水泥厂回转窑尾除尘系统改造设计毕业设计.doc

扬州大学本科生毕业设计摘 要本设计是对某水泥厂回转窑尾除尘系统进行的改造设计。此水泥厂拥有一条2.4/2.641m泾阳型偏心立筒预热器回转窑生产线，其生产能力为5万吨每年普通硅酸盐水泥。处理烟气量：140000m3/h； 烟气温度：180(除尘器入口)； 标准状况下入口烟气含尘浓度：80g/m3； 烟尘露点：35-40；除尘系统改造后的尾气排放标准应符合GB4915-2013水泥厂大气污染物排放标准中的二级标准（30mgm-3）；二氧化硫的排放浓度为200mgm-3，氮氧化物的排放浓度为400mgm-3。根据最新的设计要求以及目前水泥企业的除尘设备新的选用趋势，本设计选用旋风除尘器以及袋式除尘器对原有除尘系统进行进一步的改造，并针对袋式除尘器的特点以及尾气排放过程中对二氧化硫和氮氧化物最新要求添加填料塔。从而能够更好地完成对尾气的处理，并最终能够达到设计所要求的标准，尽可能做到无污染排放。关键词：水泥厂；窑尾除尘；除尘器ABSTRACTThe design is about improvement of the tail of a cement factory kiln dust removal system. The plant has a 2.4/2.6 41m Jingyang eccentric shaft preheater kiln production lines. This production capacity of ordinary portland cement is 50000 tons a year. Flue gas handling capacity : 140000m3 / h;Gas Temperature : 180 C (precipitator entrance); Standard conditions import gas dust concentration : 80g/m3; Dust dew point :35-40 C; Dedusting system in the exhaust emission standards should meet GB4915-2013 plant atmospheric pollutant emission standards accurate the second level standard (30mg m-3). the emission of sulfur dioxide concentration of 200 mg m-3,Nitrogen oxide emissions concentration of 400 mg m-3.According to the design requirements and the existing cement enterprises dedusting equipment selection trend.The design chosen to complete the dust collector cyclone and bag-type collector of the original systems transformation, ESP and the response characteristics of the exhaust emissions of sulfur dioxide and nitrogen oxide requirements added the filling Liu tower. This better completion of the exhaust gas treatment, it can eventually reach the standards required.Try my best to reduce the emission. KEY WORDS :Cemnet plant, cement kiln dust treat, dust collector目 录1. 说明11.1. 设计基本情况11.1.1. 设计概况11.1.2. 除尘系统设计意义11.1.3. 原始资料21.1.4. 本地的气象数据31.2. 方案选定31.2.1. 我国水泥工业概况31.2.2. 水泥回转窑工艺31.2.3. 水泥工业的大气污染物41.2.4. 水泥工业常用除尘方法比较51.2.5. 工艺流程确定142. 计算书152.1. 除尘器入口气体数值152.2. 旋风除尘器设计152.2.1. 设计参数152.2.2. 确定选型152.2.3. 