大氣課設(shè) 旋風(fēng)除塵器

1、沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)目錄1文獻(xiàn)綜述31.1大氣污染的基本概念31.1.1大氣的結(jié)構(gòu)及組成31.1.2大氣污染和大氣污染物41.1.3大氣污染的影響51.2大氣擴(kuò)散51.3顆粒污染物控制61.3.1顆粒的粒徑及粒徑分布61.3.2粉塵的物理性質(zhì)61.3.3凈化裝置的性能71.3.4顆粒捕集的理論基礎(chǔ)81.4氣態(tài)污染物控制81.5除塵概況81.5.1煙塵概況91.5.1煙塵治理102工藝選擇112.1機(jī)械式除塵器112.1.1重力沉降室112.1.2慣性除塵器112.1.3旋風(fēng)除塵器122.2電除塵器122.3過濾式除塵器122.3.1袋式除塵器132.3.2顆粒層除塵器132.4濕式除塵器132

2、.4.1重力噴霧洗滌器132.4.2旋風(fēng)洗滌器142.4.3文丘里洗滌器142.4.4自激噴霧洗滌器142.4.5板式洗滌器142.5各工藝的比較及除塵器的確定152.5.1各工藝的比較152.5.2除塵器的確定152.6工藝流程及其說明152.6.1工藝流程152.6.2工藝流程說明163工藝流程的設(shè)計(jì)計(jì)算183.1旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)183.2旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)計(jì)算183.3風(fēng)機(jī)的計(jì)算203.3.1風(fēng)機(jī)風(fēng)量及風(fēng)壓的計(jì)算203.3.2風(fēng)機(jī)的確定203.4電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算204設(shè)備結(jié)構(gòu)215結(jié)論225.1旋風(fēng)除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)225.1.1旋風(fēng)除塵器優(yōu)點(diǎn)225.1.2旋風(fēng)除塵器缺點(diǎn)225.2旋風(fēng)除塵器存

3、在的問題225.3旋風(fēng)除塵器除塵效率影響因素245.4心得體會(huì)246主要的參考文獻(xiàn)267附錄（包括圖）27旋風(fēng)除塵器處理工業(yè)鍋爐煙氣的設(shè)計(jì)1文獻(xiàn)綜述1.1大氣污染的基本概念1.1.1大氣的結(jié)構(gòu)及組成(一) 大氣組成大氣是由多種氣體混合組成的氣體和懸浮其中的水分及雜質(zhì)組成。 干潔空氣：大氣中除去水汽和各種雜質(zhì)以外的所有混合氣體統(tǒng)稱干潔空氣。干潔空氣的主要成分是氮、氧、氬和二氧化碳。這四種氣體占空氣總?cè)莘e的99.98%，而氖、氦、氪、氬、氙、臭氧等稀有氣體的總含量不足0.02%。干潔空氣各成分間的百分比數(shù)從地面直到90km高度間，基本上穩(wěn)定不變。這是由于這層大氣中對(duì)流、湍流運(yùn)動(dòng)盛行，使得不同高度、

4、不同地區(qū)間氣體得到充分交換和混合的結(jié)果。而到90km以上的高層大氣中，對(duì)流、湍流運(yùn)動(dòng)受到抑制，分子的擴(kuò)散作用超過湍流擴(kuò)散作用，大氣的組分受地球重力分離作用，氫、氦等較輕成分的百分比數(shù)相對(duì)增多，氣體間的混合比趨于不穩(wěn)定。 水汽：水汽是低層大氣中的重要成分，含量不多，只占大氣總?cè)莘e的0%4%，是大氣中含量變化最大的氣體。大氣中水汽主要來自地表海洋和江河湖等水體表面蒸發(fā)和植物體的蒸騰，并通過大氣垂直運(yùn)動(dòng)輸送到大氣高層。因而大氣中水汽含量自地面向高空逐漸減少，到1.52km高度，大氣中水汽平均含量僅為地表的一半，到5km高度，已減少到地面的1/10，到1012km，含量就微乎其微了。大氣中水汽含量在水

5、平方向上也有差異，一般而言，海洋上空多于陸地，低緯多于高緯，濕潤、植物茂密的地表多于干旱、植物稀疏的地表。 雜質(zhì)：雜質(zhì)是懸浮在大氣中的固態(tài)、液態(tài)的微粒，主要來源于有機(jī)物燃燒的煙粒、風(fēng)吹揚(yáng)起的塵土、火山灰塵、宇宙塵埃、海水浪花飛濺起的鹽粒、植物花粉、細(xì)菌微生物以及工業(yè)排放物等等。大多集中在大氣底層。其中大的顆粒很快降回地表或被降水沖掉，小的微粒通過大氣垂直運(yùn)動(dòng)可擴(kuò)散到對(duì)流層高層，甚至平流層中，能在大氣中懸浮13年，甚至更長時(shí)間。大氣雜質(zhì)對(duì)太陽輻射和地面輻射具有一定吸收和散射作用，影響著大氣溫度變化。雜質(zhì)大部分是吸濕性的，往往成為水汽凝結(jié)核心。(二) 大氣垂直結(jié)構(gòu)大氣層位于地球的最外層，介于地表和

6、外層空間之間，它受宇宙因素（主要是太陽）作用和地表過程影響，形成了特有的垂直結(jié)構(gòu)和特性。根據(jù)大氣層垂直方向上溫度和垂直運(yùn)動(dòng)的特征，一般把大氣層劃分為對(duì)流層、平流層、中間層、熱層和散逸層五個(gè)層次。1.1.2大氣污染和大氣污染物(一) 大氣污染大氣污染是指由于人類活動(dòng)或自然過程引起某些物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時(shí)間，并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了生態(tài)環(huán)境。所謂人類活動(dòng)不僅包括生產(chǎn)活動(dòng)，而且也包括生活活動(dòng)，如做飯、取暖、交通等。自然過程，包括火山活動(dòng)、森林火災(zāi)、海嘯、土壤和巖石的風(fēng)化及大氣圈中空氣運(yùn)動(dòng)等。一般說來，由于自然環(huán)境所具有的物理、化學(xué)和生物機(jī)能（即自然環(huán)境

