季欣静大气课程设计.docx

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季欣静大气课程设计

《大气污染控制工程》

课程设计

学院：

制药学院

专业：

环境监测与治理

班级：

环保101

学号：

姓名：

季欣静

指导教师陈志刚

2012年6月

姓名

季欣静

班级

环保101

学号

分项评分

设计过程介绍及自我评价：

经过了这两周的课程设计实训，我对大气污染控制工程这门课得到了进一步的了解。

起先学的都是书本理论知识，现在通过自己设计就结合了实际，使我更加易懂的了解了大气污染有关的一些知识。

在刚开始的几天我根本就不知道从何下手，但后来通过从老师提供信息和网上查阅资料开始设计的，从查资料、选定除尘设备型号、规格、计算、画CAD图，虽然中途出现了很多问题，但最终还是经过和同学一起研究讨论，慢慢的都解决了。

通过这次课程设计，使我对大气的不了解，对如何选除尘设备，如何计算等等······的问题，都有了更深的了解。

我觉得我懂的了很多，也逐渐提高了我的能力。

项目

应得分

实得分

除尘概述

设计点分析

除尘器选型

设计计算

设计说明

图纸

总分

100

水泥厂石灰石二破除尘系统设计

一、水泥厂除尘概述

（一）、工艺流程

1、破碎及预均化

（1）破碎水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。

石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。

（2）原料预均化预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。

2、生料制备

水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。

因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。

3、生料均化

新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。

4、预热分解

把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。

（1）物料分散

换热80%在入口管道内进行的。

喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。

（2）气固分离

当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管）之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。

（3）预分解

预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。

它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。

将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。

因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。

4、水泥熟料的烧成

生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。

5、水泥粉磨

水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。

其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。

6、水泥包装

水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。

（二）、粉尘污染状况：

原通风除尘系统基本上处于报废状态，工人在投料操作中受水泥粉尘污染严重，同时系统产生的粉尘对周围环境造成了很大的污染。

近几年经有关环保部门的每年检测，投料车间的粉尘浓度为84mg/m3，超过国家规定的最高容许浓度6mg/m3的13倍，操作室的粉尘浓度为36mg/m3，超过国家规定的最高容许浓度6mg/m3的5倍。

投料时整个投料车间内到处弥漫着水泥粉尘，地面上的水泥积尘很多。

（三）、水泥厂粉尘特点

（1）烘干物料产生的烟气

烘不同物料所产生的烟气的特性有所不同,但一般含尘浓度比较高,含湿量大且波动范围大,露点温度高,正常情况下废气温度较低,废气中粉尘粒径范围宽且有一定的腐蚀性。

（2）粉磨产生的废气

生料磨废气中的含湿量因各厂工艺不同区别较大。

水泥磨入磨物料都是干料,其排风含湿量低,一般无结露危险,粉尘粒径较小。

随着水泥工艺技术的进步,高效选粉机的使用会使水泥磨排出的灰尘浓度越来越高,有时会超出1000g/m3。

（3）立窑的烟气

立窑烟气的治理难度不是其烟气量大（比旋窑窑尾废气量小得多），也不是其粉尘浓度高（立式磨和O2Sepa选粉机的排放浓度几十倍甚或上百倍于它），而是其烟气的“湿、蚀、变”的特殊工况。

“湿”指烟气含湿量大,露点温度高,酸露点温度更高；“蚀”指含腐蚀性烟气,尤其是添加复合矿化剂后氟酸的腐蚀尤为强烈；“变”指废气量、含尘量、温度、湿度和粉尘比电阻值等参数随工艺操作条件的频繁变化,而波动范围较大。

（四）、水泥厂的除尘情况

1.原材料的除尘

原材料的破碎、输送与储存过程中的扬尘点,原来多采用高压管式电除尘,但效果比较差,改用袋式除尘器,将几个扬尘点集中除尘。

但对扬尘点除尘器的选型,清、卸灰参数的确定及滤料选用存在许多问题。

解决方法一般有：

针对不同类型的破碎机,在过滤风速上选择冲击式小于积压式破碎机,因为冲击式破碎机的微细粉尘易造成袋式除尘器穿袋；皮带输送机属敞开式输送方式,可采用单机式脉冲袋式除尘器直接收尘后排至皮带上；螺旋式及斗提式输送机属密闭式输送方式,可在进料口处设置抽风罩并进行脉冲袋式除尘；对储料库可不设灰斗,滤袋上的粉尘经脉冲喷吹后自然落回库内；破碎部位除尘器壳体可不用保温。