进口风速172.2.4. 压力降182.2.5. 旋风除尘器除尘效率182.3. 袋式除尘器设计202.3.1. 设计参数202.3.2. 确定滤袋过滤风速及面积202.3.3. 确定袋式除尘器选型212.3.4. 其它附属措施要求212.4. 填料吸收塔设计222.4.1. 设计参数222.4.2. 泛点气速222.4.3. 填料塔直径242.4.4. 填料层高度252.4.5. 填料层的分层262.4.6. 净化性能262.4.7. 排气筒设计272.5. 高程的计算282.5.1. 旋风除尘器计算282.5.2. 袋式除尘器的计算282.5.3. 填料塔的高程计算282.5.4. 风机房高度292.5.5. 换热器的高度292.6. 管道压力损失和电机计算292.6.1. 常用的系数公式292.6.2. 回转窑尾到旋风除尘器312.6.3. 旋风除尘器到袋式除尘器322.6.4. 袋式除尘器到换热器342.6.5. 换热器到风机352.6.6. 风机到填料塔362.6.7. 风机计算372.6.8. 风机以及配套电机选择392.7. 成本计算392.7.1. 设备成本计算392.7.2. 建设费用计算402.7.3. 日常运行费用402.7.4. 费用总计403. 致 谢414. 参 考 文 献421. 说明1.1. 设计基本情况1.1.1. 设计概况本设计内容某水泥厂回转窑尾除尘系统改造设计。该厂拥有一条2.4/2.641m泾阳型偏心立筒预热器回转窑生产线，生产能力为普通硅酸盐水泥5万吨每年。其总面积约为10000平方米，西边相邻一家化工厂，南边为公路。新的除尘设备在以前的的一块绿地上面施工建设，厂区主要分为主要生产区，堆放材料区，尾气处理区，成品区和办公区。厂区内部设施完善，由于水泥的生产粉尘很大，所以建有浴室，为了员工方便的生活还有食堂和球场。厂区的道路分布，主要的货运车出入的道路宽度为10米，员工工作的道路为5米，道路的排水设施建设完全，生产生活废水最终并入城市干网。1.1.2. 除尘系统设计意义由于上几年国家和地方政府对环境保护重视程度不够，水泥企业环保治理的相关设施配套不及时，部分区域甚至出现“土法”蛋窑。即使是配备除尘设备的企业，一方面因管理和操作跟不上，另一方面因多数环保设备技术落后，运行故障多，除尘设备经常不能正常运行。“飞灰”厂，“雾蒙蒙”和“隆烟滚滚”长时间成为水泥厂典型标志，给周边地区民众生活带来极大地影响，也给工作人员身体造成极大地危害1。如果水泥企业废气粉尘污染治理不好，非常容易造成整个生产区域灰雾弥漫。2014年3月以后水泥厂大气污染物排放标准（GB4915-2013）开始正式施行，与之前水泥厂大气污染物排放标准（GB4915-2004）相比，其相关污染物限值更加严格1。在与国外标准对比分析中，我国的颗粒物控制指标与美国、欧盟要求可能还有少许差距，但NOx、SO2控制已达到国际最先进的污染控制水平。在该分析过程中，由于欧盟BAT指南仅指明其水泥企业的最佳控制水平，即目前施行的达不到其要求的标准，例如环保要求非常严格的德国水泥工业执行空气质量控制技术指南2，限值要求为：颗粒物20mg/m3、SO2 350mg/m3、NOX 500mg/m3，而我国的限值要求为：颗粒物30mg/m3、SO2 200mg/m3、NOX 400mg/m。从此容易得到我国水泥工业排放标准除颗粒物外其它指标优于欧洲等绝大多数国家施行标准，比之美国施行标准差距也比较微小3。进一步考虑我国观测的是污染物浓度每小时均值，国外一般为每日均值(甚至月均值)，相同限值水平下我国标准要更加的严格。也正因为我国水泥工业的颗粒物、NOX排放控制已达到国际先进控制水平，从而必须使用更为高效的静电或布袋除尘技术、工艺控制( 低氮燃烧器、分解炉分级燃烧、燃料替代等) 与末端治理( SNCR技术) 相结合的组合降氮技术，以此来大幅度削减污染物排放量3。为此在该条件下针对某水泥企业回转窑尾除尘系统进行设计4。1.1.3. 原始资料（1）该厂原始数据尾气主要的工艺参数有：处理烟气量：Q=140000m3/h烟气温度：T=180(除尘器入口) 标准状况下入口烟气含尘浓度：80g/m3 粉尘粒径分布：微粒直径(m)05510102020304050506060100颗粒质量分0.20.50.20.040.030.020.01烟尘露点：35-40尾气中的SO2和NOX的浓度取水泥工业中的平均值（在标准状态下）： （2）改造后的尾气排放指标改造后的尾气排放指标应符合水泥厂大气污染物排放标准（GB4915-2013）中的要求。标准状况下除尘器出口烟气含尘浓度：30mg/m3;二氧化硫的排放浓度为200mgm-3;氮氧化合物的排放浓度400mgm-3。