大气污染控制工程课程设计文丘里除尘器Word格式.docx
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1）引言
2）方案选择和说明（附流程简图）
3）除尘（净化）设备设计计算
4）附属设备的选型和计算（集气罩、管道、风机、电机）
5）设计结果列表
6）设计结果讨论和说明
7）注明参考文献和设计资料
（二）绘制除尘（净化）系统平面布置图、立面布置图、轴测图
（三）绘制除尘（净化）主体设备图
五设计内容
5.1引言
我国是以煤为主要能源的国家。
随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。
而就我国的经济和技术发展就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。
我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主。
因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO2危害的关键问题。
5.2方案的选择及说明
5.2.1除尘器性能指标
除尘器性能指标包括技术性能指标和经济性能指标，其中，前者包括含尘气
体处理量、除尘效率、阻力损失，后者包括总费用（含投资费用和运转费用）、
占地面积、使用寿命。
上述各项指标是除尘设备选用及研发的依据。
各种除尘设备的基本性（表5-1）
除尘器名称
适用的粒径
范围
（μm）
效率
（%）
阻力
（Pa）
设备费
运行费
重力沉降室
>
50
<
少
惯性除尘器
20-50
50-70
300
旋风除尘器
5-15
60-90
800
中
水浴除尘器
1-10
80-95
600
中下
卧式旋风水膜除尘器
≥5
95-98
冲激式除尘器
95
1000
中上
电除尘器
0.5-1
90-98
多
袋式除尘器
95-99
大
文丘里除尘器
4000
5.2.2除尘器的选择
在选择除尘器过程中，应全面考虑一下因素：
（1）除尘器的除尘效率（各种除尘器对不同粒径粉尘的除尘效率见表1）；
（2）选用的除尘器是否满足排放标准规定的排放浓度；
（3）注意粉尘的物理特性（例如黏性、比电阻、润湿性等）对除尘器性能
有较大的影响
另外，不同粒径粉尘的除尘器除尘效率有很大的不同；
（4）气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力
的出净化设备，去除粗大粉尘，以使设备更好地发挥作用；
（5）气体温度和其他性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素；
（6）所捕集粉尘的处理问题；
（7）设备位置，可利用的空间、环境条件等因素；
（8）设备的一次性投资（设备、安装和施工等）以及操作和维修费用等经
济因素。
综合考虑对除尘效率的要求、水泥的性质及经济成本等宜选用文丘里除尘器。
5.3设计依据和原则
5.3.1依据
（1）同类粉尘治理技术和经验
（2）《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2004）
（3）《大气污染防治技术及工程应用》
（4）《除尘技术手册》（张殿印张学艺编著）
5.3.2原则
本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：
（1）基础数据可靠，总体布局合理。
（2）避免二次污染，降低能耗，近期远期结合、满足安全要求。
（3）采用成熟、合理、先进的处理工艺，处理能力符合处理要求；
（4）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数，
各工艺参数的选择略有富余，并确保处理后的尾气可以达标排放；
（5）在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命；
（6）废气处理系统的设计考虑事故的排放、设备备用等保护措施；
（7）工程设计及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范
和标准。
5.4管道设计计算
5.4.1基本数据
锅炉型号：
FG-35/3.82-M型（35t蒸气/h）；
203.8kg/h；
160℃；
α=1.4；
烟气其他性质按空气计算；
排灰系数28%，按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标准执行：
标准状态下烟尘浓度排放标准：
200mg/m3。
煤的工业分析（无烟煤）：
C：
53.9%、H：
4.08%、S：
0.51%、O：
16.26%、N：
0.77%、水分：
19.02%、灰分：
5.46%。
5.4.2烟气排放量以及组成
表5-2烟气排放量及组成
上表以1kg煤为基准计算
理论需氧量：
44.92+10.2+0.159-5.082=50.197mol
