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石灰窑除尘_

时间:2020-05-18 18:00

  ______________________________________________________________________________________________________________ 德龙环保石灰窑除尘系统 根据石灰粉尘的相关特性以及石灰生产的生产工艺系统,包 括采集和加工处理的各个工序(运输、干燥、破碎、筛分和包装 等),在这些工艺过程中,会产生大量的粉尘泄漏,为了减少泄漏 石灰粉尘对环境的危害,需要有良好的除尘系统。这些粉尘如果 不及时的给予捕集回收,不仅污染了环境,严重影响岗位操作人 员的身体健康,也浪费了宝贵的能源和资源。因此,凡是与粉尘 有关的生产工序必须有防尘设计。除尘系统的设计计算包括除尘 管道流量和阻力损失的设计计算、除尘设备阻力确定以及风机和 电机的选择等,其中最主要是管道系统的阻力计算。 本设计中,气体内所含的粉尘为石灰石粉尘,石灰石粉尘粒 径较小,为了达到国家排放标准,除尘系统中的除尘设备采用布 袋除尘器。袋式除尘器是一种依靠过滤材料来实现分离含尘气体 中粉尘的收尘装置。布袋除尘器的设计计算包括滤料的选择、清 灰方式的选用、过滤风速的确定、烟气流量的确定、过滤面积的 确定、滤袋数量与实际流速的确定、除尘器型号的确定、清灰喷 吹制度的确定、除尘效率的核算等。 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 1、绪论 1.1.石灰粉尘的性质 粉尘是指悬浮于气体介质中的小固体颗粒,受重力作用能发生沉降,但在一段时间 内能保持悬浮状态,尺寸范围一般为 1~200?m [1]。石灰石粉尘来源于对石灰石的采集 和加工处理的各个工序(运输、干燥、破碎、筛分和包装等)等生产操作中。石灰石也 叫方解石、碳酸钙,其主要成分是碳酸钙,是由方解石组成的一种矿石,含有石英、白 云石和粘土等杂质。用做建筑材料,烧制右灰,制造水泥、玻璃、纯碱和沉淀碳酸钙等。 炼铁时用做熔剂。在设计时首先得对石灰粉尘的性质进行研究,根据石灰粉尘的特性来 选择合适的除尘器。 表 1-1 石灰粉尘的理化指标[2] 名称 CaO/% MgO/% SiO2/% 线) 堆积比/ (g·cm-3) Ω·cm2 指标 40.3 3.1 6.7 2.59 1.0~1.1 5×1012 表 1-2 石灰粉尘粒径分布 粒径/μm 40 40~30 30~20 20~10 10~5 5 中位径 dc50 百分比% 11.6 13.6 51.2 18.5 4.2 0.9 25 1.2 石灰粉尘污染的危害 石灰石是化学工业、冶金工业、建筑工业的基本原料。为了生产优质的化工产品、 水泥等产品,必须对石灰石原料进行加工处理,以满足生产需要。而在对石灰石的采集 和加工处理的各个工序(运输、干燥、破碎、筛分和包装等)的生产操作中都会产生大 量的粉尘,这些粉尘如果不及时的给予捕集回收,不仅污染了环境,严重影响岗位操作 人员的身体健康,也浪费了宝贵的能源和资源。因此必须对石灰粉尘进行捕集。 粉尘的危害的主要危害可以归纳为以下六个方面[1]: ①对人体健康的危害 粉尘易引起人体疾病。粉尘污染物入侵入人体主要有三条途径:表面接触、食入含 污染物的食物和水、吸入被污染的空气。其中以第三条途径最为重要。大气污染物对人 体健康的危害主要表现为引起呼吸道疾病。在突然的高浓度污染物作用下,可造成急性 中毒,甚至在短时间内死亡。长期接触低浓度污染物,会引起支气管炎、支气管哮喘、 肺气肿和肺癌等病症。此外,还发现一些尚未查明的可能与大气污染有关的疑难杂症。 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ ②爆炸危害 在同时具备氧气、点火源、可燃粉尘、容器四个条件,粉尘才会燃烧或爆炸。因此 在采矿、粉末冶金粮食加工纺织等工艺普遍存在着粉尘爆炸危险。 ③对能见度的影响 粉尘污染最常见的后果之一就是大气能见度降低。大气能见度的降低,不仅会使人 感到不愉快,而且会造成极大的心理影响,还会产生交通安全方面的危害。