武汉钢铁公司转炉烟气高温除尘工程设计

1、武汉工商学院毕业论文(设计)学院： 工学院 专业： 环境工程 年级： 10级 题目:武汉钢铁公司转炉烟气高温除尘工程设计武汉工商学院本科毕业论文（设计）原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 年 月 日目 录摘 要1关键词1Abstract1Key words11 绪论11.1 工程概述11.2 武钢转炉工艺概况11.3 设计目的和意义12 转炉烟气来源与分析22.1 转炉排烟情况22.2 设计要求23

2、工艺的选择23.1 湿法除尘工艺简介23.2 干法除尘工艺的优缺点23.3 工艺的最终选定2 3.4 工艺流程24 干法除尘工艺4 4.1集气罩类型选择4 4.2换热器的介绍及选用4 4.3文氏管湿式除尘器的介绍及选用8 4.4除雾塔11 4.5袋式除尘器的结构与工作原理11 4.6净化系统管路设计13 4.7风机的选择155 设备一览表186 工程费用报价表187 结论18参考文献18致谢20 武汉钢铁公司转炉烟气高温除尘工程设计摘要：本设计是针对武钢50吨转炉废气的处理。平均烟气量为10000 m3/h。本设计对比了湿法除尘工艺与干法除尘工艺的优缺点。最终选定了使用干法除尘工艺。在干法除尘

3、工艺的具体选择上，本文对比了电除尘器与布袋除尘器的优缺点，最终决定选用布袋除尘器。本文详细列出了风管、风机的选择方式，并列出了抽风管道中压力降的详细计算方法。本文还列出了废气在处理前的污染指标以及其在被处理后的污染指标，本设计是要使处理后的废气可以达到国家规定的排放标准。本文在后一部分列出了此工艺所选用的各设备的具体特征及制作设备的材料的选择，并给出了合理详细的报价清单。 关键词：转炉废气；干法除尘；湿法除尘；布袋除尘器Process Design of Converter Flue Gas Dedusting System for Wuhan Steel Company Abstract:T

4、his design is aimed at wisco 50tons converter exhaust gas treatment.Average smoke volume is 1345m3/h.This design compared the wet dust removal technology.Finally selected the use of dry dust removal process,this paper compared the advantages and disadvantages of the electrostatic and bag dust collec

5、tor,finally decided to choose cloth bag dust collector.This article details the dust,fan selection,lists the convulsions pipeline pressure drop of the detailed calculation method.This paper also lists the exhaust pollution after being processed,this design is to make the processed waste gas can reac

6、h the discharge standards prescribed by the state.listed in this paper,the back part of the process using the specific characteristics of the equipment material selection,and gives the reasonable and detailed quotation list.Key words:Converter exhaust gas;Dry dust removal;Wet dust removal;Cloth bag

7、dust collector1 绪论1.1工程概述武汉钢铁公司位于武汉市青山区，是世界第四大钢铁企业。武钢使用的是目前世界上最先进的氧吹转炉工艺。以转炉工艺生产的钢材产量巨大。设备都是50t氧吹转炉，每台设备22min出钢45t。由于烟尘排放量巨大且国家对环保的要求越来越严格，原有的废气除尘系统由于工艺落后且使用周期接近终结，所以不再能满足现有废气的处理要求。需要逐步的使厂区所有的转炉废气都得到最新工艺的处理后再排放。本工程属于武钢转炉废气处理的一期工程。工程量包含对一台50t转炉产生的废气的处理。氧吹转炉炼钢工艺的钢生产量占武钢所有钢材生产量的比重相当大。又因为氧吹转炉炼钢工艺产生的废气量特

8、别多，所以对厂区乃至厂区所在的整个地区的环境破坏相当严重。一期工程属于实验性工程。内容是处理17号厂房氧吹转炉所产生的废气。所能取得的处理效果对后续工程有着借鉴意义。本设计将遵守国家环保部发布的最新技术规范原则。本设计将在对比两个较可行的方案后，定出一个最佳的方案。本工程将在经济、技术条件许可的前提下，使用最先进的工艺，确保处理效果达到预期要求，也确保此工艺在一定时期内不会被技术的更新换代所淘汰。1.2 技术概述可用于处理氧吹转炉废气的设备有多种选择，如旋风除尘器、重力沉降室、填料洗涤塔、文丘里除尘器、电力除尘器、布袋除尘器等。有湿式除尘工艺和干式除尘工艺。由于氧吹转炉废气有高温的性质，所以在

