大气课程设计论文

1、南京工程学院大气污染控制工程课程设计说明书（论文）目 录一、绪言41.废气来源42.主流工艺43.除尘工艺比较43.1 旋风除尘器43.2 离心力除尘器53.3 文丘里除尘器53.4 袋式除尘器54.选择旋风除尘器的原因6二、燃烧的计算71.原始数据72.技术参数73.烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算83.1标准状态下理论空气量83.2标准状态下的理论烟气量83.3标准状态下实际烟气量83.4标准状态下烟气含尘浓度93.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算104.除尘效率与粒径分布的计算104.1除尘器目标除尘效率104.2烟尘粒径分布数据分析10三、旋风除尘器的机理概述、特点及分类111.旋

2、风除尘器的概述112.旋风除尘器的结构及原理122.1除尘器的结构122.2旋风沉降的分离理论133.旋风除尘器的特点154.旋风除尘器的分类155.旋风除尘器的串联和并联175.1旋风除尘器的串联175.2旋风除尘器的并联175.3除尘器并联方法185.4并联后的除尘效率和阻力损失20四、改进措施及影响因素201.结构改进措施202.影响旋风除尘器性能的主要因素212.1旋风除尘器结构尺寸212.2操作条件对旋风除尘器性能的影响23五、除尘器结构计算251.选择旋风除尘器的型式251.1旋风除尘器选用的要点251.2旋风除尘器的选型原则261.3选型步骤271.4除尘器型号表示方法281.5

3、 XLP工作原理291.6 XLP结构特点302.选择旋风除尘器的入口风速313.计算入口面积A314.入口高度b、宽度a的计算315.计算旋风除尘器的筒体直径316.按所选择型式的尺寸比计算旋风除尘器各部分尺寸32六、旋风除尘器的核算321.除尘效率核算322.压力损失计算33七、烟囱设计计算331.管径计算332.烟囱的设计343.系统阻力的计算354.风机电机选择37八、小结39九、参考文献40一、 绪言1. 废气来源锅炉燃煤所产生的废气，含SO2，水蒸气，粉尘等。2. 主流工艺3. 除尘工艺比较3.1 旋风除尘器  旋风除尘器是利用旋转的含尘气体产生的惯性离心力，将粉尘从气流

4、中分离出来的一种干式气-固分离装置。这种除尘器主要优点：结构简单，本身无运动部件，不需要特殊的附属设备，占地面积小；操作、维护简便，压力损失中等，动力消耗不大，运转、维护费用较低；操作弹性较大，性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制，对于粉尘的物理性质无特殊要求。目前，旋风除尘器广泛应用于化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械、轻纺等工业部门3.2 离心力除尘器 它是利用气流在旋涡运动中产生的离心力以清除气流中尘粒的设备。最常用的是旋风除尘器。旋风除尘器工作时气流从上部沿切线方向进入除尘器，在其中作旋转运动，尘粒在离心力的作用下被拋向除尘器圆筒部分的内壁上降落到集尘室。离心力除尘器于1885年开始

5、使用，已发展成多种型式，如气流轴向引入，灰尘出口轴向配置或周边配置。其特点是结构简单，造价低，没有运动部件，压力损失一般为40150毫米水柱，适用于去除大于5微米的尘粒。除尘效率约7090%。3.3 文丘里除尘器 又称文氏管除尘器，由文氏管凝聚器和除雾器组成。凝聚器由收缩管、喉管和扩散管组成。含尘气体进入收缩管后，流速增大，进入喉管时，流速达到最大值。洗涤液从收缩管或喉管加入时，气液两相间相对流速很大，液滴在高速气流下雾化，气体湿度达到饱和，尘粒被水湿润。尘粒与液滴或尘粒与尘粒之间发生激烈碰撞和凝聚。在扩散管中，气流速度减小，压力回升，以尘粒为凝结核的凝聚作用加快，凝聚成粒径较大的含尘液滴，而

6、易于被捕集。文氏管除尘器适用于去除粒径0.1100微米的尘粒，除尘效率为8095，压力损失达300800毫米水柱。文氏管如带有调节喉管直径的装置，在处理的气体流量变化时，除尘效率不会降低。文氏管构造有多种形式，按断面形状分为圆形和方形两；按喉管构造分为喉管直径可调的和喉管直径固定的两种；按液体雾化方式可分为预雾化和不预雾化的。从70年代初开始，有的工厂用蒸汽和热水湿式除尘器，除尘效率可提高到99.9%，而且可以利用工厂的余热。3.4 袋式除尘器 属于过滤除尘器。它是含尘气流通过过滤材料，将粉尘分离、捕集的装置。含尘气体从下部引入圆筒型滤袋，在穿过滤布的空隙时，尘粒因惯性、接触和扩散等作用而被拦

7、截下来。若尘粒和滤料带有异性电荷，则尘粒吸附于滤料上，可以提高除尘效率，但清灰较困难；若带有同性电荷，则降低除尘效率，但清灰较容易。袋式除尘器可清除粒径0.1微米以上的尘粒，除尘效率达99。气流压力损失100200毫米水柱。布袋材料可用天然纤维或合成纤维的纺织品或毡制品；净化高温气体时，可用玻璃纤维作过滤材料。按照从滤布上清灰方法的不同，可分为三种型式：间歇清洁型是暂时停止工作，用敲打或用震荡器清除积灰，也可用压缩空气反向吹洗；周期清洁型是几组袋式除尘器，按顺序每隔一定时间停止一组的工作，然后进行清理；连续清洁型是用不断移动的气环反吹或用脉冲反吹空气方法清除积尘。用脉冲方式清除积尘的称为脉冲式