岗位操作时 易发生误操作造成事故;长时间的能见度降低还会使视力疲劳,造成眼疾。 ④对建筑物、植物、动物的影响 大气污染对植物的危害,通常是发生在叶子结构中,因为叶子含有整棵植物的构造 机理。粉尘附着于叶子表面会影响植物的长势,导致植物生长不良,这些有毒化合物会 被吸收进植物组织,或成为植物表面污染而存在下去,动物吃了沾有毒素颗粒物的植物 时,其健康会受到影响,并经过生物富集作用而进入人体内,从而影响人体健康。 粉尘附着在建筑物的表面、玻璃幕墙上,引起污染、妨碍美观,造成重涂和清洗费 用巨大。因粉尘遇水潮解后会腐蚀建筑物,影响建筑物的外观、使用和安全。 ⑤对设备、产品的影响 粉尘对设备和产品的损害也是严重的,这种损害包括玷污性损害和化学性损害两个 方面。玷污性损害主要是粉尘、油烟等颗粒物落在器物上而造成的。化学性损害是由于 污染物的化学作用使器物和材料腐蚀或损害。颗粒物因其具有腐蚀性,或惰性颗粒物进 入大气后因吸收或吸附了腐蚀性化学物质,而产生直接的化学性损害。对设备内部冲击 磨损严重,引起产品质量下降,电子、医药等现代产品,在生产时要特别重视防止粉尘 污染。 ⑥对大气环境质量的影响 TSP 是评价大气质量的主要指标之一,往往是控制空气质量的关键。随着对人体健 康的考虑,PM10 的监测也逐渐被人们所重视。 由此可见对于含有粉尘的气体的处理是非常重要的。 1.3 除尘净化设备的选择比较[3] 除尘系统的设计中一个关键的环节就是除尘设备的选择。在设计前期研究中,对比 现在在除尘系统中广泛使用的各种除尘器的技术性能后,我认为:静电除尘器、 湿式 文丘里除尘器和袋式除尘器是目前国内外应用较广的 3 种高效除尘器;重力沉降室和惯 性除尘器属于低效除尘器;旋风除尘器和除文丘里以外的湿式除尘器属于中等效率除尘 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 器。随着国家标准对环境质量要求的不断提高, 重力沉降室和惯性除尘器这种低效除尘 器显然达不到除尘效果,因此在石灰窑的除尘系统设计中不能选择其作为净化装置。湿 式除尘器虽除尘效率较高可以满足除尘要求但是因为其除尘过程中产生污水,形成二次 污染,并且不能有效的回收石灰石资源,在此也不予考虑。综合环保要求和除尘效率, 静电除尘器和袋式除尘器可满足石灰窑除尘系统中净化装置的要求,现对两者进行比较 选择。 在本设计中,袋式除尘器与静电除尘器相比,袋式除尘器具有如下优势:对微尘粒 (1~5μm)效率在 99 %以上,还可以除去 1μm,甚至 0. 1μm 的尘粒,排放烟尘浓度小于 50 mg/ m3,甚至可达 10 mg/ m3 以下;不受烟气成分、含尘浓度、颗粒分散度、比电 阻等粉尘性质的影响;烟气量波动对袋式除尘器的影响很小;袋式除尘器结构比较简单, 操作维护方便 ,主要的清灰过程均可由程序控制自动完成,不存在二次污染问题,运 行和维护成本大大降低。袋式除尘器在除尘的同时,还具有脱硫及控制有害气体的作用。 1.4 净化设备的选择 根据本设计中的各项数据和达到大气污染物综合排放标准 ,综合上文各项因数选 择袋式除尘器作为本除尘系统中净化设备。过滤式除尘器,又称空气过滤器,是使含尘 气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置,采用滤纸或玻璃纤维等填充层作滤料的空气 过滤器,主要用于通风及空气调节方面的净化。本设计选择脉冲布袋除尘器。 袋式除尘器的优点有:除尘效率高,一般可达 99%以上;适应性强,可以捕集不同 性质的粉尘,使用灵活,处理量大,结构简单,性能稳定可靠;有利于粉尘的回收利用 等优点。滤袋靠袋口的的弹性涨圈嵌在花板上,不需绑扎。设置气流挡风板,引导气流 并减少气流对滤袋的冲刷。 除尘系统由集气吸尘罩、进气管道、除尘器、排灰装置、风机、消声器和排气烟囱 组成。布袋除尘器的设计选型包括滤料的选择、清灰方式的选用、过滤风速的确定、烟 气流量的确定、过滤面积的确定、滤袋数量与实际流速的确定、除尘器型号的确定、清 灰喷吹制度的确定、除尘效率的核算等。除尘系统设计包括管网的设计计算、风机和电 动机的选型计算等。 1.5 处理要求 本设计中处理风量为 17730m3/h。排放浓度30g/ m3,工作温度140℃。 