大气前沿旋风除尘工艺的选择及计算

旋风除尘工艺的选择及计算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分离的装置。它具有结构简单、应用广泛、种类繁多等特点，虽然在除尘原理及结构性能方面的研究论文很多，但由于旋风除尘器内气流和粒子流动状态复杂，准确测定较困难，至今在理论研究方面仍不够完善，许多关键问题尚需实验确定。普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管组成，含尘气体进入除尘器后，沿外壁由上向下做旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中心区域。当旋转气流的大部分达到锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。通常将旋转向下的气流称为外涡旋，旋转向上的中心气流程为内涡旋，两者的转动方向是相同的。气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落如灰斗。气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部的压力下降，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部时，再沿排出管外壁旋转向下，最后到达排除管下端附近被上升的涡旋带走并从排出管排出。2总除尘效率计算设计参数烟气流量：10000m3/h烟气温度：150~200℃烟气含尘浓度：3.65g/m3烟气二氧化硫浓度：350~500mg/m3脱硫效率要求：=80%烟气压力：-8kpa粉尘真密度：4210kg/m3烟气温度取中间值即175℃，则T=175+273=448K装置进口气体流量：Q1=10000m3/h=2.78m3/s装置出口气休流量：不考虑漏风情况则有：Q2=Q1=2.78m3/s1．烟气密度：由111000TVPTVP…………………(2-1)MV…………………(2-2)P0、V0、T0——标准状态下的烟气压力、体积、温度P1、V1、T1——操作状态下的烟气压力、体积、温度得：ρ=0.72kg/m32．根据含尘浓度3.65g/m3得入口含尘浓度Ci=3650mg/m3，根据《工业窑炉大气污染物排放标准》（GB9078—1996）的规定，烟尘的日允许排放为150mg/m3得出出口烟尘浓度为C0=150mg/m33．粉尘密度：粉尘密度多参考粉煤灰（0～65）μm真密度为4210kg/m34．根据粉尘粒径分布规律(表1)求出达到《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）要求的总除尘效率：由初含尘浓度和要求的出口浓度Ci和要求的出口浓度C0，求出要达到的除尘效率η′η′=（1-iiQCQC00）х100%…………………(2-3)式中：Qi、Ci——除尘器入口的气体流量和浓度m3/sQ0、C0——除尘器出口的气体流量和浓度m3/s由（2-3）式得η′=95.9%3旋风除尘器的选型及尺寸旋风除尘器的进口烟气速度一般为12～25m/s，本设计中取V1=20m/s，本设计拟采用XCX型旋风除尘器（X―旋风式，C―长椎体，X―斜底板）。表5旋风除尘器的主要尺寸设计入口宽度b/m2/A入口高度h/mA2筒体直径D/m4b排出筒直径de/m0.6D筒体长度L/m1.7D锥体长度H/m2.3D由于本设计烟气量较大，本设计采用四个尺寸和效率完全相同的旋风除尘器：Q=2.78m3/s÷4=0.695m3/s入口面积A=Q/V1=0.035m2入口宽度b=2/A=0.26m入口高度h=A2=0.53m筒体直径D=1.0m排出筒直径de=0.4D=0.4m筒体长度L=1.7D=1.53m锥体长度H=2.3D=2.07m为防止粒子短路漏到出口管，hs，其中s为排气管插入深度，本设计中取s=0.6m.4外涡旋气流的平均径向速度Vr的确定Vr=002hrQ…………………(2-4)d0=(0.6～1)de式中：Vr――涡旋气流的平均径向速度m/s；Q――气体流量，m3/s；r0，h0――分别为交界圆柱面的半径和高度，m；d0――交界圆柱面直径，md0=0.8de=0.32m，r0=d0/2=0.16m，h0=L+H=3.6m，将以上数据代入上式有：Ｖr=0.19m/snTrV00=常数…………………(2-5)n=14.067.01D[T/283]0.3…………………(2-6)由上式得：n=1-[1-0.67（1.00.14）]（448/283）0.3n=0.62将数据代入式（3.24），得：VT0=20×[1.0/(0.8×0.40)]0.720TV=45.4m/s5分割直径的确定dc=5.00018TprVrV…………………(2-7)式中：dc――分割直径，μmp――粉尘真密度，kg/m3;由（2-7）得dc=[18×2.4×10-5×0.19×0.16／4210×45.42]1/2=1.23μm6旋风除尘器的除尘效率的计算ηi＝1-exp[-0.6913×(dp/dc)1/n+1]…………………(2-8)式中：i――除尘器分级效率；pid――粉尘粒径，μm由(2-8)得到旋风除尘器的除尘总效率：表6旋风除尘器的除尘效率粒径的间隔dp/μm11—55—1010—2020—3030—4040进口质量频率gi/%2.95.14.99.68.310.758.5分级效率ηi/%45.669.995.299.199.899.9100总效率η%ηigi1.33.54.79.58.310.658.5η=∑ηigi96.47旋风除尘器的压力损失实验表明，旋风除尘器的压力损失△P一般与气体入口速度的平方成正比，即：△P=0.5ερ21V…………………(2-9)式中：ρ――气体密度，kg/m3V1――气体入口速度，m/sε――局部阻力系数．在缺少实验数据时，可用下式计算：ε＝16Ａ／de2…………………(2-10)式中：Ａ――旋风除尘器进口面积，m2由式（2-10）得：ε＝3.47将数据代入（2-9）得：△P＝500Ｐa总△P=4*500=2000Ｐa表7经过旋风除尘器后的粒径分粒径分布μm＜11～55～1010~2020～3030～40gi/%45.644.36.82.50.50.38储灰斗的设计为了方便及时清灰保证除尘效率，在旋风除尘器下方设立活动灰斗，活动灰斗采用人工清灰的方式一天清灰一次，所清灰进行填埋。灰斗采用人工手推车形式，长、宽、高为1m，一日清灰三次，灰尘运往填埋场。