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1、 旋風(fēng)除塵工藝流程設(shè)計(jì) 課程：大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì) 成績(jī)： 1、 旋風(fēng)除塵器原理 旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流所產(chǎn)生的離心力(由于物體旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生脫離旋轉(zhuǎn)中心的力，離心力是一種慣性的表現(xiàn)，實(shí)際是不存在的。為使物體做圓周運(yùn)動(dòng)，物體需要受到一個(gè)指向圓心的力即向心力。若以此物體為原點(diǎn)建立坐標(biāo)，看起來(lái)就好像有一股與向心力大小相同方向相反的力，使物體向遠(yuǎn)離圓周運(yùn)動(dòng)圓心的方向運(yùn)動(dòng)。(當(dāng)物體受力不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力時(shí)，看起來(lái)就好像離心力大于向心力了，物體會(huì)做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做“離心現(xiàn)象”))將塵粒從合塵氣流中分離出來(lái)的除

2、塵裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小，不需特殊的附屬設(shè)備，造價(jià)較低。阻力中等，器內(nèi)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，操作維修方便等優(yōu)點(diǎn)。旋風(fēng)除塵器一般用于捕集5-15微米以上的顆粒、除塵效率可達(dá)80%以上，近年來(lái)經(jīng)改進(jìn)后的特制旋風(fēng)除塵器、其除塵效率可達(dá)95%以上。旋風(fēng)除塵器的缺點(diǎn)是捕集微粒小于5微米的效率不高。 旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)概況: ①旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿器壁自圓簡(jiǎn)體，呈螺旋狀由上向下向圓錐體底部運(yùn)動(dòng)，形成下降的外旋含塵氣流，在強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的離心力將密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體的塵粒甩向器壁，塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣性力而靠入口速度的動(dòng)量和自身的重力沿壁面下落進(jìn)入集灰斗。旋轉(zhuǎn)下降的氣流在到達(dá)圓錐體底部

3、后.沿除塵器的軸心部位轉(zhuǎn)而向上。形成上升的內(nèi)旋氣流，并由除塵器的排氣管排出。 ②自進(jìn)氣口流人的另一小部分氣流，則向旋風(fēng)除塵器頂蓋處流動(dòng)，然后沿排氣管外側(cè)向下流動(dòng)，當(dāng)達(dá)到排氣管下端時(shí)，即反轉(zhuǎn)向.上隨上升的中心氣流一同從排氣管排出，分散在其中的塵粒也隨同被帶走。 2、 旋風(fēng)除塵器工作過(guò)程 如圖所示，旋風(fēng)式除塵器由筒體1、錐體2，進(jìn)氣管3、排氣管4和排灰口5等組成。當(dāng)含塵氣體由切向進(jìn)氣口進(jìn)入旋風(fēng)除塵器時(shí)，氣流由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿除塵器內(nèi)壁呈螺旋形向下、朝向錐體流動(dòng),通常稱此為外旋氣流。含塵氣體在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生離心力，將相對(duì)密度大于氣體的粉塵粒子甩向除塵器壁面。粉塵粒

4、子一旦與除塵器壁面接觸，便失去徑向慣性力而靠向下的動(dòng)量和重力沿壁面下落，進(jìn)入排灰管。旋轉(zhuǎn)下降的外旋氣流?到達(dá)錐體時(shí)，因圓錐形的收縮而向除塵器中心靠攏。根據(jù)旋矩不變?cè)?，其切向速度不斷提高，粉塵粒所受離心力也不斷加強(qiáng)。當(dāng)氣流到達(dá)同樣的旋轉(zhuǎn)方向從除塵器中部由下反動(dòng)，構(gòu)成內(nèi)旋氣流。最后凈化氣體經(jīng)集的粉塵粒子也隨之排出。 3、 旋風(fēng)除塵器技術(shù)性能 不同結(jié)構(gòu)型式或按不同要求設(shè)計(jì)的旋風(fēng)式除塵器具有不同的技術(shù)性能(見(jiàn)下表)。這說(shuō)明旋風(fēng)式除塵器所能適應(yīng)的工作條件，或作為選用旋風(fēng)式除塵器的主要依據(jù)。 1、 處理氣體流量Q 處理氣體流量Q是通過(guò)除塵設(shè)備的含塵氣體流量，除塵器流量為給定值，一般以體積流量