8、除尘器。4. 选择旋风除尘器的原因旋风除尘器相较于其他除尘器具有以下几个优点：旋风除尘器内部没有运动部件，维护方便；(1) 制作、管理十分方便；(2) 处理相同风量的情况下体积小，结构简单，价格便宜；(3) 作为与除尘器使用时，可以立式安装，使用方便；(4) 处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力不受影响；(5) 可耐400高温，如采用特殊的耐高温材料，还可以耐受更高的温度；(6) 除尘器内设耐磨内衬后，可用以净化含高磨蚀性粉尘的烟气；但其也有几个缺点，主要如下： (1) 卸灰阀如果漏损会严重影响除尘效率；(2) 磨损严重，特别是处理高浓度或磨损性大的粉尘时，入口处和锥体部位都容易磨损；且旋风

9、除尘器适用于净化非粘结性和非纤维性粉尘，温度在400以下的非腐蚀性气体，本次设计中污染物正好满足这些特点，所以经考虑决定采用旋风除尘器。二、 燃烧的计算1. 原始数据锅炉规格：链条炉设计耗煤量：（台）排烟温度：烟气密度（标准状态）：空气过量系数：排烟中飞灰占煤中不可燃烧成分的比例：烟气在锅炉出口前阻力：当地大气压强：冬季室外空气温度：空气含水（标准状态）按烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值： 按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：二氧化硫排放标准（标准状态下）：2. 技术参数除尘效率：3. 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算3.1

10、标准状态下理论空气量 式中分别为煤中各元素所含的质量分数。3.2标准状态下的理论烟气量根据资料公式1，其理论烟气量计算如下：（设空气含湿量，干空气密度） 式中 标准状态下理论空气量，；煤中水分所占质量分数，%；元素在煤中所占质量分数，%。 空气含湿量，3.3标准状态下实际烟气量 式中 ： 空气过量系数； 标准状态下实际烟气量，标准状态下每小时总烟气量， 设计耗煤量，在160时，实际烟气量根据理想气体状态方程可知： 即，实际在160下的烟气量为：在温度变化时，颗粒物密度也会相应变化，有理想气体状态方程可知： 3.4标准状态下烟气含尘浓度 已知排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数为16% 式中：

11、排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数，%；煤中不可燃成分的含量，%；标准状态下实际烟气量，。3.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 式中： 煤中可燃硫的质量分数，%；标准状态下燃煤产生的实际烟气量，。4. 除尘效率与粒径分布的计算4.1除尘器目标除尘效率根据标准状态下烟气含尘浓度和标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，有资料公式2可知： 式中：标准状态下烟气含尘浓度，标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，4.2烟尘粒径分布数据分析由设计已知条件可知，本课题使用链条炉，下表为几种燃烧方式烟尘粒径大小分布3：表1 几种燃烧方式的烟尘颗粒大小分布飞灰颗粒组成手烧锅炉/%链条炉/%抛煤锅炉/%煤粉炉/%

12、沸腾炉/%的含量5711254的含量815234910的含量3025427920的含量4038569226的含量4957739874的含量514327226燃煤烟气中飞灰的浓度和粒度与煤质、燃烧方式、烟气流速、炉排和炉膛的热负荷、锅炉运行负荷以及锅炉结构等多种因素有关。由表1中链条炉的粒径分布数据，可推算出其分级粒径数据如表2：表2 链条炉的烟尘颗粒分级粒径分级粒径/m<1010-2020-4444-7474-149>149含量/%7810131943三、 旋风除尘器的机理概述、特点及分类1. 旋风除尘器的概述旋风除尘器已经成为工业锅炉烟气除尘的重要设施之一。它具有结构简单、投资省

13、。除尘效率高、负荷适应性教强、运行操作管理方便等特点，是消除烟尘危害，保护环境的重要设备。旋风除尘器一般只适用于净化非粘结性和非纤维性粉尘，温度在400以下的非腐蚀性气体。如果用在高温气体净化上，则需采取冷却措施，或内壁衬隔热材科。用于净化腐蚀性气体时，则应采用防腐材料制作，或内壁喷涂防腐材料。旋风除尘器内的旋转气流速度很高，粉尘对壁面的磨损，特别是对锥体部分的磨损较快，所以在设计和运行时应充分注意，采取一定的耐磨措施。旋风除尘器的除尘效率，除了与其结构型式有直接关系外，还与其卸灰装置（包括灰斗和卸灰阀）好坏有直接关系。如果卸灰装置的设计或管理不当，造成决斗漏风，破坏了除尘器内的气流运动，将会

14、使已沉降的粉尘再次悬浮飞扬，除尘效率大大降低，或造成排灰口堵塞，使除尘系统瘫痪。因此，必须对卸灰装置的设计和管理给予高度重视。旋风除尘器是应用广泛的除尘器之一。在应用中可以单独供用，也可以单独使用，也可以并联或串联供用。串联中既有旋风除尘器自身进行串联，也有旋风除尘器与其他类型除尘器的串联使用，在应用中对旋风除尘器采用防磨损措施也很重要。2. 旋风除尘器的结构及原理2.1除尘器的结构旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从合尘气流中分离出来的除尘装置。它具有结构简单，体积较小，不需特殊的附属设备，造价较低阻力中等，器内无运动部件，操作维修方便等优点。旋风除尘器一般用于捕集5-15微米以上

