全效率作為考核指標(biāo)，有時也使用分?jǐn)?shù)分級效率進行表達。全效率：全效率為除塵器除下的粉塵量與進入除塵器的粉塵量之百分比，如下式所示： (2-1)式中：除塵器的效率，%； G1進入除塵器的粉塵量，g/s；

21、G2除塵器除下的粉塵量，g/s。由于在現(xiàn)場無法直接測出進入除塵器的粉塵量，應(yīng)先測出除塵器進出口氣流中的的含塵濃度和相應(yīng)的風(fēng)量，再用下式計算： (2-2)式中：Q1除塵器入口風(fēng)量，m2/s； C1除塵器入口濃度，mg/m3； Q2除塵器出口風(fēng)量，m2/s； C2除塵器出口濃度，mg/m3?？傂剩涸诔龎m系統(tǒng)中若有除塵效率分別為1、2n的幾個除塵器串聯(lián)運行時，除塵系統(tǒng)的總效率用表示，按下式計算： （2-3）穿透率：穿透率為除塵器出口粉塵的進入量的百分比，按下式計算： （2-4） 分?jǐn)?shù)效率：分?jǐn)?shù)效率c為除塵器對某一粒徑dc或粒徑范圍內(nèi)dc內(nèi)含粉塵效率，如下式所示： （2-5）式中：Sc在dc的粒徑范

22、圍內(nèi)除塵器捕集的粉塵量，g/s； Sj在dc的粒徑范圍內(nèi)進入除塵器的粉塵量，g/s。壓力損失除塵器壓力損失為除塵器進、出口處氣流的全壓絕對值之差，表示氣體流經(jīng)除塵器所耗機械能。當(dāng)知道除塵器的局部阻力系數(shù)值時，可用下式計算。在現(xiàn)場可用壓力表直接測出。 （2-6）式中：除塵器的壓力損失，； 處理氣體的密度，kg/m3； 除塵器入口處的氣體速度，m/s。處理氣體量表示除塵器處理氣體能力的大小，一般用體積流量(m3/h或m3/s)表示，也用質(zhì)量流量（kg/h或kg/s）表示。負荷適應(yīng)性負荷適應(yīng)性良好的除塵器，當(dāng)處理氣體量或污染物濃度在較大范圍內(nèi)波動時，仍能保持穩(wěn)定的除塵效率，適中的壓力損失和足夠高的作

23、業(yè)率。42.2.3 除塵器的選擇選擇除塵器時必須全面考慮多種因素，進行綜合的環(huán)境經(jīng)濟評價。首先是要達到國家或地方規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，在這個前提下還要綜合考慮以下幾個因素，即：效果好，無二次污染，成本低（費用低）維持管理方便，簡便易行。必須滿足國家或地區(qū)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)包括以濃度控制為基礎(chǔ)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，排放標(biāo)準(zhǔn)空限制，鍋爐或生產(chǎn)裝置安裝建立的時間不同，排放標(biāo)準(zhǔn)不同；所在的功能也不同，排放標(biāo)準(zhǔn)的要求也不同，當(dāng)除塵器排放口在車間時，排放濃度應(yīng)不高于車間容許濃度。除塵效果好要達到除塵效果好，首先根據(jù)粉塵的物理性質(zhì)、顆粒大小及分布、廢氣含塵量的初始濃度、廢氣的溫度等，選擇性能符合要求、除塵效率

24、高的除塵器。不同的除塵器對不同粒徑的粉塵的除塵效率是完全不同的，選擇除塵器是必須首先了解欲捕集粉塵的粒徑分布。根據(jù)除塵器的除塵分級效率和除塵要求選擇適當(dāng)?shù)某龎m器。氣體的含塵濃度較高時，在電除塵器或袋式除塵器前應(yīng)設(shè)置低阻力的初凈化設(shè)備，去除粗大塵粒，以更好的發(fā)揮其作用。例如，降低除塵器入口的含塵濃度，可以提高袋式除塵器投的過濾風(fēng)速，可以防止電除塵器產(chǎn)生電暈密閉，對濕式除塵器則可以減少泥漿處理量，節(jié)省投資及減少運轉(zhuǎn)和維修工作量。一般說，為減少喉管的磨損以防止噴嘴的堵塞，對文丘里、噴淋塔等濕式除塵器，希望氣體含塵濃度在10g/m3以下，袋式除塵器的理想氣體含塵濃度為0.210g/m3，電除塵器希望氣