含尘气体经处理后,要求达到大气污染物综合排放标准,即浓度150mg/m3。 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 2、除尘设备的设计计算 本设计选用布袋除尘器作为净化设备,布袋除尘器的设计计算需包括滤料的选择、 清灰方式的选用、过滤风速的确定、烟气流量的确定、过滤面积的确定、滤袋数量与实 际流速的确定、除尘器型号的确定、清灰喷吹制度的确定、除尘效率的核算等。 2.1 滤料的选择 袋式除尘器的滤料种类较多,按滤料材质分,有天然纤维的,合成纤维的,无机纤 维的等;按滤料结构分,有滤布和毛毡两类。性能良好的滤料应容尘量大,吸湿性小, 效率高,阻力低,使用寿命长,同时具备耐温,耐磨,耐腐蚀,机械强度高等优点。滤 料特性出与纤维本身的性质有关外,还与滤料的表面结构有很大关系。表面光滑的滤料 容尘量小,清灰方便,适用用含尘浓度低,粘性大的粉尘,采用的过滤速度不宜过高。 表面起毛的滤料(如羊毛毡)容尘量大,颗粒能进入到滤料内部,可以采用较高的过滤 速度,但必须及时清灰。 对细颗粒粉尘宜选用纤维较细,短,卷曲大不规则断面型滤料,结构以针刺毡为优。 结合本设计中由于气体中所含有的粉尘为石灰石。从石灰石的性质考虑,对滤料吸 湿性、耐磨、耐腐蚀、机械强度要求都不是很高,所以应该尽量选择尘容量大、效率高、 使用寿命长的滤料。但是在本设计中含尘气体温度较高,所以在选择滤料时,耐温性是 一个重要的决定因素。 从滤料的长期使用温度、最高承受温度、吸湿率、耐酸性、耐碱性、强度以及经济 性等几个方面进行考虑,结合各方面因数,本设计选用针刺毛毡作为滤料。圆形滤桶 ?130×6000mm。 表 2-1 针刺毛毡各项性能指标[4] 型号 厚度 质量 /mm /(g·m-2) 断裂强度 /N 断裂伸 长率/% 使用温度/℃ 透气度/ (L·M-2·S) 化学稳 原料 构 定性 成 纤 纵 横 纵横 连 耐耐 基 针刺毛毡 瞬间 维 1.5 500 向 向 向向 续 190 酸碱 布 ZNL-CE-02 层 900 500 20 15 200 240 强中 噁 芳 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 二纶 唑线 针刺毡采用无纺针刺法生产。用空间交错排列的纤维针刺成毡,并经过热定型,轧 光等一系列工序制成,形成三维结构,表面平整光滑。针刺毛毡具有以下特点、;孔隙 率大,透气性能好,降低压损与能耗;净化效率高;使用寿命长;耐磨,耐腐蚀,化学 稳定性强,各项指标见表 2-1 2.2 清灰方式的选用 由于选择的是针刺毛毡滤料,结合脉冲喷吹类袋式除尘器的进气方式,包括上进气 方式和下进气方式。下进气方式能避免气流对滤袋的冲击,从而提高滤袋的使用寿命。 但由于在滤袋内气流流向和粉尘下落方向相反,阻碍了粉尘的下落,除尘器的压力损失 增加,除尘效率有所下降。上进气方式克服了下进气方式的缺点,在一般情况下,前者 比后者的压力损失降低 30%左右,除尘效率提高约 0.04%左右。为避免含尘气体直接 冲刷滤袋,影响滤袋的使用寿命,一般上进气方式的除尘器都增设气流挡板,但压力损 失需增加 2~3mmH2O。 综合上述情况,选择下进气外滤式。 2.3 过滤风速的确定 过滤风速的选取,需考虑织物的类别以及粉尘的性质,一般按除尘器样本推荐的数 据及使用者的实践经验选取。 一般来说,脉冲喷吹类袋式除尘器的过滤风速可以在 1.5~3m/min 范围内,参考《除 尘工程设计手册》[4]第 139 页,在此初步选择过滤风速为 2 m/min 2.4 含尘气体流量的确定 由提供的材料可知,系统的抽风量 Q=17730 m3/h,温度 140℃,需转化为标准状 况下的流量,同时考虑到集气罩混进的空气量,附加 20%的风量,参考自《大气污染 防治技术及工程应用》[5]。 根据气体状态方程 PV=nRT,可将 140℃下风量转化为标况下气体风量得 Q=11720 m3/h。 