15、的颗粒除尘效率可达80以上，近年来经改进后的特制旋风除尘器其除尘效率可达5以上。旋风除尘器的缺点是捕集微粒小于5微米的效率不高旋转气流的绝大部分沿器壁自圆简体，呈螺旋状由上向下向圆锥体底部运动，形成下降的外旋含尘气流，在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于气体的尘粒甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿壁面下落进入集灰斗。旋转下降的气流在到达圆锥体底部后沿除尘器的轴心部位转而向上形成上升的内旋气流，并由除尘器的排气管排出。 自进气口流人的另一小部分气流，则向旋风除尘器顶盖处流动，然后沿排气管外侧向下流动，当达到排气管下端时，即反转向上随上升的中心气流一

16、同从诽气管排出，分散在其中的尘粒也随同被带走。如图1所示，旋风式除尘器由筒体1、锥体2，进气管3、排气管4、和排灰口5等组成。当含尘气体由切向进气口进入旋风除尘 器时，气流由直线运动变为圆周运动，旋转气流的绝大部分沿除尘器内壁呈螺旋形向下、朝向锥体流动，通常称此为外旋气流。含尘气体在旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的粉尘 粒子甩向除尘器壁面。粉尘粒子一旦与除尘器壁面接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和重力沿壁面下落，进入排灰管。旋转下降的外旋气流到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。根据旋矩不变原理，其切向速度不断提高，粉尘粒子所受离心力也不断加强。当气流到达锥体下端某一位置

17、时，即以同样的旋转方向从除尘器中部由下反转向上，继续做螺旋形运动，构成内旋气流。最后净化气体经排气管排出，小部分未被捕集的粉尘粒子也随之排出。图1、旋风式除尘器的组成及内部气流1-筒体；2-锥体；3-进气管；4-排气管；5-排灰口；6-外旋流；7-内 旋流；8-二 次流；9-回流区。 自进气管流入的另一小部分气体则向除尘器顶盖流动，然后沿排气管外侧向下流动。当到达排气管下端时，即反转向上、随上升的内旋气流一同从排气管排出。分散在这一部分气流中的粉尘粒子也随同被带走。2.2旋风沉降的分离理论旋风除尘器内的气流及颗粒运动十分复杂，对于颗粒的分离捕集机理是在作出许多简化假设后，形成各种不同的分离机理

18、模型，主要有转圈理论、平衡轨道理论、边界层分离理论、紊流扩散理论和传质理论等。紊流扩散理论虽然分析方法较严格，但由于对旋风除尘器中离子浓度分布和扩散过程的认识还不够充分，特别是紊流扩散系数的确定相当困难，因而离实际应用还有一些距离。现就转圈理论、平衡轨道理论、边界层分离理论和传质理论作简单的介绍。（1） 转圈理论（沉降分离理论）转圈理论是由类比平流重力沉降原理发展起来的。基原理是，尘粒受离心力作用，沉降到旋风除尘器壁面所需要的时间和颗粒在分离区间气体停留时间相平衡，从而计算出粉尘完全被分离的最小极限粒径d100,即分离效率为100%的粉尘颗粒最小极限粒径。如果将进入旋风除尘器内气流假定为等流速

19、（速度分布指数n=0），即气体严格地按照螺旋途径，始终保持与进入时相同的速度流动。而颗粒随气体以恒定的切向速度（与位置变化无关），由内向外克服气流的阻力，穿过整个气流宽度，流经一个最大的净水平距离，最后到达器壁而被分离。在此过程中，既不考虑颗粒间的相互影响又忽略边界层的效应。（2） 平衡分离理论（假想圆筒学说，或称筛分理论）一定直径d的粉尘颗粒，因旋转气流而产生的离心力F，将会在平衡轨道上与向心气流对颗粒作用的阻力P达到平衡。而平衡轨道往往看做是排气管下端由最大切向速度各点连接起来的一个假想圆筒。这种处于平衡状态的颗粒，由于种种原因，其平衡状态将随时会受到破坏。有时离心力F大于阻力P，有时则P

20、大于F。两者出现的概率是相等的。因此，在假想圆筒上的颗粒有50%的可能性被捕集，而另外50%的粒子可能通过该假想圆筒进入排气管而流出。工程应用中常将此颗粒直径称为d50，表示粉尘颗粒有50%和概率被捕集。（3） 边界层分离理论 平衡轨道理论没有考虑紊流扩散的影响，而这种影响对于粉尘细颗粒是不可忽略的。20世纪70年代有人提出横向渗混模型，认为在旋风除尘器的任一横截面上，颗粒浓度的分布是均匀的，但在近壁的边界层内是层流流动，只要颗粒在离心效应下浮游进入边界层内，就可以被捕集分离下来，这就是边界层分离理论。（4） 传质理论转圈理论只考虑漩涡在靠近旋风除尘器筒壁处的离心分离作用，平衡轨道理论则只考虑

21、在假想圆筒上的离心分离作用。实际上，在旋风除尘器的整个分离空间内，旋转气流均有分离作用。因此，这两种理论都有一定的片面性。传质理论假定分离空间的浓度分布是轴对称的，并假定分离空间内无粒子的凝聚与生长。3. 旋风除尘器的特点旋风除尘器结构简单，造价便宜，体积小，除尘效率比重力沉降室和惯性除尘器高，且无运动部件，运行管理舱。因此它的应用较为广泛。高效旋风除尘器可除去粒径小于5um的粉尘，效率可达50%80%。普通旋风除尘器不能除粒径小于5um的粉尘，其压力损失一般为4001300Pa。旋风除尘器的主要优点如下：1) 旋风除尘器内部没有运动部件，维护方便；2) 制作、管理十分方便；3) 处理相同风量