1.1.4. 本地的气象数据本地区的常年主导风向为东南风，风速以2m/s计算。本地的大气压力为98KPa，本地的年平均气温18.3。1.2. 方案选定1.2.1. 我国水泥工业概况我国是水泥生产也是水泥消费大国，2011年全年水泥产量达20.19亿吨，占世界水泥产量的50%以上，其中使用新型干法生产的水泥比例接近90%，国内前10强水泥企业（集团）的水泥熟料产量占全国产量20%，也是2011左右我国水泥企业自身结构调整获得突破性进展。截止2011年底，新型干法水泥生产线1500多条。此外根据环保部开展的水泥行业NOX减排全口径统计，2011年水泥熟料生产企业有2468家（1203企业采用新型干法生产线），水泥熟料产量达到12.9亿吨。其中新型干法生产线1601亿吨，熟料产量11.5亿吨5。水泥工业格局基本为大、中、小企业共存，干法、湿法生产工艺同是使用，先进的窑外分解窑与立窑并存，全国各地都有分布。但是，由于之前政府对全国水泥行业整体管理不当，部分水泥企业的排放不能达标，而随着社会大众环保意识的提升以及新标准水泥厂大气污染物排放标准（GB4915-2013）的实施，在不断提高水泥产量的同时大气污染的防治也是一个很重要的工作。1.2.2. 水泥回转窑工艺水泥生产过程简单地说是二磨一烧，或三磨一烧。即通过将天然原料破碎、烘干（对含天然水分高的物料）等方式调配后，粉磨成生料（0.08mm方孔筛筛余10%左右的粉料）；再通过把生料放进回转窑而煅烧制成熟料，同时为提高燃料的利用效率，必须把煤粉磨成0.08mm方孔筛来筛余10%左右的粉煤；经煅烧制成的熟料加进少量的石膏和混合材料再通过磨机磨成0.08mm方孔筛来筛余6%以下的粉体，该粉体称为水泥。生料磨细目的是加快物料之间的化学反应速率、提高热能利用率和单条生产线的时产量，煤磨细是为其能够充分燃烧，水泥磨细则可以提高水泥强度。在物料进行粉磨和烧成中都需要输送和储存6，生产工艺见图1-17。图1-1 水泥工艺流程1.2.3. 水泥工业的大气污染物水泥工业大气污染物排放源主要包括矿山开采、水泥制造（含粉磨站）、散装水泥中转站和水泥制品生产等过程。（1） 在矿山开采过程中，主要存在为粉尘无组织排放，有组织排放源主要是破碎机，还有装卸、输送设备等其他设备在使用过程产生的粉尘排放，长时间工作在该环境甚至有可能对工作人员造成永久伤害，此时排放的粉尘必须要通风除尘以免危害周围环境。（2） 在水泥制造过程中，从原料破碎、原料烘干、生料粉磨、煤粉制备、熟料煅烧、熟料冷却、水泥粉磨到成品包装，都存在有组织或无组织的颗粒物排放，其中水泥窑系统集中70%的颗粒物有组织排放和几乎全部气态污染物的排放，窑尾的除尘好坏直接决定水泥企业是否能最终排放达标，也是需要严标准要求的部分。（3） 独立粉磨站的大气污染物排放与水泥制造的后续过程基本一致。（4） 散装水泥中转站的排放源主要是卸船机、空气输送斜槽、提升机、水泥仓、散装机等（5） 水泥制造生产主要包括预拌混凝土、预拌砂浆、混凝土预制件，其主要污染排放源是水泥仓的进出料过程，和矿山开采过程一样必须注意工作人员的保护。概括来讲，粉尘主要是由于水泥生产过程中原料、燃料和水泥成品储运，物料的破碎、烘干、粉磨、煅烧等工序产生废气排放或外逸而引起的，其中水泥窑系统中原料的煅烧以及粉磨产生粉尘排放最多，约占水泥厂粉尘总排放量的70%以上，因此设计水泥企业的除尘系统时必须重点关注。水泥工业对大气环境产生影响的气体污染物包括SO2、NOx、CO2、HF等，其中SO2是因为含硫燃料的燃烧产生的，这一部分可以尝试使用清洁燃料来减少排放；CO2是由水泥生产中CaCO3分解和煤炭燃烧而产生的；NOx是空气中的N2在高温有氧燃烧条件下产生的；HF是由于立窑厂采用萤石CaF2矿化剂，在煅烧过程中产生的有害废气8。而水泥生产过程中排放的粉尘粒径分布见表1-1。表1-1 粉尘粒径分布污染源粉尘种类粒径分布（%）10m1040m40m窑尾（含原料磨）水泥窑、生料粉尘78166生料均化生料粉尘78166煤粉制备煤粉58384熟料冷却熟料粉尘41536无组织粉尘原料粉尘等2020601.2.4. 水泥工业常用除尘方法比较从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘设备，或除尘器。根据主要除尘机理，目前常用的除尘器可分为：机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器。随着技术的进步也相继出现几种除尘机理组合的一些新型除尘器，如通量力/冷凝（FF/C）洗涤器，高梯度磁分离器，荷电袋式过滤器、荷电液滴洗涤器等。