再考虑到集气罩混进的空气量,所以本设计计算中气体流量为: Q=Qs×(1+20%)=14064 m3/h 2.5 过滤面积的确定 ①总过滤面积的计算 根据通过除尘器的总气量和选定的过滤流速,按下式计算总 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 过滤面积: A? Q 60v 式中 A——总过滤面积,m2; Q——通过除尘器的总气体量, m3/h; V——过滤速度,m/min。 代入数值得: A? Q 60v ???? 14064 60 ? 2 =117.2 m2 求出总过滤面积后,就可以确定袋式除尘器总体规模和尺寸。 ②估算单条过滤面积 单条圆形滤袋的面积,通常用下式计算: a=πDL 式中 a——单条圆形滤袋的公称面积,m2; D——滤袋直径,m; L——滤袋长度,m。 代入数值: a=πDL =3.14×0.13×6 =2.45(m2) 滤袋数量与实际流速的确定: n——滤袋数量; 滤袋数量 n ? A a A——总过滤面积,m2; a——单条圆形滤袋的公称面积,m2。 代入数值: 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ n? A a ???? 117.2 2.45 2.6 除尘器型号的选择 =47.8 根据计算所得到的数据选择长袋脉冲布袋除尘器, 长袋脉冲布袋除尘器各项参数见 下表 2-2。脉冲布袋除尘器的性能和结构特点见附录一。 表 2-2CD-168 型低压长袋脉冲布袋除尘器各项参数 型号 袋数 过滤面积 /m2 风速 /m/min 过滤风量 /(m2/h) 效率 (%) 外形尺寸 (长×宽×高) /mm 重量 /(kg) CD -168 168 120 2.5 -3.5 18100-25900 99.5 3862 ×1480 ×4363 3200 长袋脉冲布袋除尘器滤袋数 n=168,设计为一个除尘室,则实际过滤速度: v? Q 60 A ???? 14064 60?168?? ? 0.13? 6 =1.95(m/min) 2.7 脉冲时间 一般而言,在脉冲时间大于 0.1s 后,除尘器压力损失降低很小,而在此前除尘器 压力损失则迅速上升。同时,脉冲时间的增长会增加压缩空气消耗量,所以脉冲时间不 宜太长[6]。 这里选用 0.2s。 2.8 脉冲周期 当除尘器过滤风速小于 3m/min 入口含尘浓度为 5~10kg/m3 时,脉冲周期可取 60~120s,当含尘浓度小于 5g/m3,脉冲周期可增至 180s。当除尘器过滤风速大于 3m/min,入口含尘浓度大于 10g/m3 时,则脉冲周期可取 30~60s。参考《环保设备设 计手册》[7] 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 针对本题过滤风速 v=2 (m/min),含尘气流的初始浓度为 30g/m3。 脉冲周期这里选用 30s。 2.9 脉冲喷吹耗用压缩空气量 脉冲喷吹耗用压缩空气量可按下式计算[8]: Q ? ? nq T 式中 n——脉冲阀数量,个; T——脉冲周期,min; a——附加系数,取 1.2; q——每个脉冲阀喷吹一次耗用的压缩空气量 m3(在喷吹压力为 5~7× 105Pa 时,喷吹时间为 0.1~0.2s,每个脉冲阀喷吹一次耗用的压缩空气量 q= 0.01~0.03m3)。 代入数值计算得 Q ? ? nq T ???? 1.212? 0.03 30 =0.0144 m3/min 并设定喷吹压力为 5×105Pa,由于所需清灰气流不连续,需设置一个储气罐。 2.10 除尘器阻力的计算 袋式除尘器的阻力由 3 部分组成:⑴设备本体结构的阻力指气体从除尘器入口至出 口的产生的阻力;⑵滤袋的阻力,指未滤粉尘时滤料的阻力,约 50~150Pa; ⑶滤袋 表面粉尘层的阻力了,粉尘层的阻力约为干净滤布的 5~10 倍。如果把滤袋及其表面附 着的粉尘层的阻力叫做过滤阻力,过滤阻力可以利用计算滤尘量的办法查表来求出过滤 阻力的近似值。滤尘量可由下式计算参考《除尘工程设计手册》[4]第 140 页公式: g ? civt ???? 30? 2? 2 =120(g/m3) 式中 g——滤袋的粉尘负荷,g/m2; 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ ci——气体的含尘质量浓度,g/m3; v——过滤风速,m/min; t——滤袋清灰周期,min。 