净化与除尘课程设计

-PAGE25-目录TOC\o”1-3”\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc251598285"目录 1HYPERLINK\l”_Toc251598286"1通风与净化工程课程设计内容 22.1粉尘的危害性 3_Toc251598291”3系统的漏风计算 4HYPERLINK\l”_Toc251598292”3。1管网的漏风率 43.2净化设备漏风及管道实际风量计算 4_Toc251598295”4.1各种除尘器的除尘对比分析 6HYPERLINK\l”_Toc251598296”4.2XLP型旁路旋风除尘器工作原理 8HYPERLINK\l”_Toc251598297"4.3XLP/B—17。5（X型)型旁路旋风除尘器阻力计算 104.4旋风除尘器的排灰装置 10HYPERLINK\l”_Toc251598299"5通风管网的阻力计算 11HYPERLINK\l”_Toc251598300”5。1确定管径及比摩阻 125。2确定局部阻力系数 12_Toc251598303”5.2.2各管段的局部阻力系数 146风机选型 25HYPERLINK\l"_Toc251598306”参考文献： 251通风与净化工程课程设计内容某振动落砂机除尘系统设计某铸造车间，有一套落砂、筛砂和磨砂设备，以及相关的储运设备如给料器，皮带机等配套设施。已知工艺设备、排气罩及管网的布置如图1所示，图中所有排气罩均为密闭罩。图1—1排气罩及管网的布置1振动落砂机；2落砂机砂斗；3振动给料器；4皮带机；5磁轮；6配重铁箱；7斗式提升机;8振动筛；9砂仓;10废砂箱;11称砂斗；12磨砂机；13旋风除尘器。2铸造车间通风除尘的必要性2。1粉尘的危害性粉尘是能在空气中浮游的固体微粒。由于粉尘的特殊性质、粒径的大小等因素，它对人体的危害很大.它的化学性质不同程度地在体内参与和干扰生化过程的程度和速度,例如：毒性强的金属粉尘（络、锰、镉、铅等)进入人体，会引起中毒甚至死亡。一般的粉尘进入人体肺后，可能引起尘肺病，如硅、石棉、炭黑等.粉尘还对工业生产也有极大的影响。它降低产品质量和机器工作精度、影响作业环境的能见度,有些粉尘在一定的条件下会发生爆炸.而且浓度超标的粉尘排放到大气中也造成环境污染.在工业生产过程中散发的各种粉尘，如不净化处理等控制措施，会使室内、外空气环境受到污染和破坏，对人体健康造成不同程度的危害。为了控制污染源向环境排放污染物的质量，从而保护环境的质量，根据不同工业部门排放粉尘的具体情况而制定了不同的粉尘排放标准。在有尘源的地方设置密闭罩可以将污染源散发出来的有害气体或粉尘加以捕集，在经过净化或除尘系统处理后,可以防止烟气中的有害物质散入车间，从而避免工作环境和大气受到粉尘或有害气体的污染,设置性能良好的密闭罩可以达到此目的。2.2粉尘的传播规律粉尘、有害气体都要经过一定的传播过程,扩散到周围空气中，再与人体相接触。尘粒在由于剪切压缩、诱导空气、热气流上升造成的尘化作用下由静止变成悬浮于周围空气中,这种尘化作用称为一次尘化作用,它造成了局部地点的空气污染。而造成粉尘进一步扩散，污染车间空气环境得主要原因是二次气流。二次气流带着局部地点的含尘空气在整个车间内流动,使粉尘散布到整个车间.所以在进行除尘系统设计时，应尽量采用密闭装置，使一次尘化气流和二次尘化气流隔开，避免粉尘传播。2。3铸造车间振动落砂机产生的粉尘由于振动落砂机含有套落砂、筛砂和磨砂设备,以及相关的储运设备如给料器，皮带机，在这些设备工作过程中会产生大量粉尘。给铸造工人的身体健康带来严重的危害.综上所述，必须在套落砂、筛砂、磨砂设备，以及给料器和皮带机处设置密闭罩,及在整个车间里设置除尘系统。3系统的漏风计算3.1管网的漏风率除尘系统一般均与工艺设备相接，都受到工艺设备振动的影响。