25、體含塵濃度在30g/m3以下。對于高溫、高濕的氣體不宜采用袋式除塵器。如果煙氣中同時含有SO2、NOx等氣態(tài)污染物，可以考慮采用濕式除塵器，但必須注意腐蝕問題。無二次污染除塵過程并不能消除顆粒污染物，只是把廢氣中的污染物轉(zhuǎn)移為固體廢物（如干法除塵）和水污染物（如濕法除塵造成的水污染），所以，在選擇除塵器時，必須同時考慮捕集粉塵的除理問題。有些工廠工藝本身設(shè)有泥漿廢水處理系統(tǒng)，或采用水力輸灰方式，在這種情況下可以考慮采用濕式除塵，把除塵系統(tǒng)的泥漿和廢水歸入工藝系統(tǒng)。成本低（一次性投資和運行費用低）在污染物排放達到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的前提下，要考慮到經(jīng)濟因素，即選擇環(huán)境效果相同而費用最低的除塵器。即必須考慮

26、設(shè)備的位置、可利用的空間、環(huán)境因素等，設(shè)備的一次投資（設(shè)備、安裝和工程等）以及操作和維修費用等經(jīng)濟因素也必須考慮。42.2.4 課程設(shè)計的除塵器的選用通過以上對除塵器選擇原則要求的綜合考慮,以及對資料中幾種除塵器性能的了解和本設(shè)計題目中所給的一些設(shè)計參數(shù),我們初步選用電除塵器對冶金車間的污染顆粒進行除塵。原因如下：根據(jù)除塵效率97%，可選擇下列：濕式除塵器，電式除塵器，袋式除塵器?？紤]污染物為重礦物粉塵，如果不改變其物理化學(xué)性質(zhì)，可以對粉塵進行回收利用，故在其他影響不大的情況下，最好不使用濕式除塵器，所以不采用濕式除塵器。電除塵器的優(yōu)點：壓力損失小，一般為200-500Pa；處理煙氣量大，可達

27、105-106m3/h；耗能低，大約0.2-0.4kWh/(1000m3)；對細粉塵有很高的捕集效率，可高于99%；可在高溫或強腐蝕性氣體下操作。42.3 電除塵器的設(shè)計和選型電除塵器應(yīng)用成功與否，是與設(shè)計、設(shè)備質(zhì)量、加工和安裝水平、操作條件、氣體和粉塵性質(zhì)等多種因素相關(guān)聯(lián)的綜合結(jié)果。要取得理想的除塵效果，必須了解各有關(guān)環(huán)節(jié)與除塵機理的聯(lián)系，考慮各種影響因素，正確設(shè)計計算。32.3.1 影響電除塵器性能的因素影響電除塵器性能有諸多因素，可大致歸納為3個方面：煙塵性質(zhì)、設(shè)備狀況和操作條件。這些因素之間相互聯(lián)系如圖所示，由圖2-2可知，各種因素影響直接關(guān)系到電暈電流、粉塵比電阻、除塵器內(nèi)粉塵收集和

28、二次揚塵這3個環(huán)節(jié)，而最后結(jié)果表現(xiàn)為除塵效率的高低。圖2-2 影響電除塵器性能圖除塵效率的影響：粉塵的比電阻，適用于電除塵器的比電阻為1041011·cm。比電阻低于104·cm的粉塵，其導(dǎo)電性能強，在電除塵器電場內(nèi)被收集時，到達沉降極板表面后會快速釋放其電荷，而變?yōu)榕c沉降極同性，然后又相互排斥，重新返回氣流，可能在往返跳躍中被氣流帶出，所以除塵效果差；相反，比電阻高于1011·cm以上的粉塵，在達到沉降極以后不易釋放其電荷，使粉塵層與極板之間可能形成電場，產(chǎn)生反電暈放電。煙氣濕度：煙氣濕度能改變粉塵的比電阻，在同樣溫度條件下，煙氣中所含水分越大，其比電阻越小。粉

