大气污染控制技术课程设计旋风离心式除尘装置的设计.docx

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大气污染控制技术课程设计旋风离心式除尘装置的设计

成绩

课程设计说明书（论文）

题目旋风离心式除尘装置的设计

课程名称大气污染控制工程

院系

专业

姓名

学号

设计地点基础实验中心D-201

指导老师

设计起止时间：

2011年6月20日至2011年7月1日

一、绪论4

1.1废气产生来源4

1.2废气方案的去除方法4

二、各种除尘工艺的比较4

2.1除尘系统的选择6

2.2旋风除尘器的工作原理7

2.3旋风除尘器的应用8

2.4旋风除尘器的并联使用8

2.5除尘器并联方法9

2.5.1进气管并联方式9

2.5.2排气管并联方式9

2.5.3排灰口并联方式10

2.5.4并联后的除尘效率和阻力损失11

2.5.5旋风除尘器的特点12

三、锅炉烟气脱硫工艺选择12

3.1锅炉烟气脱硫工艺的论证选择12

3.1.1脱硫工艺及脱硫吸收器比较选择13

3.2工艺特点21

四、设计计算21

4.1原始参数21

4.2设计要求22

4.3计算烟气排放量及烟气中烟尘和SO2的浓度22

4.3.1蒸发量为35t/h的锅炉所需热量22

4.3.2烟气排放量及组成（标态）23

4.4.3在空气中，O2占21%，因此燃烧1kg煤所需要的理论空气量中N2的量23

4.3.4理论烟气量组成（mol）23

4.3.5烟气中烟尘和SO2的浓度24

4.4旋风除尘器的结构设计24

五、结论25

5.1工艺流程简述25

5.2设备参数25

六、参考文献26

前言

近20年来,随着国民经济的迅速发展,我国的SO2排放量连年增长,SO2的排放已导致许多地区出现了严重的酸雨现象,由此引起我国酸雨区不断扩大,造成全国每年经济损失1000亿元以上,接近当年国民生产总值的2%。

据统计,我国目前约有30万台中小型燃煤工业锅炉,耗煤量占全国原煤产量的1/3。

而这些锅炉中,大部分没有安装脱硫设备,致使许多地区酸雨频频发生,严重危害了工农业生产和人体健康。

因此,烟气脱硫是当前环境保护的一项重要工作。

目前,国内外成熟的脱除工艺有十几种,但都需要较高的基建投资和运行费用。

在我国目前的经济状况下,这对于绝大多数企业来说都是难以承受的。

由于工程基建费用是很难缩减的,而运行费用可以通过改良工艺和优化运行参数等得到降低。

我国大气污染严重，污染废气排放总量处于较高水平。

为控制和整治大气污染，“九五”以来，我国在污染排放控制技术等方面开展了大量研究开发工作，取得了许多新的成果，大气污染的防治也取得重要进展。

在“八五”、“九五”期间，国家辟出专款开展全球气候变化预测、影响和对策研究，在温室气体排放和温室效应机理、海洋对全球气候变化的影响、气候变化对社会经济与自然资源的影响等方面取得很大进展。

近年来，我国环境监测能力有了很大提高，初步形成了具有中国特色的环境监测技术和管理体系，环境监测工作的进展明显。

我国国民经济的高速发展推动了我国环保科技研究领域不断拓展，我国早期的环境科学偏重单纯研究污染引起的环境问题，现在扩展到全面研究生态系统、自然资源保护和全球性环境问题；特别是污染防治，由工业“三废”治理技术，扩展到综合防治技术，由点源的治理技术，扩展到区域性综合防治技术，并研究开发了无废少废的清洁生产工艺、废物资源化技术等。