除尘方法也可根据干式除尘和湿式除尘分类，在水泥行业中干式除尘包括有：旋风除尘器、电除尘器、袋式除尘器等，而湿式除尘包括有：各类型喷雾塔、文丘里洗涤器、旋风洗涤器等。（1） 旋风除尘器旋风除尘器是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气固分离装置。当含尘气流由进气管进入旋风除尘器时，气流将由直线运动变为圆周运动。密度大于气体的尘粒与器壁接触便失去惯性力而沿壁面下落，进入排灰管。旋转下降的外旋气流在到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风除尘器中部，由下而上继续做螺旋形流动。最后净化气经排气管排出器外。一部分未被捕集的尘粒也由此逃失。1-内圆筒2-外圆筒3-圆锥筒4-排灰阀5-贮灰箱6-测压口图1-2 旋风除尘器的构造旋风除尘器优点：1 简易的设备结构、投资低，对大于10m的粉尘有较高去除效率，对510m也有不错的去除效率；2 无需任何传动装置，维护、修理方便；3 能用于温度较高的含尘烟气的净化，即使一般碳钢制造的除尘器可在350条件下工作，如果内壁设置耐火材料，除尘器也可以在500条件下工作；4 良好的耐压能力；5 干法湿法清灰皆可，干法清灰过程可以回收有用粉尘；6 除尘器设置耐磨、耐腐蚀内衬后，能够用来净化含高腐蚀性粉尘的烟气。旋风除尘器缺点：1 旋风除尘器的设备压力损失比较大，可达12001500Pa，对5m以下颗粒去除效率非常低。2 旋风除尘器除尘效率与筒体直径负相关，因而除尘器的处理风量受到限制。处理风量过大时，必须要使用多个旋风除尘器并联，如若设置不当，其除尘性能可能不能满足要求。正因为旋风除尘器的以上特点，在水泥工业中一般将其作为电除尘或袋式除尘的预处理装置，用以去除粒径较大的粉尘，相比而言其对粒径较大的粉尘地去除率远高于其他类型机械除尘器。（2） 电除尘器电除尘器又称电收尘器，因其工作在电压较高（以kV计）电流较小（以mA计）状态下，属于物理学的静电范畴内，也称静电除尘器。电除尘的功能是从工业废气中收集烟（粉）尘污染物。基本原理是电晕放电。它在阴极(与高压直流电源相连)与阳极(接地)之间施加直流高压，使阴极发生电晕放电，使气体电离，生成大量的自由电子和正负离子，在阴极附近的所谓电晕区内正离子迅速被阴极吸引过去而失去电荷。自由电子和负离子则因受电场力的驱使向阳极(正极)移动，并充满到两极间的绝大部分空间。含尘气流通过电场空间时，自由电子、负离子与粉尘碰撞并附着在粉尘上，使其带电，最终被电晕极吸引，从而实现粉尘的收集。产生电晕放电的基本条件是：1 两个对置电极，即电晕极（阴极或负极）和收尘极（阳极或正极）；2 施加电压后两极之间形成高压静电场，而这个电场是非均匀电场；3 必须通过高压脉动直流负极性电源供电。电除尘收集尘粒主要靠电力（库仑力），其次是扩散附着力、惯性力和重力等。其过程由三个基本阶段组成：烟（粉）尘粒子荷电；荷电粒子驱进而沉积，即收尘；清除电极上的积尘，即振打清灰。在电除尘器的高压电场内，悬浮于烟气流中的尘粒受到发射离子的作用而带电，这种荷电尘粒受到带有不同极性的电极表面的吸引而被吸附。被吸附在电极表面上的尘粒通过周期性或连续性地振打或冲刷从金属表面上脱落，同时在重力的作用下落入灰斗。同其他类别除尘器相比较，唯有电除尘器才能将电的作用力直接施加在烟气中的尘粒上，并使尘粒从烟气中分离而捕集，中间无能量转换，故耗电量、压力降也最低，这就是电除尘独特的优点。电除尘器主要优点：1) 适合处理大气量的含尘气体，数百万立方米含尘气体也能达到良好的处理效果；2) 压力损失小，大约100300Pa，耗电量仅为0.10.8kWh（每小时处理1000m3含尘气体计）；3) 对于细微粉尘除尘效率比较高，可以去除的粒子粒径范围较广，对于粒径0.1m 的粉尘粒子仍然能够达到较高的除尘效率；4) 维护运行管理费用少，除尘器内部组件磨损较少。5) 自动化程度较高，可以远距离操作。电除尘器主要缺点：1) 收尘效率受粉尘的电阻率影响较大，适应性不高，对于组件制造的质量、安装精度和操作水平要求都非常高等；2) 电除尘器建设投资费用都很高，钢材消耗量较大。据估计，平均每平方米收尘面积所需要的钢材可达到4.0t；3) 电除尘器的除尘效率会受粉尘物理性质的严重影响，尤其是粉尘的比电阻影响最为突出。电除尘器最适宜去除比电阻为 1041011cm 的粉尘粒子。而若净化小于 104cm 或大于 1011cm 比电阻的粉尘粒子，除尘效率会变的很低；4) 外部需要高压变电及电流调整设备。