大气污染控制工程除尘系统课程设计
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大 气 课 程 设 计 课程名称 大气污染控制工程 题目名称某厂球团车间制 样件除尘系统(课程)设计 2
目 录 一.设计内容.....................................3 1.设计基础资料..............................3 2.设计要求..................................3 二.设计计算.....................................4 1.集气罩设计................................4 2.风量计算..................................5 3.旋风除尘器设计选型........................5 4.旋风除尘器效率计算........................14 5.管道设计计算..............................16 6.风机和电机的选择..........................23 7.排气烟囱的设计............................24 三.心得体会与总结............................. 26 参考文献........................................ 28 3
题目:某厂球团车间制样间除尘系统设计 一.设计内容 1)设计基础资料 1.某厂球团车间制样间除尘系统设计 两个颚式破碎机,一个双辊破碎机,一个ISO转鼓机,一个密闭室。在工艺密闭的基础上,对粉尘加以控制,使经净化后的含尘气体,经烟囱排至室外大气 2)设计要求: 1、 设计说明书主要内容包括: (1)集尘罩结构形式、性能参数的选择计算; (2)输送管道的布置原则、管道内气体流速确定、管径选择、压力损失计算及通风机选择; (3)净化设备的型号规格选择及运行参数计算; (4)烟囱的结构尺寸及工艺参数(烟囱高度、出口直径、喷出速度等)的设计。 2、主要材料和设备表 3、除尘系统平面布置图、除尘系统剖面图 除尘系统平面布置图的要求: (1) 按适当比例用细实线画出建筑平面图,图上应有轴线标号、与风管设备布置相关尺寸; (2) 用标准图例在建筑平面图上画出各设备以及风管的布 4
置图,尺寸标注要完整; (3) 图上应有技术要求的文字说明。 除尘系统剖面图的要求: (1) 应能正确反映系统各设备、风管之间的相对位置和标高; (2) 应标出设备的编号、风管的标高、管径等; (3) 应列出材料表及技术要求。 4、部分大样图 5、设计与施工说明 二.设计计算 1.集气罩设计 集气罩的设计原则: ① 改善排放粉尘有害物的工艺和环境,尽量减少粉尘排放及危害。 ② 集气罩尽量靠近污染源并将其包围起来。 ③ 决定集气罩的安装位置和排气方向。 ④ 决定开口周围的环境条件。 ⑤ 防止集气罩周围的紊流。 ⑥ 决定控制风速。 本设计采用密闭集气罩,密闭罩设计的注意事项:密闭罩应力求密闭,尽量减少罩上的孔洞和缝隙;密闭罩的设置应不妨碍操作和便于检修;应注意罩内气流的运动特点。 5
对本设计共需五个集气罩,均采用采用整体密闭集气罩,查钢铁企业采暖通风设计手册的:Q1=800m3/h, Q2=1000m3/h, Q3=800m3/h, Q3=800m3/h, Q5=800m3/h.,对所要除尘的为细粉,取断面风速为1.2m/s.因为 。 所以d1=0.5m, d2=0.55m, d3=0.5m, d3=0.5m, d5=0.5m,分别选择整体密闭集气罩尺寸如下: φ500×200(高度)mm。 φ550×200(高度)mm。 φ500×200(高度)mm。 φ500×200(高度)mm。 φ500×200(高度)mm。 2.风量计算 总风量 :Q=Q1+Q2+Q3+Q3+Q5=4200 m3/h=1.2 m3/S