9、处理过程中要加入降温的环节。在湿式除尘工艺中会产生大量污水，由于一期工程无法有效的建立统一的污水处理设施，所以选用干法除尘工艺。文丘里除尘器属于自激式湿式除尘器，不仅可以有效的除去一部分金属颗粒，还可以有效的降低废气的温度。废气经过文丘里除尘器的处理后就进入填料洗涤塔处理。填料洗涤塔不仅可以给废气进一步的除尘、降温，其中的除雾装置还可以使气体干燥。经过了填料洗涤塔处理过的废气再进入布袋除尘器。布袋除尘器在这里是作为对废气中的金属粉尘进行最终精细去除的工序，预期经过这一道工序后，废气中的金属粉尘能得到接近100%的去除。废气在通过布袋除尘器之后最后进入煤气柜。由于被除去了金属粉尘的废气中CO的含

10、量非常高，所以这些剩余气体需要被导入煤气柜中，然后在出口处被燃烧掉，转化成的无害气体将于废气中原有的无害气体一道被排入大气。1.3 经济概述本工程设计的经济原则是在保证废气的处理能达到所需效果的前提下把经济投入尽可能降低。在设备的摆放及管道的排布中，尽量减少由于排布不合理而导致的管道、场地的浪费。在可以确保安全使用的前提下，在设备的制作中尽量避免使用超过实际所需的厚度的板材，以节省制作成本和材料成本。在设备制作完毕的安装过程中尽量使安装程序合理，是设备可以尽快投入使用。1.4 设计的目的和意义此设计的意义有三点：一是大力保护了厂区内外甚至厂区所在地区的环境，使工人及附近居民的健康得到了很大保护

11、；二是利用热交换器加热废水有节能的意义；三是煤气回收再利用的环节是有降耗的意义。所以此设计有减排、节能、降耗三重意义，符合国家环保法的要求，是对国家环保法的一次开拓性实践。所以做好武钢的转炉废气处理不仅可以有效保护厂区所在地的环境，对世界的其它炼钢企业的废气处理也有很好的示范作用。2 转炉烟气来源与分析2.1 转炉排烟情况武钢50t转炉的排烟量是81.53m3/t，烟气含尘浓度是0.169kg/m3。50t转炉22min出钢一次，出钢量为45t。转炉所排烟气量平均为104m3/h。2.2 设计要求设计排放要求，见表2-1。表2-1 处理前后各污染物的含量指标金属粉尘（kg/m3）CO（%）温度

12、（）排放前0.169861600排放后1.510-52603 工艺的选择3.1 湿法除尘工艺简介湿法除尘工艺主要是把干法除尘工艺中的电除尘器或布袋除尘器等干式除尘设备换成了重力脱水器或弯头脱水器等湿式除尘设备，并在最后设文氏管来脱水。湿法除尘工艺的优点是安全可靠，系统比较简单。但同时也存在诸多问题，主要有：需要的除尘水量很大；蒸汽和湿粉尘粘结到引风机叶片，造成转子不平衡，引起风机震动损坏，故障率高，影响系统正常稳定运行；系统易结垢，导致除尘能力下降，积尘效果和净化效果变差，炉口烟尘外溢、放散塔冒黄烟；系统阻力大，耗电高；污泥处理工序复杂且容易造成二次污染；受文氏管效率影响，烟尘排放浓度偏高（为

13、100mg/Nm3）。3.2 干法除尘工艺简介干法流程的优点是不需废水处理设备和污泥脱水设备等，因此干法除尘具有水耗低、无污水处理系统、电耗低、风机运行稳定、粉尘排放浓度低（为10mg/Nm3）等诸多优点。存在一些问题主要是：干法除尘造价高、自动控制连锁多，要求自动化程度高；采用的机械设备多，结构复杂，故障率高，维修时间长。3.3 工艺选择由于武钢有大量的转炉废气需要处理。如果选用湿法除尘工艺，最终用水量会很大，而且产生的废水将难以处理。选择干法除尘工艺不仅可以避免上述问题，而且烟尘的净化效果也远好于湿法除尘工艺。所以最终选定干法除尘工艺。3.4 工艺流程图3-1 武钢转炉烟气处理系统工艺流程

14、图转炉烟气经集气罩收集以后经换热器降温，进文氏管旋风脱水器除雾器除尘降温后，再经布袋除尘器除尘，烟气达到排放标准，经引风机排放至煤气柜，工艺流程见图3-1。4 干法除尘工艺4.1 集气罩类型选择 选择接受式集气罩。有些生产过程和设备本身产生或诱导的气流运动，如由于加热或惯性作用形成的污染气流。集气罩设在污染气流前方，有害物会随气流直接进入罩内。这类集气罩统称为接受式集气罩。集气罩设计原则（1） 对散发粉尘或有害气体的工艺流程与设备应采取密闭措施，尽量采用密闭罩。确定密闭罩的吸气口味、结构和风速时，应使罩内负压均匀，防止污染物外逸，对于散发粉尘和挥发性的污染源，应避免过多负压。（2） 当不能或不

