《旋风除尘器 电除尘器》课程设计.docx
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《旋风除尘器电除尘器》课程设计
1．设计内容.....................................3
1．设计基础资料..............................3
2．设计要求..................................3
2．设计计算.....................................3
1．集气罩设计................................3
2．风量计算..................................4
3．旋风除尘器设计选型........................4
4．旋风除尘器效率计算........................7
5．二级除尘器设计选型........................8
6．管道设计计算..............................12
7．风机和电机的选择..........................17
8．排气烟囱的设计............................18
3．心得体会与总结...............................19
参考文献.........................................20
附图.............................................21
题目:
水泥厂配料车间粉尘污染治理工程（课程）设计
一．设计内容
1.设计基础资料
●计量皮带宽度:
450mm
●配料皮带宽度:
700mm
●皮带转换落差:
500mm
●设粉尘收集后,粉尘浓度为2000mg/m3,粉尘的粒径分布如下表.
粒径间隔/μm
<10
10-20
20-30
30-40
>40
质量频率/%
25
25
20
20
10
2.设计要求
●排放浓度小于50mg/m3
●设计二级除尘系统,第一级为旋风除尘器,第二级为电除尘器或者袋式除尘器.
●计算旋风除尘器的分级除尘效率和除尘系统的总效率.
●选择风机和电机
●绘制除尘系统平面布置图
●绘制除尘器本体结构图
●编制设计说明书
2．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。
搅拌机上方采用整体密闭集气罩，尺寸φ2000×500（高度）mm。
传送带上方采用局部密闭集气罩，尺寸1210×1210mm。
2.风量计算
对于整体集气罩，取断面风速为0.6m/s
对于局部集气罩，取断面风速为0.5m/s
总风量
3.旋风除尘器的设计选型
1）设计选型
一级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
本设计采用CLT/A-6型除尘器，入口风速15m/s，风量23340m3/h，外形尺寸如附图3。
2）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。
引起漏风的原因是：
（1）除尘器进出口连接口处的漏风主要是由于连接件使用不当引起的，例如螺栓没有拧紧，垫片不够均匀，法兰面不平整等。
（2）除尘器的本体漏风原因主要是磨损，特别是灰斗因为含尘气流在旋转或冲击除尘器本体时磨损特别严重，根据现场经验当气体含尘质量浓度超过10g/m3，在不到100天时间里可能磨坏3mm厚的钢板。
（3）旋风除尘器卸灰装置的漏风。
卸灰阀多用于机械自动式，如重锤式等。
这些阀严密性较差，稍有不当，即产生漏风，这是除尘器运行管理的重要环节。
除尘器一旦漏风将严重影响除尘效率。
据估算，旋风除尘器灰斗或卸灰阀漏风1％，除尘效率下降5％，惯性除尘器灰斗或卸灰阀漏风1％，除尘效率下降10％。
沉降室入口或出口的漏风对除尘效率影响并不大，如果沉降室本体漏风则对除尘效率有较大影响。
因此，必须保持旋风除尘器线管的气密性，不允许有漏风（正压操作时）和吸风现象（负压操作时）。
