水泥厂配料车间粉尘污染治理工程设计

1、课 程 设 计 课程名称 大气污染控制工程_题目名称 水泥厂配料车间粉尘污染治理工程设计学生学院 环境科学与工程学院_专业班级 08环境工程3班_学 号 3108008xxx_学生姓名 xxxxx_指导教师 颜幼平_ 2022年5月29日目 录第一章 设计概述2 1.1 设计基础资料2 1.2 设计要求2第二章 设计计算2 2.1 集气罩设计2 2.2 风量计算3 2.3 旋风除尘器的设计选型3 2.4 二级除尘器的设计选型7 2.5 管道系统压力损失计算9 2.6 风机和电机选择12 2.7 排气烟囱的设计13第三章 设计总结13参考资料14附图1 车间平面布置图附图2 旋风除尘器附图3 布

2、袋除尘器第一章 设计概述1.1 设计基础资料l 计量皮带宽度:450mml 配料皮带宽度:700mml 皮带转换落差:500mml 设粉尘收集后,粉尘浓度为2000mg/m3,粉尘的粒径分布如下表.粒径间隔/m<10102020303040>40质量频率/%25252020101.2 设计要求l 排放浓度小于50 mg/m3l 设计二级除尘系统,第一级为旋风除尘器,第二级为电除尘器或者袋式除尘器l 计算旋风除尘器的分级除尘效率和除尘系统的总效率l 选择风机和电机l 绘制除尘系统平面布置图l 绘制除尘器本体结构图l 编制设计说明书第二章 设计计算2.1 集气罩设计集气罩的设计原则：1

3、 改善排放粉尘有害物的工艺和环境，尽量减少粉尘排放及危害。2 集气罩尽量靠近污染源并将其包围起来。3 决定集气罩的安装位置和排气方向。4 决定开口周围的环境条件。5 防止集气罩周围的紊流。6 决定控制风速。本设计采用密闭集气罩，密闭罩设计的注意事项：密闭罩应力求密闭，尽量减少罩上的孔洞和缝隙；密闭罩的设置应不妨碍操作和便于检修；应注意罩内气流的运动特点。 传送带上方采用局部密闭集气罩，尺寸，共设置6个。2.2 风量计算 对于局部集气罩，取断面风速为 总风量 2.3 旋风除尘器的设计选型2.3.1 设计选型一级除尘系统采用旋风除尘器，其特点是旋风除尘器没有运动部件，制作、管理十分方便；处理相同风

4、量的情况下体积小，价格便宜；作为预除尘器使用时，可以立式安装，亦可以卧式安装，使用方便；处理大风量是便于多台联合使用，效率阻力不受影响，但是也存在着除尘效率不高，磨损严重的问题。普通除尘器是由进风管、筒体、锥体和排气管组成。含尘气体进入除尘器后，沿外壁由上而下做旋转运动，同时少量气体沿径向运动到中心区域。当旋转气流的大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。旋风除尘器净化气量应与实际需要处理的含尘气体量一致。选择除尘器直径时应尽量小些；旋风除尘器入口风速要保持1823m/s；选择除尘器时，要根据工况考虑阻力损失及结构形式，尽可能减少动力消耗减少，便于制造维护；结构密闭要好，确

5、保不漏风。2.3.1.1 旋风除尘器压力损失计算 选取旋风除尘器型式为XLP/B，查参考资料1第169页知局部阻力系数，取气体密度，气体入口速度，则压力损失 符合参考资料1第177页中的规定。2.3.1.2 旋风除尘器筒体直径计算进口截面积入口宽度筒体直径2.3.1.3 旋风除尘器选型根据参考资料2，选取旋风除尘器型号为XLP/B-9.4，尺寸见下表。(mm)HDEFa1×b1a2×b2c1c2c312345411013326301193.5280×560326×60652510556159405606061651972.3.2 运行管理除尘器的漏风对净