因此工艺设备与管网、管网与除尘设备都不可能保持十分严密，从而减少从防尘密闭罩抽出的有效空气量。为了确保从罩内抽出足够的空气量,在设计除尘系统时必须率先考虑到运行正常情况下不可避免的漏风量.安装质量较好的除尘系统初始运转时几乎不漏风，当运行一定时问后，即使运行正常、管理较好也会产生漏风，其漏风量一般多数在7％~11％之间.管网的漏风主要发生在法兰连接、调节套、清扫孔以及闸阀等处，考虑到漏风点数量主要取决于管网的长度及繁简程度，所以管网漏风量可按管网长度来确定，考虑漏风量后的总风量按下式计算，即式中,－从密封罩中抽出的计算的必需空气量,；L－管道长度，m；－每1m长管道的漏风率。对于设有清扫孔、调节装置和采用法兰连接的金属风管，对于没有清扫孔及调节装置的金属风管取。3.2净化设备漏风及管道实际风量计算除尘净化设备在负压下工作时，也会有漏风出现,漏风后的总风量可用下式计算,即：式中，－除尘净化设备的漏风系数；袋式除尘器；电除尘器；其它除尘器。在本设计中，由于金属管没有设置清扫孔及调节装置故取每1m长管道的漏风率，且选定旋风除尘器，取漏风系数，则根据表1（如下）落砂机除尘系统的工艺设备及所需抽气量计算出各个密闭罩和各管网的实际总风量为:管道1—A：管道2—B：管道3—B：管道B—A：管道A—C:管道5—D:管道7a-D:管道D—C：管道C—E:管道8-F：管道9-F：管道F—G：管道7b—G：管道G—E：管道E—H：管道10-J：管道12—J：管道J-H：管道H—K：通过除尘器后的总风量:管道14—L：表1落砂机除尘系统的工艺设备及所需抽气量编号设备名称排气罩编号最小抽气量（)编号设备名称排气罩编号最小抽气量（)1234567振动落砂机落砂机砂斗振动给料器皮带机磁轮配重铁箱斗式提升机123557a(下部）140001700120012008008910111213振动筛砂仓废砂箱称砂斗磨砂机湿式除尘器7b（上部)8910111280022008002200150015004除尘设备选型4.1各种除尘器的除尘对比分析各种防尘器的除尘效率，设备购置费及操作、维护费等都不一样,因此在选用除尘器时应对各种除尘器的性能有无分的了解，同时要考虑下列因素.①粉尘发生设备的结构、原料、成品和燃料的种类、操作条件和含尘气体的性质和量。②使用除尘器的目的，需要捕集粉尘的特性和价值，捕集量等情况，以组合成最经济的除尘系统，又保证适宜的防尘效率.③在除尘器的维护管理上，还应考虑由于粉尘性质不同和操作条件变化的处理措施.除尘器可按下述要点选定其种类、型式和流量等。错误的选择往往会引起除尘器的性能恶化或不能使用。例如,没有充分掌握粉尘的分散度、凝聚性和湿润性等特点，可因黏结而使料斗出灰不良；严重影响连续运转.再如,由于忽视含尘气体中腐蚀成分（三氧化硫、氯化氢等）的动向、温度循环的状况等．使设备的耐用年限大大缩短。下面对各种除尘器进行分析如下：(一)重力除尘器重力除尘器就是使粉尘和空气的混合物进入空间较大的室内,尘粒由于重力的作用而在空气中沉降并分离捕集的一种防尘装置。这种设备的特点是结构简单，造价不高（可以砖砌），施上容易，管理方便．空气阻力小，但是由于单纯地利用重力沉降，会使沉降室的容积过大.(二)惯性除尘器惯性除尘器是利用尘粒和空气惯性力的差异来分离粉尘的分离器和旋风分离器相同。惯性除尘装置种类很多，可以分为碰撞式和回转式.碰撞式的装置型式主要就是在气流中设置挡板，利用气流和尘粒在改向时的惯性差异来分离粉尘。挡板有冲击板与折流板两种。除了利用这种惯性差异的原理外,有时还和重力分离结合起来，以提高分离效率。回转式惯性除尘器(又称切向分离器)犹如一个横置的旋风分离器的圆柱部分。当空气和粉尘由流入口水平进入器内，圆弧器壁迫使其改变运动方向，由于运动方向的改变，尘粒在惯性力的作用下被推向器壁，又在重力的作用下沉降，形成尘粒的下降侧。