一般在制造后需要进行气密性试验。
防止磨损的技术措施：
（1）防止排尘口堵塞。
防止堵塞的方法主要是选择优质卸灰阀，使用中加强对卸灰阀的调整和检修。
（2）防止过多的气体倒流入排尘口。
使用卸灰阀要严密，配重得当，减轻磨损。
（3）应该常检查除尘器有无因磨损而漏气的现象．以便及时采取措施。
可以利用蚊香或香烟的烟气靠近易漏风处，仔细观察有无漏气。
（4）尽量避免焊缝和接头。
必须要有的焊缝应磨平，法兰连接应仔细装配好。
（5）在灰尘冲击部位使用可以更换的抗磨板。
或增加耐磨层。
如铸石板、陶瓷板等。
也可以用耐磨材料制造除尘器，例如，以陶瓷制造多管除尘器的旋风
子；用比较厚或优质的钢板制造除尘器的圆锥部分。
（6）除尘器壁面的切向速度和入口气流速度应当保持在临界范围以下。
（7）采取有效的防腐措施，在除尘器的外壳一般要刷一层红丹、二层耐腐漆或耐热漆。
旋风除尘器的堵塞和积灰主要发生在排尘口附近，其次发生在进排气的管道里。
引起排尘口堵塞通常有两个原因，一是大块物料（如刨花、木片、木栉等）或杂物（如从吸尘口进入的塑料袋、碎纸、破布等）滞留在排尘口形成障碍物，之后其他粉尘在周围堆积，形成堵塞。
二是灰斗内灰尘堆积过多，不能及时顺畅排出。
不论哪一种情况，排尘口堵塞严重都会增加磨损。
降低除尘效率和加大设备
的压力损失。
预防排尘口堵塞措施：
（1）在吸气口增加栅网，既不增加吸风效果，又能防止杂物吸入。
（2）在排尘口上部增加手掏孔，其位置应在易堵部位，大小以150x
150ram的方孔即可。
手掏孔盖的法兰处应加垫片并涂密封膏，避免漏风。
平时检查维修中可用小锤敲打易堵处的壁板听其声音，以检查是否有堵塞。
与袋式吸尘器、电除尘器不同，旋风除尘器的进气口或排气口形式通常不
进行专门设计，所以在进、排气口略有粗糙直角、斜角等就会形成粉尘的粘附、加厚，直至半堵塞或堵塞。
因为除尘器压力损失的大小和内部气流强弱有直接
关系，故可依靠测定压力损失来检查工作状态正常与否。
如果除尘器内部有灰尘堵塞，压力损失就上升或者压力虽未上升，则气体流量减小，遇到这两种情况。
都应该检查设备是否存在堵塞情况。
避免和预防堵塞的第一个环节是从设计中考虑，设计时要根据粉尘性质和气体特点使除尘器进、出口光滑。
避免容易形
成堵塞的直角、斜角。
加工、制造设备时要打光突出的焊瘤、结疤等。
运行管理旋风除尘器要时常观察压力、流量的异常变化，并根据这些变化找出原因，及时消除。
总之，防止旋风除尘器的堵塞和积灰要做到：
（1）灰斗内的粉尘位应在允许范围内；
（2）排灰和运灰工具良好；（3）及时清除灰斗中的灰尘；（4）防止贮灰和集灰系统中的粉尘接块硬化。
4.旋风除尘器除尘效率计算
旋风除尘器的筒体直径、气体进口以及排气管形状和大小都是影响旋风除尘器的主要因素。
涡流系数n
取气流切向速度v=18m/s，内外交界面圆柱直径d0=0.25m，交界面圆柱高度h0=4m
气流在交界面的切向速度
外涡旋气流平均径向速度
分隔粒径
分级效率
由此可以计算分级除尘效率和总效率
旋风除尘器分级效率计算表
粒径范围dp/μm
<10
10-20
20-30
30-40
>40
平均粒径范围/μm
5
15
25
35
40
质量百分数gi/%
25
25
20
20
10
分级效率ηi/%
48
70
82
88
90
总效率η/%
ηigi/%
12
17.5
16.4
17.6
9
η=Σηigi
72.5
5.二级除尘器的设计选型
为安全起见，取旋风除尘器总效率为65%
二级除尘系统的进口浓度
出口浓度为0.05g/m3，则二级除尘效率最低为
二级除尘系统采用袋式除尘器，袋式除尘器的过滤机理主要有截留、惯性沉降、扩散沉降、重力沉降、静电沉降。
主要优点有：
除尘效率高，适应性强，使用灵活，结构简单，工作稳定。
脉冲布袋除尘器的工作原理：
（1）风机，脉冲阀：
除尘器的风机不停转动将含粉尘的空气抽上来，通过滤布过滤；脉冲阀是脉冲喷吹清灰装置的执行机构和关键部件，主要分为直角式、淹没式、和直通式。
直角式脉冲阀的特征是阀的空气进出口管成直角。