（3） 袋式除尘器过滤式除尘器，又称空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材料从而将粉尘分离捕集的装置，采用滤纸或玻璃纤维等填充层作滤料的空气过滤器。其除尘效率一般可达99%以上，若设计运行合理去除效率可达到99.9%以上。袋式除尘器的过滤机理是几种作用结合的结果，如重力、惯性力、碰撞、静电吸附、筛滤作用等。当含烟尘、粉尘气体经过进气口进入除尘器，较大的粉尘颗粒因截面积的增大，风速降低从而直接沉降；较小的烟尘、粉尘颗粒被滤袋阻留在滤袋表面，通过清灰彻底去除。而经过滤袋的净化气体，通过出气口，有风机引出。随着过滤的过程的不断进行，滤袋表面的烟尘、粉尘越积越多，形成粉尘初层提高对细颗粒粉尘的去除率，同时滤袋阻力不断升高，当设备阻力达到一定的限值时，滤袋表面积聚的烟尘、粉尘必须及时清除；通过外力（主要是脉冲压缩气体、反吹风气体、机械振打等）的作用，周期性振动和反吹滤袋，将附着在滤袋表面的烟尘、粉尘清除，落入灰斗，使滤袋再生，实现连续过滤，以保证设备连续稳定运行，实现除尘目的。 图1-3 袋式除尘器袋式除尘器因其特殊的过滤除尘机理，比其他高效除尘器具有更高的除尘效率和对细颗粒物更好的捕集效果。此外，袋式除尘器对多污染物有协同控制功能，也因此越来越受到水泥企业除尘系统设计者们的关注，获得广泛的应用。另一方面随着袋式除尘技术的不断进步，尤其是布袋材料的多样化，袋式除尘器对于烟气的高温、高湿、高粉尘浓度以及吸湿性粉尘、磨琢性粉尘、易燃易爆粉尘有更强的适应性，并在清灰、过滤效率、能耗、故障维修等应用方面达到更高的水平。经处理的含尘气体的颗粒物排放浓度可连续稳定于20mg/m3甚至10mg/m3以下。加之国家加大节能减排力度和增加环境保护投入的背景，我国的袋式除尘器在各个行业的应用呈现出持续稳步的增长态势，在水泥工业中也得到进一步广泛的应用。袋式除尘器主要优点：1) 除尘效率较高，尤其是对微细粉尘有较高去除效率，一般可达 99%以上；2) 对不同性质的粉尘具有良好的适应性。例如对于高比电阻粉尘，采用袋式除尘器除尘性能要比电除尘器好的多。另外，入口含尘浓度在较大范围内进行变化时，对袋式除尘器效率和阻力的影响都不大；3) 应用灵活方便，处理风量小到每小时数百立方米大到到每小时数十万立方米。也可以制作成直接安装于室内、机床附近的小型机组，也可制作成大型的除尘器室，即所谓的“袋房”；4) 结构简单，可以根据实际情况采用简单的所谓“土布袋除尘器”，在条件允许时也可采用效率更高的脉冲喷吹袋式除尘器和反吹风袋式除尘器；5) 运行稳定，便于回收有用粉尘，不存在污泥处理、腐蚀等问题，维护也较为简单。袋式除尘器的主要缺点：1) 袋式除尘器的应用范围受限于滤料的耐温、耐腐蚀性等性能，特别是在耐高温方面，目前常用的滤料仅适用于 120130，而玻璃纤维等滤料可耐 250左右，但若烟气温度更高，则必须要采用成本较高的特殊滤料，或者要进行烟气降温。这会使除尘系统设计复杂，运行复杂，大幅度提高了造价；2) 袋式除尘器不宜用于粘性强及吸湿性强的粉尘，特别是烟气温度也不能低于露点温度，否则会产生结露，致使滤袋堵塞，甚至损毁滤袋；3) 处理风量过大，袋式除尘器占地面积随之变大，土地投资增大。传统袋式除尘器一些缺点已随着技术的改进得到一定程度上的解决。（4） 湿式除尘器湿式除尘器是使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他作用的综合作用达到捕集颗粒，或使颗粒增大的装置。湿式除尘器可以有效地将直径为0.120m的液态或固态粒子从气流中去除，同时，对气态污染物也有去除作用。湿式除尘器的除尘过程是基于含尘气流与某种液体（通常是水）接触，借助于惯性碰撞、扩散等机理，将粉尘予以捕集。在湿式除尘器中，水与含尘气流接触主要有 3 种方式： 1 采用机械喷雾或其他方式使水形成大小不同的水滴，分散于气流中成为捕尘体来捕集尘粒，例如喷淋塔、文氏管除尘器等。2 在捕尘表面构成水膜，气流中的粉尘由于惯性、离心力等作用撞击到水膜中而被分离去除，例如旋风水膜除尘器、填充式洗涤器等。3 含尘气流穿过水层，根据气流的速度，水的表面张力等因素的不同，产生不同大小的气泡，由于惯性、重力和扩散等机理的作用，粉尘在气泡中的沉降。例如泡沫除尘器、冲击式除尘器。 在实际的湿式除尘器中，含尘气流与水的接触可能兼有以上两种甚至三种接触形式。 根据湿式除尘器的除尘原理可知，湿式除尘器的除尘效率取决于含尘气流与水的接触程度，含尘气流与水的接触愈好，其除尘效率愈高，随之带来的负面结果是其处理后的烟气含水愈越多，烟气温度降低越大。