由于重力的作用与气流运动方向一致，使尘粒加速地沉降于分离器下面。含微细尘粒的空气则经百叶窗式折流板从排气内筒排出.气流中一部分质量轻的粉尘，在惯性力的作用下未达到器壁而处于内层，由于排气内筒上折流板的作用，未能排出面处于排气内筒的附近。由于分离器下部旋转卸料器叶轮的转动要强人一部分空气,在排气内筒下料的另一侧形成上升气流、这样便在排气内筒的左右两侧造成压差，致使未被分离的粉尘随着循环气流进入上升的气流中。上升侧的气流受到流入口高速气流的吸引面并流，使原来未被分离的尘粒，再一次地得到分离，尘粒在切向分离器中将受到多次重复分离的作用。因面，分离作用特别好。惯性除尘器可以处理高温含尘气体，适宜安装在烟道、管道内使用。一般用于除去十余微米到数十微米的比较粗大的尘粒，或作为预除尘器其压力损失图形式不同而有很大差异,通常为200～1000Pa。在一些迷宫型除尘装置中，容易引起粉尘堵塞,因此，要充分掌握粉尘的性质，并考虑用冲击、洗涤等方法来清除粉尘.(三）电除尘器电除尘器特点电除尘器具有效率高、阻力低、能适用于高温（小于400℃除尘器的投资费用与要求达到的除尘效率有关，因此以按要求达到的防尘效率来比较经济效果较为合理。关于减少电除尘器的耗电量,运用空调技术使高电阻含尘气体也能获得很好效果，使防尘操作处于最佳条件和提高除尘率等问题也正在开展研究.（四）湿式除尘器凡是利用水(或其他液体)与含尘气体相互接触作用,使尘粒与气体分离的设备统称为湿式除尘器。湿式除尘器的类型很多，但最具有代表性的是文丘里管洗涤器。各种干式除尘器如能进行湿法操作（如湿式电除尘、湿式旋风除尘器等）除尘效率也都有明显提高。湿式除尘器的特点湿式除尘器具有设备投资低，构造、操作简单，占地面积小，能同时进行有害气体的净化(吸收）、含尘气体的冷却和加湿等过程，操作条件及气体量变化对净化后气体的含尘浓度影响较小等优点，特别适用于处理高温高湿和有爆炸性危险的气体的净化.其缺点是:要消耗一定数量的液体；粉尘回收或再利用困难；气体中含有腐蚀性物质时需要考虑防腐措施；需考虑冬季防冻问题；净化与水产生黏性粉尘时容易发生挂灰和堵塞；需投资建设废液处理设施等.湿式除尘器的净化效率较高,能够除掉0。1μm以上的尘粒,媒介,适用于非纤维性的以及与水不发生化学作用的各种粉尘的净化。对于含各种有害物质的气体及高温气体,使用湿式除尘器时和冷却作用。（五)袋式除尘器袋式除尘器是利用有机纤维或无机纤维过滤布将气体中的尘粒过滤捕集下来的净化装置。因过滤布多做成袋形，所以称为袋式除尘器.袋式除尘（过滤）器是一种较老的防尘器，早期采用大布袋除尘室，由人工或机械振打滑灰，因其占地面粒大，操作条件差，其应用受到限制。1953年以来，由于逆向喷吹型和脉冲喷吹型的发明与应用，使袋滤器的防尘与清灰实现了连续操作；而且阻力稳定，气速高,内部无运动机件和设计简单等。随着新型耐用、耐腐蚀、耐高温(达800℃）、低压降、易清灰的滤材的应用，特别是非织物的聚合物滤材和金属丝—织物混合物滤材的发展，应用日益广泛，成为主要的高效除尘器。它对细微粒(1-5μm)的效率在99％以上，还可以除去Iμm甚至o．5μ（六)旋风除尘器利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将粉尘从空气中分离出来的一种干式净化设备,称为旋风除尘器。放风除尘器应用最广泛，其特点是结构简单，除尘效率较高，操作简易,价格低廉。为了提高除尘效率,降低阻力，己出现各种型式的旋风除尘器，如螺旋型、蜗旋型、扩散型、旁路型、旋流型和多管式除尘器等。旋风除尘器对于大于10μm的较粗粒粉尘,净化效率很高.但对于5-10μm以下的细颗粒粉尘(尤其是密度小的细颗粒粉尘)净化效率较低,所以旋风除尘器多用于粗颗粒粉尘的净化，或用于多级净化时的初步(第一级）处理。