6、化效率有显著影响，尤其以除尘器的排灰口的漏风更为严重。因为旋风除尘器无论是在正压下还是在负压下运行，其底部总是处于负压状态，如果除尘器底部密封不严密，从外部渗入的空气会把正在落入灰斗的粉尘重新带走。使除尘器效率显著下降。旋风除尘器漏风有3种部位：(1)除尘器进、出口连接法兰处；(2)除尘器本体；(3)除尘器卸灰装置。引起漏风的原因是：(1)除尘器进出口连接口处的漏风主要是由于连接件使用不当引起的，例如螺栓没有拧紧，垫片不够均匀，法兰面不平整等。(2)除尘器的本体漏风原因主要是磨损，特别是灰斗因为含尘气流在旋转或冲击除尘器本体时磨损特别严重，根据现场经验当气体含尘质量浓度超过10g/m3，在不到

7、100天时间里可能磨坏3mm厚的钢板。(3)旋风除尘器卸灰装置的漏风。卸灰阀多用于机械自动式，如重锤式等。这些阀严密性较差，稍有不当，即产生漏风，这是除尘器运行管理的重要环节。除尘器一旦漏风将严重影响除尘效率。据估算，旋风除尘器灰斗或卸灰阀漏风1，除尘效率下降5，惯性除尘器灰斗或卸灰阀漏风1，除尘效率下降10。沉降室入口或出口的漏风对除尘效率影响并不大，如果沉降室本体漏风则对除尘效率有较大影响。因此，必须保持旋风除尘器线管的气密性，不允许有漏风(正压操作时)和吸风现象(负压操作时)。一般在制造后需要进行气密性试验。防止磨损的技术措施：(1) 防止排尘口堵塞。防止堵塞的方法主要是选择优质卸灰阀，

8、使用中加强对卸灰阀的调整和检修。(2) 防止过多的气体倒流入排尘口。使用卸灰阀要严密，配重得当，减轻磨损。(3) 应该常检查除尘器有无因磨损而漏气的现象以便及时采取措施。可以利用蚊香或香烟的烟气靠近易漏风处，仔细观察有无漏气。 (4)尽量避免焊缝和接头。必须要有的焊缝应磨平，法兰连接应仔细装配好。 (5)在灰尘冲击部位使用可以更换的抗磨板。或增加耐磨层。如铸石板、陶瓷板等。也可以用耐磨材料制造除尘器，例如，以陶瓷制造多管除尘器的旋风子；用比较厚或优质的钢板制造除尘器的圆锥部分。 (6)除尘器壁面的切向速度和入口气流速度应当保持在临界范围以下。(7)采取有效的防腐措施，在除尘器的外壳一般要刷一层

9、红丹、二层耐腐漆或耐热漆。 旋风除尘器的堵塞和积灰主要发生在排尘口附近，其次发生在进排气的管道里。引起排尘口堵塞通常有两个原因，一是大块物料(如刨花、木片、木栉等)或杂物(如从吸尘口进入的塑料袋、碎纸、破布等)滞留在排尘口形成障碍物，之后其他粉尘在周围堆积，形成堵塞。二是灰斗内灰尘堆积过多，不能及时顺畅排出。不论哪一种情况，排尘口堵塞严重都会增加磨损。降低除尘效率和加大设备的压力损失。预防排尘口堵塞措施：(1)在吸气口增加栅网，既不增加吸风效果，又能防止杂物吸入。(2)在排尘口上部增加手掏孔，其位置应在易堵部位，大小以150x150ram的方孔即可。手掏孔盖的法兰处应加垫片并涂密封膏，避免漏风