22、的情况下体积小，结构简单，价格便宜；4) 作为与除尘器使用时，可以立式安装，使用方便；5) 处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力不受影响；6) 可耐400高温，如采用特殊的耐高温材料，还可以耐受更高的温度；7) 除尘器内设耐磨内衬后，可用以净化含高磨蚀性粉尘的烟气；8) 可以干法清灰，有利于回收有价值的粉尘。但其也有几个缺点，主要如下：1) 卸灰阀如果漏损会严重影响除尘效率；2) 磨损严重，特别是处理高浓度或磨损性大的粉尘时，入口处和锥体部位都容易磨损；3) 除尘效率不高，特别是对于小于5微米的微细粉粒和尘粒密度小的粉尘，处理效率很低，单独使用有时满足不了含尘气体排放浓度的要求；4) 由于除

23、尘效率随筒体直径增大而降低，因而单个除尘器的处理风量受到一定限制。4. 旋风除尘器的分类旋风除尘器的种类繁多，分类也各不相同。按其性能分为：高效旋风除尘器，其筒体直径较小，用来分离较细的粉尘，除尘效率在95%以上；大流量旋风除尘器，筒体直径较大，用于处理很大的气体流量，除尘效率为50%80% ；通用型旋风除尘器，处理风量适中，因结构形式不同，除尘效率波动在70%85%之间；防爆型旋风除尘器，本身带有防爆阀，具有防爆性能。根据结构形式，可分为长椎体、圆筒体、扩散式、旁路型。按组合、安装情况分为内旋风除尘器、外旋风除尘器、立式与卧式以及单筒与多管旋风除尘器。按气流导入情况、气流进入旋风除尘器后的流

24、动路线以及带二次风的形式可概括的分为以下几种。(1) 切流反转式旋风除尘器这是旋风除尘器最常用的形式。含尘气体由筒体的侧面切向方向导入。气流在圆筒部旋转向下，进入锥体，到达锥体的端点前反转向上。净化后的清洁气流经排气管排出旋风除尘器。根据不同的进口形式又可以分为蜗壳进口、螺旋进口、狭缝进口。为提高除尘器对粉尘的捕捉能力，把排出气体中含尘浓度较高的气体以二次风形式引出后，经风机在重复导入旋风除尘器内。整合中狭缝进口的旋风除尘器，按二次风引入的方式又可分为切流二次风和轴流二次风。(2) 轴流式旋风除尘器轴流式旋风除尘器是利用导流叶片使气流在旋风除尘器内旋转。除尘效率比切流式旋风除尘器低，但处理流量

25、大。根据气体在旋风除尘器里内的流动情况分为轴流反转式、轴流直流式。轴流直流式的压力损失最小，尤其适用于动力消耗不宜过大的地方，但除尘效率较低。同样可以吧排出气体中含尘浓度较大部分以二次风的形式在导回旋风除尘器内，以提高除尘效率，此种形式除尘器称为龙转风除尘器。龙转风除尘器按二次风导入的形式可分为切流二次风和轴流二次风。分为切流二次风和轴流二次风。5. 旋风除尘器的串联和并联5.1旋风除尘器的串联在很多情况下，用一个旋风分离器或者旋风管分离器来完成现有的分离任务打不到要求，在这种情况下，需要用多个旋风分离器串联或并联或两者皆有之（串并）的方式来完成任务。当入口粉料浓度很高时，如果仅用一级旋风分离

26、器来进行分离，粉料跑损将是相当严重的。此时可以用串联的形式增加第二级，甚至第三级旋风分离器，与第一级旋风分离器一起用来捕集颗粒物料，其布置图如图2所示。按习惯把相应的各级叫做“第一级”、“第二级”和“第三级”。在某些工业装置中，第一级旋风分离器也叫做“粗切割”旋风分离器，其总效率（主要是进口的高入口浓度）一般高于后续级旋风分离器的总效率。 图2、串联旋风除尘器5.2旋风除尘器的并联在实际工作中，用一台旋风分离器来处理全部气量将使装置变得太大；此外，一台大尺寸旋风分离器或者旋风管分离器，它所获得的切割粒径将是很大，达不到所需的分离效率。为解决此种情况，采用两个以上的旋风分离器或者旋风管分离器并联

27、安装。并联旋风分离器的布置有多种形式，入口分配器的几何结构形式有以下两种：矩形集气室；公用进气室，然后再分别流入到各个旋风分离器，流化床顶部分离气固混合物的旋风分离企业属于这个范畴。旋风除尘器并联使用主要有以下几种原因。理论上，两个以上并联使用的小尺寸旋风除尘器比用一台大尺寸同类旋风除尘器，如果入口气流速度保持不变，则除尘效率就会提高。这时，为了满足必须处理的气体量，就得把若干小直径的除尘器并联使用，否则压力损失会太大。在气体负荷变化过大的情况下，当负荷减少时切断部分除尘器，可保持较高除尘。有时需要增加处理气体量，采取增添除尘器的办法，和原有除尘器并联使用，以保持效率阻力不变。需要维护检修时把

