中南林业科技大学回转窑石膏粉尘旋风除尘器工艺设计 (2)

1、 大气控制工程 课程设计 学院: 林学院 专业年级: 2011级环境工程1班 学生姓名: 学号: 设计题目: 回转窑石膏粉尘旋风除尘器工艺设计 指导教师: 陈 谦 目 录引 言1第一章 旋风除尘器21.1旋风除尘器简介21.2旋风除尘器的特点分类31.3旋风除尘器优缺点41.4 旋风除尘器除尘性能的影响因素51.5旋风除尘器的工作原理6第二章 设计背景72.1烟气流量及烟气性质7第三章 旋风除尘器设计73.1 旋风除尘器选型73.2 尺寸计算73.4 压力损失计算93.5 除尘效率计算9 第四章 卸灰装置4.1 卸灰装置11第五章 总结12参考文献122引 言近年来，我国大气污染程度越发严重，

2、而由于我国目前环境治理中，仅水污染与固体废弃物治理的市场化程度较高，其余如大气污染治理由于易受天气影响并且会在不同地域间转移，因此一直以来，政府对大气污染治理的积极性较低，这部分市场也较为薄弱。工业生产与生活锅炉是大气污染的一个重要来源，污染物种类繁多，在煤炭燃烧过程中产生大量的粉尘，粉尘占大气污染物的重要部分，大量的粉尘是诱发多种疾病的主要因素，可吸入性粉尘通过人体呼吸道进入人体，威胁人类健康。所以要防治大气污染，将环境治理的重头往大气防治上转移，是刻不容缓的。除尘器是把粉尘从烟气中分离出来的设备叫除尘器或除尘设备。是锅炉及工业生产中常用的设施。按照其除尘方式可分为：干式除尘器、半干式除尘器

3、、湿式除尘器。目前工业中常用的除尘器有：机械式除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器等。本次的课程设计为旋风除尘器，通过给定的设计背景及设计要求，设计出合理的旋风除尘器来。一方面温习和巩固所学的知识、原理；一方面是掌握旋风除尘器的设计计算方法和步骤。第一章 旋风除尘器1.1旋风除尘器简介旋风除尘器于1885年开始使用，已发展成为多种形式。按其流进入方式，可分为切向进入式和轴向进入式两类。在相同压力损失下，后者能处理的气体约为前者的3倍，且气流分布均匀。旋风除尘器是由进气管、排气管、圆筒体、圆锥体和灰斗组成。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备投资和操作费用都较低，已广泛用来从气

4、流中分离固体和液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力的52500倍，所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。它适用于非黏性及非纤维性粉尘的去除，大多用来去除5m以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3m的粒子也具有8085%的除尘效率。选用耐高温、耐磨蚀和腐蚀的特种金属或陶瓷材料构造的旋风除尘器，可在温度高达1000，压力达500105Pa的条件下操作。从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为5002000Pa。因此，它属于中效除尘器，且可用于高温烟气的净化，是应用广泛的一种除尘器，多应用于锅炉烟气除尘、多级除尘及预除尘。它的主要缺点是对细

5、小尘粒（5m）的去除效率较低。旋风除尘器是使含尘气流作高速旋转运动，借助离心力的作用将颗粒物从气流中分离并收集下来的除尘装置。进入旋风除尘器的含尘气流沿简体内壁边旋转边下降，同时有少量气体沿径向运动到中心区域中，当旋转气流的大部分到达锥体底部附近时，则开始转为向上运动，中心区域边旋转边上升，最后由出口管排出，同时也存在着离心的径向运动。通常将旋转向下的外圈气流称为外旋涡，而把锥体底部的区域称为回流区或者混流区。旋风除尘器烟气中所含颗粒物在旋转运动过程中，在离心力的作用下逐步沉降茁涂尘器的内壁上，并在外旋涡的推动和重力作用下，大部分颗粒物逐渐沿锥体内壁降落到灰斗中。此外，进口气流中的少部分气流沿

6、简体内壁旋转向上，到达上顶端盖后又继续沿出口管外壁旋转下降，最后到达出口管下端附近被上升的气流带走。通常把这部分气流称为上旋涡。随着上旋涡，将有少量细颗粒物被内旋涡向上带走。同样，在混流区内也有少部分细颗粒物被内旋涡向上带起，并被部分带走。旋风除尘器就是通过上述方式完成颗粒物的捕集的。捕集到的颗粒物位于除尘器底部的灰斗中，从除尘器排出是气体中仍会含有部分细小颗粒物。1.2旋风除尘器的特点分类结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。优点：效率80%左右，捕集5m颗粒的效率不高，一般作预除尘用。旋风