7、的自凈作用），會(huì)使自然過程造成的大氣污染，經(jīng)過一定時(shí)間后自動(dòng)消除（即使生態(tài)平衡自動(dòng)恢復(fù)）。所以可以說，大氣污染主要是人類活動(dòng)造成的。(二) 大氣污染物大氣污染物是指由于人類活動(dòng)或自然過程排入大氣的，并對(duì)人和環(huán)境產(chǎn)生的有害影響物質(zhì)。大氣污染物的種類很多，按其存在狀態(tài)可概括為兩大類：氣溶膠狀態(tài)污染物、氣體狀態(tài)污染物。從大氣污染控制的角度，按照氣溶膠粒子的來源和物理性質(zhì)，可將氣溶膠狀態(tài)污染物分為：粉塵、煙、飛灰、黑煙、霾（或灰霾）和霧。氣體狀態(tài)污染物是以分子狀態(tài)的污染物，簡稱氣態(tài)污染物。氣態(tài)污染物種類很多，總體上可分為五大類：含硫化合物、含氮化合物、碳的氧化物、有機(jī)化合物及鹵素化合物。1.1.3大氣

8、污染的影響大氣污染物對(duì)人體健康、植物、器物和材料，及大氣能見度和氣候皆有重要影響。（一） 對(duì)人體健康的影響大氣污染物入侵人體主要有三條途徑：表面接觸、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空氣，其中以第三條途徑最為重要。大氣污染對(duì)人體健康的危害主要表現(xiàn)為引起呼吸道疾病。（二） 對(duì)植物的傷害大氣污染對(duì)植物的傷害，通常發(fā)生在葉子結(jié)構(gòu)中，因?yàn)槿~子含有整棵植物的結(jié)構(gòu)機(jī)理。最常遇到的毒害植物的氣體是：二氧化硫、臭氧、PAN、氟化氫、乙烯、氯化氫、氯、硫化氫和氨。（三） 對(duì)器物和材料的影響大氣污染對(duì)金屬制品、油漆涂料、皮革制品、紙制品、紡織品、橡膠制品和建筑等的損害也是嚴(yán)重的。這種損害包括玷污性損害和化學(xué)性

9、損害兩個(gè)方面。（四） 對(duì)大氣能見度和氣候的影響大氣污染最常見的后果之一是大氣能見度降低。一般說來，對(duì)大氣能見度或清晰度有影響的污染物，應(yīng)是氣溶膠粒子、能通過大氣反應(yīng)生成氣溶膠粒子的氣體或有色氣體。1.2大氣擴(kuò)散大氣擴(kuò)散是指將一定量的含有有害物質(zhì)的氣體排入高空，借大氣湍流和分子運(yùn)動(dòng)，向大氣中低濃度區(qū)域遷移，從而把有害物質(zhì)稀釋到容許濃度以下的過程。（一）湍流低層大氣中的風(fēng)向是不斷地變化，上下左右出現(xiàn)擺動(dòng)；同時(shí)，風(fēng)速也是時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，形成迅速的陣風(fēng)起伏。風(fēng)的這種強(qiáng)度與方向隨時(shí)間不規(guī)則的變化形成的空氣運(yùn)動(dòng)稱為大氣湍流。湍流運(yùn)動(dòng)是由無數(shù)結(jié)構(gòu)緊密的流體微團(tuán)湍渦組成，其特征量的時(shí)間與空間分布都具有隨機(jī)性，但它們

10、的統(tǒng)計(jì)平均值仍然遵循一定的規(guī)律。（二）高斯模式在大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的實(shí)際工作中，大氣擴(kuò)散計(jì)算通常以高斯大氣擴(kuò)散模式為主。高斯模式是一類簡單實(shí)用的大氣擴(kuò)散模式。在均勻、定常的湍流大氣中污染物濃度滿足正態(tài)分布，由此可導(dǎo)出一系列高斯型擴(kuò)散模式。 高斯模式的四點(diǎn)假設(shè)： 污染物濃度在y、z風(fēng)向上分布為正態(tài)分布。 在全部空間中風(fēng)速均勻穩(wěn)定。 源強(qiáng)是連續(xù)均勻穩(wěn)定的。 擴(kuò)散中污染物是守恒的（不考慮轉(zhuǎn)化）1.3顆粒污染物控制1.3.1顆粒的粒徑及粒徑分布按一定的方法確定一個(gè)表示顆粒大小的代表性尺寸，作為顆粒的直徑，簡稱為粒徑。粒徑分布是指不同粒徑范圍內(nèi)的顆粒個(gè)數(shù)（或質(zhì)量或表面積）所占的比例。以顆粒的個(gè)數(shù)表示所占比

11、例時(shí)，稱為個(gè)數(shù)分布；以顆粒的質(zhì)量（或表面積）表示時(shí)，稱為質(zhì)量分布（或表面積分布）。除塵技術(shù)中多采用粒徑的質(zhì)量分布。1.3.2粉塵的物理性質(zhì)（一） 粉塵的密度單位體積粉塵的質(zhì)量稱為粉塵的密度，單位為kg/m3。粉塵在不同的產(chǎn)生情況和實(shí)驗(yàn)條件具有不同的密度值，因此粉塵的密度分為真密度和堆積密度。（二） 粉塵的安息角與滑動(dòng)角安息角：粉塵從漏斗連續(xù)落下自然堆積形成的圓錐體母線與地面的夾角，也稱靜止角或堆積角，范圍35°40° 滑動(dòng)角：自然堆積在光滑平板上的粉塵隨平板做傾斜運(yùn)動(dòng)時(shí)粉塵開始發(fā)生滑動(dòng)的平板傾角。安息角與滑動(dòng)角是評(píng)價(jià)粉塵流動(dòng)特性的重要指標(biāo)（三） 粉塵的比表面積單位