10、。平时检查维修中可用小锤敲打易堵处的壁板听其声音，以检查是否有堵塞。 与袋式吸尘器、电除尘器不同，旋风除尘器的进气口或排气口形式通常不进行专门设计，所以在进、排气口略有粗糙直角、斜角等就会形成粉尘的粘附、加厚，直至半堵塞或堵塞。因为除尘器压力损失的大小和内部气流强弱有直接关系，故可依靠测定压力损失来检查工作状态正常与否。如果除尘器内部有灰尘堵塞，压力损失就上升或者压力虽未上升，则气体流量减小，遇到这两种情况，都应该检查设备是否存在堵塞情况。避免和预防堵塞的第一个环节是从设计中考虑，设计时要根据粉尘性质和气体特点使除尘器进、出口光滑。避免容易形成堵塞的直角、斜角。加工、制造设备时要打光突出的焊瘤

11、、结疤等。运行管理旋风除尘器要时常观察压力、流量的异常变化，并根据这些变化找出原因，及时消除。总之，防止旋风除尘器的堵塞和积灰要做到：(1)灰斗内的粉尘位应在允许范围内；(2)排灰和运灰工具良好；(3)及时清除灰斗中的灰尘；(4)防止贮灰和集灰系统中的粉尘接块硬化。2.3.3 旋风除尘器除尘效率计算 旋风除尘器的筒体直径、气体进口以及排气管形状和大小都是影响旋风除尘器的主要因素。 涡流系数n 取气流切向速度，内外交界面圆柱直径，交界面圆柱高度气流在交界面的切向速度 外涡旋气流平均径向速度分隔粒径 分级效率（经验公式） 由此可以计算分级除尘效率和总效率。旋风除尘器分级效率计算表粒径范围<1

12、010-2020-3030-40>40平均粒径范围/ 515253540质量百分数2525202010分级效率6895989999总效率1723.819.619.81090.22.4 二级除尘器的设计选型2.4.1 二级除尘器的选型计算 为安全起见，取旋风除尘器总效率为 二级除尘系统的进口浓度 出口浓度为，则二级除尘效率最低为二级除尘系统采用袋式除尘器，袋式除尘器的过滤机理主要有截留、惯性沉降、扩散沉降、重力沉降、静电沉降。主要优点有：除尘效率高，适应性强，使用灵活，结构简单，工作稳定。根据参考资料3，本设计采用MC60-脉冲袋式除尘器。该除尘器处理风量，过滤面积，脉冲阀10个，设备质量

13、，除尘效率，以97%计。具体尺寸见下图表。ABCD1970204021201160出口浓度 符合处理要求2.4.2 滤料的选择滤料的种类很多，按滤料纤维可分为三类：天然纤维、合成纤维和无机纤维。由这三种滤料纤维及编织工艺的不同派生出名目繁多、使用途径各不相同的各种滤料。水泥行业使用的滤料首先对滤料的耐温性能要求非常高，其次是附着灰量大、化学负荷重。从实用的角度出发，选择滤料应遵循以下几条原则： （1）能耐与要求处理的含尘气体温度相适应的温度。 （2）过滤性能好，流体阻力低，适合用于所处理的粉尘特性。 （3）滤料质地均匀，机械强度高，收缩率低，使用寿命长。 （4）化学稳定性好，耐酸碱。 （5）滤

14、料经济并方便采购。本设计采用涤纶作为滤料，因为通过综合的比较，涤纶的耐磨损性和过滤性能都较好，也能达到耐酸耐碱的要求，价格便宜，缺点在于耐湿热性较差，但在水泥的配料产房这种环境下使用，已经能满足需要。2.5 管道系统压力损失计算管道布置如下：管段1=7m（六条管道数据相同），管段2=3.5m，管段3=5m，管段4=6.5m， 管段5=8m，管段6=9m。全部管道使用无缝钢管，其绝对粗糙度，大部分情况下，管道中气流呈湍流状态，对应摩擦系数。根据参考资料3，水泥配料车间的粉尘最低气流速度垂直管为，水平管为。取为。2.5.1 管段1 ，查参考资料5得：，实际流速，动压为，各管件局部压力损失系数为：集

