旋风除尘器系统设计.doc

江汉大学 除尘技术课程设计任务书 化学与环境工程 学院 环境工程 系 2007级 环 境 工 程 专业 题目 10000m3/h含尘气流旋风除尘器系统的设计 起止日期2010年6月28日 至2010年 7月3日 学生姓名 周晶 学号 200932000002 指导教师 米 铁 教研室主任 年 月 日审查 系 主 任 年 月 日批准 目的和要求 大气是人类赖以生存的基本环境要素，大多数生命过程（人类、一切动植物和大多数微生物）都离不开大气。大气不仅给人类创造了一个适宜的生活环境，而且能阻挡过量的紫外线照射到地球表面，有效保护地球上的生物。由于大量燃料燃烧产生的含尘烟气、工业废气及汽车尾气的排放等原因，曾发生多起以大气污染为主要特征的公害事件，逐渐引起了世界各国的重视，并着手采取各种措施控制大气污染。 本设计要求完成一个旋风分离器的设计。 主要内容 1、对国内外各种除尘技术原理及相关特性进行简单介绍，着重介绍各种机械式除尘器的原理及其相关特点。 1、 根据实验任务书设计旋风除尘器。 3、绘制设计图纸。 应完成的工作 1、 对国内外各种除尘技术原理及相关特性进行简单介绍，着重介绍各种机械式除尘器的原理及其相关特点。 2、 根据实验任务书设计旋风除尘器。 3、绘制设计图纸 进度安排 2009-2010学年第二学期 第19周周一 收集相关资料，完成初步构思 周二－周四 根据设计任务书设计旋风除尘器，写出设计工艺计算书、绘制设计图纸 周五 上交课程设计报告 应收集的资料及主要参考文献 1、郝吉明，马广大；大气污染控制工程.，北京高等教育出版社 2、张殿印、王纯主编，除尘工程设计手册，北京，化学工业出版社，2003 3、吴忠标主编，实用环境工程设计手册，北京，化学工业出版社，2001 4、M．克劳福特著，大气污染控制理论，科学出版社出版，1987 5、中国期刊网收集相关资料 备注 设计原始数据见设计任务书附页 除尘技术课程设计背景材料 课程设计内容为10000m3/h含尘气流旋风除尘器系统的设计 设计原始数据及相关参数 某工厂一台锅炉，风量10000m3/h，烟气温度150℃，粉尘浓度4.5g/ m3，烟尘密度ρ＝2000kg/ m3，经测试分析，粉尘粒度分布如下表1所示。根据现场实际情况，现欲采用一台旋风分离器进行粉尘的分离，要求设计的旋风分离器的分离效率大于85％，阻力不大于1200Pa。除尘器出口距离引风机距离150m。 表1 烟尘的粒度分布 粒径范围（μm） ＜5 5～10 10～30 30～60 60～80 ＞80 平均粒径（μm） 3 7.5 20 45 70 90 质量百分数分布 6 12 22 29 18 13 根据设计任务书提供的相关数据设计旋风除尘器并进行除尘结构设计计算。 目录 1、前言............................................5 1.1、工作原理.....................................5 1.2、影响旋风器性能的因素.......................6 2、设计方案的确定..................................7 3、工艺设计计算....................................7 3.1、选择旋风除尘器的型式.......................7 3.2、选择旋风除尘器的入口风速...................7 3.3、计算入口面积A..............................7 3.4、入口高度a、宽度b的计算....................7 3.5、计算旋风除尘器的筒体直径...................7 3.6、按尺寸比计算旋风除尘器各部分尺寸...........7 3.7、除尘器阻力与总阻力计算.....................7 3.8、除尘效率计算...............................8 4、课程设计心得...................................10 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流中分离的，用来分离粒径大于510μm以上的的颗粒物。工业上已有100多年的历史。 特点结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。 优点效率80左右，捕集5μm颗粒的效率不高，一般作预除尘用。 旋风除尘器的结构形式按进气方式可分为直入式、蜗壳式和轴向进入式；按气流组织分类有回流式、直流式、平流式和旋流式多种 1.1、工作原理 ⑴气流的运动 普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成; 气流沿外壁由上向下旋转运动外涡旋; 少量气体沿径向运动到中心区域 ; 旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转内涡旋; 气流运动包括切向、轴向和径向切向速度、轴向速度和径向速度。 图1 ⑵尘粒的运动 切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁； 到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗； 上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出。 1.2、影响旋风器性能的因素 ⑴二次效应－被捕集粒子的重新进入气流 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，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率； 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 在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降； 锥体适当加长，对提高除尘效率有利； 排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de（0.6～0.8）D； 特征长度（natural length）-亚历山大公式 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，尤其是除尘器下部的严密性特别重要，运行中要特别注意。 