12、體積（或質(zhì)量）粉塵所具有的表面積為比表面積。（四） 粉塵的含水率粉塵中一般均含有一定的水分，它包括附著在顆粒表面上的和包含在凹坑處與細(xì)孔中的自由水分，以及緊密結(jié)合在顆粒內(nèi)部的結(jié)合水分。粉塵中的水分含量，一般用含水率表示，是指粉塵中所含水分質(zhì)量與粉塵總質(zhì)量（包括干粉塵與水分）之比。（五） 粉塵的潤濕性粉塵粒子與液體相互附著或附著難易程度稱為粉塵的潤濕性。粉塵的潤濕性取決于液體分子的表面張力，表面張力越小的液體對(duì)粉塵的浸潤性越強(qiáng)。（六） 粉塵的荷電性和導(dǎo)電性粉塵由于相互碰撞、摩擦、放射線照射、接觸帶電體等總是帶有一定量的電荷，天然粉塵和工業(yè)粉塵幾乎都帶有一定的電荷。粉塵荷電后對(duì)人體的危害也將增強(qiáng)。

13、粉塵的導(dǎo)電性通常用電阻率來表示。（七） 粉塵的粘附性粉塵粒子附著在固體表面上或它們之間相互凝聚的可能性稱為粉塵的粘附性。從微觀上看，粉塵之間產(chǎn)生的各種粘附力主要有分子力（范德華力）、毛細(xì)力和靜電力（庫侖力）。通常，顆粒細(xì)小、表面粗糙且形狀不規(guī)則、含水量高且潤濕性好、含塵濃度高和荷電量大的粉塵，其粘附力增大。（八） 粉塵的自然性和爆炸性 粉塵的自燃是指粉塵在常溫下存放過程中自然發(fā)熱，此熱量經(jīng)長時(shí)間的積累，達(dá)到該粉塵的燃點(diǎn)而引起燃燒的現(xiàn)象。 粉塵的爆炸是指可燃物的劇烈氧化作用，在瞬間產(chǎn)生大量的熱量和燃燒產(chǎn)物，在空間造成很高的溫度和壓力，故稱化學(xué)爆炸。1.3.3凈化裝置的性能評(píng)價(jià)凈化裝置性能的指標(biāo)，

14、包括技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)兩方面。技術(shù)指標(biāo)主要有處理氣體流量、凈化效率和壓力損失等；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要有設(shè)備費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)和占地面積等。此外，還應(yīng)考慮裝置的安裝、操作、檢修的難易等因素。1.3.4顆粒捕集的理論基礎(chǔ)除塵過程的機(jī)理是，將含塵氣體引入具有一種或幾種力作用的除塵器，使顆粒相對(duì)其運(yùn)載氣流產(chǎn)生一定的位移，并從氣流中分離出來，最后沉降到捕集表面上。顆粒的粒徑大小和種類不同，所受作用力不同，顆粒的動(dòng)力學(xué)行為亦不同。顆粒捕集過程所要考慮的作用力有外力、流體阻力和顆粒間的相互作用力。1.4氣態(tài)污染物控制氣態(tài)污染物控制是減少氣態(tài)污染物向大氣排放的技術(shù)措施和管理政策。工業(yè)生產(chǎn)中的有害氣體種類很多，主要有硫氧化物、

15、氮氧化物、鹵化物、碳氧化物、碳?xì)浠锏?。根?jù)來源和性質(zhì)，可采取適宜的措施控制。主要包括減少或防止污染物的產(chǎn)生，對(duì)已產(chǎn)生的氣態(tài)污染物加以回收利用或進(jìn)行無公害化處理，充分利用環(huán)境的自凈能力，利用經(jīng)濟(jì)措施和政策實(shí)行總量控制等。氣態(tài)污染物在廢氣中以分子狀態(tài)或蒸氣狀態(tài)存在，雖均相混合物，可根據(jù)物理的、化學(xué)的和物理化學(xué)的原理進(jìn)行分離。目前國內(nèi)外采用的主要技術(shù)為吸收、吸附、冷凝、燃燒和催化轉(zhuǎn)化等五種。凈化方法的選擇部分取決于氣體的流量和污染物濃度。盡可能地減少氣體流量和提高污染物的濃度，可使處理費(fèi)用降至最低。對(duì)于濃度較高的氣體，可考慮增加預(yù)處理系統(tǒng)。廢氣中顆粒物給氣體凈化裝置的操作帶來困難，幾種廢氣共存也能

16、使凈化裝置的設(shè)計(jì)和選擇復(fù)雜化。1.5除塵概況環(huán)境工程通常把氣體與粉塵的多相混合物的分離操作稱為除塵。微粒不一定局限于固體，也可以是液體微粒。多相混合物中處于分散狀態(tài)的物質(zhì)稱為分散相或分散物質(zhì)，通常稱為粉塵或粉塵微粒。作為除塵對(duì)象的塵粒直徑，一般在1000.01微米之間。100微米以上的塵粒，由于重力作用很快將降落，不作為除塵對(duì)象。10微米以上塵粒易于分離，問題不大。成為問題的是100.01微米之間的塵粒，特別是1微米以下微塵粒分離較為困難，也有害于人體，是目前主要的研究范圍。除塵在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用主要如： 凈化分散介質(zhì)：如催化反應(yīng)的原料氣中如有固體微粒，會(huì)嚴(yán)重影響催化劑的效能，必須在原料氣進(jìn)入