根据图表 2-3 中的数值进行内插法计算出净化设备的阻力。 经过计算可得ΔP=568 Pa 设备的本体结构阻力随过滤风速的提高而增大,而且各种不同大小和类别的袋式除 尘器阻力均不相同,因此很难用某一种表达方式进行计算。一般的过滤风速为 0.5~3 m/min 时,本体阻力大体在 50~500Pa 之间。但是,在考虑本体阻力时,应同时考虑一 定的储备量。 综合上述各阻力的参考和计算值,净化设备的阻力定为 400Pa(设备本体阻力) +568Pa(过滤阻力)=968Pa,考虑到留有空余的压力,净化设备阻力取 1000Pa 过滤风速 100 /(m/min) 0.5 300 1.0 370 1.5 450 2.0 520 2.5 590 3.0 650 表 2-3 不同滤尘量的滤袋过滤阻力[4] 滤袋粉尘负荷/(g/m) 200 300 400 500 600 过滤阻力/Pa 360 410 460 500 540 460 520 480 630 690 530 610 680 750 820 620 710 790 880 970 700 810 900 1000 770 900 1000 2.11 除尘效率的核算 由材料可知,含尘气体的进气含尘浓度 Co=30g/m3,设定除尘器的效率η=99.6 %。 根据公式: ?= CO ? C CO 计算得 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ C=120mg/m3150mg/m3 (参考自大气污染物综合排放标准 GB16297-1996) 所以该除尘器符合设计要求。 除尘净化设备选型计算结果如下表 2-4 表 2-4 净化设备参数表 除尘器型号 CD-168 低压长袋脉冲布袋除尘器 滤袋条数 168 滤料 ZNL-CE-02 型针刺毛毡 过滤风速/m·min-1 1.95 操作运行参数 压缩空气的喷吹压力/kPa 脉冲时间/s 5×105Pa 0.2 脉冲周期/s 30 3、除尘系统管网的计算 除尘系统设计计算除了除尘设备的选型计算外,还包括除尘管道的流量计算和阻力 损失的设计计算以及风机和电机的选择。其中主要是管道系统的阻力计算,管道的设计 对除尘系统的能量消耗、工作能力和除尘效果有直接的影响。 除尘系统设计的计算步骤: ①绘制管网计算草图,为了便于计算可在图上注明节点编号和各管段的风量、管长、 局部阻力系数等计算参数 ②分析管网的结构特性,建立各环路的组合关系。从主环路(即最不利环路)开始, 以“主、次”为序,将各管段的有关计算参数填入风管设计计算表。 ③通过技术经济分析选择合理的主环路管内设计风速,并计算主环路中各管段的管 径和压力损失值 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ ④用假定流速、反算管径、计算风压损失的方法求出各支路(管段)的压力损失, 并计算出主、支环在并联结点处的风压平衡率: ? ? 主环路风压损失 ? 支环路风压损失 主环路风压损失 若 η 在 10%内,则认可计算结果,否则重新调整设计风速和管径进行风压平衡计算, 直到 η 满足设计要求为止。 ⑤根据系统的总风量和总压力损失选择风机 3.1 管道内气体流速的确定 绘制管网计算草图,注明节点编号和各管段的风量、管长、局部阻力系数等计算参 数。管道内的气速应根据粉尘性质来确定,气速太小,气体中的粉尘易沉积,影响除尘 系统的正常运转;气速太大,压力损失会成平方增长,粉尘对管壁的磨损加剧,使管道 的使用寿命缩短。 垂直管道内的气体流速应小于水平和倾斜的气速,水平和倾斜管道内的气速应大于 最大尘粒的悬浮速度。在除尘系统中,管道内各截面的气速是不等的,气体在管道内分 布也是不均匀的,并且存在着涡流的现象;同时,还应该能够吹走风机前次停转时沉积 于管道内的粉尘。因此,一般采用的气速比理论计算的气速大 2~4 倍,甚至更大。除尘 管道内的气体流速可参考《除尘工程设计手册》[4] 除尘器后的排气管道内的气体流通一般取 8~12m/s。对袋式除尘器和电除尘器后的 排气管内气体流速应低,其他除尘器应高些。 