脉冲控制仪发出指令，按顺序触发各个脉冲控制阀．开启阀门，使压缩空气由喷吹管各孔眼喷射到各对应的文氏管，在高速气流（称为一次风）通过文氏管时，诱导数倍于一次风的周围空气（称为二次风）进入滤袋，造成滤袋瞬间急剧膨胀，由于气流的反向作用，使积附在滤袋上的粉尘清理下来，使布袋时刻保持通风不发生堵塞。
（2）吸灰：
当特定的时间到达时，电脑发出指令，“除尘集灰仓开门装置”中的气缸动作，将门打开，此时除尘器主要抽过渡仓里的灰。
过渡仓里的灰主要是：
粉称排到过渡仓的灰加上斜皮带机往过渡仓投骨料产生的灰。
抽一段时间后“除尘集灰仓及开门装置”中的气缸动作，将门关闭，此时除尘器主要抽搅拌主机
里的灰。
含尘气体进入除尘器内，穿过滤袋，物料被滤袋截留，沉积在滤袋外壁上，过滤后的洁净气体经文氏管进入上箱体后从引风机出风管排出，
脉冲阀循环工作时，除尘清理动作也就相应循环。
使得吸附在布袋外侧的粉尘在重力作用下，落入“集灰仓”中。
当位于集灰仓底部的门打开的时候，可将
收集到的灰投入过渡仓，进而投入主机进行回收。
脉冲喷吹清灰方式的特点在于它短期性的喷吹过程和相对较高的剩余压力施加滤袋的内侧。
其过程是：
从喷嘴出来的压缩空气流吸引着周围空气，在袋内形成高于正常状态的压力，在这种压力作用下，包裹在金属框架上的滤袋被吹压鼓涨起来，粉尘层发生变形、
断裂，以团状脱离开滤布，下落，与此同时袋内压力并非稳定的停留于某常值，而是一开始压力突升，滤袋快速膨胀。
由于猛烈的变形鼓涨，滤袋内体积空间
突然变大，压力又下降。
而且由于尘层的脱落，阻力变低，进入袋内的气量也随之而增大，这样，在短促的时间内形成滤袋往复的“鼓、瘪、鼓”波浪式变化，
而影响滤袋上部洁净气集气箱内压力下降，含尘气流箱内压力上升。
在这里也连带产生压力的波浪式变化。
正由于这种高加速度、振动和滤袋变形的综合作用，才使脉冲喷吹清灰有了很高的清灰效率。
由于清灰效果好，喷吹时间又短，它可以在不停风的状态下进行喷吹清灰，清灰次数频繁，从而保持滤袋经常处于良好的透气状态，过滤风速也可相应提高。
本设计采用LYC/WJ-240型旁插扁袋脉冲袋式除尘器。
采用该除尘器，具有占地面积小，设备高度低，质量轻，便于室内布置，除尘效率高，投资费用少等特点。
模块式箱体结构使搬运和安装简单方便。
采用上进气结构，便于粉尘沉降，提高清灰效果，降低设备压力，在一定程度上避免了一般袋式除尘器占地面积大，造价高，系统复杂的缺点。
该除尘器处理风量21600—28800m3/h，过滤面积240m2，电机功率1.5kw，脉冲阀40个，设备质量6470kg，除尘效率95%以上。
出口浓度
符合处理要求
二级除尘总效率
袋式除尘器要具有较高的过滤效果需要达到三方面的要求。
（1）除尘器的滤袋要采用能适应不同工作状况的优质滤料，同时也要注意滤料的加工质量。
（2）要求具有强劲可靠的清灰机构，控制设备阻力。
（3）具有完善合理的自动控制程序，保证除尘设备连续稳定地运转。
袋式除尘器是依据滤料固有的物理过滤特性以及附着在滤料表面粉尘层的过滤性来截留烟气中具有一定颗粒度的粉尘。
它依赖于滤料在厚度方向的纤维密度来决定过滤能力，成为深层过滤技术。
滤料应根据生产实际情况以及过滤器的工作要求选择。
滤料是袋式除尘器的核心，关系到除尘器能否长期、可靠、高效地使用。
滤料失效的形式有不可恢复性堵塞失效、高温失效、腐蚀性失效、机械损失失效等。
所以滤料的选择应主要考虑以下几个方面。
含尘气体对袋式除尘器滤料的影响主要体现在以下方面。
（1）烟气温度。
袋式除尘器主要应用在工业锅炉、流化床锅炉、窑炉及燃煤电站锅炉的烟气除尘。
此类烟气温度往往都比较高，气体通入除尘器时温度一般在100℃一300℃左右。
一般的化学纤维在这种温度下性能会受影响，影响过滤性能，所以袋式除尘器的滤料必须采用耐高温的纤维材料。
（2）烟气中酸性气体的腐蚀。
当燃烧高硫煤或者烟气未经脱硫处理，烟气中硫氧化物、氮氧化物浓度很高时，除FT滤料外，其他化学合成纤维滤料均会被腐蚀损坏，使滤袋寿命缩短。
（3）烟气对滤料的氧化作用。
空气中氧气占21%，特别是烟气的温度较高，对滤料会有不同程度的氧化作用，所以滤料要具有抗氧化性。
（4）烟气中水分的作用。
在高温状态下运行工作，当烟气中粉尘含水量超过25%以上时，粉尘易粘袋、堵袋，若材料的抗水解性能不高，水解作用也会使滤料受损。