28、并联使用的一部分除尘器切断不影响系统的运行。5.3除尘器并联方法当除尘器数目不多时（一般不超过8个）可以采用单管并联，这时，每个除尘器有其自己的进气管和排气管，各自与进气干管和排气干管相连，或者各自单独向大气排气；每个除尘器可以有单独的灰斗，也可以合用一个灰斗。(1) 进气管并联方式单个旋风除尘器并联，进气几乎都是切向的。进气管和排气管不同并联方式如下。图3(a)是最简单的入口并联方式，在进气管中气体和灰尘的流动是对称的，两个除尘器中的工作情况相同的，效率和阻力相同的。图3(b)所示的连接，难使所有文管入口压力相同，但安装比较方便。图3(c) 是另一种连接方式，每经过一个除尘器的入口以后，主管

29、道就会缩小一些，进入并联的除尘器气流可以自我补偿，达到气流基本平衡；这是因为最大的气流产生的最大压力降，从而使流量减少。 图3、并联旋风分离器方式(2) 排气管并联方式 并联除尘器与排气干管连接时，往往为了回收压力而采用蜗卷式出口。因为这种出口的方向可以随意安排，故可根据具体情况采用不同的连接方式，图4是几个例子，其中，图4(a)为对称并联，图4(b)、(c)、(d)、(e)为不对称并联。图4、排气干管简单的并联(3) 排灰口并联方式并联的旋风除尘器共用一个灰斗比各自有一个灰斗的优点是可以减轻清除积灰时的麻烦。缺点是一旦漏风将严重破除尘器正常工作。图5是共用灰斗示意。灰尘从旋风除尘器和经过和进

30、入灰斗。如果两个除尘器相同，则它们从入口到出口的压力降是一样的，灰斗中的气体是静止的。如果由于某种原因，例如其中一个除尘器被灰尘堵塞，气流受到限制，以致在点的压力大于点的，则气体就从带着一些灰尘经过流到，而从除尘器的排气管流出去。因此，必须控制压力和流动状况。把旋风除尘器做的完全一样，并且注意这个问题使并联的除尘器的差异尽量减少，也防止各个除尘器中的流动状况变的不同。针对这一情况在工程应用中按组合除尘器数量将灰斗分格如图6所示。 图5、共用灰斗 图6、灰斗分格 1旋风除尘器 2集灰斗 3隔板 4排灰口5.4并联后的除尘效率和阻力损失若干旋风除尘器并联使用的除尘效率理论上讲应当不变。但在实际上并

31、联旋风除尘器相同条件下和单独使用所获得的除尘效率相比较，往往前者要低一些，效率的下降趋势是随着并联数量的增多而加大，以小直径旋风子并联使用，和相似的大直径旋风除尘器在同样流量条件下单独使用相比较，除尘效率也往往不能提高到理论上的程度。在除尘效率80%85%的范围内，小直径除尘器的除尘效率可以比几何相似的大直径除尘器理论上提高约10%，但把小直径并联起来，可能只提高5%。并联旋风除尘器的阻力损失比单独使用时大，这是因为除尘器并联后出口、入口及排灰口都有所变化造成的。一般估算，并联阻力损失为单独使用时的1.1倍。四、 改进措施及影响因素1. 结构改进措施旋风器在长期使用中，为了达到低阻高效性能其结

32、构不断进行改进，改进措施主要有：(1) 进气通道由切向进气改为回转通道进气，通过改变含尘浓度的分布、减小短路流排尘量。回转通道在90°左右时阻力较小。(2) 把传统的单进口改为多进口，有效地改进旋转流气流偏心，同时旋风器阻力显著下降。(3) 在筒锥体上加排尘通道，防止到达壁面的粉尘二次返混。(4) 采用锥体下部装有二次分离装置防止收尘二次返混。(5) 排气芯管上部加装二次分离器，利用排气强旋转流进行微细粉尘的二次分离，对捕集短路粉尘极为有效。(6) 在筒锥体分离空间加装减阻件降阻。2. 影响旋风除尘器性能的主要因素2.1旋风除尘器结构尺寸在旋风除尘器的结构尺寸中，主要影响因素有旋风除

33、尘器的直径、高度、气体进口和排气管形状大小。（1）旋风除尘器的直径直径越小，旋转半径越小，气流运动给予粉尘粒子的离心力越大，旋风除尘器的除尘效率也就越高。但过小的筒体直径，由于旋风除尘器壁与排气管太近，较大直径颗粒有可能反弹至中心气流而被带走，使除尘效率降低。（2）旋风除尘器高度H一般来说，外形细长的旋风除尘器比粗短的旋风除尘器的除尘效率高。高度增加，不仅可以使进入筒体的粉尘粒子停留时间增长，有利于分离，而且能使尚未到达排气管的颗粒有更多机会从旋流核心中分离出来，减少二次夹带，以提高除尘效率。但是，过长的旋风除尘器会占据较大的空间，增加气体的流动阻力。（3）旋风除尘器的进口旋风除尘器的进口形式

34、主要有四种:螺旋面进口、渐开线进口、切向进口和轴向进口如图7。图7 旋风除尘器进口形式不同的进口形式有着不同的性能特点和用途。轴向进口常用于小型旋风除尘器，如多管式旋风除尘器。就性能而言，试验表明，以蜗壳形节后的入口性能较好。进口管可以制成矩形和圆形两种形式。但由于圆形进口管与旋风除尘器的管壁只有一点相切，而矩形进口管其整个高度都与筒壁相切，故一般都采用矩形进口管。一般认为，矩形的宽度与高度的比值越小，进口气流在径向分布越薄，越有利于粉尘在圆筒内分离和沉降，除尘效率就越高。但过长而窄的进口也是不利的。（4）排气管 在一定范围内，排气管直径越小，旋风除尘器的除尘效率越高，压力损失也越大。反之，除