17、反應(yīng)器之前把它除掉。 回收分散物質(zhì)：如流化床反應(yīng)器送出的氣體中一般夾帶著許多催化劑微粒，為降低成本，也為保護(hù)環(huán)境，這些催化劑必須加以回收。又如從干燥等工藝過程的氣流中回收固體產(chǎn)品。 凈化排放氣：在生產(chǎn)中排放廢氣之前，要盡量分離出其中的固體微粒，以展開綜合利用和保護(hù)環(huán)境。 消除爆炸危險(xiǎn)：某些含炭物質(zhì)及金屬細(xì)粉與空氣混合能形成爆炸混合物，因此在混合之前應(yīng)將能爆炸的物質(zhì)去掉。除塵設(shè)備在化工生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛，而在某些基本化學(xué)工業(yè)如硫酸、合成氨等，除塵器歷來被作為關(guān)鍵設(shè)備。隨著化工業(yè)的迅速發(fā)展，特別是裝置日益大型化，在能量回收、氣體凈化、催化回收及防止大氣污染等工程中，高效除塵器則成為關(guān)鍵設(shè)備之一。1

18、.5.1煙塵概況煙氣的排放中，粉塵是一個(gè)危害性很大的因素。粉塵的定義為：由自然力或機(jī)械力產(chǎn)生的，能夠懸浮于空氣中的固體微小顆粒。國際上將粒徑小于75µm的固體懸浮物定義為粉塵。在通風(fēng)除塵技術(shù)中，一般將1-200µm乃至更大粒徑的固體懸浮物視為粉塵。向空氣中放散粉塵的地點(diǎn)或設(shè)備稱作塵源。在自然力或機(jī)械力的作用下，使粉塵或霧滴從靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閼腋∨c空氣中的現(xiàn)象稱作塵化作用。按粉塵粒徑的大小可以把粉塵分為： 可見粉塵：可見粉塵是指用肉眼可見、粒徑大于10µm以上的粉塵 顯微粉塵：顯微粉塵是指粒徑為0.25-10µm可用一般光學(xué)顯微鏡觀察的粉塵 超顯微粉塵：超顯微

19、粉塵是指粒徑小于0.25µm，只有在超顯微鏡或電子顯微鏡下可以觀察到的粉塵粉塵來源可分為兩大類：一是人類活動(dòng)引起的，二是自然過程引起的。后者包括火山爆發(fā)、山林火災(zāi)、雷電等造成各種塵埃。自然過程對(duì)大氣的污染，目前人類還不能完全控制，但這些自然過程多具有偶然性、地區(qū)性，而兩次同樣過程發(fā)生的時(shí)間往往較長。由于自然環(huán)境有一定的容量和自凈能力，自然過程所造成的粉塵污染，經(jīng)過一段時(shí)間后會(huì)自動(dòng)消失，對(duì)整個(gè)人類的發(fā)展尚無根本性的危害。人類活動(dòng)引起的粉塵主要來源于3個(gè)方面，即工業(yè)生產(chǎn)污染、生活活動(dòng)污染源及交通運(yùn)輸污染源。 工業(yè)生產(chǎn)污染源。如火力發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠、礦山作區(qū)等工業(yè)部門的生產(chǎn)以及燃料燃

20、燒過程，皆向大氣中排放大量的粉塵及其他有害成分。工業(yè)生產(chǎn)污染源是造成粉塵污染的最主要的來源。 生活污染源。城市和工礦企業(yè)住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)千家萬戶的生活爐灶，經(jīng)營性爐灶以及采暖鍋爐的煙囪，同樣會(huì)向大氣中排入煙塵。 交通運(yùn)輸污染源。汽車、火車、輪船、飛機(jī)等交通工具排放的尾氣及行走二次揚(yáng)塵都含有粉塵污染物。在交通運(yùn)輸業(yè)十分發(fā)達(dá)的今天，尤其在城市，它已成為粉塵污染的重要來源之一。空氣污染物總量中約有10%-15%是以粉塵顆粒形式存在的。在顆粒物總量中，來自機(jī)動(dòng)車輛的占3%，來自工業(yè)方面的占53%，由發(fā)電站產(chǎn)生的占13%，由工業(yè)鍋爐排出的占20%，由垃圾處理造成的占9%。來自其他源的顆粒物有海洋鹽類、火山

21、灰、風(fēng)蝕的粉塵、道路塵土、森林火災(zāi)的生成物以及植物花粉和種子。1.5.1煙塵治理工業(yè)鍋爐所排放出來的煙塵是造成大氣污染的主要污染源之一。所排放出來的“煙塵”是由煙炱（黑煙）和灰塵所組成。由于它們的發(fā)生過程、性質(zhì)不同，因此解決的方法也不相同。煙炱的主要成分為碳、氫、氧及其化合物，解決的方法，可以通過改造鍋爐，進(jìn)行合理的燃燒調(diào)節(jié)，使其在爐膛內(nèi)燃燒掉，同時(shí)也降低了排塵的原始濃度；灰塵主要是碳粒和灰分等顆粒物，可以通過加裝除塵器的辦法解決。工業(yè)鍋爐煙氣除塵中，為了將塵粒從煙氣中分離出來，所采用的各種各樣除塵裝置，就是利用不同的作用力（包括重力、慣性力、離心力、擴(kuò)散附著力、電力等）以達(dá)到從煙氣中分離和捕