7、除尘器的形式多，按气流进入的方式不同，可大致分为切向进入和轴向进入两大类。轴向进入式是靠导流叶片促使气流旋转的，因此也叫导流叶片旋转式。轴向进入式又可分为逆流式和直流式；切向进入式又分为直入式和蜗壳式等形式，其中直入式的入口管外壁与筒体相切；而蜗壳式的入口管内壁与筒体相切。1.3旋风除尘器优缺点旋风除尘器优点缺点1. 设备结构简单，造价低，体积小，适用面宽；2. 除尘器中没有活动部件，维修方便；3. 耐高温，可承受400高温，如采用特殊的高温材料，可以承受更高的温度；4. 可承受高压（正压和负压），可以对高压气体进行除尘；5. 采用干式旋风除尘器，可以捕集干灰，便于粉料的回收利用；6. 除尘器

8、内敷设耐磨衬后，可净化含高磨蚀性粉尘的烟气。1. 对捕集微细粉尘（小于5m）的效率不高；2. 压力损失一般比较大；3. 由于除尘效率随筒体直径增加而降低，单个除尘器的处理风量有一定局限。4. 对于流量变化大的含尘气体性能较差1.4旋风除尘器除尘性能的影响因素(1) 二次效应被捕集粒子的重新进入气流在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率；在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率；通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应；(2) 比例尺寸在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈

9、大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降；锥体适当加长，对提高除尘效率有利；排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=（0.60.8）D；特征长度（natural length）-亚历山大公式：排气管的下部至气流下降的最低点的距离:旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l，筒体和锥体的总高度以不大于5倍的筒体直径为宜。旋风除尘器的各个部件都有一定的尺寸比例，每一个比例关系的变动，都能影响旋风除尘器的效率和压力损失。其中除尘器直径、进气口尺寸、排气管直径为主要影响因素。在使用时应注意，表1中所示的尺寸只能在一定范围内进行调整，当超

10、过某一界限时，有利因素也能转化为不利因素。另外，有的因素对于提高除尘效率有利，但却会增加压力损失，因而对各因素的调整必须兼顾。（3）运行系统的密闭性尤其是除尘器下部的严密性：特别重要，运行中要特别注意在不漏风的情况下进行正常排灰 。（4）烟尘的物理性质气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度。（5）操作变量提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善 ；入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降；效率最高时的入口速度，一般在10-25m/s范围。1.5旋风除尘器的工作原理旋风除尘器一般有带有一锥形的外圆筒，进气管，排气管，圆锥观和贮灰箱的排气阀

11、组成。当含尘气流以一定的速度（一般在1425m/s之间，最大不超过35m/s）由进气管进入旋风除尘器后，气流由直线运动变为圆周运动。由于受到外圆筒上盖及圆筒壁的限流，迫使气流作自上而下的旋转运动。旋转过程中产生较大的离心力，尘粒在离心力的作用下，被甩向外筒壁，失去惯性后在重力的作用下，落入贮灰箱中，与气体分离。而旋转下降的气流到达锥体时，因锥体收缩的影响，而向除尘器中心汇集，根据“旋转矩”不变理论，其切向速度不断升高，气流下降到一定程度时，开始方向上升，经排气管排出。旋风除尘器原理图第二章 设计背景2.1烟气流量及烟气性质设计烟气量：5000m3/h（与烟气温度无关）设计烟气性质：见下表。项目

12、粉尘浓度粉尘真密度烟气温度烟气湿度烟气黏度平均值200g/m32000kg/m31204%2.2*10-5Pas粉尘粒径分布（质量比）：粒径（m）12471013161820质量比（%）5691324239652.2处理要求 此旋风除尘器作为预除尘器，要求除尘效率大于80%，压力损失小于1200Pa。2.3厂区条件回转窑车间旁有30的空地可用于安装旋风除尘器。第三章 旋风除尘器设计3.旋风除尘器的结构选型及尺寸计算3.1旋风除尘器的选择根据烟气流量、含尘浓度、粒度分布、颗粒密度等烟气特征，并结合除尘要求、允许的阻力损失、设备工作特点和制造条件等因素选择XLP/B型旁路式旋风除尘器1个。XLP/