29、塵顆粒吸附了水分子，粉塵的導(dǎo)電性增加，由于濕度增大，擊穿電壓上長，這就允許在更高的電場電壓下運行。煙氣溫度：氣體溫度也能改變粉塵的比電阻，而改變的方向卻有幾種可能：表面比電阻隨溫度的上升而增加（者只在低溫度交接處有一段）過渡區(qū)，表面和體積比電阻的共同作用區(qū)。電除塵器工作溫度可由粉塵比電阻與氣體溫度關(guān)系曲線來選定。粉塵濃度：電除塵器對所凈化的氣體的含塵濃度有一定的適應(yīng)范圍，如果超過一定范圍，除塵效果會降低，甚至中止除塵過程，因為在電除塵器正常運行時，電暈電流是由氣體離子和荷電塵粒（離子）兩部分組成的，但前者的驅(qū)進速度約為后者的數(shù)百倍(氣體離子平均速度為60100m/s，塵粒速度大體在60cm/s

30、以下）。粉塵粒徑分布：試驗證明，帶電粉塵向沉淀極移動的速度與粉塵顆粒半徑成正比，粒徑越大，除塵效率越高；尺寸增至2025m之前基本如此；尺寸至2040m階段，可能出現(xiàn)效率最大值；再增大粒徑，其除塵效率下降，原因是大塵粒的非均勻性具有較大導(dǎo)電性，容易發(fā)生二次揚塵和外攜。42.3.2 電除塵器選用注意事項電除塵器適用于大風(fēng)量的除塵系統(tǒng)、高溫?zé)煔饧皟艋瑝m度較高的氣體（40g/m3），含塵濃度超過60g/m3，一般應(yīng)在電除塵器前設(shè)預(yù)凈化裝置，否則會產(chǎn)生電暈閉塞現(xiàn)象，影響凈化效率。電除塵器能捕集細粒徑的粉塵（小于0.14m），對過細粒徑、密度又小的粉塵，選擇電除塵器時應(yīng)適當(dāng)降低電場風(fēng)速，否則易產(chǎn)生二次

31、揚塵，影響凈化效率。電除塵器適用于捕集比電阻在1045×1010·范圍內(nèi)的粉塵，當(dāng)粉塵比電阻低于104·時，粉塵沉積于極板后容易重返氣流，粉塵比電阻高于5×1010·時容易產(chǎn)生反電暈，因此，不宜選用干式除塵器，如先用300mm極距的干式除塵器，可在電除塵器進口前對煙氣采取增濕措施，或?qū)Ψ蹓m有效驅(qū)進速度選低值。電除塵器的氣流分布要求均勻，為使氣流分布均勻，一般在電除塵器入口處設(shè)氣流分布板13層，并進行氣流分布模擬實驗，氣流分布板必須根據(jù)模擬實驗合格后的層數(shù)和開口率進行制造。對凈化濕度大或露點溫度高的煙氣，電除塵器要采取保溫或加熱措施，以防結(jié)露；對

32、于濕度較大的氣體或者達到露點溫度的煙氣，一般可采用濕式除塵器。電除塵器的漏風(fēng)率盡可能小于2%，減少二次揚塵，使凈化效率不受影響。黏結(jié)性粉塵，可選用干式除塵器，但應(yīng)提高振打強度；瀝青與塵混合物的粘結(jié)粉塵，采用濕式除塵器。42.3.3 電除塵器的有效驅(qū)進速度的計算電除塵器的除塵效率可由德意希公式1表達：=1-e-sw （2-7）式中：除塵效率，%； S極板的比表面積，m2； 粉塵的有效驅(qū)進速度，m/s。由于電除塵器中影響粉塵電荷及運動的因素很多，理論計算值與實際相差很多，所以不得不沿用經(jīng)驗型或半經(jīng)驗性的方法來確定驅(qū)進速度值， 各種工業(yè)粉塵的有效驅(qū)進速度如下表所示。表2-1 各種工業(yè)粉塵的有效驅(qū)進速

33、度粉塵種類有效驅(qū)進速度（m/s)粉塵種類有效驅(qū)進速度（m/s)煤粉（飛灰）0.100.14沖天爐（鐵焦比）=100.030.04紙漿及造紙0.08水泥生產(chǎn)（干法）0.060.07平爐0.06水泥生產(chǎn)（濕法）0.100.11酸霧（H2SO4)0.060.08多層床式焙燒爐0.08酸霧（TiO2)0.060.08紅磷0.03氧氣轉(zhuǎn)爐0.08石膏0.160.20催化劑粉塵008二級高爐（80%生鐵）0.125由于所給的是數(shù)值范圍，煙塵類別亦有限，因此確定值時應(yīng)考慮下列因素。分析電除塵器的應(yīng)用狀況，適當(dāng)取值，即應(yīng)全面了解所需凈化煙塵的性質(zhì)，估計將應(yīng)用除塵器的裝備及運行條件，然后再給定值。對比所需凈化煙