与其他除尘器相比，湿式除尘器较具有以下优点：1) 在耗能相同的条件下，湿式除尘器的除尘性能要优于干式除尘器，高效湿式洗涤器对于0.1m以下粉尘的除尘效率也较高；2) 湿式除尘器适用于处理高温、高湿含尘气体以及粘性较大的粉尘。在这些情况下，干式除尘器往往有各自的局限性；3) 大部分气体污染物可以通过湿式除尘器去除，区别只是吸收液的不同，因此在这些情况下湿式除尘器可以兼有除尘和净化有害气体的功能。为更有效地净化有害气体，可以根据有害气体的性质选用其他吸收效果好的液体（液体例如化学溶剂）代替水；4) 湿式除尘器结构简单，设备投资低，占地面积少；5) 湿式除尘器安全性能良好，但气体中含可燃性粉尘同时具备一定燃烧条件时，使用湿式除尘器可有效地防止粉尘燃烧、爆炸，有些情况下对特殊粉尘要注意工作液体的成分，如氧化镁粉尘不能与酸性溶液接触，以免产生氢气发生爆炸事故。湿式除尘器的缺点主要有：1) 湿式除尘器需要进行处理排出的含尘液体，即需要污水处理设施，否则会产生二次污染；2) 当处理腐蚀性气体时，其化学腐蚀性转移到液体中，容易造成设备管道的腐蚀，必须做好防腐措施。3) 对于憎水性与疏水性的粉尘湿式除尘器并不使用；4) 经过湿式除尘器温度被降低，因此排放的时候若要满足一定的烟气抬升高度，不得不消耗能量提高温度，为防止出现白烟需设置除雾器。5) 在寒冷地区使用湿式除尘器要设置保温措施，防止低温损坏设备及管道。由于湿式除尘器对细粉尘具有较高的除尘效率，且对高温气体也具有良好的降温，正因此被广泛用于高温气体的净化。表1-2 三种除尘器的综合性能表除尘器名称适用粒径范围m除尘效率压力损失Pa设备费运行费旋风除尘器53060708001500少中电除尘器0.51909850130多 中上袋式除尘器0.51959910001500中上多通过上表对三种除尘器的比较，考虑水泥回转窑的气体流量较大，含有一定量10m以上粒径的粉尘采用旋风除尘器作为预处理措施。同时缺少具体的NOX、SO2浓度数据，采用水泥行业平均值作为原始资料，因要考虑同时去除NOX、SO2，选择湿式除尘器中的填料塔用以最后去除气体污染物。对于主要除尘措施类型的选择，通过对电除尘器以及袋式除尘器技术性能，以及经济性能进行进一步的对比来确定，以寻求技术先进，经济合理的除尘器来作为主要除尘措施10。1、 技术性能的比较（1） 除尘器风量和浓度超出设计值的适应性当进口风量或含尘浓度超出设计值时，袋除尘器如果要保持阻力不变化，需要要缩短清灰时间，增加单位时间清灰的频率，该措施对滤袋使用时间存在一定的影响，但是排放浓度没有变化，即除尘效率不会降低，排放达标。而电除尘器则不能达到设计除尘效率，当进口风量或含尘浓度超出设计值时，要保持原设计的除尘效率，除非增加除尘极板面积，否则一定会降低除尘效率，即排放浓度要会增大，可能不达标。 因此，如果短时间内水泥窑进口风量或含尘浓度超过设计值，袋除尘器能保证排放浓度不超标，而电除尘器则无法保证。（2） 对含湿气体的适应性气体的露点温度随含湿量增高，处理含湿量较高的气体时容易出现冷凝结露现象。该情况下袋除尘器阻力会增大，严重时会堵塞滤袋，甚至使袋除尘器无法正常运行。相反气体含湿量较高时，一般对电除尘器运行反而有利。因为湿度增加使粉尘的比电阻降低，有利于粉尘的荷电。 反之，当气体含湿量较低时，袋除尘器比电除尘器的运行较为有利。（3） 对气体温度的适应性对于袋式除尘器气体温度过高和过低都会影响其除尘效果，导致压降增加。而电除尘器只要气体温度300就可以正常运行。（4） 对粉尘物理性质的适应性袋式除尘器可以去除绝大部分2.5m的细颗粒粉尘，所以粉尘的分散度和比电阻对袋式除尘器器几乎没有影响，但是对电除尘器却有极大的影响。粉尘颗粒粒径越小，越不易被电除尘器捕获，所以处理含有较多细微粉尘的烟气时电除尘器除尘效率不高。试验表明，10m左右的细颗粒粉尘经过现行主流电除尘器前后浓度降幅不大，而PM2.5浓度几乎没有下降。（5） 除尘效率袋除尘器运行良好，设计合理的前提下能达到99.9%以上的去除率，而电除尘器的除尘效率一般只能达到99%，相对来讲袋式除尘器要高，特别是对亚微米级粉尘的收集效果更具有优势，只要滤袋没有损坏，其出口浓度一般都可低于30mg/m3（标态），好的能低于5mg/m3(标态)甚至更低，而电除尘器的出口浓度一般高于30mg/m3（标态）并且对细微粉尘的收集效果非常差。（6） 其他袋除尘器和电除尘器相比还有设备占地面积较小，基建投资小，可在线检修维护等优点。而电除尘器运行阻力比袋除尘器的低1000Pa左右。2、 经济性能的比较为统一比较基础，对处理量接近的两台设备分别是228/12.5/58/0.4型电除尘器和LJP1017648型袋式除尘器主要参数进行比较。