目前在粉尘粒子较粗、含尘浓度较大、要求除尘效率不太严格和高温高压条件下或是在流化休反应器内以及作为高效除尘器的预防尘器等方面，旋风除尘器仍不失为良好的除尘设备。对数微米以上（如＞5μm)的尘粒使用小型高效旋风分离器有着良好的性能,对大气量可以采用数个至数十个并联设置的多管式除尘器。当然设计与管理这种小型旋风除尘器(如直径＜0。3m)或多督式旋风除尘器须注意其结构应与处理的气体和粉尘的特性相适应，否则也可能导致不良后果（如堵塞与磨损等）。但另—方面，它对细微尘粒（如＜5μm)的分离效率仍很低．而这种数微米以下的粉尘颗粒正是污染大气的主要危害。为了保护环境以及进一步提高化工等产品的质量和降低成本,显然单纯使用旋风除尘器分离含尘气体是不能满足要求的。随着旋风除尘器的使用日益广泛，人们对其结构改进,研制出许多性能良好的旋风除尘器。如征磷肥工业中，由于粉尘易吸湿潮解、堵塞灰斗或惑结在筒壁亡，现在已广泛采用利用气流运动带动清扫链条或钢丝绳运动清壁，在灰斗中设置旋转刮刀，防止堵塞；为防止气体冷凝，设置蒸汽盘管或电热带进行保温处理，增加了设备结构的复杂性。在水泥工业,为了提高旋风防尘设备的使用寿命，不仅采用耐磨、耐高温的钢材，也使用耐热混凝土衬里或陶瓷衬里．内筒采用可多次更换的小件构成.由于这是一个铸造车间,有一套落砂、筛砂和磨砂设备，以及相关的储运设备如给料器，皮带机等配套设施，因此产尘主要是矿类粉尘，含有灰土，沙尘等物质。基于旋风除尘器的优点和本设计要求，经论证决定选择旋风除尘器,旋风除尘器利用气流选择过程中作用在粉尘上的惯性力，使粉尘从气流中分离。旋风除尘器结构简单，体积小，维护方便。根据《除尘装置系统及设备设计选用手册》选取XLP/B-17.5（X型）型旁路旋风除尘器。4。2XLP型旁路旋风除尘器工作原理含尘气体从进门处井口处切向进入后，气体在获得旋转运转的同时，气流分成上，下分开，形成双漩涡运动，粉尘在排气底部即双漩涡的分界处产生强烈的分离作用.较细较轻的尘粒由漩涡气流带往上部，在顶盖下面形成强烈的灰环,产生尘粒的聚集，并被从特设的旁路分离上部洞口引出，经旁路分离室下部与内部气流汇合，粉尘被分离而落入灰斗.另一部分较粗重的粉尘颗粒则在下漩涡气流带动下，沿除尘器下段经由上漩涡气流的类似过程，将粉尘分离并进入灰斗，见下图4-1旁路式旋风除尘器原理图和数据外形图。其中XLP/B—17。5（X型)型旁路旋风除尘器参数表见表4-1,XLP/B—17。5（X型)型旁路旋风除尘器外形尺寸见表4-2。图4—1旁路式旋风除尘器原理图和数据外形图表4-1XLP/B—17。5(X型）型旁路旋风除尘器参数型号进风口风速/m·风量/质量/kg出口阻力系数（不带蜗壳）除尘效率/%XLP/B—17.5183572022504.894.1表4—2XLP/B-17.5（X型）型旁路旋风除尘器外形尺寸型号外形尺寸/mmDHbaXLP/B-17。5175071204025290120179414010501123598nK2870077318187211706507989884.3XLP/B—17。5（X型)型旁路旋风除尘器阻力计算△P=ε式中△P-—旋风除尘器的流体阻力,Pav-—旋风筒的进口流速度，m/s--在操作温度时含尘气体的密度，kg/ε--旋风筒的阻力系数△P=ε=4.8=995.33Pa4。4旋风除尘器的排灰装置旋风除尘器下部出现漏风是，效率会降低。因此在这不漏风的情况下正常排灰装置（图4-2）.由于铸造车间产尘量较大，排灰装置选取翻板式锁气器。翻板式锁气器是利用翻板上的平衡锤和积灰质量平衡发生变化时，进行自动卸灰的.它设有两块翻板轮流启闭，可以避免漏风。图4-2排灰装置5通风管网的阻力计算根据铸造车间的振动落砂机除尘系统排气罩及管网的布置画出该铸造车间的通风除尘系统图5—1,如下：图5—1铸造车间通风除尘系统图1振动落砂机；2落砂机砂斗；3振动给料器；4皮带机；5磁轮；6配重铁箱；7斗式提升机;8振动筛;9砂仓;10废砂箱；11称砂斗；12磨砂机；13旋风除尘器.