理论空气量：
50.197（1+3.76）=238.94mol
实际空气量：
238.94*1.4=334.51mol
过剩空气量:
334.51-238.94=95.57mol
其中N2:
50.197*3.76=188.74mol
理论烟气量：
44.92+30.967+0.159+0.275=76.321mol
则总烟气量=烟气+过剩空气=（76.321+188.74+95.57）×
22.4×
0.001=8.078m3
乘以用煤量：
8.078*6732.9=54388.3662m3/h=15.1m3/s
1kg烟气中灰分：
54.6*28％=15.288g
15.288*6732.9=102932.575g/h=29.59g/s
烟气含尘浓度：
28.59/15.288=1.87g/m3
据以上数据可得：
5.4.3管道计算
（1）除尘系统工艺流程图
（2）管道直径的确定
管段（1-2）
查设计手册取管道中气速v=12m/s，可得d1-2==根据实际管道情况，管道内为气体如果速度小于12m,则有粉尘堵塞管道，为保证速度不小于12，取d1-2=2.1
实际流速
管段（3-4）标况下温度为120℃，即T=393.15K
取气体流速12m/s，d3-4==
管道取一致，取d5-6=1.4
实际流速
管道3-4与管道5-6的温差为
即5-6的温度为70-12.723=57.3
即T=330.45K
取气体流速12m/s，d5-6==
管道取一致，取d5-6=1.3
管段（7-8）标况下温度为57.3℃，即T=330.45K
管道取一致，取d7-8=1.3
列表为（表5-3）：
5.4.4管道压力损失的计算
5.4.4.1摩擦阻力损失
流体力学原理，气体流经断面性状不变的直管时，圆形管道的摩擦阻力可按下式计算
式中△PL—一定长度管道的摩擦阻力，Pa
L—直管道的长度，m
λ—摩擦阻力系数，无量纲
d—圆形管道内直径，m
ρ—管内气体的密度，kg/m3
υ—管内气体的平均风度，m/s
烟气密度
管段1～2，在操作条件下
，（镀锌管）
管段3～4在操作条件下
管段5～6，在操作条件下
（镀锌管）
管段7～8在操作条件下
整理数据表格如下（表5-4）：
管段
标况下
管道中
摩擦阻力系数
管道长度
气体流速
摩擦阻力损失
体积
密度
1-2
0.61
1.37
0.97
0.012
3
13.14
1.987
3-4
0.88
8
12.33
7.120
5-6
0.79
10
13.77
12.00
7-8
5
5.921
总摩擦压力损失为：
Pa
5.4.4.2局部压力损失
局部压力损失在管件形状和流动状态不变时，可按下式计算
式中△P—气体的管道局部压力损失，Pa
ξ—局部阻力系数
管道1～2，弯头2个ξ1=ξ2=0.18则
管道3～4，弯头2个ξ1=ξ2=0.18则
管道5～6，弯头3个ξ1=ξ2=0.18则
管道7～8，无弯头，故无局部阻力损失
5.4.4.3系统的压力损失
摩擦阻力损失△PL总=27.02pa
局部阻力损失△Pw总=150.216pa
除尘器压损△Pc=5913.5pa
总压力损失△P=△PL总+△Pw总+△Pc=6090.736pa
5.5换热器的选型
本设计采用的是管壳式换热器，冷热两种流体在其中换热时，一种流体流过管内，其行程称为管程，另一种流体在管外流动，其行程称为壳程，选用管径为Φ25×
2.5的无缝钢管，型号为BEM700--200--4I的换热器，其主要参数为管外径为25mm,管长9m，换热面积为200m2。
因为换热器的压损相对除尘系统管道和除尘器的压损较小，在这里将其压损忽略不参与后面的有关计算和选型。
5.6文丘里洗涤器几何尺寸和压损计算
文丘里洗涤除尘器是一种高效除尘效率的湿式除尘器。
它即可用于高温烟气降温，也可净化含有微米和亚微米粉尘粒子及易于被洗涤液吸收的有毒有害气体。
实际应用的文丘里洗涤除尘器由文丘里洗涤器、除雾器、沉淀池和加压循环水泵等多种装置组成，其装置系统如下图所示，文丘里洗涤器在该装置系统中起到捕集粉尘粒子的作用。
净化气体与沉降粉尘粒子的雾滴捕尘体的分离都是在除雾器中完成的，本设计中除雾器即脱水器选用旋风水膜除尘器，文丘里洗涤器则由收缩管、喉管和扩张管以及在喉管处注入高压洗涤水的喷雾器组成。
（1）管径
式中D—管径，m；
Q—进口气体流量，53688m3/h一般取进口流速υ1=16～22m/s
出口流速υ2=18～22m/s
喉管流速υr=50～180m/s
取进口流速υ1=20m/s，则进口管径
出口流速υ2=20m/s，则出口管径m
喉管流速υr=80m/s，则喉管管径
（2）管长
渐缩管的中心角α1取25°
，渐扩管的中心角α2取10°
，当选定两个角之后，计算
收缩管长
扩散管长
喉管长度Lr对文丘里管的凝聚效率和阻力皆有影响。
实验证明，Lr=（0.8～1.5）Dr，取Lr=1.5Dr=1.5×
0.4
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