针对粘土烘干系统除尘,需要进行高温抗结露,主体防腐、保湿、温度自动控测和调节；而对于烘干机滤料的选取首先要考虑采用高温过滤。

2．煤粉的除尘

由于含煤粉气体易燃易爆,成堆的煤粉在一定条件下也会自燃,所以煤磨系统除尘设备必须考虑防燃防爆、安全卸压问题,如在除尘器上设防爆阀。

同时煤磨用袋式除尘器必须采用抗静电滤料（如纤维防静电混纺织物）,防止由于静电引起燃烧、爆炸事故。

3．生料粉的除尘

应采取措施以保证漏风率低于2%，不带烘干的生料磨可采用常温脉冲袋式除尘器。

4．水泥粉的除尘

当前水泥磨主要采用“气箱脉冲袋除尘器”。

这种除尘器因采用压缩空气清灰,清灰力度较大。

采用“气箱脉冲袋除尘器”的同时,还要选择能够处理高浓度含尘气体的滤料,如薄膜覆合聚酯针刺毡具有独特的交叉微孔特性,可实现近于零排放,并且阻力低而稳定,过滤速度快（1.5m/min）,对吸湿性强、易粘结硬化的粉尘具有良好的剥离性。

薄膜覆合聚酯针刺毡的正常使用寿命可达3～8年,可保证废气的粉尘排放浓度低于20g/m3。

5．立窑烟气的除尘

过去对立窑烟尘污染的治理比较重视,采用沉降室、湿法除尘和电除尘等多种除尘方式,由于设备简陋,除尘效率低,烟尘排放浓度严重超标。

现今国内采用脉冲袋式除尘器取得了很好的效果。

根据立窑烟气性质,滤料选择仍是关键。

首先要考虑满足高温及耐腐蚀的要求；其次考虑滤料的力学性能、耐磨折性和经济性，而通过特殊处理的玻纤滤料可满足上述要求。

目前,国内已有2000多台玻纤袋式除尘器成功地运用于立窑烟尘污染的治理，另外,将传统的玻纤袋式除尘器的钢结构外壳设计成砖混结构,可以使因立窑烟气腐蚀除尘器壳体而使除尘器失效的问题得以解决。

（五）、水泥厂粉尘排放现状

我国的水泥生产企业是由小到大逐步发展起来的，由于80%左右产量的水泥厂生产线系统中没有配套的环保设备，工业的主要排放源,严重污染了大气。

我国水泥工业对大气所产生影响的主要污染源是粉尘和废气，粉尘污染排放高于国外15倍，粉尘主要是由于水泥生产过程中物料的破碎、烘干、粉磨、煅烧等工序产生的废气排放或外逸而引起的。

水泥工业对大气环境产生影响的废气。

主要表现如下：

（1）、在我国一次能源消费结构中，煤炭占75%，而水泥是直接燃烧的用煤大户。

（2）、我国水泥窑炉设备技术及制造水平较低，能源利用率不高，平均热效率不足40%。

（3）、水泥工业中中小型企业占有很大的比重，所造成的大气污染是惊人的。

二、设计点情况分析

1、污染源分析

1.1生产设备简介

颚式破碎机一级破碎后，由BS00皮带机输送至1000×700反击式破碎机进行二级破碎，成品料经HL300斗式提升机、KSⅢ400刮板机输送人库。

反击式破碎机概述：

自1946年问世以来，在短短的50余年时间内发展极快。

反击式破碎机除了和锤式破碎机一样具有破碎比大、产品粒度均匀且过粉碎现象少、能耗低、设备制造容易、维修方便等优点外，还具有产品粒度调整范围大，能选择性破碎等优点。

所以，在我国一度曾试图用它代替锤式破碎机。

反击式破碎机的类型比较多，主要分为单转子和双转子两大类。

其分类详见下表。

1.2反击式破碎机的工作原理：

反击式破碎机（反击破）利用高速旋转的转子上的板锤，对送入破碎腔内的物料产生高速冲击而破碎，且使已破碎的物料沿切线方向以高速抛向破碎腔另一端的反击板，再次被破碎，然后又从反击板反弹到板锤，继续重复上述过程。