5、表示。高溫氣體和不是一個(gè)大氣壓情況時(shí)必需把流量換算到尺度狀態(tài)，其體積m/h或m/min表示。 2、壓力損失 旋風(fēng)除塵器的壓力損失△p是指含塵氣體通過(guò)除塵器的阻力，是進(jìn)出口靜壓之差，是除塵器的重要機(jī)能之一。其值當(dāng)然越小越好，因風(fēng)機(jī)的功率幾乎與它成正比。除塵器的壓力損失和管道、風(fēng)罩等壓力損失以及除塵器的氣體流量為選擇風(fēng)機(jī)的依據(jù)。壓力損失包含以下幾個(gè)方面: a、進(jìn)氣管內(nèi)摩擦損失; b、氣體進(jìn)入旋風(fēng)除塵器內(nèi)，因膨脹或壓縮而造成的能量損失; c、與容器壁攣擦所造成能量損失; d、氣體因旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的能量消耗; e、排氣管內(nèi)摩擦損失，以及由旋轉(zhuǎn)氣體轉(zhuǎn)為直線氣體造成的能量損失; f、排氣管內(nèi)氣

6、體旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能所造成的損失等。 3、除塵效率 一般指額定負(fù)壓的總效率和分級(jí)效率，但因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)設(shè)備經(jīng)常是在負(fù)荷下運(yùn)行，有些場(chǎng)合把70%負(fù)荷下的除塵總效率和分級(jí)效率作為判別除塵機(jī)能的一項(xiàng)指標(biāo)。從額定負(fù)荷下的總效率與70%負(fù)荷下總效率對(duì)比中，可以看出除塵器負(fù)荷適應(yīng)性。分級(jí)效率是說(shuō)明除塵器分離能力的一個(gè)比較切當(dāng)?shù)闹笜?biāo)。對(duì)統(tǒng)一灰塵粒徑的分級(jí)效率越高，除塵效果越好。在產(chǎn)業(yè)測(cè)試中，一般把3μm、5μm和10μm灰塵的分級(jí)效率作為衡量旋風(fēng)除塵器分離能力的一個(gè)依據(jù)。旋風(fēng)除塵器的分割粒徑50cd和100cd在某程度上也說(shuō)明除塵器除塵效率高低。 4、耗鋼量旋風(fēng)除塵器的耗鋼量是每小時(shí)處理1000m3氣

7、體除塵器本身所需要的鋼材數(shù)目。在除塵效率接近或相等時(shí)，耗鋼量越小越好。處理氣量為3000^12000m3/h的旋風(fēng)除塵器耗鋼量一般為35^50kg/(1000m3);小于3000m3/h氣體流量的阻力除塵器的耗鋼量，一般都在100kg/(1000m3/h)以上;處理氣體流量大于即是20000m3/h時(shí)，所配旋風(fēng)除塵器分兩種情況，一是多筒式旋風(fēng)結(jié)構(gòu)，包括進(jìn)出口組合接管、灰斗和支架的耗鋼量都很高為90~160kg/(1000m3/h)。而雙極旋風(fēng)除塵器，因?yàn)闆](méi)有灰斗和支架，耗鋼量一般都很低，約40~60kg/(1000m3/h)。 5、使用壽命使用壽命與旋風(fēng)除塵器本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、耐磨損措施以及操縱