35、尘效率越低，压力损失也越小。由于旋流是在排气管与器壁间的运动。因此，排气管的插入深度直接影响旋风除尘器的性能。排气管插入筒体过深，缩短排气管与锥体底部的距离，减少了气体旋转圈数，同时增多了二次夹带机会和压力损失，但深度过小或甚至不插入筒体，会造成正常旋流核心的弯曲，甚至破坏，使其处于不稳定状态。同时也容易造成气流短路而降低除尘效率。因此，插入深度要适当，一般旋风除尘器排气管下端与进气管的下端平齐或稍低。（5）卸灰装置卸灰装置兼有卸灰和密封两种功能，是影响除尘器的关键部位之一。假如卸灰装置有漏风现象，不但影响除尘器的正常排灰，而且严重影响除尘器的除尘效率。因此理想的卸灰装置应该结构简单、动作灵活

36、、排灰及时和严密不漏风等特点。2.2操作条件对旋风除尘器性能的影响（1）气体流量或入口气速气体流量或者说旋风除尘器的入口气速，对旋风除尘器的压力损失、除尘效率都有很大影响。一般来说，在一定范围内入口气速越高，除尘效率也越高。这是因为增加入口气速，能增加尘粒在运动中的离心力，尘粒易于分离，除尘效率提高。从理论分析可知，旋风除尘器的压力损失与气体流量的平方成正比，因而也和入口气速的平方成正比。所以， 进口气速过大，虽然除尘效率会稍有提高（有时不提高甚至下降），但压力损失却急剧上升，即能耗增大，同时入口气速过大，也会增加旋风除尘器筒体的磨损，降低其使用寿命。因此，在设计旋风除尘器的进口截面时，必须使

37、进口气速为一适宜值，一般在1823m/s，最好不要超过35m/s。（2）含尘气体的物理性质和进气状态影响旋风除尘器性能的含尘气体的物理性质主要是气体的密度和粘度。而含尘气体的密度和粘度又与进气状态有关。气体密度随入口温度的增加而降低，随进口压力的增大而增大。气体密度越大，临界粒径亦越大，故除尘效率下降。同时，旋风除尘器的效率随气体黏度的增加而降低。温度增加，气体粘度增大。在入口风速一定的情况下，除尘效率随气体温度的增加而下降。（3）气体含尘浓度旋风除尘器的除尘效率随粉尘浓度增加而提高。这是因为含尘浓度的增加，粉尘的凝聚与团聚性能提高，使较小的尘粒凝聚在一起而被捕集，因而净化效率有明显的提高。但

38、效率提高的速度比含尘浓度增加的速度慢得多，因此排出气体的含尘浓度总是随着入口处含尘浓度的增加有增加。（4）固体粉尘的物理性质粉尘的物理性质主要有颗粒的大小、密度与粉尘的粒径分布。粉尘的粒径分布是影响旋风除尘器的重要因素。大颗粒粉尘所占有的百分数越大，除尘效率越高。颗粒密度越大，临界粒径越小，除尘效率越高。（5）含湿量含湿量越高，颗粒互相黏结成较大的颗粒，当大颗粒被猛烈冲击在器壁上，气体净化将大有改善，所以有往除尘器内加些蒸汽来提高效率的做法。但必须注意的是，水蒸气的量不宜过大，否则气体含湿量过大，将会引起粉尘粘壁，甚至堵塞，以致大大降低除尘器的性能。（6）漏风率除尘器的排灰口漏风对净化效率影响

39、最严重，密封不严密，外部渗入的空气会把正在落入灰斗的粉尘重新带走，使除尘效率降低。（7）其他另外，除尘器内壁粗糙度也会影响旋风除尘器的性能，壁面附近的粉尘微粒可因粗糙的表面引起旋流，使微粒被抛入上升的气流，进入排气管，降低除尘效率。所以避免筒体有没有打光的焊接，设计不当的进口等。五、 除尘器结构计算1. 选择旋风除尘器的型式1.1旋风除尘器选用的要点锅炉排烟形状的变化，对旋风除尘器的性能具有显著的影响，所以选用旋风除尘器时，必须充分掌握锅炉排烟的特性。此外，在没有充分掌握各种旋风除尘器的性能及其使用的范围的情况下，盲目选用除尘装置，常常会产生除尘装置性能恶化，甚至不能使用等问题。因此，要做到合

40、理选用旋风除尘器，必须周密地考虑到锅炉排烟的性状及其变化，同时全面详尽了解各种旋风除尘器的特性及其适用范围，作到两者的良好“匹配”才能取得预期的除尘效果。综上所述，选用旋风除尘器时必须掌握的基本因素是：锅炉的排烟特性；锅炉的烟气量；旋风除尘器的经济技术性能；现将这些基本因素简要说明如下：锅炉的排烟特性锅炉排烟特性主要包括锅炉排烟的含尘浓度和分散度等。不同型式、不同燃烧方式的燃煤锅炉的烟尘排放浓度和分散度是不相同的。锅炉烟尘排放浓度和颗粒分散度的变化不仅与燃烧方式有关，而且与锅炉运行负荷，煤种以及司炉工操作有关。不同型式的旋风除尘器对于锅炉的排烟含尘浓度和颗粒分散度有不同的适应性。在一般情况下，