脉冲清灰具有清灰能力强、清灰效果好的特点。
目前，其在铸造、喷砂、工业锅炉、建材、化工及粮食行业得到了广泛的应用。
根据其喷吹压力的不同，可分为高压脉冲（喷吹压力0.4-0.7MPa）和低压脉冲（喷吹压力0.05-0.07MPa）两类。
其中高压脉冲喷吹压力高，清灰能力大，清灰效果好。
但由于采用高压压缩空气，喷吹压力高，对滤袋的损伤较严重。
因此，此种清灰方式常采用带框架的外滤圆袋或扁袋，要求选用厚实、耐磨、抗张力强的滤料。
长度超过5m的滤
袋应选用高强低伸型，例如针刺毡。
滤料的选择也受过滤速度的影响。
在实际应用过程中，有的厂家采用较高的过滤速度。
因为这样会使一次性投人降低，但是会使运行阻力加大，对滤料性能要求较高，滤料的寿命也会降低。
较低的过滤风速可使袋式除尘器保持适当的压力降和较低的清灰频率，对滤料强度的要求就相对较低了。
当颗粒微细，如碳素微尘，其穿透力强，采用普通结构的机织滤料往往难以达标排放，这就要求采用致密度高的材料。
例如超细纤维制作的滤袋，或者在纤维加工过程中采用针刺技术。
为了使滤料能更有效地清灰和保持过滤环境的安全性，其抗静电性能至关重要，另外，滤料本身应该具有抗折叠性，特别是玻璃纤维，它具有优异的性能，但是纤维脆性强，在安装、修补、更换、检查时容易因为碰撞而破坏。
滤料的种类很多，按滤料纤维可分为三类：
天然纤维、合成纤维和无机纤维。
由这三种滤料纤维及编织工艺的不同派生出名目繁多、使用途径各不相同的各种滤料。
水泥行业使用的滤料首先对滤料的耐温性能要求非常高，其次是附着灰量大、化学负荷重。
从实用的角度出发，选择滤料应遵循以下几条原则：
（1）能耐与要求处理的含尘气体温度相适应的温度。
（2）过滤性能好，流体阻力低，适合用于所处理的粉尘特性。
（3）滤料质地均匀，机械强度高，收缩率低，使用寿命长。
（4）化学稳定性好，耐酸碱。
（5）滤料经济并方便采购。
本设计采用涤纶作为滤料，因为通过综合的比较，涤纶的耐磨损性和过滤性能都较好，也能达到耐酸耐碱的要求，价格便宜，缺点在于耐湿热性较差，但在水泥的配料产房这种环境下使用，已经能满足需要。
6.管道设计计算
一般情况下，管道配置应遵循下列一般性原则。
（1）管道系统配置应从总体布局考虑，对全车间管线通盘考虑，统一规划，合理布局，力求简单、紧凑、实用、美观，而且安装、操作、维修方便，并尽可能缩短管线长度，减少占地与空间，节省投资。
（2）对于有多个污染源的场合，可以分散布置多个独立系统，也可以采用集中布置成一个系统。
在划分系统时，要考虑输送气体的性质。
当污染物混合后会引起燃烧、爆炸；不同温度、湿度的烟气混合后会引起管道内结露；或者因烟尘性质不同而影响净化效率及综合利用时，则不能将其合在一个净化系统内进行处理。
除此之外，课考虑采取集中或组合式净化系统来处理各种受污染气体，获得最佳的净化效果和经济效益。
（3）管道布置应力求顺直、减少阻力。
一般圆形管道强度大、耗用材料少，但占用空间大。
矩形管件占用空间小、容易布置。
管道铺设分明装和暗装，应尽量明装，不宜明装方采用暗装，以方便检修。
管道应尽量集中成列、平行安装，并尽可能靠墙、梁、柱、设备及管道之间要保持一定距离，以满足安装、施工、管理、维修及热胀冷缩等诸因素的要求。
（4）尽量避免遮挡室内采光和妨碍门窗的开闭；应避免通过电动机、配电盘、仪表盘上方；应不妨碍设备、管件、阀门和人孔的操作和检修；应不妨碍吊车通过。
（5）水平管道的敷设应有一定的坡度，以便于放水、放气、疏水和防止积尘。
（6）以焊接为主要连接方式的管道中，应设置足够数量的法兰，方便检修、安装。
（7）管道和阀件不宜直接支承在设备上，需单独设置支架和吊架；保温管的支架应设管托；管道的焊缝应布置在施工方便和受力小的位置，焊缝不得位于支架处。
（8）对于除尘系统的管道，在采用水平敷设时，应保证足够的流速，以防积尘。
一般尽可能采用垂直或倾斜敷设，倾斜角度不小于烟尘的安息角。
对于容易积尘的管道应设置清灰孔。
当气体含尘浓度较大时，应将风机设于净化装置后面。
下图为本设计管道布置简图和处理流程
管道压力损失计算
1）Q=0.732m3/s=2653m3/hv=16m/s本段长度L1=8.5m