在往返途中，物料间还有互相碰击作用。

由于物料受到板锤的打击、与反击板的冲击以及物料相互之间的碰撞，物料不断产生裂缝，松散而致粉碎。

当物料粒度小于反击板与板锤之间的缝隙时，就被卸出。

反击式破碎机（反击破）能处理粒度不大于120-500毫米、抗压强度不超过320兆帕的各种粗、中、细物料矿石、岩石（花岗岩、石灰石、混凝土等），广泛用于水电、高速公路、人工砂石料、破碎等行业。

该系列反击式破碎结构独特、配备高铬板锤、独特的反击衬板；适合硬岩破碎、高效节能；，排料粒度大小可调，能简化破碎流程，而且具有破碎比大、破碎效率高、产品形状呈立方体、可选择性破碎等优点。

1.3反击式破碎机主要产尘分析：

（1）.加料口产尘分析

因为不是全封闭密闭式。

破碎机工作时，石料被挤压、撞击，石粉间隙中的空气被挤压而向外高速运动，带动粉尘一起逸出，瞬间扬起大量粉尘。

含尘气流通过溜槽向下排出（少部分）或通过加料口向上排出（大部分），使加料口周围产生高浓度的粉尘。

（2）.卸料口产尘分析

石料破碎后，经溜槽排到破碎机下部的受料设备（胶带输送机）上，由于给料口与卸料El之间有一落差，石粉流与周围空气产生剪切作用。

空气被卷进物料流中.石粉流逐渐扩散，相互的卷吸作用使粉尘不断地向外飞扬;同时，输送机的胶带有一运动速度。

石粉流与胶带面的冲击，瞬间在卸料口扬起粉尘，并向四周飞扬。

（3）其废气收集和排放描述

在石灰石破碎阶段，破碎机的投料口、出料口、振动筛上部及带式输送机转运点等部分可能会有废气排放，用集气罩进行收集，使其经过除尘器达到一定标准后排放。

反击式破碎机剖面图

反击式破碎机

PF-1007Φ1000×700反击式破碎机

本设计选取的设备为PF-1007Φ1000×700反击式破碎机，包装尺寸2400×1560×2660mm；电压功率55KW；进料口尺寸（宽×长）400×730mm；最大进料边长300mm；处理能力30-50t/h。

反击式破碎机技术参数：

型号

规格

进料口尺寸（mm）

最大进料边长（mm）

处理能力（t/h）

电机功率（kw）

重量（t）

外形尺寸

（长×宽×高）

PF1007

Φ1000×700

400×730

300

30-50

9.5

2400×1560×2660

PF1010

Φ1000×1050

400×1080

350

50-90

2400×2250×2630

PF1210

Φ1250×1050

400×1080

350

70-130

110

2700×2340×2900

PF1214

Φ1250×1400

400×1430

350

90-180

132

2700×2440×2870

PF1315

Φ1320×1500

860×1520

500

120-250

185

2860×2800×3050

PF1320

Φ1320×2000

860×2030

500

200-350

220

2900×3200×3250

2、设计参数确定

废气量：

2500m3/h粉尘初始浓度:

40g/m3温度:

25-50℃

湿度:

5%除尘效率：

99.95-99.98%

3、除尘要点分析

袋式除尘器的运转可分为试运转与日常运转。

首先，进行试运转时，必须对系统的单一部件进行检查，然后做适应性运转，并要作部分性能试验。

在新的袋式除尘器试运行时，应特别检查风机的旋、转速、轴承振动和温度；处理风量和各测试点压力与温度是否与设计相符；清灰周期及清灰时间的调整，这项工作是左右捕尘性能和运转状况的重要因素。

