陈全超--回转窑石膏粉尘旋风除尘器设计

孔孟之乡礼仪之邦陈全超中中南南林林业业科科技技大大学学大气污染控制工程课程设计设设计计名名称称：：回回转转窑窑石石膏膏粉粉尘尘旋旋风风除除尘尘器器学学生生姓姓名名：：陈陈全全超超学学号号：：2200009966337766专专业业年年级级：：22000099级级环环科科一一班班林学院环境科学教研室2目录第一章课程设计背景材料.........................................31.设计题目...................................................32.设计资料...................................................33.设计目的...................................................34.设计要求...................................................35.设计内容...................................................46.设计期限...................................................47.其它说明...................................................48.主要参考资料...............................................4第二章设计部分...................................................51.前言.......................................................51.1.旋风除尘器工作原理..................................51.2.影响旋风除尘器除尘效率的因素.........................61.3.旋风除尘器的应用....................................72.设计方案的确定.............................................83.设计计算...................................................83.1.选择旋风除尘器的型式................................83.2.选择旋风除尘器的入口风速............................83.3.计算入口面积A.......................................83.4.入口高度h、宽度b的计算.............................83.5.计算旋风除尘器的筒体直径............................93.6.按所选择型式的尺寸比计算旋风除尘器各部分尺寸........103.7.校核...............................................103.8.压力损失计算.......................................113.9.除尘效率计算.......................................114.综述......................................................135.设计总结..................................................136.结束语....................................................147.参考文献..................................................143第一章课程设计背景材料1.设计题目回转窑石膏粉尘旋风除尘器工艺设计2.设计资料1、烟气流量及烟气性质○1设计烟气量：5000m3/h（与烟气温度无关）○2设计烟气性质：见下表。项目粉尘浓度粉尘真密度烟气温度烟气湿度烟气黏度平均值200g/m32000kg/m3120℃4%2.2*10-5Pa·s粉尘粒径分布（质量比）：粒径（μm）12471013161820质量比（%）5691324239652、处理要求：此旋风除尘器作为预除尘器，要求除尘效率大于80%，压力损失小于2000Pa。3、厂区条件回转窑车间旁有30㎡的空地可用于安装旋风除尘器。3.设计目的①温习和巩固所学知识、原理，特别是熟悉分级除尘效率的内容；②掌握一般旋风除尘器的设计计算的方法和步骤。4.设计要求①独立思考，独立完成；②设备选型、卸灰装置选择、技术参数、性能、详细说明；③提交的成品：设计说明书、除尘器主体设计图、卸灰装置简图。45.设计内容根据设计资料和设计要求，确定设备选型和技术参数。具体选型步骤如下：1、确定除尘系统所需处理的气体量；2、根据所需处理气体的含尘质量浓度、粉尘性质及使用条件初步选择除尘器类型；3、根据所需处理的含尘气体量，计算除尘器直径和各部件尺寸；4、计算除尘效率；5、计算压力损失；6、若不能满足要求，则需重新选择除尘器类型，重新设计计算；7、编写设计说明书，绘制除尘器主体设计图（包括卸灰装置）。6.设计期限二周。7.其它说明本次课程设计涉及的工艺装备，参照有关设计手册及产品说明书进行选型。8.主要参考资料除尘器设计手册；环保设备设计手册—大气污染控制设备；大气污染控制工程课本P143-145关于分级除尘效率的内容，P167-179关于旋风除尘器的内容。5第二章设计部分1.前言旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气体中分离出来的装置。