在不漏风的情况下进行正常排灰 4 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 ⑸操作变量 提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善 ； 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，除尘效率下降； 效率最高时的入口速度，一般在10-25m/s范围。 2、设计方案的确定 根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素选择适宜的处理方式，然后进行计算，核对。如果所选的方式符合标准并且除尘效率高和阻力要求，就证明所选的方案是可行的，否则需要重新选取新的方案设计。直到符合标准为止。 3、工艺设计计算 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。取进口速度15m/s。 3.3、计算入口面积A 已知烟气的流量Q10000，15m/s 则入口面积AQ/υ 0.185 3.4、入口高度a、宽度b的计算 查几种旋风除尘器的主要尺寸比例表得 入口宽度b0.304m 高度0.61m 3.5、计算旋风除尘器的筒体直径 筒体直径1.013m 参考XLP/B产品系列，取D1060mm 3.6、按所选择型式的尺寸比计算旋风除尘器各部分尺寸 排出筒直径636mm 筒体长度L1.7D1802mm 椎体长度h2.3D2438mm 灰口直径 3.7、除尘器阻力与总阻力计算 查大气污染控制工程课本表6-1可得XLP/B型旋风除尘器的局部阻力系数值5.8 烟气的密度 则可以求出该除尘器的阻力639.45Pa 已知取排风管的直径为600mm，管道的当量粗糙粒高度K0.15mm。烟气在0 的粘滞系数，烟气的温度T423K。除尘器出口到引风机水平风管的长度0.5m，竖直风管的长度，90 弯头（R/ d 1.5）0.25 风管的面积0.2826 烟气的流速9.8m/s 烟气在工况下的粘度 公式中的C是常数为173； T的单位为K 管内的雷诺数 K/D，根据和K/D查莫迪图可以得沿程阻力系数 则可求得沿程压力损失200.7Pa 局部压力损失 除尘的总阻力 851.91Pa 3.8、除尘效率计算 假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，即15m/s，取内外涡流交界圆柱的直径。 涡流指数 气流在交界面上的切向速度 外涡旋气流的平均径向速度0.82m/s 则分割直径 分级效率 当时0.1594 同理可以演算出7.5 0.5423； 20， 0.8439； 45， 0.9771； 70， 0.9904 90 0.9942 烟尘的粒度分布 粒径范围（μm） ＜5 5～10 10～30 30～60 60～80 ＞80 平均粒径（μm） 3 7.5 20 45 70 90 质量百分数分布 6 12 22 29 18 13 再根据以上烟尘粒度分布表可以求算出总的除尘效率 85.11 四、课程设计心得 大气污染控制是我们的主要专业课之一，虽然在大三开学初我对这门课并没有什么兴趣，甚至觉得枯燥乏味，但在这次课程设计后我发现自己在一点一滴的努力中对大气污染控制技术有了了解。 这次我们课程设计历时三个星期，对我来说学到的不仅是那些知识，更多的是团队和合作。现在想来，也许学校安排的课程设计有着它更深层的意义吧，它不仅仅让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新，还让我们知道了一个团队凝聚在一起时所能发挥出的巨大潜能 三个星期前我们这大组人还在为到底选哪个老师的课题而发生分歧，最后我们还是选择了可爱的米老师，但是随之而来的问题却远比我们想想的要困难的多。 过没想到这项看起来不需要多少技术的工作却是非常需要耐心和精力在三个星期后的今天我已明白课程设计对我来说的意义，它不仅仅是让我们把所学的理论知识与实践相结合起来，提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，更重要的是同学间的团结，虽然我们这次花去的时间比别人多，但我相信我们得到的也会更多 作为一名环境工程的大三学生，我觉得做大气污染控制课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。 在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在做大气污染控制课程设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。 其次，在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如CAD制图、word的使用等。虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。最后，要做好一个课程设计，就必须做到在设计之前，对整个工艺系统有一个全面的了解，知道该工艺有哪些设备及每个设备的工作原理和正常运转的相关参量；在设计程序时，不能妄想一次就将整个设计做好，需要反复修改、不断改进是设计的必经之路；要养成注释的好习惯，一个完美的设计应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题的课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。我们通过查阅大量有关资料，并在小组中互相讨论，交流经验和自学，若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。 11