清灰时间过长，将使附着粉尘层被清落掉，成为滤袋泄露和破损的原因。

如果清灰时间过短，滤袋上的粉尘尚未清落掉，就恢复过滤作业，将使阻力很快地恢复并逐渐的增高起来，最终影响其使用效果。

两次清灰时间间隔称清灰周期，一般希望清灰周期尽可能的长一些，使除尘器能在经济的阻力条件下运转。

因此，必须对粉尘性质、含尘浓度等进行慎重地研究，并根据不同的清灰方法来决定清灰周期和时间，并在试运转中进行调整达到较佳的清灰参数。

在日常运转中，仍应进行必要的检查，特别是对袋式除尘器的性能的检查。

要注意主机设备负荷的变化会对除尘器性能产生的影响。

在机器开动之后，应密切注意袋式除尘器的工作状态，做好有关记录。

在袋式除尘器的日常运行中，由于运行条件会发生某些改变，或者出现某些故障，都将影响设备的正常运转转况和工作性能，要定期的检查和适当的调节，目的是延长滤袋的寿命，降低动力消耗及回收有用的物料。

三、除尘设备选型

1、除尘设备的型号规格

因本次设计的处理量为2500m3/h，所以选脉冲袋式除尘器的型号为MC24

XLP（CLP）/A型旋风除尘器型号为XLP/A-5.2

规格型号;

脉冲袋式除尘器

技术性能型号

MC24

MC36

MC48

MC60

MC72

MC84

MC96

MC120

过滤面积（m2）

滤袋数量

120

过滤风速（m/s）

2-4

处理风量（m3/h）

2160-4300

3250-6480

4320-8630

5400-10800

6450-12900

7550-15100

8650-17300

10800-20800

最大外形尺寸（mm）

长

宽

高

1025

1425

1820

2225

2625

3025

3585

4385

宽1678高3660

清

灰

装

置

脉冲阀数量

耗用压缩空气量（m3/h））

0.07-0.15

0.11-0.22

0.15-0.30

0.18-0.37

0.22-0.44

0.25-0.50

0.29-0.56

0.37-0.73

压缩空气压力（MPa）

0.5-0.7不得低于0.4

XLP（CLP）/A型旋风除尘器

型号

规格

处理

风量

（m3/h）

阻力

（Pa）

效率

（%）

外形尺寸

（长×宽×高）

重量

（Kg）

Ⅰ型

Ⅱ型

X型

Y型

X型

Y型

XLP/A-

3.0

750-1060

441

～

883

382

～

775

～

406×390

×1380

406×390

×1380

XLP/A-

4.2

1460-2060

556×545

×2177

1928×968

×1880

XLP/A-

5.2

2280-3230

711×700

×2701

711×700

×3040

157

122

XLP/A-

7.0

4020-5700

911×910×3489

911×910

×2707

252

203

XLP/A-

8.2

5500-7790

1071×1065×4050

1071×1065

×3540

346

279

XLP/A-

9.4

7520-10650

1226×1222×4616

1226×1222

×4050

450

366

XLP/A-

10.6

9520-13500

1376×1377×5157

1376×1377

×4545

601

460

2、除尘设备选择原因

袋式除尘器效率高，特别是对微细粉尘也有较高的效率，一般对于5μm的粉尘净化率可达99%以下，适应性强，可以捕集不同性质的粉尘。

例如，对于高比电阻粉尘,采用袋式除尘器就比电除尘器优越。

此外，人口含尘浓度在一相当大的范围内变化时，采用袋式除尘器效果好：

使用灵活，处理风量可大可小，结构简单，可以因地制宜采用简易袋式除尘器，或采用效率较高的脉冲喷吹袋式除尘器；并且工作稳定，粉尘便于回收利用，没有污泥处理,腐蚀机体等问题，维护简单。