22、集的目的。工業(yè)鍋爐可以采用的各種除塵裝置按煙塵從煙氣中分離出來的原理，可以分為下列四大類： 機(jī)械式除塵器 電除塵器 過濾式除塵器 濕式除塵器2工藝選擇2.1機(jī)械式除塵器機(jī)械式除塵裝置是目前國內(nèi)使用較普遍的除塵裝置，它包括重力沉降室、慣性除塵器、旋風(fēng)除塵器等類型。這類除塵裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便、且耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。重力沉降室和慣性除塵器的除塵效率一般不高，在40%60%之間，可以作為初級(jí)除塵使用。旋風(fēng)除塵器的除塵效率在90%左右，多管式旋風(fēng)除塵器的除塵效率較高。2.1.1重力沉降室重力沉降室是最簡易的一種除塵裝置，其作用原理是：當(dāng)含塵煙氣進(jìn)入沉降室后，由于截面積突然

23、擴(kuò)大，煙氣流迅速降低，煙氣利用自身的重力作用，使其自然沉降到底部，從而把煙粒從煙氣中分離出來。這種除塵裝置一般只能除去大于40µm以上的大顆粒塵，因此效率較低。重力沉降室的除塵效率與沉降室的結(jié)構(gòu)，煙氣中塵粒的大小，塵粒的密度，煙氣流速等因素有關(guān)。如在沉降室內(nèi)合理布置擋板、隔墻、噴霧等措施，對(duì)提高除塵效率有一定的作用。2.1.2慣性除塵器 慣性除塵器是利用煙氣流動(dòng)方向發(fā)生急劇改變時(shí)，由于塵粒受慣性力的作用而將塵粒從氣體中分離并捕集下來的一種裝置。一般慣性除塵器的氣流速度愈高，氣流方向轉(zhuǎn)變角度愈大，轉(zhuǎn)變次數(shù)愈多，凈化效率愈高，壓力損失也愈大。慣性除塵器用于凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性

24、粉塵具有較高除塵效率。對(duì)粘結(jié)性和纖維性粉塵，則因易堵塞而不宜采用。由于慣性除塵器的凈化效率不高，故一般只用于多級(jí)除塵中的第一級(jí)除塵，捕集10-20µm以上的粗塵粒。壓力損失依型號(hào)而定，一般為100-1000Pa。其結(jié)構(gòu)型號(hào)多種多樣，可分為以氣流中粒子沖擊擋板捕集較粗粒子的沖擊式和通過改變氣流流動(dòng)方向而捕集較細(xì)粒子的反向式。2.1.3旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置。廣泛應(yīng)用于工業(yè)鍋爐的煙氣除塵中，其它行業(yè)也常用以回收有用的顆粒物，如催化劑、茶葉、面粉、奶粉等。旋風(fēng)除塵器具有結(jié)構(gòu)簡單、投資省、除塵效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)，是消除煙塵

25、危害，保護(hù)環(huán)境的重要設(shè)備之一。通常情況下，旋風(fēng)除塵器能夠捕集5µm以上的塵粒，其除塵效率可達(dá)90%以上。旋風(fēng)除塵器的種類，按進(jìn)氣方式可以分為切向進(jìn)入式和軸向進(jìn)入式二類。從氣流組織上來分，有回流式、直流式、平旋式和旋流式等多種。國內(nèi)主要運(yùn)用的有XZZ型旋風(fēng)除塵器、XZD/G型旋風(fēng)除塵器、XND/G型旋風(fēng)除塵器、SG型旋風(fēng)除塵器等。2.2電除塵器電除塵器是含塵氣體在通過高壓電場進(jìn)行電離的過程中，使塵粒荷電，并在電場力的作用下使塵粒沉積在集塵器上，將塵粒從含塵氣體中分離出來的一種除塵設(shè)備。電除塵過程與其它除塵過程的根本區(qū)別在于：分離力（主要是靜電力）直接作用在粒子上，而不是作用在整個(gè)氣流上

26、，這就決定了它具有分離粒子耗能小，氣流阻力也小的特點(diǎn)。由于作用在粒子上的靜電力相對(duì)較大，所以即使對(duì)亞微米級(jí)粒子也能夠有效地捕集。電除塵器的應(yīng)用較為廣泛，其優(yōu)點(diǎn)主要有：壓力損失小，處理煙氣量大，能耗低，對(duì)細(xì)粉塵有很高的捕集效率，可在高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作。但是它的一次性投資較高、占地面積大、制造安裝要求高維護(hù)管理技術(shù)性強(qiáng)，高濃度時(shí)，要用前置除塵。2.3過濾式除塵器過濾式除塵器，又稱空氣過濾器，是使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置。采用濾紙或玻璃纖維等填充層做濾料的空氣過濾器，主要可用于通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)方面的氣體凈化。其主要包括袋式除塵器和顆粒層除塵器。2.3.1袋式除塵器 袋式除塵器的除

27、塵過程是和濾料及粉塵的擴(kuò)散、慣性碰撞、遮擋（篩分）、重力和靜電等因素有關(guān)。采用纖維織物作濾料的袋式除塵器，主要用在工業(yè)尾氣的除塵方面。對(duì)捕集小顆粒粉塵的性能較好，除塵效率高，一般可達(dá)99%。廣泛應(yīng)用于水泥、冶金、陶瓷、化工、食品、機(jī)械制造等工業(yè)和燃煤鍋爐的煙塵凈化中。但是，對(duì)溫度較高、濕度較大、帶粘性粉塵和有腐蝕性的煙塵不宜使用。2.3.2顆粒層除塵器 顆粒層除塵器是利用顆粒狀物料（如硅石、礫石、焦炭等）作填料層的一種內(nèi)部過濾式除塵裝置。其除塵機(jī)理與袋式除塵器類似，主要靠慣性，截留及擴(kuò)散作用等。過濾效率隨顆粒層厚度，及其上沉積的粉塵層厚度的增加而提高，壓力損失也隨之增大。顆粒層除塵器是70年代