8、前提有關(guān)。延長(zhǎng)使用壽命的積極措施是:合理組織除塵器內(nèi)部氣流并在內(nèi)部設(shè)抗磨內(nèi)襯。 四、旋風(fēng)除塵器影響因素 （1）二次效應(yīng)一被捕集粒子的重新進(jìn)入氣流 在較小粒徑區(qū)間內(nèi)，理應(yīng)逸出的粒子由于聚集或被較大塵粒撞向壁面而脫離氣流獲得捕集，實(shí)際效率高于理論效率;在較大粒徑區(qū)間，粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒被重新吹起，實(shí)際效率低于理論效率;通過(guò)環(huán)狀霧化器將水噴淋在旋風(fēng)除塵器內(nèi)壁上，能有效地控制二次效應(yīng);臨界入口速度。 （2）比例尺寸 在相同的切向速度下，筒體直徑愈小，離心力愈大，除塵效率愈高;筒體直徑過(guò)小，粒子容易逃逸，效率下降;錐體適當(dāng)加長(zhǎng)，對(duì)提高除塵效率有利;排出管直徑愈少分割直徑愈小，即除塵效

9、率煎高;直徑太小，壓力降增加，一般取排出管直徑de=(0.4~0.65)D; 特征長(zhǎng)度(natural1ength)-亞歷山大公式: L=2.3de(D2/A)1/3 排氣管的下部至氣流下降的最低點(diǎn)的距離 旋風(fēng)除塵器排出管以下部分的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)接近或等于I,筒體和錐體的總高度以不大于5倍的筒體直徑為宜。 （3）運(yùn)行系統(tǒng)的密閉性，尤其是除塵器下部的嚴(yán)密性:特別重要，運(yùn)行中要特別注意。在不漏風(fēng)的情況下進(jìn)行正常排灰 (4)煙塵的物理性質(zhì) 氣體的密度和粘度、塵粒的大小和比重、煙氣含塵濃度 (5)操作變量 提高煙氣入口流速，旋風(fēng)除塵器分割直徑變小，除塵器性能改善;入口流速過(guò)大，已沉積的粒子

10、有可能再次被吹起，重新卷入氣流中，除塵效率下降;效率最高時(shí)的入口速度，一般在10~25m/s范圍。 2、設(shè)計(jì)選型 （1）根據(jù)含塵濃度、顆粒分布、密度除塵要求，允許阻力，制造條件 V1=√2ΔP/ξρ （2） 確定除塵器進(jìn)口截面A，入口寬度b，高度h A=bh=Q/V1 （3） 確定各部分幾何尺寸 原則①為防止離子短路，漏到排出口，h≤S（排氣管插入深度） ②為避免過(guò)高壓力損失b≤(D-de)/2 ③為保持渦流終端在椎體內(nèi)部（H+L）≥3D ④為粉塵易滑動(dòng)椎角=7o~8o. 尺寸名稱 XLP/A XLP/B XLT/A XLT 入口寬度b √A/3 √A

11、/2 √A/2.5 √A/1.75 入口高度h √3A √2A √2.5A √1.75A 筒體直徑D 上3.85b 下0.7D 3.33b 3.85b 4.9b 排出管直徑de 上0.6D 下0.6D 0.6D 0.6D 0.58D 筒體長(zhǎng)度L 上1.35D 下1.0D 1.7D 2.26D 1.6D 椎體長(zhǎng)度H 上0.5D 下1.0D 2.3D 2.0D 1.3D 排灰口直徑d1 0.0296D 0.43D 0.3D 0.145D 進(jìn)口速度為右值時(shí)壓力損失 12m/s 700（600） 5000(420) 86

12、0(770) 440(490) 15m/s 1100（940） 890(700) 1350(1210) 440(490) 18m/s 1400（1260） 1450(1150) 1950(1740) 990(1110) 五、設(shè)計(jì)資料 (1)所處理的粉塵為某水泥干燥窯的排煙，主要成分為水泥粉塵; (2)平均煙氣量為2300 m3/h,最大煙氣量為3450 m3/h (3)煙氣日變化系數(shù)KΘ=1.5 (4)氣溫293 K,大氣壓力為101325 Pa (5)煙氣顆粒物特征: 粒徑范圍:5~80um 中位徑: 36.5um 主要粒徑頻數(shù)分布: 粒徑/u