3、除尘设备、风机和进出管布局说明

根据实际情况和现场要求，采用密闭二级净化除尘系统，即在破碎车间采用对反击式破碎机进行局部密闭，由风机负压经过管路将含尘空气引入除尘器，经除尘器净化后排入大气。

布局流程为破碎机——除尘器——除尘器——风机。

三、设计计算

1、粉尘达标排放的验算

（1）1-C2/40=99.95%

C2=0.02g/m3<0.024g/m3

（2）1-C2/40=99.98%

C2=0.008g/m3<0.024g/m3

所以该除尘器符合要求。

下表为生产设备烟尘或粉尘排放限值

2、风管的选择计算

该破碎机为1000×700反击式破碎机，主要处理水泥粉尘。

经查表得其处理废气量为：

2500m3/h，且管材应为钢板比较合适，风速u=16m/s。

确定流量和流速后，管段1—2管道内径计算为：

d=18.8×（Q/u）0.5=18.8×（2500/16）0.5=235mm

查管子的规格取d1-2=250mm，

3、摩擦阻力损失的计算；

因d1-2=250mm，K=0.15,λ=0.0174，λ/d=0.0696

所以管内实际流速：

u1-2=Q/A=2500×4/3600×0.25×0.25×∏=14.15m/s

因其在12~22m/s之间所以符合要求。

3、系统阻力的计算

除尘系统布置示意图

管段沿程阻力损失:

ΔPL1-2=λLρu2/2d=10×0.0696×1.2×14.152/2=83.61Pa

因流经管段3—4、5—6、7-8中的气体流量与管段1—2的流量相同，即：

d1-2=d3-4=d5-6=d7-8=250mm，Q1-2=Q3-4=Q5-6=Q7-8，则λ/d=0.0696，u1-2=u3-4=u5-6=u5-6=u7-8=14.15m/s

所以：

ΔPL3-4=10×0.0696×1.2×14.152/2=83.61Pa

ΔPL5-6=4×0.0696×1.2×14.152/2=33.45Pa

ΔPL7-8=10×0.0696×1.2×14.152/2=83.61Pa

计算局部阻力损失:

管段①～②③～④

2个弯头α=900R/d=0.1／0.25=0.4，查表得ξ=0.23

△Pm=∑ξ×ρu2／2=2×0.23×（1.2×14.12）/2=54.87Pa

管段⑤～⑥，没有局部阻力损失，除尘器阻力损失为1470Pa。

管段⑦～⑧

弯头α=900R/d=0.2／0.25=0.8，查表得ξ=0.23

△Pm=ξ×ρu2／2=0.23×（1.2×14.12）/2=27.44Pa

除尘系统阻力损失

ΔP=ΔPL+ΔPm=83.61+83.61+33.45+83.61+54.87+54.87+27.44+1470=1891.46Pa

管段编号

流量

m3/h

管长

管径

流速

m/s

dm-1

摩擦阻力损失ΔPL

局部阻力系数Σξ

局部阻力损失△Pm（Pa）

管段总阻力损失△P（Pa）

累计阻力损失Σ△P（Pa）

1-2

2500

250

14.15

0.0174

83.61

0.23

54.87

138.48

3-4

2500

250

14.15

0.0174

83.61

0.23

54.87

138.48

276.96

5-6

2500

250

14.15

0.0174

33.45

310.41

除尘器

2500

1470

1780.41

7-8

2500

250

14.15

0.0174

83.61

0.23

27.44

111.05

1891.46

4、风机和电动机的选择及计算

风机的选择

（1）风机风量的计算

Q0=（1+K1）Q=（1+0.1）×2500=2750m3／h

（2）风机风压的计算

△P0=△P（1+K2）=829.98×（1+0.2）=995.98（Pa）

根据计算风量和风压，由通风机样本上选择G4-73-N06A风机

当转速n=1450（r/min）流量Q=8856（m3/h）,P=1057Pa,配套电机为Y112M-4（B35）4KW

Ne=Q0△P0K／3600×1000×

2=2750×995.98×1.3／3600×1000×0.5×0.95

=2.1（KW）

五、设计说明

1、关于设计参数、设计依据的说明

设计参数在下发的资料中所得，设计依据来自大气污染控制工程设计的计算,达到标准,从而采用该设计。

设计依据根据：

水泥厂除尘设计规范

2、本设计实施应注意的事项

由于粉尘的浓度高，温度高致使除尘设备易结露，尤其是在冬季，所以要注意设备的结露问题。

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