查工作手册并结合本设计,除尘器前管道内气速选定为 18m/s,除尘器后排风管道 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 气体流速定为 9 m/s。 3.2 管道直径的计算 根据公式: Q ? 3600 ? ? 4 Dn2vg 式中 Q——气体流量,m3/h; Dn——圆形管道的内径,m; vg——管道内的气体流速,m/s。 得到管道直径的计算公式: Dn ? 4Q ? 3600? vg Q 2820vg 代入数值得: Dn ? Q? 2820vg 14064 2820 ?18 =0.53m =530mm80mm(除尘系统最小管径)[4] 3.3 管道中的阻力计算 含尘气体在管道中流动时,会发生含尘气体和管壁摩擦而引起的摩擦压力损失,以 及含尘气体在经过各种管道附件或设备而引起的局部压力损失。 ⑴含尘气体管道的摩擦损失 含尘气体管道的摩擦阻力损失包括气体管道的摩擦阻力损失和由于粉尘的流动所 引起的附加摩擦损失。 对于圆形管道,含尘气体管道的摩擦阻力损失为: ?PL ?? L D vg2 ? 2 (1 ? Cg va2 ) Sg2 式中 Cg——含尘气体中粉刺的质量浓度, Cg ?C 1000? kg/kg; C——气体的含尘浓度,g/m3; vg——气体在管道中的速度,m/s; 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ Sg——粉尘在管道中的速度,m/s; ρ——气体密度,kg/m3。 在一般情况下,由于含尘气体管道中 Cg 值很小,且 vg/Sg 值接近 1,因此,上式可 以简化为: ?PL ? ? L D vg 2 2 ? 式中 △PL——气体的管道摩擦阻力损失,Pa; λ——摩擦阻力系数,查表; L——管道长度,m; Dn——圆形管道内径,m; ρ——气体密度,kg/m3 本除尘系统的管道材料选为焊接钢管,λ取 0.1 ⑵局部阻力损失 局部阻力损失在管件形状和流动状态不变时正比于动压 vg 2? ,可按下式计算: 2 P? ?? vg 2 ? 2 局部阻力系数ζ查书除尘工程设计手册 P367 表中得 ⑶管道的总压力损失 除尘系统管道的总压力损失是直管的摩擦压力损失和管道中的局部压力损失之和: ?P ? m(? L + ??)vg2? D 2 式中 m——流体压力损失附加系数,m=1.15~1.20,取 1.16 针对本设计中的情况开始管道计算 管段①:据 Q=14064 m3/h,v=18m/s,管道直径 Dn=530mm,λ/Dn=0.189,动压 为 194.4 Pa。 则摩擦压力损失为: 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ ?PL1 ? L ? D vg 2 ? 2 =34×0.189×194.4 =1249,2 Pa 各管件局部压损系数查手册为: 集气罩,矩形断面罩,θ=75°,ζ=0.17(查《除尘技术手册》[4]) 3 个 90°弯头 R/D=1.5,ζ=0.15 矩形扩散出风口 F1/F0=6, θ=60°,ζ=1。 Σζ=0.17+3×0.15+1=1.62 局部压损△Pζ1=Σζ· vg 2 ? 2 =1.62×194.4=314.9 Pa 管道的总压力损失为: ?P1 ? m(L ? D + ? ?)vg 2 ? 2 =1.16×(1249.2+314.9) =1814.36 Pa 管段②:气体流量同管段①,即 Q=14064 m3/h,v=9m/s,管道直径 Dn=744mm, 取 Dn=750mm,实际风速为 v=8.87m/s,λ/Dn=0.133,动压为 47.21. 则摩擦压力损失为: ?PL 2 ? L ? D vg 2 ? 2 =8×0.133×47.21 =50.23 Pa 各管件局部压损系数查手册为: 矩形扩散出风口 F1/F0=6, θ=60°,ζ=1;2 个 90°弯头 R/D=1.5,ζ=0.15。 Σζ=1+2·0.15=1.3 局部压损: △Pζ2=Σζ× vg 2 ? 2 =1.3×47.21=61.37 管道的总压力损失为: 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ ?P2 ? m(L ? D + ? ?)vg2? 