41、含尘量大、颗粒粗，器除尘效率就高。例如，双级蜗旋除尘器的冷态试验表明，当初始含尘浓度在0.110克/米3的范围内时，除尘效率基本上平稳的保持在较理想的数值。而当浓度高于10克/米3时，除尘效率就有所下降，当浓度都超过15克/米3以后，除尘效率明显下降。因此，在选用旋风除尘器时必须了解锅炉的排烟特性，已使用的旋风除尘器能取较高除尘效率。锅炉的烟气量锅炉排烟的特点是烟气流量大而且烟气流量的变化也很大。它是合理选用旋风除尘器时必须周密考虑的一个重要因素。各种旋风除尘器都有它最适宜的烟气流速（基本流速），在此流速下使用时就会充分发挥该旋风除尘器的除尘性能和达到经济运行。因此，在旋风除尘器选用时，应使烟

42、气流量的变化与旋风除尘器适宜的烟气流速相适应，以期在锅炉工况变动时均能取得良好的出尘效果。工业锅炉烟气流量的变化直接影响排烟的含尘浓度和烟尘的分散度。通常情况下，锅炉负荷高时排烟的含尘浓度较高，锅炉低时排烟的含尘浓度降低。锅炉处于低负荷时排出的烟尘中大部分是细灰，而在高负荷时大部分是粗灰。锅炉负荷变化幅度较大，这是一般工业锅炉常有的工况。所以，在旋风除尘器选用时要充分注意烟气流量变化对除尘器工作性能的影响。不同型式的旋风除尘器对于烟气流量的变化具有不同的适应特性，必须根据具体情况选用负荷适应性良好的除尘器。另外，在使用旋风除尘器时，宜以锅炉实际运行的烟气流量，而不宜单纯以锅炉额定出力时的烟气流

43、量为依据。要避免旋风除尘器长期在低负荷的工况下运行，即应避免出现“大马拉小车”现象。1.2旋风除尘器的选型原则旋风除尘器的选择通常是根据旋风除尘器的技术性能（处理量Q、压力损失p以及除尘效率）和经济指标（基建投资和运转管理费、占地面积、使用寿命等）进行的。在评价及选择旋风除尘器时，需全面考虑这些因素。理想的旋风除尘器必须在技术上能满足工艺生产及环境保护对气体含尘的要求，在经济上是最合算的。在具体设计选择旋风除尘器的型式时，要结合生产实际（气体含尘情况、粉尘的性质、粒度组成），参考国内外类似工厂的实践经验和先进技术，全面考虑，处理好技术性能指标和经济指标之间的关系。主要的选型原则有以下几方面：旋

44、风除尘器净化气体量应与实际处理量一致。选择除尘器时直径应尽量小些。如果要求通过的风量较大可采用若干个小直径的旋风除尘器并联为宜。如果处理气量与多管旋风除尘器，选多管旋风除尘器为宜。旋风除尘器的入口气速要保持1823m/s。低于18m/s时，其除尘效率下降，高于23m/s时，除尘效率提高不明显，但阻力损失增加，能耗增大。选择旋风除尘器时，要根据工况考虑阻力损失和结构形式，尽可能做到既节省动力消耗，又便于制造、维护管理。旋风除尘器能捕集到的最小尘粒应等于或稍小于被处理气体的粉尘粒度。当含尘气体温度很高时，要注意保温，避免水分在除尘器内凝结。假如粉尘不吸收水分，除尘器的工作温度要比露点温度高出30左

45、右。假如粉尘吸水性较强（如水泥、石膏和含碱粉尘等），除尘器的工作温度要比露点温度高出4050，以避免露点腐蚀。旋风除尘器结构的密封要好，确保不透风。尤其是负压操作，更应该注意卸料锁风装置的可靠性。易燃易爆粉尘（如煤粉），应设有防爆装置。防爆装置的通常做法是在入口管道上加一个安全防爆阀门。当粉尘黏度较小时，最大允许含尘质量浓度与旋风筒直径有关，即直径越大，允许含尘质量浓度也越大。具体关系见表1-1表1-1旋风除尘器直径与允许含尘质量浓度的关系旋风除尘器直径/mm8006004002001006040允许含尘质量浓度/(g/m3)4003002001506040201.3选型步骤旋风除尘器的选型计

46、算主要包括类型、通体直径和个数的确定。一般步骤和方法如下。除尘系统需要处理的气体量。当气体温度较高、含尘量较大时，其风量和密度发生较大变化，需要进行换算。若气体中蒸汽含量较少时，应考虑水蒸气的影响。根据所需处理气体的含尘质量浓度、粉尘性质及使用条件等初步的选择除尘器类型。根据需要处理的含尘气体量Q，按下式计算除尘器的直径：D=4Q3600up式中D-旋风除尘器直径，m； up-旋风除尘器净空截面平均流速，m/s Q-操作温度和压力下的气体流量，m3/h或根据需要处理气量算出旋风除尘器的进口气流速度（一般在1225m/s,最好控制在1823m/s）。有选定的含尘气体进口速度和需要处理的含尘气体量

47、旋风除尘器的入口截面积，再由旋风除尘器各部分尺寸比例关系选出除尘器。当气体含尘质量浓度较高，或要求捕集的粉尘粒度较大时，可选用较小直径的旋风除尘器并联使用。必要时按给定条件计算旋风除尘器的临界粒径和预期达到的出尘效率。也可以直接按有关旋风除尘器性能表选取，或将性能数据与计算结果进行核对。1.4除尘器型号表示方法编制原则 旋风除尘器的型号，国内生产厂家一律采用汉语拼音字母表示。除尘器的工作原理和结构形式特点。已成系列规格的某一型号除尘器，一律用阿拉伯数字表示除尘器的工作原理和结构形式及特点。已成系列规格的某一型号除尘器，一律用阿拉伯数字表示除尘器的额定风量（以1000m3/h为单位）、直径尺寸等