查《全国通用通风管道计算表》得
实际流速v1=16.3m/s管径d1=240mm
动压153.7Pa摩擦阻力系数0.0805
集气罩ξ=0.1290º弯头ξ=0.25直流三通ξ=0.1
摩擦压力损失
局部压力损失
本段总压力损失
2）Q=2635.2m3/hv=18m/sL2=3.5m
查表得v2=19.8m/sd2=220mm
动压235.4Pa摩擦阻力系数0.0888
3）Q=5270.4m3/hv=16m/sL3=5m
查表得v3=16.4m/sd3=340mm
动压161.5Pa摩擦阻力系数0.0523
4）Q=2635.2m3/hv=16m/sL4=3.5m
查表得v4=16.6m/sd4=240mm
动压165.5Pa摩擦阻力系数0.0805
5）Q=7905.6m3/hv=18/sL5=5m
查表得v5=19.7m/sd5=380mm
动压233Pa摩擦阻力系数0.0451
6）Q=0.678m3/s=2441m3/hv=16m/sL6=3m
查表得v6=15.4m/sd6=240mm
动压142.5Pa摩擦阻力系数0.0809
7）Q=10346.4m3/hv=16m/sL7=6m
查表得v7=16.1m/sd7=480mm
动压155.7Pa摩擦阻力系数0.034
进入除尘阶段以下计算Q=20692.8m3/h
8）v=16m/sL8=10m
查表得v8=15.6m/sd8=670mm
动压165.5Pa摩擦阻力系数0.0228
旋风除尘器阻力1210Pa
9）v=16m/sL9=5m
查表得v9=15.2m/sd9=700mm
动压138.7Pa摩擦阻力系数0.0218
布袋除尘器阻力500Pa
10）v=16m/sL10=7m
查表得v10=15.2m/sd10=700mm
动压138.7Pa摩擦阻力系数0.0218
11）v=16m/sL11=15m
查表得v11=15.2m/sd11=700mm
动压138.7Pa摩擦阻力系数0.0218
12）总压力损失
管道计算表
编号
流量Q/（m3/h）
管长L/（m）
管径d/（mm）
流速v/（m/s）
摩擦阻力系数
动压/（Pa）
摩擦压损/（Pa）
局部压损/（Pa）
管段压损/（Pa）
1
2653
8.5
240
16.3
0.0805
153.7
105.2
72.2
177.4
2
2635.2
3.5
220
29.8
0.0888
235.4
73.2
110.6
183.8
3
5270.4
5
340
16.4
0.0523
161.5
42.2
32.3
74.5
4
2635.2
3.5
240
16.6
0.0805
165.5
46.6
77.8
124.4
5
7905.6
5
380
19.7
0.0451
233
51.5
46.6
98.1
6
2441
3
240
15.4
0.0809
142.5
34.6
67
101.6
7
10346.4
6
480
16.1
0.034
155.7
32
54.5
86.5
8
20692.8
10
670
15.6
0.0228
165.5
37.3
57.9
95.2
9
20692.8
5
700
15.2
0.0218
138.7
15.1
27.7
42.8
10
20692.8
7
700
15.2
0.0218
138.7
21.2
27.7
48.9
11
20692.8
15
700
15.2
0.0218
138.7
45.4
194.2
239.6
旋风除尘器压损1210Pa
袋式除尘器压损500Pa
总压损3829.1Pa
7.风机和电机选择
选择风机的计算风量：
选择风机的计算风压：
根据此要求选择采用9-26型通风机，主要性能参数如下，外型尺寸如附图5所示。
机号
传动方式
转速/（r/min）
流量/（m3/h）
全压/Pa
内效率/%
所需功率/KW
电动机
型号
功率/kw
12.5
D
960
22206-27757
4779—4028
80.1—80.4
38.7—42.9
Y280S-6
45
配套电机Y280S-6主要性能参数如下
功率/kW
电压/V
接法
转速/（r/min）
电流/A
效率/%
升级会员 