34、塵相同及類似工藝中已應(yīng)用的電除塵器，由其實測的效率、伏安特性等獲得各項運行參數(shù)，反算出值。通過試驗獲得值，對某些工藝，特別是未曾用過電除塵器的工藝或是煙塵性質(zhì)與應(yīng)用中電除塵器有很大區(qū)別時，通過小型試驗取得有關(guān)數(shù)值。4由表2-1可知，飛灰的驅(qū)進速度We=0.10-0.14m/s之間,故取We=0.12m/s。2.3.4 比集塵板表面積的確定根據(jù)公式4 ： （2-8）式中 : A 集塵極面積,m2； 集塵效率； Q-處理氣量，m3/h； We粉塵的有效驅(qū)進速度,m/s。處理氣量： （2-9）則： （2-10） 2.3.5 電除塵器的選型型號有效截面積（m2）處理風(fēng)量（m3/h）電場清灰方式設(shè)備阻力

35、（Pa）允許最高溫度（）除塵效率外型尺寸（mm）電廠內(nèi)煙氣壓力（10Pa）重量（kg）電場風(fēng)速（m/s）GD7.57.61890024300撥叉式機械振打<200300>991094030929250+20200236760.70.9綜合以上各個因素，選擇GD系列管極式電除塵器，其具體參數(shù)如下表：表2-2 電除塵器參數(shù)表其三視圖如下：圖2-3 GD7.5管極式電除塵器三視圖圖2-4 GD7.5管極式電除塵器詳細圖3 確定計算環(huán)路進行除塵系統(tǒng)管網(wǎng)阻力計算3.1相關(guān)參數(shù)3.1.1管道數(shù)據(jù)由管道布置圖可知管道數(shù)據(jù)如表3-1所示：表3-1 管道數(shù)據(jù)表管段號1234567流量Q（m3/h）5

36、000380088003150119501195011950管長L（m）11656484具體計算過程如下（只針對管段3、5、6、7）：管段3：管段5：管段6：管段7：3.1.2 管件局部壓力損失系數(shù)表1管件和閥件名稱值標(biāo)準(zhǔn)彎頭45°，=0.7590°，=0.7590°方形彎頭1.3180°回轉(zhuǎn)頭1.5活接管0.4彎管R/d30°45°60°75°90°105°120°1.50.80.110.140.160.1750.190.202.00.070.100.120.140.150.160.

37、17突然擴大A1/A200.10.20.30.40.50.60.70.80.9110.810.640.490.360.250.160.090.040.011突然縮小A1/A200.10.20.30.40.50.60.70.80.910.50.470.450.380.340.30.250.200.150.090表3-2 管件局部壓力損失系數(shù)表3.2 管徑和壓力損失計算查表3-3除塵管道內(nèi)最低氣流速度可知：重礦物粉塵在水平管道中的最低氣流速度為16m/s。故這里取。表3-3 除塵管道內(nèi)最低氣流速度除塵性質(zhì)垂直管水平管粉塵性質(zhì)垂直管水平管粉狀的黏土和沙1113鐵和鋼（屑）1820耐火泥1417灰土、

38、沙塵1618種礦物粉塵1416鋸屑、刨屑1214輕礦物粉塵1214大塊干木屑1415干型砂1113干微塵810煤灰1012燃料粉塵14161618濕土（2%以下水分）1518大塊濕木屑1820鐵和鋼（塵末）1315谷物粉塵1012棉絮810麻（短纖維粉塵、雜質(zhì)）812水泥粉塵8121822管段1：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計算表5”計算得：，實際流速： （3-1）動壓為18.76mm水柱，即動壓 （3-2）則摩擦壓力損失為: （3-3） 各管件局部壓力損失系（查手冊）為：集氣罩2：1=0.12；90°彎頭(R/d=1.5)2=0.25；30°直流三通3=0.12 （對應(yīng)直通

39、動壓的局部壓力損失系數(shù)） （3-4）則局部壓力損失為： （3-5） 管段2：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計算表5”計算得：，實際流速： （3-6）動壓為18.76mm水柱，即 （3-7）則摩擦壓力損失為: （3-8） 各管件局部壓力損失系數(shù)(查手冊)為：集氣罩1：=0.15；90°彎頭(R/d=1.5)兩個=0.25； 合流三通旁支管 （3-9）則局部壓力損失為： （3-10）管段3：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計算表5”計算得：，實際流速 （3-11）動壓為18.76mm水柱，即動壓 （3-12）則摩擦壓力損失為: （3-13）各管件局部壓力損失系數(shù)（查手冊）為：合流三通對應(yīng)總管動壓的