旋风除尘器的特点是：结构简单、应用广泛、种类繁多、造价和运行费较低、体积小、操作维修方便；压力损失中等，动力消耗不大，除尘效率较高；可用各种材料制造，适用于粉尘负荷变化大的含尘气体，性能较好，能用于高温、高压及腐蚀性气体的除尘，可直接回收干粉尘；无运动部件，运行管理简便等。旋风除尘器历史较久，现在一般用来捕集5~15um以上的尘粒，除尘效率可达80%左右，高效的可达90%左右。1.1.旋风除尘器工作原理由筒体、锥体、进气管、排气管和卸灰管等组成，如上图所示。旋风除尘器的工作过程是当含尘气体由切向进气口进入旋风分离器时气流将由直线运动变为圆周运动。旋转气流的绝大部分沿器壁自圆筒体呈螺旋形向下、朝锥体流动，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尘粒甩向器壁。尘粒一旦与器壁接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和向下的重力沿壁面下落，进入排灰管。旋转下降的外旋气体到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。根据“旋转矩”不变原理，其切普通旋风除尘器的结构及内部气流6向速度不断提高，尘粒所受离心力也不断加强。当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风分离器中部，由下反转向上，继续做螺旋性流动，即内旋气流。最后净化气体经排气管排出管外，一部分未被捕集的尘粒也由此排出。自进气管流人的另一小部分气体则向旋风分离器顶盖流动，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，随上升的中心气流一同从排气管排出。分散在这一部分的气流中的尘粒也随同被带走。1.2.影响旋风除尘器除尘效率的因素⑴二次效应－被捕集粒子的重新进入气流上图为理论效率曲线，但与实际的效率曲线是不一致的。造成差异的主要原因是二次效应，即被捕集的重新进入气流。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，实际效率低于理论效率，这是因为理应沉降入灰斗的尘粒却随净化后气流一起排走，其起因主要为粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，；通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应；临界入口速度。⑵比例尺寸高效旋风除尘器的各个部件都有一定的尺寸比例，这些比例是基于广泛调查研究的结果。某个比例关系的变动，能影响旋风除尘器的效率和压力损失。在相同的切向速度下，筒体直径愈小，粒子受到的惯性离心力愈大，除尘效率愈高；但若筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降；另外，锥体适当加长，对提高除尘效率有利；除尘器分割直径的推导过程表明，排出管直径愈少分割直径愈小，旋风除尘器分级效率曲线7即除尘效率愈高；但排出管直径太小，会导致压力降增加，一般取排出管直径de=（0.4～0.65）D；根据测量，气流在除尘器内下降的最低点并不一定会达到除尘器的底部。从排出管下部至气流下降的最低点之间的距离成为旋风除尘器的特征长度l0。根据亚历山大（naturallength）公式：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部分的长度应当接近或等于l，筒体和锥体的总高度以不大于5倍的筒体直径为宜。⑶运行系统的密闭性运行系统的密闭性,尤其是除尘器下部的严密性,特别重要，运行中要特别注意。如果除尘器下部不严密，漏入外部空气，就会把正在落入灰斗的粉尘重新带走，使除尘效率显著下降。因此，在不漏风的情况下进行正常排灰是旋风除尘器运行中必须重视的问题。收尘量不大的除尘器，可在下部设固定灰斗，定期排灰，收尘量较大的要求连续排灰时，课设双板式或回转式锁气器。⑷烟尘的物理性质气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度等都会影响旋风除尘器的效率。⑸操作变量提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，使除尘器性能改善；如果入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，导致除尘效率下降；通常依旋风除尘器的直径而选用的实际最高效率的入口速度，一般在10-25m/s范围内。1.3.旋风除尘器的应用旋风除尘器作为一种中效除尘装置，由于其具有结构简单，制造、安装和维护管理容易，投资少，体型和占地面积小等特点，广泛地应用了各种工业部门中。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做，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I包括灰斗和卸灰阀)好坏克直接关系。如果卸灰装置的设计或管理不当，造成21/3e2.3()DldA8决斗漏风，破坏了除尘器内的气流运动，将会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.设计方案的确定根据所需处理气体的含尘质量浓度、粒径分布、粉尘性质及除尘要求、允许的压力损失和制造条件等因素全面分析，合理地选择旋风除尘器的类型，然后进行各部件尺寸、除尘效率及压力损失的计算，核对。如果计算结果满足设计要求，则证明所选的方案是可行的，否则需要重新选择除尘器类型，重新设计计算，直到符合设计要求为止。3.设计计算3.1.选择旋风除尘器的型式选XLP/B型旁路式旋风除尘器3.2.选择旋风除尘器的入口风速一般进口的气速为12~25m/s。本次设计取进口速度=20m/s。3.3.计算入口面积A已知设计烟气的流量hmQ/50003.取进口速度=20m/s则入口面积AA=Q/3600=5000/(3600*20)=0.07m23.4.入口高度h、宽度b的计算9几种旋风除尘器的主要尺寸比例则由上表可