15、便采用密闭罩时，可根据工艺操作要求和技术经济条件选择适宜的其他开敞式集气罩。集气罩应尽可能包围或靠近有害污染源，使污染物局限在较小空间内，并尽可能减少吸气范围，便于捕集和控制污染物。（3） 吸气点的排风量应按防止粉尘或有害气体扩散到周围环境空间的原则确定，集气罩的吸气应尽可能利用污染气流的运动作用。（4） 已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区，设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围。（5） 集气罩的配置应与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作。在保证功能的前提下，应力求结构简单、造价低廉，便于安装和维护管理。（6） 防止集气罩周围的紊流，应尽可能避免或减弱干扰气流、穿堂风和送风气流等对吸气

16、气流的影响。 目前多采用控制速度法计算外部集气罩的排风量。利用外部集气罩的几何尺寸及罩口速度分布就可以很方便的求得外部集气罩的排风量。排风量可用下式计算：式中：Q集气罩排风量，m3/s； Ao罩口面积，m2； Vo罩口的吸入速度，m/s。 集气罩的结构、吸入气流速度分布、罩口压力损失的变化都会影响排风量。 计算排风量的关键是确定控制点至罩口的距离X和控制风速Vx。控制点是指有害物发生地点。控制风速是保证污染物能被全部吸入罩内时控制点上必须具有的吸入速度。4.2 换热器设计4.2.2 换热器类型考虑到经过热交换的水还要回用，所以选择间接水冷。间接水冷是高温烟气通过烟管管壁将热量传出，由水冷夹套或

17、冷却管束中流动的水带走的一种冷却方式，常用的设备有水冷夹套和水冷冷却器。1） 水冷夹套管 水冷夹套管是由直径不同的两管同心套在一起所组成，内管内通烟气，套管中通冷却水，通过内管壁进行换热以将烟气冷却。优点是结构简单，实用可靠，是一种常用的冷却方式。但其传热效率较低，耗水量大。烟管直径较大时，夹层中设分水板，以使水路加长，增大水速，加强传热，同时也加固了内外管的连接。夹层厚度在使用软化水时一般为4060mm，不能太小；当使用非软化水且硬度大时，厚度要加大。供水进口在下，出水管在上，水的流向采取与烟气流向相反的逆流形式，供水进口管设在烟气出口端。一般进水温度为30，出水温度不宜高于45，以免结垢，

18、温差15。水压采用0.30.5MPa。管内烟气流速，标准状态下取1015m/s，水流速度取0.51.0m/s。2） 密排管式水冷管 密排管式水冷管是由很多5089mm无缝钢管拼焊而成的圆形或矩形烟管，管与管之间净距为13mm，管内通冷却水，通过水冷管外壁面换热以将烟气冷却。结构较水冷套管复杂，加工难度也大，但传热面积大，传热效率较之也大，是电炉排烟中常用的方式，适于较大烟管传热进行烟气冷却。3） 壳管式水冷却器 壳管式冷却器是在一密闭壳体内平行设置多排管束，烟气从管内通过，壳体内烟管外流过冷却水，通过冷却水与烟管外壁的热交换使烟气冷却。顶部烟气进出口尽可能布置在两侧，顶部开检查门可便于维护清灰

19、。传热面积大而烟管较长者可采用双程式，传热面积小而烟管较短者采用单程式。壳管式冷却器的优点是传热效果好，冷却面积小，钢耗少，其冷却后的热水可利用。缺点是水耗量大，对于缺水、节水地区较难应用。冷却水采用软化水，进口温度为30，出口温度为45.冷却水流向与烟气流向相反，形成逆流形式，传热效果高，水的入口在烟气出口侧，水的出口在烟气入口测，水压为0.30.5MPa。烟管管束可布置成矩形、三等边三角形、菱形等。考虑烟气通路大一些，以免积附粉尘，便于清灰，烟管管径通常用76140mm，管中心距取管径的1.31.5倍。烟管内标准状态下的烟气流速建议采用1015m/s，冷却水流速取0.51.0m/s，使其达