3.旋风除尘器的设计选型 1) 旋风除尘器简介 自1886 年摩尔斯第一台圆锥形旋风除尘器问世以来的百余年里,许多学者对其流场特性、结构、型式、尺寸比例的研究一直进行着。范登格南于1929—1939 年对旋风除尘器气流型式的研究发现了旋风除尘器中存在的双蜗流。1953 年特林丹画出了旋风除尘器内的流线。20 世纪70 年代西门子公司推出带二次风的旋流除尘器。1983 年许宏庆在论文 6
中提出旋风除尘器内径向速度分布呈现非轴对称性现象,研究出抑制湍流耗散的降阻技术。2001 年浙江大学研究发现除尘器方腔内的流场偏离其几何中心,并呈中间为强旋流动和边壁附近为弱旋的准自由蜗区的特点。随着数学模型的完善和计算机仿真的引人,旋风除尘器的研究与设计将更为深人。虽然对旋风除尘器的运行机理做了大量的研究工作,但由于旋风除尘器内部流态复杂,准确地测定有关参数比较困难,因而牵今理论上仍不十分完善,捕集小于5nm尘粒的效率不高。 旋风除尘器的优点是结构简单,造价便宜,体积小,无运动部件,操作维修方便,压力损失中等,动力消耗不大;缺点是除尘效率不高,对于流量变化大的含尘气体性能较差。旋风除尘器可以单独使用,也可以作多级除尘系统的预级除尘之用。 1.3 旋风除尘器工作原理 旋风除尘器由筒体、锥体、进气管、排气管和卸灰管等组成,如下图1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人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简体呈螺旋形向 7
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,进人排灰管。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。
1.4 旋风除尘器中的流场 旋风除尘器内的流场分布如图2所示。旋风除尘器的除尘上作原理是基于离心力作用。由于旋风除尘器内部流动的 8
复杂性,只能把三维速度对旋图2 旋风除尘器内的流场分布风除尘器捕集、分离等性能所起作用进行分析如下 1.4.1 切向速度 切向速度分布曲线如图3所示,在同一横截面上,切向速度与旋风除尘器半径r成反比变化,即随半径R的减小切向速度逐渐增大。 在半径Rm=0.6~0.7Ro(排气管半径)处,切向速度达到最大。 图3 切向速度分布 1.4.2 径向速度 径向速度是影响旋风除尘器分离性能的重要因素。径向速度分布如图4所示。径向速度方向有向内(旋蜗中心)形成内向流,有向外(筒壁)形成外向流。内向流可以使尘粒沿半径方向,由外向里推至旋蜗中心,阻碍尘粒的沉降。这是因为尽管由于旋转,一定存在正的圆球形颗粒径向速度Vp,但Vp是相对于气体径向流动的速度,即颗粒的绝对径向速度。 2)设计选型 除尘系统采用旋风除尘器,其特点是旋风除尘器没有运动部件,制作、管理十分方便;处理相同风量的情况下体积小,价格便宜;作为预除尘器使用时,可以立式安装,亦可 9
以卧式安装,使用方便;处理大风量是便于多台联合使用,效率阻力不受影响,但是也存在着除尘效率不高,磨损严重的问题。 普通除尘器是由进风管、筒体、锥体和排气管组成。含尘气体进入除尘器后,沿外壁由上而下做旋转运动,同时少量气体沿径向运动到中心区域。当旋转气流的大部分到达锥体底部后,转而向上沿轴心旋转,最后经排出管排出。 旋风除尘器净化气量应与实际需要处理的含尘气体量一致。选择除尘器直径时应尽量小些;旋风除尘器入口风速要保持18—23m/s;选择除尘器时,要根据工况考虑阻力损失及结构形式,尽可能减少动力消耗减少,便于制造维护;结构密闭要好,确保不漏风。 取除尘器筒体净空截面平均流速为20m/s 除尘器直径:
ρv4
π
QD
=(4×4200÷20÷3.14÷3600)0.5 = 0.3 m 本设计采用CLT/A-3.0型除尘器,入口风速16.5m/s,风量4200m3/h,外 10
形如下。 1) 运行管理 除尘器的漏风对净化效率有显著影响,尤其以除尘器的排灰口的漏风更为严重。因为旋风除尘器无论是在正压下还是在负压下运行,其底部总是处于负压状态,如果除尘器底部密封不严密,从外部渗入的空气会把正在落入灰斗的粉尘重新带走。使除尘器效率显著下降。旋风除尘器漏风有3种部位:(1)除尘器进、出口连接法兰处;(2)除尘器本体;(3)除尘器卸灰装置。