40、局部壓力損失系數(shù)1=0.11 ；直流三通2=0.12 (對應(yīng)直通動壓的局部壓力損失系數(shù)) （3-14）則局部壓力損失為： （3-15）管段4：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計算表5”計算得：，實際流速： （3-16）動壓為14.53mm水柱，即動壓 （3-17）則摩擦壓力損失為： （3-18）各管件局部壓力損失系數(shù)(查手冊)為：集氣罩3：=0.19；90°彎頭(R/d=1.5)=0.25；合流三通旁支管 （3-19）則局部壓力損失為： （3-20）管段5：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計算表5”計算得：，實際流速 （3-21）動壓為17.91mm水柱，即 （3-22）則摩擦壓力損失為： （3

41、-23）各管件局部壓力損失系數(shù)(查手冊)為：合流三通對應(yīng)總管動壓的局部壓力損失系數(shù)=0.11 ； 除塵器的壓力損失為981Pa(進出口壓力損失忽略不計) 則局部壓力損失為： （3-24）管段6：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計算表5”計算得：，實際流速： （3-25）動壓為17.91mm水柱，即 （3-26）則摩擦壓力損失為： （3-27）各管件局部壓力損失系數(shù)(查手冊)為：該管段局部壓損主要包括風(fēng)機進出口以及排風(fēng)口傘形風(fēng)帽的壓力損失，若通風(fēng)機入口處變徑管壓力損失忽略不計，風(fēng)機出口（估算），傘形風(fēng)帽（） （3-28） 則局部壓力損失為： （3-29）管段7：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計算表5”計算

42、得：，實際流速 （3-30）動壓為17.91mm水柱，即 （3-31）則摩擦壓力損失為： （3-32）各管件局部壓力損失系數(shù)（查手冊）為：該段有90°彎頭（R/d=1.5）兩個 （3-33）則局部壓力損失為： （3-34）3.3 并聯(lián)管路壓力平衡 （3-35） （3-36） （3-37）節(jié)點壓力不平衡，采用調(diào)整管徑的方法，進行壓力平衡的調(diào)節(jié)：據(jù)式： （3-38）調(diào)整后管徑為： （3-39）圓整管取徑260mm則實際流速： （3-40） （3-41） （3-42） （3-43）節(jié)點壓力不平衡,采用調(diào)整管徑的方法,進行壓力平衡的調(diào)節(jié)：據(jù)式： （3-44） 調(diào)整后管徑為： （3-45）圓整

43、管取徑220mm則實際流速： （3-46）3.4 除塵系統(tǒng)總壓力損失 （3-47） （3-48） （3-49） （3-50） （3-51） （3-52）具體結(jié)果見附錄五管道計算表。4 選擇通風(fēng)機和電動機4.1 通風(fēng)機4.1.1 通風(fēng)機基本型式通風(fēng)機按氣流運行方向分類可分為離心式和軸流式通風(fēng)機。離心通風(fēng)機按進氣方式可分為單式吸入和雙吸入兩種。通風(fēng)機按旋轉(zhuǎn)方向可分為順時針旋轉(zhuǎn)和逆時針旋轉(zhuǎn)。通風(fēng)機的傳動型式可分為電動機直聯(lián)、皮帶輪、聯(lián)軸器等。74.1.2 通風(fēng)機的主要性能參數(shù) 通風(fēng)機的主要性能參數(shù)包括流量（可分為排氣與送風(fēng)量）、壓力、氣體介質(zhì)、轉(zhuǎn)速、功率。如下表所示： 表4-1 通風(fēng)機參數(shù)項目單位備

44、注流量風(fēng)量、標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量m3/min、m/3h、kg/sm3/min（NTP）、m3/h（NTP）最大、最小風(fēng)量喘振點壓力進氣及出氣靜壓、風(fēng)機靜壓、全壓、升壓Pa、MPa氣體介質(zhì)濕度溫度密度灰塵量及灰塵的種類氣體的種類%、kg/m3kg/m3（NTP）g/m3、g/m3(NTP)、g/min最高、最低溫度相對濕度和絕對濕度附著性、磨損性、腐蝕性腐蝕性、有毒性、易爆性轉(zhuǎn)速r/min滑動定速、變速（轉(zhuǎn)速范圍）功率有效功率內(nèi)部功率軸功率kW帶動驅(qū)動方法直聯(lián)液力聯(lián)軸器注：NTP表示標(biāo)準(zhǔn)工況。74.1.3 通風(fēng)機選型原則在選擇通風(fēng)機前，應(yīng)了解國內(nèi)通風(fēng)機的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量情況，如生產(chǎn)的通風(fēng)機品種、規(guī)格和各種產(chǎn)品