20、到紊流状态，有利于传热。为增大换热量，在壳管内部可增设横隔板，变水的纵向流动为横向流动的多次折流，以增加水的流程，加大流速，消灭死角。还可采用螺旋管、螺旋翅片、管壁凸缘等措施，增大传热面，形成旋流场。壳管式水冷器的传热系数K值按式（1）计算，其中的烟气与管内壁金属面的换热系数i，对于水冷器是至关重要的，其数值通常在100W/（m2）以下。管外壁与冷却水的换热系数。可高达580011600W/（m2），热阻很小，可忽略不计。按前述钢管管壁厚度很小，导热系数大，热阻也很小；采用软化水，水垢热阻几近于零；这两者也忽略不计。灰层热阻，对于转炉烟气也小，一般为Rh=0.0050.01m2/W。 由上述，

21、水冷却器的传热系数K值可简化为 由于，因而K值计算式更可简化为式中：K体热系数，W/（m2）； 热效系数，在有清灰措施的条件下，对于转炉烟气=0.900.95； 转炉烟气定型对流换热系数，W/（m2），见图4-1； Ct温度修正系数，见图4-3； 转炉烟气基准辐射换热系数，W/（m2），见图4-2； 转炉密封性修正系数，对于密封性好的转炉，=1.09；密封性一般=1.0；密封性差=0.93。 影响传热的因数，主要是传热系数K、热交换面积F和对数平均温差。在一定条件下，提高其中任何一项的数值均可达到强化传热的目的。提高K值，应经常注意烟管内积附粉尘的程度，应在一定时间内，对烟管进行维护清扫，以清

22、除灰层，提高传热效果。在一定的钢耗量下增加传热面积，采用较小的管径，单位空间内配置的总表面积就较大，对流换热系数也可增大。但管径不能过小，以免增加气流阻力和引起烟管积灰。在一定的冷热流体进出口温度下，增大对数平均温差，如采用烟气流向与冷却流体（水或空气）流向相逆布置（逆流），温差可加大。 烟气比热容。在烟气交换计算中常用到平均摩尔定压热容（容积比热容），按各组成气体百分比叠加的原理，烟气的平均摩尔定压热容计算如下：（5）式中：烟气的平均摩尔定压热容，J/（mol）； 烟气中各组成气体所占体积百分数，%； 烟气中各组成气体的平均摩尔定压热容，J/（mol）。几种气体的平均摩尔定压热容值列于表4-

23、1。表4-1 几种气体的平均摩尔定压热容（kJ/（kmol）t()N2O2空气H2COC2OH2O电炉烟气a=1.5a=2029.13629.26229.08228.62929.10435.99833.49030.44830.3151829.14029.29929.09428.71329.14436.45033.53230.54230.3992529.14039.31629.09428.73829.14836.49233.54530.55130.40810029.16129.54629.16128.99829.19438.19233.75030.90930.73520029.24529.952

24、29.31229.11929.27740.15134.12231.37531.17030029.40430.45929.53429.16929.54641.88034.56631.86631.63340029.62230.89829.80229.23629.81043.37535.07332.34732.09150029.88531.35530.10329.29930.12844.71535.61732.83332.55860030.17431.78230.42139.37030.45045.90836.19133.30633.01570030.25832.17130.73129.45830.

25、77746.98036.78133.61433.30280030.77332.52331.04129.56731.10047.93437.38034.19233.87390031.06632.84531.33829.69731.40548.90237.97434.61434.283100031.32633.14331.60629.84431.69449.61438.56034.96534.624110031.61433.41131.88729.99831.96650.32539.13835.33134.982120031.86233.65832.13030.16632.18850.95339.

26、69935.64935.294130032.09233.88832.62430.25832.45651.58140.24835.95735.592140032.31434.10632.57730.39632.67852.08440.79936.23235.861150032.52734.29832.78330.54732.88752.58641.28236.49836.121（kg/m3）1.251.431.290.091.251.980.721.41.39相对分子质量28.01322.028.0144.0118说明：温度范围：01500，压力：101.325kPa。烟气量为的烟气由温度冷却到

27、所放出的热量为 （6）式中：Q烟气放出的热量，kJ/h； L烟气量，m3/h； 分别是烟气为及时的平均摩尔定压热容，kJ/(kmol)； 冷却前后的烟气温度，。 （7）式中：冷却器烟气入口处管内外流体的温差，； 冷却器烟气出口处管内外流体的温差，； 烟气入口、出口处的温度，； 逆流时为冷却介质、出口温度、顺流状态为冷却介质、进口温度，自然空冷时，两者均为同一环境空气温度，。 冷却介质为水时，其所吸收的热量为 （8）式中：Q冷却水吸收烟气的热量，kJ/h； G冷却水量，m3/h； 水的比热容，时，； 1000水的密度，kg/m3； 水的初温、终温，通常采用。 换热器的选用。由于此工艺中换热器后面