13、B型旁路式旋风除尘器比一般旋风除尘器进口位置低，使在除尘顶部有充足的空间形成涡旋并形成粉尘环，从旁路分离室引至椎体部分，这样有害于除尘效率的二次气流变成有粉尘集聚作用的上漩涡气流。旁路分离室设计成螺旋形，使进入的含尘气流切向进入椎体，避免扰乱椎体内壁气流，防止再次尘化现象。3.2 XLP/B型旋风除尘器型号规格说明型号规格进口风速m/s处理风量（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确定旋风除尘器的入口风速旋风除尘器入口风速要保持12 - 25m/s，低于18m/s时，其除尘效率降低；高于23m/s时，除尘效率提高不明

15、显，但压力损失增加，耗电量增高很多。为了达到较高的除尘效率，若以1200pa的压力损失进行计算时，速度为21.46m/s计算取D=0.82m规格，此时除尘效率无法达到80%以上，故此本设计选用风速较小时，采用较大规格的D用以适当提高除尘效率达到设计效果。本设计取1100pa时候的速度v=20.55m/s时理论D=0.5994m设计规格D=0.72m时效率达不到，故取D=0.82m的规格刚好达到要求的除尘效率，且D不是过大应当允许。旋风除尘器入口风速要保持12 - 25m/s，低于18m/s时，其除尘效率降低；高于23m/s时，除尘效率提高不明显，但压力损失增加，耗电量增高很多。为了达到较高的除

16、尘效率，若以1200pa的压力损失进行计算时，速度为21.46m/s计算取D=0.82m规格，此时除尘效率无法达到80%以上，故此本设计选用风速较小时，采用较大规格的D用以适当提高除尘效率达到设计效果。本设计取1100pa时候的速度v=20.55m/s取v=20.60m/s理论D=0.5994m设计规格D=0.72m时效率达不到，故取D=0.82m的规格刚好达到要求的除尘效率，且D不是过大应当允许。3.4 尺寸计算根据大气污染控制工程第187页表6-3，选用XLP/B型除尘器。由前确定取v=20.60m/s进气口截面积 A= 0.067入口宽度 = 0.18m=180mm 入口高度 =0.37

17、m=370mm筒体直径 D=3.33b=0.604m 取 D=0.82 m=820mm（为达到要求的处理效率扩大直径） 排出口直径 =0.6*0.82=0.49m=490mm筒体长度 L=1.7D=1.7*0.82=1.39m 取L=1.40m=1400mm锥体长度 H=2.3D=1.886m 取H=1.90m=1900mm排灰口直径 =0.43D=0.353m 取=0.36m=360mm排气管插入深度 s=0.3D=0.3*0.82=0.246m=246mm (为防止粒子短路漏到出口，故该值不可取，设s=0.4 m)3.5.除尘器总除尘效率涡流指数 0.6156平均径向速度 =0.52m/s

18、切向速度 38.54m/s分割粒径 =3.19分级效率 粒径（m）12471013161820质量比（m%）569132423965分级除尘效率（i%）8.90%28.11%61.00%82.73%90.72%94.29%96.16%96.94%97.51%除尘效率 （m%*i）%0.45%1.69%5.49%10.75%21.77%21.69%8.65%5.82%4.88%综合除尘效率81.18%由上表可知，综合除尘效率 81.18% 满足设计要求。且压力损失在速度确定时已确定为1100pa，满足设计要求 第四章 卸灰装置4.1 卸灰装置卸灰装置兼有卸灰和密闭两种功能，是影响除尘器性能的关键

19、部位之一。假如卸灰装置处有漏气的现象，非但影响除尘器的正常排灰，而且严重影响除尘效率。因此，理想的卸灰装置应该具有结构简单、动作灵活、排灰及时和严密布漏风等特点。有资料指出，不管哪一种卸灰装置，如果漏风量占到总风量的1%时，则除灰效率降低5%；漏风量占5%时，除尘效率降低约50%；漏风量占15%时，除尘效率会降低到很低的数值。翻板式锁气器是利用翻板上的平衡锤和积灰重量的平衡发生变化，进行自动的卸灰的。它设偶两块翻板轮流启闭。回转式锁气器采用外来动力使刮板缓慢旋转，转速一般1520圈/分钟，它适用于排灰量较大的除尘器。回转式锁气器是否保持严密，关键在于刮板和外壳之间紧密贴合的程度。图 2-3 为翻板式闪动阀，其中心线与旋风分离器中心线是重合的，其壳体2的侧面有一个检修用的法兰盖板。当翻板出现故障时，可以卸掉盖板，予以清理及进行修理。图 2-3 翻板式闪动