45、的特殊用途，以及生產(chǎn)廠商產(chǎn)品質(zhì)量、后續(xù)服務(wù)等情況綜合考察。根據(jù)通風(fēng)機輸送氣體的性質(zhì)不同，選擇不同用途的通風(fēng)機。如輸送有爆炸和易燃氣體的應(yīng)選防爆通風(fēng)機；輸送煤粉的應(yīng)選擇煤粉通風(fēng)機；輸送有腐蝕性氣體的應(yīng)選擇防腐通風(fēng)機；在高溫場合下工作或輸送高溫氣體的應(yīng)選擇高溫通風(fēng)機等。在通風(fēng)機選擇性能圖表上查得有兩種以上的通風(fēng)機可供選擇時，應(yīng)優(yōu)先選擇效率高、型號較小、調(diào)節(jié)范圍較大的一種。當(dāng)通風(fēng)機配用的電功率75kw時，可不裝設(shè)啟動用的閥門。當(dāng)排送高溫煤氣或空氣而選擇離心鍋爐引風(fēng)機時，應(yīng)設(shè)啟動用的閥門，以防冷態(tài)運轉(zhuǎn)時造成的過載。對有消聲要求的通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)首先選擇低噪聲的風(fēng)機，例如效率高、葉輪圓周速度低的通風(fēng)機，且使

46、其在最高效率點工作；還要采取相應(yīng)的消聲措施，如裝設(shè)專門消聲設(shè)備，通風(fēng)機和電動機的減振措施，一般可采用減振基礎(chǔ)，如彈簧減振器或橡膠減振器等。在選擇通風(fēng)機時，應(yīng)盡量避免采用通風(fēng)機并聯(lián)或串聯(lián)工作。當(dāng)通風(fēng)機聯(lián)合工作時，盡可能選擇同型號同規(guī)格的通風(fēng)機并聯(lián)或串聯(lián)工作；當(dāng)采用串聯(lián)時，第一級通風(fēng)機到第二級通風(fēng)機之間應(yīng)有一定的管路聯(lián)結(jié)。原有除塵系統(tǒng)更換用新的通風(fēng)機應(yīng)考慮充分利用原有設(shè)備、適合現(xiàn)場安裝及安全運行等問題。根據(jù)原有風(fēng)機歷年來的運行情況和存在問題，最后確定風(fēng)機的設(shè)計參數(shù)，以避免采用新型風(fēng)機時所選用的流量、壓力不能滿足實際運行的需要。74.2 風(fēng)機電動機4.2.1 電動機的分類 電動機的種類有很多，分類方

47、法有多種。通常劃分為交流電動機、直流電動機和特種電動機等三大類。工廠企業(yè)中常見的電動機型式有三相鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機和繞線轉(zhuǎn)子異步電動機；除塵工程常用的電動機為三相異步電動機。74.2.2 電動機的選擇電動機的選擇內(nèi)容應(yīng)包括：電動機的類型、安裝方式及外形安裝尺寸額定功率、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速、各項性能經(jīng)濟指標(biāo)等，其中以選擇額定功率最為重要。選擇電動機功率的原則在電動機能夠滿足各種不同風(fēng)機的前提下，最經(jīng)濟最合理地確定電動機功率的大小。如果功率選的過大。會出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，這不僅使風(fēng)機投資費用增加。而且因電動機經(jīng)常溫度升高，絕緣易老化，會縮短電動機的使用壽命，同時還可能造成啟動困難。因此，選擇電動機時，首先應(yīng)是在各種工作方式下選擇電動機的額定功率。選擇電動機的基本步驟包括：從風(fēng)機的要求出發(fā)，考慮使用場所的電源、工作環(huán)境、防防護等級及安裝方式、電動機的效率、功率因數(shù)、過載能力、產(chǎn)品價格、運行和維護費用等情況來選擇電動機的電氣性能和力學(xué)性能，是使被選的電動機能達