28、连着文氏管湿式除尘器，而文氏管耐温最高为400。所以此次换热的目标为使换热器出风温度为400。 出于对场地占用的考虑，此次设计选用壳管式水冷却器。 烟气平均温度。采用壳管式水冷却器，设其烟管直径为1023.5mm，烟气从管内通过，烟气在管内流速设为18m/s，则需管束的总横截面积为 需管束的钢管数为根 取100根，在一方形壳体内布置。则实际烟管内烟气流速为计算传热系数K V=17.56m/s，查图（4-1）得；，查图（4-3），得（查平均烟气成分曲线）；再查图（4-2），。按公式（4-3）计算K值， 值选用0.93，可得计算烟气散出热量Q 烟气比热容按公式（5）计算，按烟气成分查表（4-1），

29、得1500时9001000时按公式（6），逆流式计算对数平均温差tm，按冷却水进口温度30，出口45，由公式（7）得 计算换热面积 求所需管束的长度为 取5m，则实际换热面积 实际冷却水可吸收热量为 Q=5043KW，大于散出热量4830KW，满足要求。 冷却所需水量 由公式（8），得水冷却器的设计，管束布置采用1023.5钢管，长5m，三等边三角形布置，壳体为方形。管内通烟气，壳体内管外通冷却水，壳体内横断面上布置有4块横隔板，使水由原来垂直下流改为水平5段横流，增长了水的流程，增大了水的流速，增强了传热效果。间接水冷器的压力损失由设备内沿程阻力损失与局部阻力损失构成当管径为100mm，风量

30、为100m3/h时，单位摩擦阻力为2.099Pa/m总沿程阻力损失局部沿程阻力损失取总压力损失取水泵流量取288m3/h，扬程取10m。注：图4-1、图4-2、图4-3都在机械工业采暖通风与空调设计手册第896897页，分别对应图19-71、图19-72、图19-73。4.3 文氏管湿式除尘器的介绍及选用文氏管除尘器是一种高能、高阻、高效的除尘设备。其结构简单，由文氏管（渐缩渐扩管及喉管）、喷嘴、脱水器等组成。当含尘气体由进口进入渐缩管至喉管时，气流速度逐步增至最大值。高速气流将喷嘴喷出的水滴雾化，气液充分混合，气流中的尘粒与雾化水滴不断碰撞、增湿凝并，使渐扩管气流速度逐步降低，尘与水滴进一步

31、碰撞、凝聚。尔后，气流经风管至旋风脱水器，净化气体脱水后排出，凝尘沉落脱水器锥斗内形成泥浆，流入沉淀池。文氏管除尘器的性能取决于喉管大小及其气流速度。高能型，当喉管气流速度达60120m/s，对小于1m的尘粒，除尘效率可达99%99.9%，阻力值也达500014000Pa。适于高温、高湿烟气，比电阻大而粉尘粒度细的除尘要求。低能型，喉管速度为4060m/s时，对高湿烟气除尘效率可达90%99%，阻力6002000Pa。适用于一般烟气（如工业锅炉烟气）的除尘净化。4.3.1 文丘里洗涤除尘器的特点及应用文丘里洗涤除尘器的主要特点是：结构简单紧凑、体积小、占地少、价格低；既可用于高温烟气降温，高温

32、、高湿和易燃气体的净化，也可净化含有微米和亚微米粉尘粒子及易于被洗涤液吸收的有毒有害气体；压力损失高，处理的气体量相对较少。设计要求的效率，文丘里洗涤除尘器的阻力通常在400010000Pa之间，液气比在0.52.0L/m3之间，它可以用于高炉和转炉煤气的净化与回收，在一般烟气和粉尘的治理中多采用低阻或中阻形式。4.3.2 文丘里洗涤器的设计方法 文丘里收缩管、喉管以及扩散管的直径和长度、收缩管和扩散管的张开角度等是文丘里洗涤器设计时的主要几何尺寸。进气管直径D1按与之相连管道直径确定，管道中气流速度为1，一般1=1622m/s。收缩管的收缩角a1常取23o25o，收缩管两端管径分别是D1、D