在大气污染防治技术的研究开发方面，近年来我国取得众多成果，与此同时，如表1所列，大气污染的治理也取得了很大进展。

【表1近年我国大气污染治理取得的一些进展】

大气污染防治

1995年

1996年

1997年

1998年

1999年

2000年

工业废气治理率（%）

82.5

84.4

86.3

87.1

85.1

89.8

建成城市烟尘控制区数（个）

3002

2319

2339

2446

2364

2718

烟尘控制区面积

（平方公里）

12532

12961

15791

13796

16000

18000

“九五”期间全国主要污染物排放总量控制计划基本完成。

在国内生产总值年均增长8.3%的情况下，在大气污染防治方面，2000年全国二氧化硫、烟尘、工业粉尘等项主要污染物的排放总量比“八五”末期分别下降了10～15%。

结合经济结构调整，国家取缔、关停了8.4万多家技术落后、浪费资源、质量低劣、污染环境和不符合安全生产条件的污染严重又没有治理前景的小煤矿、小钢铁、小水泥、小玻璃、小炼油、小火电等“十五小”企业，对高硫煤实行限产，有效地削减了污染物排放总量。

全国23万多家有污染的工业企业中，90％以上的企业实现了主要污染物达标排放。

46个考核的环境保护重点城市中，25个城市实现了大气质量按功能分区达标，有19个城市（区）被授予国家环境保护模范城市（区）。

为控制和整治大气污染，“九五”以来，我国在煤炭洁净加工开发技术、煤炭洁净高效燃烧技术、煤炭洁净转化技术、污染排放控制技术等方面开展了大量研究和开发，取得了许多新的成果。

与此同时，我国大气污染的防治也取得重要进展。

酸雨和二氧化硫控制区的污染防治工作已深入展开。

“两控区”内175个地市和电力、煤炭等行业编制了二氧化硫污染防治规划。

关停小火电机组198台（装机容量208万千瓦）。

8个省、自治区、直辖市开始限制燃煤含硫量。

目前，“两控区”年削减二氧化硫排放量近80万吨，93个城市二氧化硫的浓度达到国家环境质量标准。

旋风离心式除尘装置的设计

一、绪论

1.1废气产生来源

锅炉煤的燃烧产生的二氧化硫。

1.2废气方案的去除方法

先用二级除尘系统除尘（一级预除尘用旋风除尘器、二级用袋式除尘器），再用旋流板塔氢氧化钠法脱硫。

注：

考虑到压损过大对除尘器的不利影响和对操作的要求高，作为一级预除尘除尘要求不高，因此，确定旋风除尘器型号时要求阻力不大于900Pa。

二、各种除尘工艺的比较

  烟气的预除尘设备一般选用重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器、多管旋风除尘器和喷淋洗涤塔等。

它们基本性能如表2—1示。

 【表2—1除尘设备的基本性能】

除尘器名称

阻力（Pa）

除尘效率（﹪）

初投资

运行费用

重力沉降室

50~150

40~60

少

少

惯性除尘器

100~500

50~70

少

少

旋风除尘器

400~1300

70~92

少

中

多管旋风除尘器

800~1500

80~95

中

中

喷淋洗涤塔

100~300

75~95

中

中

【表2—2 各种除尘器设备费、耗钢量及能耗量指标】

除尘器名称

所占空间体积［m3/（1000m3/h）］

存储设备费（比值）

耗钢量［kg/（m3/h）］

能耗量（Kj/m3）

重力沉降室

20~40

1.0

惯性除尘器

0.7~1.2

3.0~6.0

0.15~0.3

旋风除尘器

约1.75

1.0~4.0

0.05~0.1

0.8~1.6

多管旋风除尘器

3.9

2.5~5.0

0.07~0.15

1.6~4.0

【表2—3】

除尘器名称

除尘作用力

最佳粒径/μm

投资比较

阻力Pa

温度℃

备注

重力尘降室

重力

>100

低

200~1000

<400

占地面积大，除尘效率低

惯性除尘器

惯性力

>50

低

400~1200

<400

除尘效率较低

旋风除尘器

离心力

5~20

中

400~2000

<400

通过比较，旋风除尘器管理、制作方便，体积小、价格便宜，因此，选用旋风除尘器作为二级除尘系统中的预除尘。

2.1除尘系统的选择

选用XLP/B型旋风除尘器，由于需要处理较大烟气量，则选用14个子旋风除尘器并联。

Y型

图2-1XLP/B型旋风除尘器

2.2旋风除尘器的工作原理

如图2-1所示，普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体、排灰管和排气管等组成。

当含尘气流以12～25m/s速度由进气管进入旋风除尘器时，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筒体呈螺旋形向下，朝锥体运动，通常称此为外旋流。

