除尘设备设计计算.docx

除尘系统管道计算管道直径D=Q气流风量）/（2820*V）在开方.V为气体流速.一、设计题目30锅炉型号DZH4-1.25-WIII额定蒸发量额定蒸汽压力热效率允许压力损失空气过剩系数4th1.25MPa75%<2000Pa1.2烟气密度烟气温度压力空气粘度粉尘真密度1.40kgm3400K98kPaN=2.4*10-5Pas,1960kg11b煤质分析表CH0NSWA低位热值66%65%1%0.5%6.5%15%21020kJkg水的蒸发热为2500kJkg:锅炉烟气中烟尘产生量为灰分的15%企业工作制度,每天工作8小时,年工作天数为300天污染物排放按锅炉大气污染排放标准（GB13271-2001）中的二类标准执行,烟气浓度（标况）：200mgm二氧化硫（标况）：C八八/3设计要求：旋风除尘器+湿法脱硫除尘,最后实现污染物的达标排放,根据自己的设计,计算出最终污染物的排放浓度和年排放量提交文件：设计+旋风除尘器图（专用纸手绘）二、旋风除尘器理的工作原理(摘抄)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.旋风除尘器内气流与尘粒的运动概况：旋转气流的绝大局部沿器壁自圆简体,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局部气流,那么向旋风除尘器顶盖处流动，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中央气流一同从诽气管排此分散在其中的尘粒也随同被带走2 .旋风除尘器的特点(1)旋风除尘器与其他除尘器相比,具有结构简单、占地面积小、投资低、操作维修方便以及适用面宽的优点.适用于工业炉窑烟气除尘和工业通风除尘；工业气力输送系统气固两相别离与物料气力烘干回收.(2)旋风除尘器的除尘效率一般达85%左右,高效的旋风除尘器对于输送、破碎、卸料、包装、清扫等工业生产过程产生的含尘气体除尘效率可达95%-98%,对于燃煤炉窑产生烟气的除尘效率可以到达92%-95%.(3)旋风除尘器捕集V5口In颗粒的效率不高,一般可以作为高浓度除尘系统的预除尘器,与其他类型高效除尘器合用.可用于IOHnI以上颗粒的去除,符合此题的题设条件.3 .旋风除尘器型号选择本设计选择旋风除尘器的型号为XLP/B型.4 .选择XLP/B型旋风除尘器的理由(1) XLP/B型旋风除尘器是在一般旋风除尘器的根底上增设旁路式别离器的一种除尘器,阻力损失较小,特别对5n机以上的粉尘有较高的除尘效率.(2) XLP/B型旋风除尘器对5n机以上的粉尘有较高的除尘效率,基本满足了颗粒物得处理要求.(3) XLP/B型旋风除尘器一般压力损失在2000Pa以内，符合设计要求的压力损失.三、设计计算以IKg煤为根底:成分质量(g)摩尔数(mol)需氧量(mol)C6605555H6030150501.5621.562S50.1560.156水653.6110N元素忽略不计理论需氧量=55+15-L562+0.156=68.594理论烟气量=55+(30+3.611)÷0.156+68.594x3.78=348.052实际烟气量二348.052+0.2X(68.594X4.78)=413.628机。/kg=9.265m3kg烟尘浓度P=45*4%"w=2428.49mgm319.265转化为标况烟尘浓度P=PXTlXP=2428.49X4xW埼=3678.95nTP27398Olmgm3二氧化硫浓度P=W*w=1079.33mgm,so29.265标况二氧化硫浓度P=PXrx4=1079.33X400XZS=1635.09标STP27398Olmgm3锅炉理论燃煤量t=25×4000=634,317h21020x75%实际烟气量Q=9.265X634.317=5876.59m3/h根本参数：实际烟气量Q=5876.59mh,烟气温度T=400K,粉尘密度p=242849g11b,粉尘真密度f>=1960kg11h,400K时空气粘度IPN=2.4x10Ja.s,经除尘装置后粉尘排放浓度p2=200mgm3,压力损失不大于2000Pa.中选用XLP/B型旋风除尘器时,其局部阻力系数5=5.8.取进口气速也二20ms(1根据上述数据,本设计要求到达的除尘效率为“1-P2=1-三=94.56%P3678.95(2)根据假设进口气速yj20ms,计算压力损失AP:PH9AP=:1=5.8xL10x20=1624Pa<2000Pa符合设计要求与(3)旋风除尘器其他部件的尺寸：进口截面积A:A=Q=587659二00816叱3600X20入口宽度。：b=vA72=40.0816/2=0.202m=202mm入口高度h:h=>gr=<2x0,0816=O.4O4n-404mm筒体直径D：。=3.33b=3.33x202=672.66mm参考型号XLP/B-8.2的旋风除尘器,将筒体直径。修正为670mm排出筒直径加：6/=0.6D=0.6x670=402mm筒体长度L：L=JD=1.7x670=1139mm椎体长度H：H=2.3。=2.3X670=154InIm灰口直径41：d=0.43D=0.43×670=288mm尺寸名称计算公式尺寸(mm)入口宽度b4A2202入口高度力T2/4404筒体直径。3.33b672.66参考型号XLP/B-8.2的旋风除尘器,将筒体直径D修正为670mm排出筒直径de0.6D402筒体长度L1.7D1139椎体长度H2.3D1541灰口直径d10.43D288那么将各部件尺寸整理如下表:四、除尘效率计算及校核1.