33、T；喉管直径DT按喉管气速VT确定，VT=50120m/s；扩散管的扩散角a2一般为5o7o。 1收缩管；2喉管；3扩散管 图4-1 文丘里管结构尺寸 出口管的直径D2按与其相连的除雾器要求的气速V2确定，V2=1822m/s，扩张管两端直径分别为DT、D2。D1、DT、D2均可按下式来确定：式中：D拟计算管段管径，mm； Q气体通过计算管段的实际流量，m3/h； V气体通过计算管段的流速，m/s。 收缩管和扩散管的长度L1及L2由下面的式子决定： VT的选择要考虑到粉尘、气体和洗涤液的物理化学性质、对洗涤器效率和阻力的要求等因素。喉管的长度Lo对文丘里管的阻力和净化效率均有影响。喉管长度一般

34、取喉管直径的0.81.5倍，或取为Lo=200500mm。 （1）文丘里洗涤器的压力损失文丘里洗涤器靠高速气流的动能将液体雾化和加速，气流的压力损失远远大于其它湿式和干式除尘器。一般认为气流损失的能量全部用于在喉管内加速液滴，则文丘里洗涤器压力损失可基于喉管内气流的实验数据进行计算，一般多用经验数据。 湿式洗涤除尘器的运行维护。湿式洗涤除尘器由于颗粒及其他物质的沉淀和粘附，容易造成堵塞，设备的干湿面交界处及腐蚀性气体和液体通过的部位都容易受到腐蚀，气体、液体的高速流动也会使设备受到磨损，所以它的运行维护应比干式除尘器更精心。 文氏管的尺寸设计计算。此文氏管设计为高能文氏管，压力损失为10000

35、Pa，除尘效率达99%，喉管气流速度为120m/s。 如图（4-1）， 取180mm，实际流速 主管道中气体流速取18m/s 取450mm，实际流速 喉管长度 液气比取1.5L/m3，则所选取的水泵流量应该是15m3/h，扬程为10m。 （2）旋风除尘器的比例尺寸 旋风除尘器选型。选择顶部入口式旋风除尘器。 其进口风速。进口风速一般取1525m/s，但不应低于10m/s，以防进气管积尘。筒体的直径记作D，它是旋风除尘器的重要结构参数，一般用筒体直径来表示除尘器的大小。在相同的切向速度下，筒体直径越小，尘粒受到的离心力越大，除尘效率越高。但筒体直径过小，粉尘颗粒容易逃逸，使除尘效率下降。锥体长度

36、适当增加，有利于提高除尘效率，但会使阻力增加，因此高效除尘器采用的锥体长度为筒体直径的2.82.85倍。筒体和椎体的总高度不超过筒体直径的5倍。 排气管直径的影响。排气管直径越小，旋风除尘器的分割粒径就越小，除尘效率也就越高。减小排气管直径有利于提高除尘效率，但会引起阻力增大。一般排气管直径取筒体直径的0.40.65倍。 应当指出，尘粒在旋风除尘器内的分离过程是非常复杂的，根据某些假设条件得出的理论公式还不能进行比较精确的计算。目前，旋风除尘器的效率一般通过实验确定。 旋风除尘器的压力损失，一般认为与气体进口速度的平方成正比，即： 式中：旋风除尘器压力损失，Pa； 旋风除尘器阻力系数，无因次；

37、 气体密度，kg/m3； 进口气流平均速度，m/s。 旋风除尘器进口风速取17.5m/s。出口风速也取17.5m/s。 即排气筒直径 筒体直径 锥体长取 筒体长取 此时，按分割粒径来计算 粉尘粒径全为，平均粒径为。 由式计算出分级效率为82.3%。 阻力系数，进口气流速度，气体温度，环境压力。，环境压力时，空气密度 由式（9）计算旋风除尘器的压力损失为：4.4除雾塔 除雾器的设计及计算除雾塔 空塔气速一般为0.31.5m/s，压降通常为0.150.60kPa/m填料。 空塔气速取0.8m/s，即2880m/h。 设直径为。则 三层填料，每层填料高500mm。4.5 袋式除尘器选择与设计4.5.

38、1 袋式除尘器结构袋式除尘器的结构主要分为上箱体、中箱体、灰斗、进出管、立柱、滤袋及其笼骨，进排气阀、平台扶梯、清灰机构以及电气控制。 上箱体，也称净气室，用于外虑式脉冲除尘器，包括顶部检查门及孔板（也称花板）、脉冲喷吹管。有的为防雨雪便于检修换袋，在检查门上部加设顶棚盖；有的加高上箱体而不设检查门，以减少漏风，人员可进入检修换袋。 中箱体，也称过滤室，对外滤式脉冲除尘器设滤袋及其龙骨。对内滤式反吹风除尘器设有滤袋和可调滤袋长度的悬吊弹簧及框架，孔板设于中箱体下部、灰斗上方。 灰斗，斗壁视不同情况设电动振打器或脉冲清堵器（空气炮），高温系统为防结露加设保温，甚至加设电加热器或蒸汽伴热管。斗下设