28、出現(xiàn)的一種除塵裝置，能耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、除塵效率高、維修費(fèi)用低。但也有其缺點(diǎn)：體積比較大、清灰裝置比較復(fù)雜、阻力也比較高。目前，顆粒層除塵器主要用于處理高溫含塵氣體。2.4濕式除塵器濕式除塵器是使含塵氣體與液體（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粒或使粒徑增大的裝置。濕式除塵器可以有效地將直徑為0.1-20µm的液態(tài)或固態(tài)粒子從氣流中除去，同時(shí)，也能脫除氣態(tài)污染物。它具有結(jié)構(gòu)簡單造價(jià)低、占地面積小、操作及維修方便和凈化效率高等優(yōu)點(diǎn)，能夠處理高溫、高濕的氣流，將著火、爆炸的可能減至最低，但采用濕式除塵器時(shí)要特別注意設(shè)備和管道腐蝕以及污水和污泥的處理的問題

29、。濕式除塵器也不利于副產(chǎn)品的回收。目前，根據(jù)濕式除塵器的凈化機(jī)理，可將其分為七類：重力噴霧洗滌器、旋風(fēng)洗滌器、自激噴霧洗滌器、板式洗滌、填料洗滌器、文丘里洗滌器、機(jī)械誘導(dǎo)噴霧洗滌器。2.4.1重力噴霧洗滌器重力噴霧洗滌器是一種最簡單的濕式除塵裝置，除塵效率低，所以它與其它除塵器串連，作為第一級(jí)除塵。根據(jù)塔內(nèi)煙氣與液體的流動(dòng)方向，可以分為順流逆流和錯(cuò)流三種型式。最常用的是逆流噴霧塔。2.4.2旋風(fēng)洗滌器最簡單的旋風(fēng)洗滌器是在干式旋風(fēng)分離器內(nèi)部以環(huán)形方式安裝一排噴嘴。進(jìn)水噴嘴也可以安裝在旋風(fēng)洗滌器的入口處，而在出口處通常還需要安裝除霧器。旋風(fēng)洗滌器的另外一種形式是中心噴霧。而在我國應(yīng)用最廣的是旋風(fēng)

30、水膜除塵器。旋風(fēng)洗滌器氣體入口速度范圍一般為15-45m/s，離心洗滌器凈化5µm以下的粉塵是有效的。中心噴霧的旋風(fēng)洗滌器對(duì)于0.5µm以下的粉塵的捕集效率可達(dá)95%以上。旋風(fēng)洗滌器適用于處理煙氣量大和含塵濃度高的場合。它可以單獨(dú)采用，也可以安裝在文丘里洗滌器之后作為脫水器。2.4.3文丘里洗滌器文丘里洗滌器是一種高效濕式洗滌器，但動(dòng)力消耗和水量消耗都比較大，常用在高溫?zé)煔饨禍睾统龎m上。其結(jié)構(gòu)由收縮管、喉管和擴(kuò)散管組成。主要工作原理是慣性碰撞。2.4.4自激噴霧洗滌器自激噴霧洗滌器是一種效率較高的洗滌器，這種洗滌器沒有噴嘴，也沒有很窄的縫隙，因此不易堵塞，是一種常用的濕式除

31、塵器。自激噴霧洗滌器是靠含塵氣流自身直接沖擊水面而激起的浪花與水霧來達(dá)到除塵目的的。該洗滌器隨水位的增高，氣流速度的增大，效率也將提高，但此時(shí)的阻力損失也增加。不過該洗滌器的耗水量少，其水氣比為134kg/1000m3。2.4.5板式洗滌器板式洗滌器的結(jié)構(gòu)主要有布滿小孔的篩板，淋水管，檔水板，水封排污閥及進(jìn)出口所組成。該除塵器結(jié)構(gòu)簡單、投資少、效率高，可以用水泥制造外殼，節(jié)約鋼材，能夠耐腐蝕。缺點(diǎn)是耗水量大，篩板易于堵塞。2.5各工藝的比較及除塵器的確定2.5.1各工藝的比較各工藝優(yōu)缺點(diǎn)比較見表2-1。表2-1 四種工藝優(yōu)缺點(diǎn)比較處理方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)機(jī)械式工藝簡單、成本低、性能穩(wěn)定、安裝容易、運(yùn)行

32、費(fèi)用低、重量輕效率較低、壓損大、有一定二次污染、助力費(fèi)用較高、壽命短濕式成本低、操作簡單、處理風(fēng)量較大耗水耗電量大、體積大、噪聲大、壽命1-3年電式省水省電、效率高、平均成本低、體積小、壽命5-8年初設(shè)成本較高、極板需定期清潔、壓損大過濾式效率高、具有前瞻性成本高、技術(shù)不成熟2.5.2除塵器的確定據(jù)除塵效率、氣體性質(zhì)、粉塵性質(zhì)、壓力損失與耗能、設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用、節(jié)水與防凍的要求、粉塵和氣體回收利用的要求，本課題要求的除塵效率達(dá)到99.78%以上，且根據(jù)工業(yè)鍋爐煙氣的特點(diǎn)，及經(jīng)濟(jì)方面的考慮，使用旋風(fēng)除塵器進(jìn)行該工業(yè)鍋爐煙氣的處理。2.6工藝流程及其說明2.6.1工藝流程旋風(fēng)除塵器處理工業(yè)鍋爐煙