48、。型号结构及含义 在旋风除尘器的型号结构中，第一位字母表示除尘器按除尘院里的分类，如C（X）表示旋风除尘器。第二位、第三位字母以表示除尘器的结构形式、工作原理特点为主。个别情况需要第四位表示不同用途时，可用斜线隔开，后加第四位。代号字母举例结构形式方面：L立式；W卧式；S双级；T筒式；C长椎体；P旁路等。工作原理方面：G多管；K扩散；Z直流；P平旋。旋风除尘器型号含义举例CLG(XLG)型立式多管旋风除尘器CWG（XWG）卧式多管旋风除尘器CLK（XLK）扩散式（立式）旋风除尘器CLP（XLP）旁路式（立式）旋风除尘器CLP/G(XLP/G)型用于锅炉烟气的旁路式（立式）旋风除尘器旋风除尘器的

49、选型通过参考环保设备设计手册比较XLT型、D型、B型、XLK型等各自的优缺点，我组选用XLP型旁路式旋风除尘器。1.5 XLP工作原理这是根据双漩涡气流原理设计的除尘器。其旁路设置的原则与B型旋风旋风除尘器的旁路基本相同。含尘气体由进口切向进入，气流在获得旋转运动的同时，上、下分开形成双旋涡运动，形成上、下两个粉尘环（如图8 ）。粉尘在双旋涡分界处产生强烈的分离作用，较粗的粉尘颗粒随下旋涡气流分散至外壁，其中部分粉尘由旁路分离室中部进口引出，余下的粉尘由向下气流带入灰斗。上旋涡气流对密度小、颗粒细的粉尘有聚集作用。对20m以下粉尘的除尘效率能达到80%90%。这部分较细的粉尘颗粒由上旋涡气流一

50、起进入旁路分离室上部出口，经回风口引入锥体内与内部气流汇合，净化后的气体由排气管排出，粉尘进入灰斗。图 8 XLP型旋风除尘器原理1灰斗 2筒体外壁 3含尘气体进口 4下粉尘环5上粉尘环 6排气管 7旁路分离室上部进口 8双旋涡分界处9旁路分离室中部进口 10回风口1.6 XLP结构特点XLP型旋风除尘器的结构特点是具有螺旋形旁路分离室。其进口位置比一般旋风除尘器低，从而使得除尘器顶部有充分的空间形成上旋涡并形成粉尘环，从旁路分离室引至锥体部分，这样使有害于除尘效率的二次气流，变成能起粉尘集聚作用的上旋涡气流，从而提高了除尘效率。同时，把旁路分离室设计成螺旋形，使进入的含尘气体切向进入锥体，避

51、免扰乱锥体内壁气流，防止再次尘化现象。常用型号有XLP/A型（呈半螺旋形）和XLP/B型（呈全螺旋形）。我组选用XLP/B型（呈全螺旋形），它具有较小圆锥角的单锥体，锥体较长，能提高除尘效率，但相应的压力损失也较大。2. 选择旋风除尘器的入口风速除尘器的入口风速一般为1218 m/s ，现对于XLP/B型除尘器取其入口风速为15 m/s 。3. 计算入口面积A计算出入口面积A后，由资料可知，根据表3可以计算出XLP/B型旋风除尘器的其他主要尺寸比例。表3 XLP/B型旋风除尘器的主要尺寸比例项目入口宽度入口高度筒体直径排出管径筒长锥长排灰口直径数据4. 入口高度b、宽度a的计算由上表3可知，入

52、口高度和宽度计算如下：5. 计算旋风除尘器的筒体直径由上表3可知，筒体直径计算如下：6. 按所选择型式的尺寸比计算旋风除尘器各部分尺寸根据实际所需桶径数据，在XLP/B型旋风除尘器的选型表中选取XLP/B-7.0型，其主要型号参数如下表4：表4 XLP/B-8.2型旋风除尘器的主要尺寸比例（单位：mm）项目桶径出口直径总长度锥体长度桶长出口深度进口高度进口宽度符号数据700420325019231257480420210六、 旋风除尘器的核算1. 除尘效率核算圆柱面交界半径：排气管下锥体高度：速度系数：进气速度：轴向速度：切向速度：空气粘度：时，分割粒径：分级效率：根据下列公式，利用链条炉中颗

53、粒的粒径分布数据分别得出不同粒径下的分级效率。总除尘效率：根据不同粒径下的分级效率，运用以下公式得出其总除尘效率，如下表5，为96.59% > 95%的目标效率，设计符合要求。表5 旋风除尘器除尘效率计算表分级粒径/m<1010-20 20-4444-7474-149>149频率/%7810131943分级效率/%75.683.894.798.799.899.96总除尘效率/%5.2926.7049.4712.83118.96242.983合计效率96.24%2. 压力损失计算压力损失系数：压力损失：七、 烟囱设计计算1. 管径计算由于锅炉出来的是煤粉尘，取，此时管径为：式中 工况下管内烟气流量， 烟气流速，管径计算出以后，要进行圆整6。管径圆整的原则是选用与计算管径相近的标准管径，拟采用DN1300管7，热轧无缝钢管，管壁厚度为10mm。此时实际流速为：2. 烟囱的设计（1）烟囱高度的确定首先确定共用一个烟囱的所有锅炉总的蒸发量，然后根