39、插板阀和卸灰阀。 清灰机构，对脉冲除尘器包括压缩空气过滤器、减压阀及压缩空气管路、分气包、脉冲阀及喷吹管。对反吹风除尘器包括反吹风机、反吹风管道、反吹风阀门。 电气控制，一般主要是为滤袋清灰而设有可编程序电控、定压差或定时控制。大中型除尘器加设温度控制、输灰控制，以及对温度、压差、压力、流量监控监测显示、排放浓度监控、CO含量监控、O2含量监控以及超限故障报警，甚至智能电控。（2） 袋式除尘器的工作原理，分过滤与清灰两种工况。 过滤工况，含尘气体由进风口均匀进入灰斗，大颗粒尘由于受惯性碰撞及重力沉降作用而从气体中分离沉入灰斗，细颗粒尘随气流折转向上进入过滤室。在过滤室内，含尘气流流经滤袋，细颗

40、粒尘被滤袋过滤而积附于袋表，某些有害气体（如HF，SO2）被滤袋预附尘（如Al2O3，Ca(OH)2）部分吸收、吸附，净化气体透过滤袋经袋口进入净气室，由除尘系统主风机吸引，经烟囱排入大气。 清灰工况，随着过滤工况的进行，滤袋上所积附的粉尘层不断增厚，气流通过的阻力也逐渐增大。当阻力达到设定值（如11.2kPa）时，开始清灰。 定压清灰，当压差发送器感受到压差已达设定值，即发出讯号，由可编程序控制器按设定程序发出的指令，使清灰机构（如脉冲阀或反吹风机或机械振打装置以及各种切换阀门）启动，对滤袋清灰。袋表粉尘层被喷吹或振打落入灰斗，当压差下降至各设定值即停止清灰，转入下一轮过滤工况。 定时清灰，

41、按经验设定清灰“时间”或按定压清灰所记录的清灰“时间”，通过设定“时间”程序，可由编程序控制器启动及停止对滤袋的清灰。4.5.2 袋式除尘器的性能。（1） 处理风量 袋式除尘器的处理风量，单机可小到1000m3/h，大型可到几百万m3/h，范围很广，设计前必须准确定量好。 计算处理风量时，应考虑工艺风量的波动及袋式除尘器的漏风量。当采用反吹风清灰时，还应计入清灰的反吹风风量。当工艺所提供的风量为标准状态下的风量时，还应换算为工矿温度时的工况风量。式中：L选用袋式除尘器时的风量，m3/h； L1工艺所提供的工况风量，m3/h，当工艺风量有波动时，按波动最大风量计算，若未提供最大风量，可附加10%

42、风量； LN工艺提供的标准状态时的风量，m3/h； L2袋式除尘器的漏风量，m3/h，按2%5%漏风计算，即（1.021.05）L1； L3袋式除尘器采用反吹风清灰时，清灰的反吹风量（m3/h）； t工艺提供的工况温度（）； Pd袋式除尘器安装所在地的大气压（kPa）。（2） 除尘效率与排放质量浓度 袋式除尘器的除尘效率是很高的，一般可达99.5%以上，最高能达99.99%；排放质量浓度一般能达50mg/m3以下，甚至5mg/m3以下。二者密切相关。 除尘器的除尘效率按下式计算：式中：G1除尘器入口的粉尘量（g/m3）； G2除尘器出口的粉尘量，即排放质量浓度（g/m3）。 除尘效率随入口粉尘

43、量的增大而加大。入口粉尘量减小时，除尘效率也降低。在入口粉尘量为1g/m3以上时，除尘效率变化范围为95%99.99%。而袋式除尘器的除尘效率一般在99.5%以上。除尘效率这一指标不能完全反映高效袋式除尘器的性能，而出口排放浓度才能真正反映其高效性能，并能与国家对粉尘排放质量浓度的规定相一致。（3）过滤风速 过滤风速（气布比），其计算公式为式中：Q气体的体积流量，； A过滤面积，。（4）袋式除尘器的阻力 袋式除尘器的阻力与除尘器结构、滤料品种、滤袋布置、过滤风速、滤袋上的粉尘层、粉尘质量浓度、清灰方式等有关。 袋式除尘器滤料的压力损失由清洁滤料的压力损和堆积粉尘层的压力损失组成，即 其中：式中