由上面的图5-1和表5—1(如下）支管的长度、最小风量以及弯头、三通数量表，确定本设计的最不利回路为2—B—A—C-E—H-K—14—L，将此管线作为最大阻力管线。表5-1支管的长度、最小风量以及弯头、三通数量表支管编号直管段长度(m）弯头三通1-A2—B3—BB-AA—C5-D7a—DD-CC—E8-F9-FF—G7b-GG—EE-H10—J12—JJ—HH—K1314-L4。01.01。25.510.02。11。54。32.03.41。21.54.61。81。11。80.82。42。76.01—90°1—60°1—90°+1-60°2-90°1—90°1-90°+1—60°2-90°1-90°+1—60°1-60°1—60°1—45°1—30°1-90°+1-60°2—45°1—30°1-30°1—30°1—30°1-30°1—30°1—30°1—30°1-30°1—30°5.1确定管径及比摩阻对于管段2-B,,查参考文献[1]表6—4得干细型砂风管最低风速为：垂直风管17m/s、水平风管20m/s，但是由于含尘气体在管道里流速不大于16-18m/s，所以选定水平流速为18m/s,垂直流速为16m/s。且要求所选管径应尽量符合通风管道统一标准，查参考文献［1］附录6的通风管道单位长度摩擦阻力线算图,取管段1的管径为18/mm，比摩阻为17Pa/m。同理可以确定管段B-A,A-C、C-E、E—H、H-K、14-L等所有的管径和比摩阻，如表5-2所示.5.2确定局部阻力系数5。2.1三通的局部阻力系数（1)A点，如图5—2所示：图5—2A,，由参考文献[1］查表附录7得：，（2）C点，如图5-3所示:图5—3C，,由参考文献［1]查表附录7得：,(3）E点，如图5—4所示:图5—4E点三通局部阻力系数，，查表得:，（4）H点,如图5-5所示图5-5H点三通局部阻力系数，，查表得:，5。2.2各管段的局部阻力系数（1）管段2—B设备密闭罩（对应阶段动压）60°弯头(R/D=1。5）1个，合流三通（2-B)1个，（2）管段3—B密闭罩，；90°弯头(R/D=1.5)一个60°弯头（R/D=1.5）1个，合流三通（2—C）1个，（3）管段B-A:密闭罩，;90°弯头（R/D=1.5)1个,;60°弯头（R/D=1.5）1个，；合流三通(B—A）1个，；（4）管段1—A设备密闭罩（对应阶段动压)90°弯头（R/D=1。5）一个(5)管段A—C：无弯头和三通（6）管段5—D:密闭罩，；90°弯头（R/D=1.5）1个,;合流三通（5—D）1个,；(7）管段7a—D：密闭罩，；（8）管段D—C：90°弯头（R/D=1.5）1个，；60°弯头(R/D=1.5）1个，；合流三通(D-C）1个，；(9）管段C-E:无弯头和三通(10）管段8-F：密闭罩，；90°弯头（R/D=1。5）2个，；(11）管段9—F：密闭罩，；90°弯头（R/D=1。5）1个，；60°弯头（R/D=1。5）1个，；合流三通(9-F）1个，;(12）管段F—G：无弯头和三通（13)管段7b—G：密闭罩，；60°弯头（R/D=1。5)1个，；合流三通（7b—G）1个,；（14）管段G-E：60°弯头（R/D=1.5)1个,；直流三通（G—E）1个，；（15）管段E-H：无弯头和三通(16)管段12—J密闭罩，；30°弯头（R/D=1.5)1个,；合流三通(12-J）1个，;(17）管段10-J：密闭罩，;45°弯头（R/D=1.5）1个，；（18)管段J—H：90°弯头（R/D=1.5）1个，；60°弯头（R/D=1.5）1个，;合流三通(J—H）1个，;（19）管段H—K:45°弯头（R/D=1.5）2个，;除尘器进口变径管(渐扩管）除尘器进口直径450mm，变径管长度为500mm查得:(20)管段14—L：除尘器出口变径管（渐缩管）除尘器出口直径450mm，变径管长度为400mm查得：;将以上各管段的局部阻力系数列表如下:表5—2各个管段的局部阻力系数表管段2—B3—BB—A1-AA—C5—D7a—DD—CC-E8-F局部阻力系数1。