2 =1.16×(50.23+61.37) =129.46 Pa 管段③:气体流量 Q=14064 m3/h,实际风速为 v=8.87m/s,Dn=750mm, λ/Dn=0.133,动压为 47.21 Pa。 则摩擦压力损失为: ?PL3 ? L ? D vg 2 ? 2 =15×0.133×47.21 =94.18 Pa 该管段局部压力损失主要包括风机进出口及排风口伞形风帽的压力损失,若风机入 口处变径管压力损失忽略不计,风机出风口 ζ=0.1(估算),伞形风帽(h/D0=0.5)ζ=1.3。 Σζ=0.1+1.3=1.4 局部压损: △Pζ3=Σζ× v 2 g 2 ? =1.4×47.21 =66.1Pa 管道的总压力损失为: ?P3 ? m(L ? D + ? ?)vg2? 2 =1.16×(94.18+66.1) =185.9 Pa 将上述计算结果填入下例管道计算表 3-1 表 3-1 管道阻力计算表 管 流量 Q/ 管长 管径 风速 v/ λ/Dn 动压 摩擦压 局部 局部 管段总 管道压损 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 段 m3·h-1 L/ 编 m 号 Dn/ m·s-1 /m-1 vg 2 ? 损 压损 压损 压损 2 m ?PL 系数 ?Pm ?P /Pa /Pa /Pa Σζ /Pa 累计 Σ ?P /Pa ① 14064 34 530 18 0.189 194.4 1249.2 1.62 314.9 1814.4 ② 14064 8 750 8.87 0.133 47.21 50.23 1.3 61.37 129.5 2129.8 ③ 14064 15 750 8.87 0.133 47.21 94.18 1.4 66.1 185.9 3.4 通风机的选型计算 通风机选型是除尘设计的重要环节,通风机选型是否恰当不仅关系到除尘系统能否 正常运行,而且关系到运行管理和费用等一系列问题。因此,通风机的选择应仔细、全 面考虑。 ⑴ 通风机的选项原则 ①在选择通风机之前,应了解国内外通风机的生产和产品质量情况,如品种、规格、 用途、质量和售后服务等。 ②根据通风机输送气体的性质的不同,选择不同用途的风机。如输送有爆炸和易燃 气体的应选用防爆通风机;输送煤粉的应选择煤粉通风机;输送有腐蚀性气体的应选用 防腐通风机;在高温场合下工作或输送高温气体的应选择高温通风机等。 ③在通风机选择性能图表上查得有两种以上的通风机可供使用时,应优先选择效率 高、机号较小、调节范围较大的一种。 ④当通风机配用的电功率≤75kw 时,可以不装设启动用的阀门。当排送高温烟气或 空气而选择离心锅炉引风机时,应设启动阀门,以防冷态运转时造成过载。 ⑤对有消声要求的通风系统,应首先选择低噪声的通风机,例如效率高、叶轮圆周 速度低的风机,且使其在最高效率点工作;还要采取相应的消声措施。如装设专用的消 声设备。通风机和电动机的减振措施,一般采用减振基础,如弹簧减振器或橡胶减振器 等。 ⑥在选择风机的时候,应尽量避免采用通风机并联或串联工作。当通风机联合工作 时,应尽可能选择同型号同规格的通风机并联或串联工作。当采用串联的时候,第一级 通风机到第二级通风机之间应有一定的管路联结。 ⑦原有除尘系统更换用新风机应考虑充分利用原有设备、适合现场安装及安全运行 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 等问题。根据原有风机历年来的运行情况和存在的问题,最后确定风机的设计参数,以 免采用新型风机时所选用的流量、压力不能满足实际运行的需要。 ⑵通风机的选型计算 由于本设计中的烟气温度为 140℃,所以应该选择锅炉引风机,又因为锅炉引风机 的标准条件是大气压强为 101.325KPa,气体温度为 200℃ [16]。根据《流体力学泵与风 机》第 309 页相似律的实际运用来进行换算。 利用相似律计算这类问题时,由于机器是同一台,大小尺寸未变,且转数也未变, 相似律简化为温度修正式: Q=Qo 且η=ηo p ? ? ? ? ? p ? 