44、：清洁滤料的阻力系数，； 气体黏度，； 粉尘层的平均比阻力，； 进口气体含尘质量浓度，； 过滤时间，； 过滤风速，。 （5）袋式除尘器设计计算 过滤风速取 则 滤袋尺寸长，直径 所需布袋数 取120条 采用的涤纶绒布，过滤时间t设定为，气体黏度，粉尘平均比阻力取，当前含尘质量浓度取 即：（可忽略不计） 即：4.6 净化系统管路设计 气体在管道中流动时，会产生压力损失，气体和管壁摩擦而引起的压力损失称摩擦压力损失，气体在经过各种管道附件或设备而引起的压力损失称局部压力损失。 在管道中流动的气体，在通过任意形状的管道横截面时，其摩擦阻力损失为：式中：气体的管道摩擦压力损失，Pa； Rm单位长度管道

45、的摩擦压力损失，简称比压损（或比摩阻），Pa/m； 摩擦阻力系数； 气体在管道中速度，m/s； L管道长度，m； 气体密度，kg/m3； R水力半径，m，为管道横截面F与湿周长度Lc之比。 对于圆形管道（Dn圆形管道内径，m）。 对于矩形管道（a，b分别为矩形管道的长边和宽边长度）。 在工程设计中，为计算方便，已经绘制有各种形式的计算表或线算图供使用，如全国通用通风管道计算表是我国根据通风管道统一规格而编制的相应计算表。对于矩形管道还可采用当量直径法进行计算，即先计算出与圆形管道直径相当的当量直径，然后按照圆形管道的相关线算图标进行计算。以速度为基准的当量直径Dv和以流量为基准的当量直径DQ，

46、用下式计算： 气体流经管道系统中的异形管件（如阀门、弯头、三通等）时，由于流动情况发生骤然变化，所产生的能量损失称为局部压力损失。局部压力损失一般用动压头的倍数表示，即式中：局部压力损失，Pa； 局部压损系数； V异形管件处管道断面平均流速，m/s。 局部压损系数通常通过实验确定。实验时，先测出管件前后的全压差（即该管件的局部压力损失），再除以相应的动压V2/2，即可求得值。各种管件的局部压损系数在有关设计手册中可以查到。管道系统的压力损失计算a.管道系统压力损失计算的目的是确定管道断面尺寸和系统的压力损失，并由系统的总风量和总压力损失选择适当的风机。要使管道系统设计经济合理，必须选择适当的流

47、速，以保证安全、可靠，并使投资和运行费用的总和最小。表4-2列出了部分除尘管道内最低气体流速，供参考。 表4-2 除尘管道内最低气体流速 单位：m/s粉尘性质垂直管水平管粉尘性质垂直管水平管粉状的黏土和砂1113铁和钢（屑）1820耐火泥1417灰土、砂尘1618重矿物粉尘1416锯屑、刨屑1214轻矿物粉尘1214大块干木屑1415干型砂1113干微尘810煤灰1012燃料粉尘14161618湿土（2%以下水分）1518大块湿木屑1820钢和铁（尘末）1315谷物粉尘1012棉絮810麻（短纤维粉尘、杂质）812水泥粉尘8121822d.根据系统各管段的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸。

48、计算时应尽量采用全国通用通风管道计算表中所列的全国通用通风管道的统一规格，以利于工业化加工制作。e.风管断面尺寸确定后，按管内实际流速计算压力损失。压力损失计算应从最不利环路（系统中压力损失最大的环路）开始。f.对并联管道进行压力平衡计算。两分支管段的压力差应满足以下要求：除尘系统应小于10%，其他通风系统应小于15%。否则，必须进行管径调整或增设调压装置（阀门、阻力圈等），使之满足上述要求。g.计算管道系统的总压力损失（即系统中最不利环路的总压力损失）。h.根据系统的总风量、总压力损失选择风机。 气体在管道中流动是管道两端气体的压力差所引起的，气体是由高压端向低压端。由于断面和流量的变化，管内的动压和静压相互转化。由于管道阻力的存在，气体在流动过程中的压强不断下降。分析管道内压强的分布，可以帮助我们更深刻的了解气体在管道内的流动情况。气体在管道中流动时，由于流速的改变和压力的损失，使得气体在流动的过程中不同断面的压力发生变化。有以下几点经验结论：a.管道系统的总压力损失等于各串联部分压力损失之和；b.风机的全压等于管道系统的总压力损失（包括出口处的动压）；c.风机吸入段的全压和静压均为负值，如吸入段管道发生损坏，会使管道外的气体渗入管道内；d.风机压出段的全压和静压一般均为正值。若压出段管道