含尘气体在旋转过程中产生离心力，将密度大于气体的尘粒甩向器壁。

尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落，进入排灰管。

旋转下降的外旋气流在到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。

根据“旋转柜”不变原理，其切向速度不断提高。

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除尘器中部，由上而下继续做螺旋形运动，即形成内旋流。

净化后的气体经排气管排出，一部分未被捕集的尘粒也由此逃逸。

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，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后到达排出管下端附近被上升的内涡旋带走，从排出管排出，这股旋转气流称为上旋流。

灰斗中外旋流转换为内旋流的区域称为回流区。

对旋风除尘器内气流运动的测定发现，实际的气流运动是很复杂的，除了切向和轴向运动外，还有径向运动。

如，在外旋流，少量气体沿径向运动到中心区域，在内旋流，也存在着离心的径向运动。

图2-2旋风除尘器的工作原理

1-筒体2-锥体3-排气管4-灰斗

2.3旋风除尘器的应用

旋风除尘器作为一种中效除尘装置，由于其具有结构简单，制造、安装和维护管理容易，投资少，体型和占地面积小等特点，广泛地应用了各种工业部门中。

旋风除尘器一般只适用于净化非粘结性和非纤维性粉尘，温度在400℃以下的非腐蚀性气体。

如果用在高温气体净化上，则需采取冷却措施，或内壁衬隔热材科。

用于净化腐蚀性气体时，则应采用防腐材料制作，或内壁喷涂防腐材料。

旋风除尘器内的旋转气流速度很高，粉尘对壁面的磨损，特别是对锥体部分的磨损较快，所以在设计和运行时应充分注意，采取一定的耐磨措施。

旋风除尘器的除尘效率，除了与其结构型式有直接关系外，还与其卸灰装置I包括灰斗和卸灰阀）好坏克直接关系。

如果卸灰装置的设计或管理不当，造成决斗漏风，破坏了除尘器内的气流运动，将会使已沉降的粉尘再次悬浮飞扬，除尘效率大大降低，或造成排灰口堵塞，使除尘系统瘫痪。

因此，必须对卸灰装置的设计和管理给予高度重视。

旋风除尘器是应用广泛的除尘器之一。

在应用中可以单独供用，也可以单独使用，也可以并联或串联供用。

串联中既有旋风除尘器自身进行串联，也有旋风除尘器与其他类型除尘器的串联使用，在应用中对旋风除尘器采用防磨损措施也很重要。

2.4旋风除尘器的并联使用

旋风除尘器并联使用主要有以下几种原因。

①理论上，两个以上并联使用的小尺寸旋风除尘器比用一台大尺寸同类旋风除尘器，如果入口气流速度保持不变，则除尘效率就会提高。

这时，为了满足必须处理的气体量，就得把若干小直径的除尘器并联使用，否则压力损失会太大。

②在气体负荷变化过大的情况下，当负荷减少时切断部分除尘器，可保持较高除尘。

③有时需要增加处理气体量，采取增添除尘器的办法，和原有除尘器并联使用，以保持效率阻力不变。

④需要维护检修时把并联使用的一部分除拿器切断不影响系统的运行。

2.5除尘器并联方法

当除尘器数目不多时（一般不超过8个）可以采用单管并联，这时，每个除尘器有其自己的进气管和排气管，各自与进气干管和排气干管相连，或者各自单独向大气排气；每个除鉴器可以有单独的灰斗，也可以合用一个灰斗。

2.5.1进气管并