273 ? to po ?o ? o 101.325 273 ? t ①风量(Qf)的计算公式: Qf =k1k2Q 式中 Q——系统设计风量,m3/h; k1——管网漏风附加系数,可按 10%~15%取值,本设计取 10%; k2——设备漏风附加系数,可按有关设备样本选取,获取 5%~10%,本设计取 8%。 代入数值: Qf =k1k2Q ②全压(pf)的计算公式: =1.1×1.08×14064 = 16708 m3/h pf =(p?1+ps )?2 式中 p——管网的总压力损失,Pa; Ps——设备的压力损失,Pa,可按有关设备样本选取; α1——管网的压力损失附加系数,可按 15%~20%取值,本设计取 18%; α2——通风机的压力损失附加系数,一般 α2=1.05(国内风机行业标准)。 代入数值得: pf =(p?1+ps )?2 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 根据相似律转化得: =(2061.2×1.18+968)×1.05 =3570.2 Pa p ? ? ? ? ? p ? 273 ? to po ?o ? o 101.325 273 ? t p ? p ? 273 ? to ??????????? po 101.325 273 ? t ?????? 101.325 ? 273 ? 200 101.325 273 ?140 所以 po=p×1.145=4088Pa ③电动机功率(N)计算公式: N ? Qf Pf K ?????(kW ) 1000??S?T 3600 式中 K——容量安全系数,按表得(查《除尘工程设计手册》[4]); η——通风机功率,按有关风机样本选取; ηST——机械传动效率,按表(查《除尘工程设计手册》[4]); 因为本设计中含尘气体的浓度比较大,且烟气温度高,故选择锅炉引风机。根据上 述计算所得的风量和全压,在风机样本上选择 G4-73-11-12D 锅炉通风机,当转数 N=1450 r/min 时,Q=64200~107000 m3/h,全压 pf =3293~4655 Pa,基本满足要求。 配套电动机为 Y315M2-4 3.5 机房的布置 在进行通风机房设计与设备布置的时应遵循以下原则。 ①通风机房应当布置在靠近需要通风除尘的工作区域附近。 ②排除有爆炸或燃烧危险的气体和粉尘的除尘系统,机房不应布置在建筑物的地下 室或半地下室,其风管不应暗装。通风机内应有良好的通风换气环境,对于输送含有尘 毒、爆炸危险的气体的通风系统,其机房换气次数按 5~8 次/h 设计,并设有不小于 5~12 次/h 换气的事故排风系统,同时机房内应有消防设备、火警信号及安全门等,门窗向外 开放。 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ ③机房建筑应尽可能与其他的建筑物隔断,特别是对于有振动和噪声要求的通风系 统,应在机房内采取有效的隔声防振措施。 ④在布置机房时,应考虑留有适当的操作与维修空间,主要检、维修通道不应小于 2m,非主要通道不应小于 0.8m;对于大中型设备要考虑在机房的墙上或楼板上预留搬 运或吊装孔,必要时应设置手动或电动葫芦,以利于设备的安装与检、维修等。 ⑤对于通风机的外露运转部位(如三角胶带、带轮、连轴器等)应考虑设置安全防 护措施,如安全罩、防护栏杆等。 ⑥通风机房内要求采光良好,特别是在设有操作盘、箱和装有观测仪表的部位需加 强人工照明,保证足够的照度,以利于操作人员维护、检修。 3.6 除尘系统平面的布置 除尘系统平面布置图、净化设备图和重要零件图见附录中: 附录二:除尘系统平面布置图 附录三:除尘净化设备装配图 附录四:脉冲除尘器组装图 4、结论 经过以上所设计的除尘系统处理,含尘气体经集气罩收集,通入脉冲布袋除尘器净 化处理后烟囱排出的气体达到国家大气污染物综合排放标准 ,即浓度30mg/ m3,达 到了预期设计的要求。 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ Welcome To Download !!! 欢迎您的下载,资料仅供参考! 精品资料

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