13、m 5~25 25~35 35^ 45 45~55 55^ 65 65^ 75 75~80 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% 22.75 24.68 16.63 7.20 9.83 11.70 7.20 顆粒物濃度: 3000 kg/m3 空氣密度: 1.205 kg/m3 空氣粘度: 1.81X10-8Pa. s (6) 作為后繼處理的前處理器，要求顆粒物的總?cè)コ什坏陀?0%。壓力損失不高于2500Pa。 6、 旋風(fēng)除塵器的選型設(shè)計(jì) 6.1旋凡除塵器型號(hào)的選擇 選用切向入口XCF型普通旋風(fēng)除塵器,并根據(jù)拉普尓的標(biāo)準(zhǔn)尺寸比例迸行設(shè)計(jì)。 6.2旋風(fēng)除塵器的尺寸

14、設(shè)進(jìn)口面積為A,取進(jìn)口速度v=12m/s,因此: A=hxb=qv/v=3450/360012m2=0.08m2 根據(jù)拉普尓標(biāo)準(zhǔn)尺寸比例,取h=2b;則 ①入口寬度b b=√A/2=0.2m ②入口高度h h=2b=0.4m ③筒體直徑D D=4b= O.8m ④排氣管直徑d d=0.5D=0.4m ⑤卸灰口直徑d d=0.25D= 0.2m ⑥筒體長(zhǎng)度l1 l1= 2D =1.6m ⑦椎體長(zhǎng)度l2 l2=2D=1.6m ⑧排氣管長(zhǎng)度l3 6.3選擇旋風(fēng)除塵器的前后連接管道 通風(fēng)管選擇：選用材料為Q235鋼板，內(nèi)徑為300mm,壁厚2.0mm;

15、排氣管的選擇:選用材料為Q235鋼板,內(nèi)徑內(nèi)300mm,壁厚1.5mm。 6.4計(jì)算除塵效率 計(jì)算旋渦指數(shù)n: 取內(nèi)外渦旋分界圓柱的直徑d。=0.7d，故氣流在交界面上的切向速度為VTO: 外渦旋氣流的平均徑向速度Vr為 臨界分割粒徑dc為: (dc越小,說(shuō)明除塵效率越高，性能越好) 分級(jí)除塵效率的公式為 分級(jí)除塵效率計(jì)算結(jié)果如下: 粒徑/um5~25 25^ 35 35^ 45 45 ~55 55~ 65 65^ 75 75 80 分級(jí)去除效率/%87. 40 93.70 96.30 97.70 98.50 99.00 99. 30 總出塵率η：

16、 6.5計(jì)算壓力損失 壓損系數(shù)ζ： 由于煙氣密度約與空氣密度ρ相等，故有壓力損失為ΔP : 6.6除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的選擇 由最大煙氣量Qmax=3450m3/h“以及壓力損失ΔP=694.08Pa，不考慮除塵設(shè)備壓損等,后選用如下風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī): 風(fēng)機(jī)類型 型號(hào) 全壓/Pa 風(fēng)量/(m3 h-1)功率/KW 功率/Kw 備注 普通中壓風(fēng)機(jī) 4~72 606 ^2300 1310^ 48800 1.1~37 輸送小于80℃且不自燃的氣體 配用電動(dòng)機(jī) 功率/KW 地腳螺栓規(guī)格 Y90s- 2B35 1.5 七、設(shè)計(jì)心得體會(huì) 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我對(duì)《大氣污染控制工程》第六章里旋風(fēng)除塵器的工作原理以及各個(gè)設(shè)備參數(shù)的物理意義等的理解。這樣的設(shè)計(jì)，讓我們對(duì)課本理論知識(shí)有了更深一步的掌握，很有意義!