结果如表1-3表1-3 电除尘器和袋除尘器的主要技术参数技术参数电除尘器袋式除尘器处理风量（m3/h）860000860000气体温度/120150200入口浓度（g/m3）标态8080出口浓度（g/m3）标态3030设备阻力/Pa3501500横断面积/m2290阳极板总面积/m227848电场风速/(m/s)0.82总过虑面积/m216407（5440条滤袋）注：袋式除尘器滤袋规格160mm6000mm。对几个主要方面进行比较。比较项目见表1-4表1-4 电除尘器和袋除尘器的经济分项比较项目电除尘器袋式除尘器投资费用/万元除尘器本体578396高压电控100（10台1.2A/72kV）低压电控5040安装调试费用57.839.6玻纤覆膜滤袋54400.08=435.2袋笼54400.015=81.6合计785.8992.4运行费用/万元年均维护费用28.9129.2年均电费236.79215.0合计265.69344.2计算的基准如下：1 电除尘器本体按0.85万元/t计算（包括极板和极线），袋除尘器本体按1.1万元/t 计算(不含滤袋/袋笼,但含脉冲阀、分气箱及阀门）；2 电、 袋除尘器安装调试费用均按本体价格的10%计算；3 玻纤覆膜滤袋按800元/条计算，袋笼按150元/条，平均使用寿命为4年。4 电除尘器内部件的造价约占本体造价的40%，平均使用寿命为8年。经技术以及经济性能的对比，通过选取合适的滤袋，清灰周期，袋式除尘器相比电除尘器而言技术优势较为明显，同时随着新标准的执行，对排放的要求将会越来越严格，主体除尘措施选择袋式除尘器。1.2.5. 工艺流程确定综上所述，主体工艺为回转窑到旋风除尘器，旋风除尘器到袋式除尘器，袋式除尘器送入换热器，利用热能，降低空气体积，再到填料塔净化后排放。2. 计算书2.1. 除尘器入口气体数值窑尾出口气量为14000m3/h除尘器入口粉尘含量80g/m3（标况）烟气温度：T=180(除尘器入口)除尘器入口气体在标况下的流量是0（以1小时体积计算）：由推理得：0=可得：0=84370m3/h则在此温度下粉尘浓度为：0=0/=48.2g/m3同理，该温度下空气密度=0.779kg/m32.2. 旋风除尘器设计2.2.1. 设计参数1) 处理风量 14000m3/h2) 空气温度 1803) 粉尘质量浓度 48.2g/m32.2.2. 确定选型1) 选型与绘制设计（计算）草图综合考虑提高除尘效率以及实际应用，选择3个相同的旋风除尘器。单个设计的处理风量为 50000m3/h。图2-1 设计草图2) 排气筒（内筒）截面积与直径Sd=Qv/（3600Vd）=50000/（360022）=0.631m2Dd=（Sd/0.785）0.5=（0.631/0.785）0.5=0.897m，取Dd=900mm3) 圆筒空（环）截面积Sk=Qv/（3600Vk）=50000/（36003.5）=3.968m2（一般空截面上升速度Vk=2.54m/s）4) 圆筒全截面积S0=Sd+Sk=0.631+3.968=4.599m25) 圆筒直径D0=（S0/0.785）0.5=（4.599/0.785）0.5=2.42 m，取D0=2400mm。6) 相关尺寸1 圆筒长度L1+150=2D0+150=22400+150=4950mm2 锥体长度L2+100=2D0+150=22400+100=4900mm3 进口尺寸S1=Qv/（3600V1）=50000/（360020）=0.694m2（一般V1=1525m/s）S1=BL4=B2B=2B2B=（S1/2）0.5=（0.694/2）0.5=0.589m，取590mm。L4=2B=1180mm4 排灰口直径d=0.25D0=0.252.4=0.6m，取600mm。7) 定型考虑流量较大，以及一定的温度需求，旋风除尘器圆筒直径较大，选用3个型号为GN2.8除尘器。图2-2 GN2.8除尘器外形结构8) GN2.8型除尘器部分基本外形安装参数标号D除尘器筒体直径（m）D1除尘器排气管直径（m）C除尘器的直筒高度(m)B除尘器的锥体高度(m)a1b1进气口的面积(m2)2.2.3. 进口风速单个旋风除尘器的进口风量=/3=140000/3=46700m3/hV=。2.2.4. 压力降旋风除尘器局部阻力系数按经验公式计算：假设粉尘在空气中均匀分布此时空气密度为：则=0.779+0.0482=0.827kg/m3气体通过除尘器后的压力降为：满足除尘器压力损失控制在5001500pa之间的要求。2.2.5. 