除尘效率计算(1)根据旋风除尘器的特征长度/,得出交界圆柱面的高度h。：(D2、=2.3dAJ1/3(06702心10.0816J=2.3X0.402X=1.63/(2)由交界圆柱面直径d()=0.7J=0.7X402=281Amm三0.2814m得ro=0.1407in平均径向速5876.953600x2x3.14x0.1407x1.63=1.13ms漩涡指数：H=1-Tl-0.67(D卜h|1o,3=1-JI283IL1-0.67X0.67o.i44OOo3L=O59283J。气流在交界面上的切向速度V吃一；、“，)()Id5)分割直径公Ci18四Ur_118x2.4x10-5x1.Wj茄彳一四二.1960x33.d(6)分级效率,：,二P,各分级除尘效率计算结果如下列图*00.670P9/=33.37mis、0.2814)*-044,=5.61x10-6z=5.61Pm372粒径范围(Pm)平均粒径dp.(Pm)质量频率分布g.(%)分级效率不,(%)0-10.530.791-532022.245-107.51564.1210-20152087.7320-30251695.2130-40351097.5040-5045698.4750-6055398.97>6080799.517)总除尘效率"2 .除尘效率校核由于总除尘效率A=72.46%<94.56%,不能到达排放要求3 .影响除尘效率的因素(1)入口风速由临界计算式知,入口风速增大,q降低，因而除尘效率提升.但是风速过大,压力损失也明显增大(2)除尘器的结构尺寸其他条件相同,筒体直径愈小,尘粒所受的离心力愈大,除尘效率愈大.筒体高度对除尘效率影响不明显,适当增大锥体长度,有利于提升除尘效率.减小排气管直径,有利于提升除尘效率.(3)粉尘粒径和密度大粒子离心力大,捕集效率高,粒子密度愈小,越难别离,此题中<5n,的粒子质量频率约25%,所以导致除尘效率变低，以至于达不到除尘标准.(4)灰斗气密性假设气密性不好,漏入空气,会把已经落入灰斗的粉尘重新带走,降低了除尘效率.六、湿法脱硫除尘(石灰石/石灰法洗涤)原理烟气用含亚硫酸钙和硫酸钙的石灰石/石灰浆液洗涤,二氧化硫与浆液中的碱性物质发生化学反响,新鲜的石灰石/石灰不断加入脱硫液的循环回路,其中最关键的反响是钙离子的形成，由于二氧化硫正是通过这种钙离子与亚硫酸根化合而得以从溶液中除去.这一关键的一步,也突出了石灰石和石灰系统的一个极为重要的区别,石灰石系统中,C2)的产生与氢离子浓度有关,而在石灰系统中,钙离子的产生只与CaO的存在有关.除PH外,影响S0?吸收效率的其他因素包括：液气比,钙/硫比，气流速度,液浆的固含量、气体中so?的浓度以及吸收塔结构等石灰石/石灰烟气脱硫反响机理:脱硫石灰石石灰剂SO2(g)+2H?O.HzSO3502(g)+2HOfHiSO3主H2SO3fHHS3-FhSO3fH+HS0-H+CaCChfCa2+HCCKCaO+HiOfCa(0H)要Cb+HSO3+2HOfCaCo32HO+H+Ca(OH)2tCa2+2H.反“+HCo3、H?Co3Ca2+HSo>+2HOfCCCh-IHiO+H+HiCOsfHiO+COi2H.+2OH-f2H2O总反SCh+CaCO3+2H2OfCaSo32H2O+CO2TSOi+CaO+IHiOfCaSOyIHiO工艺流程图：石灰石石膏法烟气脱硫除尘技术综合评价:环境性能很好工艺流程石灰浆制备要求较高,流程也复杂工艺技术指标脱硫率95%,钙硫比1：1,利用率90%吸收剂获得容易脱硫副产品脱硫渣为C"SO4及少量烟尘,可以综合利用,或送堆渣场对锅炉和烟道的负面影响腐蚀出口的烟囱技术成熟度商业化脱硫本钱/兀吨-I1000-1400由上表知，石灰石石膏法烟气脱硫除尘效率可到达90%左右,然而设计要求烟气中二氧化硫排放浓度只需要到达二级标准,也就是说，需要设计的除尘效率、=L匕2=1.幽=44.96%由于44.96%<90%,p标1635.09所以符合设计要求.而烟气中的粉尘,再通过湿法洗涤,几乎能够完全去除,所以也能到达排放标准.取脱硫效率为90%,那么：最终污染物排放(标况)浓度=1653.09*(1-90%)=165.3染物m3,假设进出口烟气量相等,年排放量O="3,5876598X3*2.3315,/年109旋风除尘器设计计算说明书1、旋风除尘器简介旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中别离的，用来别离粒径大于5-IOum以上的的颗粒物.工业上已有100多年的历史.特点：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,并可回收千颗粒物.优点：效率80%左右,捕集V5um颗粒的效率不高,一般作预除尘用.旋风除尘器的结构形式按进气方式可分为直入式、蜗壳式和轴向进入式；按气流组织分类有回流式、直流式、平流式和旋流式多种1.1工作原理气流的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成；气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋；少量气体沿径向运动到中央区域；旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋；气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度.