33、氣的流程圖如下：旋風(fēng)除塵器鍋爐煙氣進(jìn)口煙道旁路煙道引風(fēng)機(jī)脫硫裝置出口煙道除灰系統(tǒng)鍋爐出口凈化后煙氣（清灰用）煙囪2.6.2工藝流程說明（一）旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流所產(chǎn)生的離心力將塵粒從合塵氣流中分離出來的除塵裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，不需特殊的附屬設(shè)備，造價(jià)較低阻力中等，器內(nèi)無運(yùn)動(dòng)部件，操作維修方便等優(yōu)點(diǎn)。旋風(fēng)除塵器一般用于捕集5-15微米以上的顆粒除塵效率可達(dá)80%以上，近年來經(jīng)改進(jìn)后的特制旋風(fēng)除塵器其除塵效率可達(dá)5%以上。旋風(fēng)除塵器的缺點(diǎn)是捕集微粒小于5微米的效率不高。旋風(fēng)除塵器也稱作旋風(fēng)分離器，是利用器內(nèi)旋轉(zhuǎn)的寒磣氣體所產(chǎn)生的離心力，將粉塵從氣流中分離出來的一種干

34、式氣固分離裝置。它主要由排灰管、圓錐體、圓柱體、進(jìn)氣管、排氣管以及頂蓋組成。圖2.1 旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)圖(二)旋風(fēng)除塵器工作原理分氣流的運(yùn)動(dòng)和塵粒的運(yùn)動(dòng)兩部分，它們的運(yùn)動(dòng)概況如下：旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿器壁自圓簡體，呈螺旋狀由上向下向圓錐體底部運(yùn)動(dòng)，形成下降的外旋含塵氣流，在強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的離心力將密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體的塵粒甩向器壁，塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣性力而靠入口速度的動(dòng)量和自身的重力沿壁面下落進(jìn)入集灰斗。旋轉(zhuǎn)下降的氣流在到達(dá)圓錐體底部后沿除塵器的軸心部位轉(zhuǎn)而向上形成上升的內(nèi)旋氣流，并由除塵器的排氣管排出。自進(jìn)氣口流人的另一小部分氣流，則向旋風(fēng)除塵器頂蓋處流動(dòng)，然后沿排氣管外側(cè)向下流動(dòng)

35、，當(dāng)達(dá)到排氣管下端時(shí)，即反轉(zhuǎn)向上隨上升的中心氣流一同從排氣管排出，分散在其中的塵粒也隨同被帶走。3工藝流程的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)（1）處理煙氣量：8000mN3/h（2）空氣溫度：273K（3）煙氣溫度：573K（4）大氣壓力為：101.325KPa（5）空氣密度：1.205 kg/m3 （6）空氣粘度：1.81×10-5Pas（7）進(jìn)口含塵濃度1：60g/mN3（8）出口含塵濃度2：130mg/mN3（9）選用XD-10型多管旋風(fēng)除塵器，該除塵效率可達(dá)95%以上，除塵器本體阻力低于900Pa，局部阻力系數(shù)設(shè)定為5.8。3.2旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)計(jì)算1.本設(shè)

36、計(jì)的除塵效率：=1-=1-=0.9978=99.78%2. 573K時(shí)的煙氣密度：=1.293=0.616kg/m33. 根據(jù)假設(shè)進(jìn)口氣速=10m/s，計(jì)算壓力損失：=5.8=178.64Pa900Pa符合設(shè)計(jì)要求4. 旋風(fēng)除塵器其他部件的尺寸： 進(jìn)口截面積A: m2 入口寬度b:b=A/2=0.222/2=0.3331m 入口高度h:h=2A=0.6663m 筒體直徑D: D=3.33b=3.33×0.3331=1.109m 出筒直徑ds:ds=0.6D=0.6655m 筒體長度L:L=1.7D=1.8857m 椎體長度H:H=2.3D=2.5512m 灰口直徑d1:d1=0.43

37、D=0.47m5.除塵效率計(jì)算（1）根據(jù)旋風(fēng)除塵器的特征長度l，得出交界圓柱面的高度h0：（2）由交界圓柱面直徑：d0=0.7ds=0.7×0.6655=0.4659mr0=0.2329m平均徑向速度:vr=Q2r0h0=80003600×2×3.14×0.2329×2.71=0.5606m/s（3）漩渦指數(shù)n：n=1-1-0.67D0.14T2830.3=1-1-0.67×1.1090.145732830.3=0.643（4）氣流在交界面上的切向速度vT0:vT0=v1×Dd0n=10×1.1090.46590.

38、643=17.47m/s（5）分割直徑dc：dc=18vrr0pvT02=18×2.9×10-5×0.5606×0.23202000×17.47=1.057×10-5m=1.057m3.3風(fēng)機(jī)的計(jì)算3.3.1風(fēng)機(jī)風(fēng)量及風(fēng)壓的計(jì)算（一）風(fēng)量的計(jì)算Qj=1.1Q×273+tp273×101.325B =1.1×8000×273+300273×101.325101.325=18470m3/h（二）風(fēng)壓的計(jì)算Hy=1.2(h-Sy)273+tp273+ty×101.325B×

39、;1.293Y=1.2900-161273+300273+300×101.325101.325×1.2931.34=855.70Pa（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，估算系統(tǒng)總阻力為900Pa）3.3.2風(fēng)機(jī)的確定根據(jù)風(fēng)量、風(fēng)壓的數(shù)值，確定Y5-48 8C風(fēng)機(jī)，其設(shè)備參數(shù)如下表所示。型號(hào)轉(zhuǎn)速r/min流量m3/h全壓Pa電機(jī)功率kWY5-48 8C180012415-230571823-2686223.4電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算Ng=QyHy3600×1000×12=18470×900×3.13600×1000×0.9×0.95=