旋风除尘器除尘效率1) 分级除尘效率1 求切向速度根据“涡流”定律可以得到切向速度与旋转半径的关系得：则切向速度为： D0 交界圆柱面的直径D0 =（0.6-1.0）D1，取系数为0.6 由此可以得到切向速度 2 求径向速度 交界圆柱的半径， 交界圆柱的高度，1.7可以求出径向速度3 求分割直径根据雷思利西特可以的到分割直径的计算公式并计算得到 气体在453K时的粘度（Pa/s）气体中粉尘的真密度（kg/m3）4 颗粒的分级除尘效率工程设计中的经验公式为：di各除尘微粒的直径求05m的颗粒除尘效率，颗粒直径取中间值为2.5m。同理可得其它范围数值，如表2-1。表2-1 旋风除尘器对颗粒分级别除尘效率微粒直径(m)05510102020304050506060100分级除尘效率0.0640.3840.7140.8740.9570.9711.0005 除尘器总除尘效率总除尘效率为则出气口的粉尘浓度为6 对灰斗的计算根据除尘效率求得单个除尘器每小时产生灰量：则三个除尘器共收集的粉尘量为：水泥粉尘的堆积密度为，单个灰斗体积为。则计算出灰斗的容纳质量为确定人工清灰频率为1小时一次。2.3. 袋式除尘器设计2.3.1. 设计参数1) 处理风量 。2) 空气温度 1803) 粉尘质量浓度 =26.94g/m3粉尘质量浓度（标况)为：4) 设计除去率2.3.2. 确定滤袋过滤风速及面积1) 处理气体量2) 过滤风速（水泥窑尾尾气过滤速度范围为0.81.5）3) 总过滤面积2.3.3. 确定袋式除尘器选型根据使用回转窑工艺的水泥厂实践，确定选用高压气箱脉冲袋式除尘器，型号为FMOD96-210，技术性能见表2-2，滤料选用玻璃纤维针刺毡，排放质量浓度经验值可100mg/m315。表2-2 FMOD96-210技术性能型号处理风量过滤滤速净总过滤面积收尘器阻力FMQO96-2101345001.22.01775147017701) 实际处理气体量2) 实际过滤风速经计算在1.22.0内，符合要求可以得到良好的去除率。3) 压降以最大值1770计算从而确定后续风机选型4) 清灰控制方式清灰控制方式一般采用定时法，也可采用定阻法。所谓定阻法就是控制滤袋内外侧的压差，当收尘器的差压值达到设定值时（一般为1470Pa）。即由差压变送器发出信号，通过电气控制装置，即按既定程序进行逐室清灰。设计建议采用60s一次进行清灰。2.3.4. 其它附属措施要求1) 清灰空气压力：57pa耗气量：6.02) 脉冲阀（带电磁阀）20个、2.5英寸3) 提升阀（带气缸）20个、提升阀直径、气缸直径4) 钢性叶轮给料机下料口350350mm，转速22.5R/min、产量40、功率1.5kw、两台5) 螺旋输送机、2台、每台产量216) 减速电机型号XWD2.2-5-1/43、功率5.5KW7) 清灰程序控制器输入和输出均为220V，选择配套产品2.4. 填料吸收塔设计2.4.1. 设计参数气体经换热器使得温度降低到30，此刻气体流量可由理想气体状态方程求得： 此时的气体流量为尾气中的SO2和NOX的浓度取水泥工业中的平均值（在标准状态下）：;。二氧化硫的排放浓度为200mgm-3，氮氧化合物的排放浓度400mgm-3。环境空气质量标准（GB3095-2012）二级浓度限值为二氧化硫日平均浓度为80ugm-3，二氧化氮日平均浓度为150ugm-3。2.4.2. 泛点气速1) 吸收液确定尾气包含多种组分，考虑到与都能被溶液吸收，同时在水中溶解度较高，选取1%的溶液来吸收尾气含有气态污染物。一般水泥窑尾气中的这两种气体的含量较少。由于NOX的组分比较复杂，考虑到NOX主要组分为N0和NO2，在填料塔设计前又存在换热器降温，常温下N0在有空气条件下转化为NO2，所以为便于计算最终NOX去除以去除NO2为主。2) 计算所需吸收液的质量这两种气体和溶质反映的方程式如下主：副；用吸收烟气中的，得到含和的混合溶液，再用中和掉吸收液中的，最后经净化、浓缩结晶去除，结晶体也可回收利用。根据摩尔质量守恒定律计算出每小时所需要的溶质的质量 则吸收液的总的质量为M=200.95/0.01=20095kg30时1%的液的密度和水的密度接近，取=995.7kg/m330时的气体密度近似等与空气的密度为1.165kg/m3则每小时吸收液体积为：进出水泵以及循环泵选用型号为ISO80-65-160的水泵，其技术性能如下表：表2-3 泵性能型号流量（）扬程（）轴功率（）ISO80-65-16030364.823) 空塔气速度计算填料的泛点气速可由贝恩霍根关联式计算，即由上式计算泛点气速，误差在15以内。选用2524.21mm的塑料鲍尔环乱堆，其相关参数：2.4.3. 填料塔直径1) 空塔气速的确定根据经验公式一般空塔气速与泛点气速的比值伪0.50.95，取0.5则空塔气速为0.519.78=9.89m/s。2)