烟气齐亍上涧旋圆柱体(2)尘粒的运动：切向速度决定气流质点离心力大小,颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁；到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗；上涡旋一气流从除尘器顶部向下高速旋转时,一局部气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上,到达顶部后,再沿排出管外壁旋转向下,最后从排出管排出.1.2影响旋风器性能的因素(2)二次效应一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,能有效地限制二次效应；临界入口速度.比例尺寸在相同的切向速度下,筒体直径愈小,离心力愈大,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,对提升除尘效率有利；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；e特征长度(naturallength)-亚历山大公式：Di1-2.3d(一)3eA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局部的长度应当接近或等于If筒体和锥体的总高度以不大于5倍的筒体直径为宜.(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)操作变量提升烟气入口流速,旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善；入口流速过大，己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1025ms范围.2、设计资料(1)所处理的粉尘为某水泥枯燥窑的排烟,主要成分为水泥粉尘；(2)平均烟气量为2300m3h,最大烟气量为3450m3h(3)烟气日变化系数K口=1.5日(4)气温293K,大气压力为101325Pa(5)烟气颗粒物特征：粒径范围：580Cm中位径：36.5m主要粒径频数分布：粒径um525253535454555556565757580质量分数/%22.7524.6816.637.219.8311.707.20颗粒物浓度：3000kgm3空气密度：1.205kgm3空气粘度：1.8IXlO-Pa.s(6)作为后继处理的前处理器,要求颗粒物的总去除效率不低于90%.压力损失不高于2500Pa.3、旋风除尘器的选型设计3.1 旋风除尘器型号的选择选用切向入口XCF型普通旋风除尘器,并根据拉普尔的标准尺寸比例进行设计.3. 2确定旋风除尘器的尺寸设进口面积为A,取进口速度V=12ms,因此：34初w2=0.08mi3600x12根据拉普尔标准尺寸比例,取力=给;那么入口宽度力入口高度力 筒体直径。排气管直径d卸灰口直径d筒体长度/1锥体长度/2排气管长度/3b = (AA2) 0.2 mh = Ib = 0.4？O = 4。= 0.8 Tnd =0.5 D=O AmJ n CU r n C l = 2D = 1.6wIF2D = 1.6/wI3 = 0.625D = 0.5m3.3选择旋风除尘器的前后连接管道通风管选择：选用材料为Q235钢板 内径为300mm,壁厚2.0mm；排气管的选择：选用材料为Q235钢板 内径为300mm,壁厚1.5mm.3. 4计算除尘效率计算旋涡指数：n = 1 (1 0.67 Do.i4)(J )oj283293=1(10.67X0.80.14)(一)0.3=0.646耿d外讷耻Tr开国仕削Ja宜4=u.4,收'飞沉仕父开闿工刖lJ口J迷皮0为VTOV=v(一)M=16x()o.646ns=3.52msrodo0.7X0.4ho=h+/273=(1.6+1.60.5)m2.7m外涡旋气流的平均径向速度为0.40 m / sQ_3450/3600,2jcM5兀砧湎N万叉5?临界分割粒径de为:即丫勺,_(18Xl.8IXGX0.4OX0.7x0.4/2)1=("23000x31.522PtO=2.47X10-n=2.47Rm（义越小,说明除尘效率越高,性能越好）分级除尘效率的公式为d>,646n=1-exp-0.6931x=1-exp-0.6931xP2.47x10-6J（雷思一利希特模式）分级除尘效率计算结果如下：粒径um525253535454555556565757580分级去除效率/%87.4093.7096.3097.7098.5099.OO99.30总除尘率n：n=EA及nIi=(0.2275X87.4+0.2468X93.7+0.1663X96.3+0.0721X97.7+0.0983X98.5+0.1170X99.0+0.0720X99.3)x100%=94.5%3.5 计算压力损失压损系数自:516A/J2=16x0.08/0.42=8由于烟气密度约与空气密度P相等,故有压力损失为：A闸以2=8XL422=694.08&223.6 除尘系统风机与电动机的选择由最大烟气量QmaX=345011737以及压力损失APj叫叫U不考虑除尘设备压损等后选用如下风机和电动机:风机类型型号全压/Pa风量/(m3-功率/KW备注普通中压风机47260623001310488001.37输送小于80且不自燃气体配用电动机:电动机型号功率/KW地脚螺栓规格Y90S-2B351.5M8X1604、设计心得体会通过这次设计,增强了我对?大气污染限制工程?第六章里旋风除尘器的工作原理以及各个设备参数的物理意义等的理解.这样的小设计,让我们对课本理论知识有了更深一步的掌握,对CAD作图也能得到温习和增强的作用，很有意义!