15、气罩，90°弯头，直流三通（对应直通管动压的局部损失），。 则摩擦压力损失为： 局部压力损失为： 总压力损失：2.5.2 管段2，查参考资料5得：，实际流速，动压为，（一个合流三通） 则摩擦压力损失为： 局部压力损失为：总压力损失：2.5.3 管段3，查参考资料5得：，实际流速，动压为，（一个支流四通） 则摩擦压力损失为： 局部压力损失为：总压力损失：2.5.4 管段4 ，查参考资料5得：，实际流速，动压为，各管件局部压力损失系数为：90o弯头2个，；除尘器出口处渐缩管，。 则摩擦压力损失为： 局部压力损失为：总压力损失：2.5.5 管段5 ，查参考资料5得：，实际流速，动压为，各管

16、件局部压力损失系数为：90o弯头2个，；除尘器出口处渐缩管，。 则摩擦压力损失为： 局部压力损失为：总压力损失：2.5.6 管段6 ，查参考资料5得：，实际流速，动压为，各管件局部压力损失系数为：风机出口，；伞形风帽，。 则摩擦压力损失为： 局部压力损失为：总压力损失：2.5.7 总压力损失旋风除尘器压力损失布袋除尘器压力损失取总压力损失2.5.8 管道计算表编号流量Qm3/h长度(m)管径mm实际流速m/s动压/Pa局部阻力系数局部阻力/Pa/d摩擦阻力/Pa总压损/Pa11152716016.6165.50.4777.80.184213.2291223043.522017.3179.60.

17、1119.80.089556.376.134608532016.2157.60.2437.80.056444.482.2469126.540015.5144.30.686.60.043040.3126.956912840015.5144.30.686.60.043049.6136.266912940015.5144.31.42020.043055.8257.8旋风除尘器压力损失为786.3Pa，布袋除尘器压力损失为1400Pa，总压损3156.5Pa2.6 风机和电机选择取风量附加安全系数，风压附加安全系数。选择风机的计算风量：选择风机的计算风压：根据此要求选择 采用9-26型通风机，主要性能

18、参数如下，外型尺寸如图所示。转速(r/min)流量(m3/h)全压/Pa内功率/%内功率/kW所需功率/kW配套电动机型号功率/kW29008346700074.921.1524.3Y200L1-2302.7 排气烟囱的设计除尘系统净化后的气体经过烟囱排向大气，排气烟囱的设计包括烟囱排气能力的计算、烟囱尺寸和材质的确定、等效烟囱的计算以及烟囱附属设施的设计等。烟囱设计的注意事项： a.烟囱高度除遵守大气污染物综合排放标准排放速率标准值外，还应高出周围200m半径范围的建筑物5m以上；不能达到该要求的排气烟囱，应按其高度对应的排放速率标准值减少50%执行。 b.两个相同的污染物的烟囱，若其距离小

19、于其几何高度之和，应合并视为一根等效排气烟囱，若有3根以上的近距排气烟囱，且排放同种污染物时，应以前2根的等效排气烟囱一次与第3、第4根排气烟囱取等效值。 c.若某排放烟囱的高度处于本标准列出的两个值之间，其执行的最高允许排放速率以内插法计算；当某排气烟囱的高度大于或小于本标准列出的最大值或最小值时，以外推法计算其最高允许排放速率。 d.新污染源的脾气其烟囱一般不低于15m。若某新污染源的排气烟囱必须低于15m时，其排放速率标准值按外推计算结果再减少50%。 e.新污染源的无组织排放应从严控制，一般情况下不应有无组织排放存在，无法避免的无组织排放应达到国家的标准值。 f.工业生产尾气确需燃烧排放的，其烟气黑度不得超过林格曼1级。本设计最终采用15m烟囱高度。第三章 设计总结这次的课程设计是针对一个水泥厂的配料车间进行的，包括管道、集气罩、除尘器及其他附属设备等，可以说从收集到排放，全面概括了一个除尘的工艺流程，也使我对整个粉尘治理有了宏观上的认识和了解。对于各种设备的选择，除了考虑性能和外型，还要考虑其运行期间