40、16.74(Kw)所以選用Y180L-4電動(dòng)機(jī)。4設(shè)備結(jié)構(gòu)各部件尺寸整理如下表：部件名稱計(jì)算公式尺寸進(jìn)口截面積AQv10.222m2入口寬度b0.3331m入口高度h0.6663m筒體直徑D1.109m排出筒直徑ds0.6655m筒體長度L1.8857m椎體長度H2.5512m灰口直徑d10.47m5結(jié)論5.1旋風(fēng)除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)5.1.1旋風(fēng)除塵器優(yōu)點(diǎn) 旋風(fēng)除塵器內(nèi)部沒有運(yùn)動(dòng)部件。維護(hù)方便。 制作、管理十分方便。 處理相同風(fēng)量的情況下體積小，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。 作為預(yù)除塵器使用時(shí)，可以立式安裝，使用方便。 處理大風(fēng)量時(shí)便于多臺(tái)并聯(lián)使用，效率阻力不受影響。 可耐400高溫，如采用特殊的耐高溫材

41、料，還可以耐受更高的溫度。 除塵器內(nèi)設(shè)耐磨內(nèi)襯后，可用以凈化含高磨蝕性粉塵的煙氣。 可以干法清灰，有利于回收有價(jià)值的粉塵。5.1.2旋風(fēng)除塵器缺點(diǎn) 卸灰閥如果漏損會(huì)嚴(yán)重影響除塵效率。 磨損嚴(yán)重，特別是處理高濃度或磨損性大的粉塵時(shí)，入口處和錐體部位都容易磨壞。 除塵效率不高(對(duì)捕集粒徑小于5µm的微細(xì)粉塵和塵粒密度小的粉塵，效率較低)，單獨(dú)使用有時(shí)滿足不了含塵氣體排放濃度的要求。 由于除塵效率隨筒體直徑增加而降低，因而單個(gè)除塵器的處理風(fēng)量受到一定限制。5.2旋風(fēng)除塵器存在的問題 系統(tǒng)阻力和引風(fēng)機(jī)的全壓不相適應(yīng)旋風(fēng)除塵器是利用含塵煙氣在旋風(fēng)除塵器的內(nèi)部做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在離心作用力的作用下達(dá)到

42、除塵的目的。氣體運(yùn)動(dòng)所消耗的能量，反應(yīng)為除塵器的阻力。每種旋風(fēng)除塵器的阻力大小可以通過公式計(jì)算，也可以從特征曲線表中查的。在選擇除塵器時(shí)，要根據(jù)煙道的系統(tǒng)阻力和陰風(fēng)及全壓來決定。包括旋風(fēng)除塵器在內(nèi)，煙道的總阻力不能大于風(fēng)機(jī)全壓的85-90%，因管道必須安裝平直，盡量的少拐彎，切切忌拐90°的彎如果阻力太大，超過引風(fēng)機(jī)的全壓，則造成排煙量減少，除塵效率降低，鍋爐會(huì)冒黑煙，反之，風(fēng)機(jī)全壓過大，就會(huì)造成動(dòng)力的浪費(fèi)和處理煙氣量過大，鍋爐的熱負(fù)荷降低。因而管路總阻力和引風(fēng)機(jī)的全壓配備要合適。 選擇旋風(fēng)尺寸器的效率不切合實(shí)際人們總是要選擇阻力低，除塵效率高的除塵器，除塵效率的高低是和煙塵的性質(zhì)、

43、顆粒的大小、煙氣的粘度小一級(jí)含塵煙氣進(jìn)入旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口速度等有關(guān)系的。比如煙塵的顆粒大，進(jìn)口濃度高、速度快，比重大的除塵器效率就高，反之就低。旋風(fēng)除塵器的效率是在實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場通過冷態(tài)，熱態(tài)的實(shí)驗(yàn)測定的，因而它具有特定的條件。用戶在選用旋風(fēng)除塵器時(shí)，要將本單位的具體條件和實(shí)驗(yàn)條件最好結(jié)合起來考慮。否則看到某個(gè)除塵器的除塵效率高就選用是不行的。條件變化除塵器的餓除塵效率也會(huì)隨著變化，選用除塵器時(shí)要注意這一點(diǎn)。 粒級(jí)效率經(jīng)常地不被人們重視粒級(jí)效率是反映旋風(fēng)除塵器對(duì)不同的粒級(jí)的煙塵捕集下來的多少。如果鍋爐排放的煙塵很細(xì)，粒級(jí)效率就低，排放的煙塵很粗，粒級(jí)效率就高。因此選擇旋風(fēng)除塵器時(shí)，應(yīng)將鍋爐的派飯細(xì)度和除塵器的粒級(jí)效率綜合起來考慮。 對(duì)煙塵的磨損旋風(fēng)除塵器的嚴(yán)重性重視不夠在旋風(fēng)除塵器中，煙塵對(duì)器壁的磨損是不可避免的，但是我們應(yīng)該盡力的改善，病假耐磨涂料。 管路或旋風(fēng)除塵器的漏風(fēng)過濾上配用的旋風(fēng)除塵器，基本上都處于負(fù)壓狀態(tài)運(yùn)行，由于管理不善，管路或旋風(fēng)除塵器漏風(fēng)，結(jié)果造成鍋爐排煙量的減少，冒黑煙，蒸發(fā)量下降。 除塵器運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意保溫。旋風(fēng)除塵器在運(yùn)行的過程中，由于煙氣的溫度高，含濕量大，在停爐后，旋風(fēng)除塵器在冬季容易產(chǎn)生冷凝水結(jié)冰。堵塞下灰口，這是不能夠用力敲打旋風(fēng)吃醋很氣的下椎體，以防止變形或耐磨層脫落。 除塵器串聯(lián)或并