891。582.721.1700.9710.2201。34管段9—FF-G7b—GG-EE-H12—J10—JJ-HH-K14—L局部阻力系数1。0200。950.6100。921.120。070.440。615。3确定各管段阻力根据前面所确定的管径、比摩阻以及各管段的局部阻力系数，现在计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力，计算结果如表5—3所示。表5-3管道水力计算值管道流量(m3/h）长度（m)管径(mm）流速(m/s)动压（Pa)局部阻力系数局部阻力（Pa)比磨阻(Pa/m)摩擦阻力（Pa）管道阻力（Pa）备注2-B1706118016153。61。89290.31717307.3不平衡3—B12051.215516153.61。58242.62226.4269.0B—A29675.525016153。62.72417。71477494。71—A14196450018194.41.17227。4832259。4不平衡A—C177641055018194。400770705-D1208。82.116016153.60.97148。92348.3197.2平衡7a-D804。21.512516153。61153.63146.5200.1D-C2043.34。321016153.60.2233。71877。4111。1C-E19946260018194。4006.713.413.48-F22263。422016153。61。34205。821757.8263.6平衡9—F803。41.212016153.61。02156.63036192。6F-G30451。526016153.6001522。522.5不平衡7b—G812.94.612816153.60.95145.932147.2293。1G—E38821.827516153。60.6193。61221。6115。2E-H239191。165018194。40066。66.610-J22141.821516153.61。121721628。8200.8不平衡12—J15040.817516153.60.92141。32016157。312J—H37492.427016153.60。0710。71331.241。9H—K279312。773018194。40。4485。53.810。2695.714—L31369680016153。60.6193。63.521114.6由于管段存在不平衡，所以需要调阻.（1）汇合点B:,为使管段2—B、3-B达到阻力平衡，改变管段3-B的管径，增大其阻力.故：根据通风管道统一规格，取，此时其对应的阻力为符合要求.（2)汇点A：=259。4为使管段2—B-A，1-A达到阻力平衡，改变管段1—A的管径,增大其阻力。所以:根据通风管道统一规格，取达到平衡状态。(3）汇点D:=200.1因此D点压力平衡（4）汇点C:为使管段1-C,7a-C达到阻力平衡，改变管段D—C的管径，增大其阻力。所以：根据通风管道统一规格，取达到平衡状态。因此C点压力平衡（5）汇点F:；=192.6为使管段8—F，9—F达到阻力平衡,改变管段9—F的管径，增大其阻力。所以：根据通风管道统一规格，取此时基本处于平衡状态。（6）汇点G：此时基本处于平衡状态。（7）汇点E：为使管段7b—G-E，1-A-C-E达到阻力平衡，改变管段G-E的管径,增大其阻力。所以：根据通风管道统一规格，取此时基本处于平衡状态。(8）汇点J:=157