中南林业科技大学大气课程设计.docx
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中南林业科技大学大气课程设计
中南林业科技大学
林学院
环境工程专业
大气污染控制工程
课程设计
题目:
回转窑石膏粉尘旋风除尘器工艺设计
班级:
2010级环境工程一班
学号:
201000
姓名:
目录
一、旋风除尘器简介················································3
1.1名称···························································3
1.2定义···························································3
1.3工作原理·······················································3
二、旋风除尘器分类················································4
2.1性能分类·······················································4
2.2结构形式分类···················································4
2.3组合、安装情况分类·············································4
2.4气流导入情况分类···············································4
三、所选除尘器(XLP/B型旋风除尘器)简介··························4
3.1石膏粉尘特性分析··············································4
3.2XLP/B型旋风除尘器曲结构和工作原理····························5
3.3XLP/B型旋风除尘器的特点······································6
3.4XLP/B型旋风除尘器型号规格说明································7
四、设计资料要求···················································8
4.1烟气流量及烟气性质··············································8
4.2处理要求························································8
4.3厂区条件························································8
五、旋风除尘器的相关设计计算·······································9
5.1几种旋风除尘器的主要尺寸比例····································9
5.2设计计算························································9
六、卸灰装置······················································11
6.1介绍···························································11
6.2用途···························································12
6.3卸料阀特点·····················································12
七、参考书目······················································12
一、旋风除尘器简介
1.1中文名称:
旋风除尘器
英文名称:
cyclonedustcollector
1.2定义:
利用烟气高速旋转进行惯性分离除尘的设备。
1.3工作原理:
旋风除尘器是除尘装置的一类。
除沉机理是使含尘气流作旋转运动,借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁,再借助重力作用使尘粒落入灰斗。
旋风除尘器是由进气管、排气管、圆筒体、圆锥体和灰斗组成。
旋风除尘器结构简单,易于制造、安装和维护管理,设备投资和操作费用都较低,已广泛用于从气流中分离固体和液体粒子,或从液体中分离固体粒子。
在普通操作条件下,作用于粒子上的离心力是重力的5~2500倍,所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。
在机械式除尘器中,旋风式除尘器是效率最高的一种。
它适用于非黏性及非纤维性粉尘的去除,大多用来去除5μm以上的粒子,并联的多管旋风除尘器装置对3μm的粒子也具有80~85%的除尘效率。
选用耐高温、耐磨蚀和腐蚀的特种金属或陶瓷材料构造的旋风除尘器,可在温度高达1000℃,压力达500×105Pa的条件下操作。
从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为500~2000Pa。
因此,它属于中效除尘器,且可用于高温烟气的净化,是应用广泛的一种除尘器,多应用于锅炉烟气除尘、多级除尘及预除尘。
它的主要缺点是对细小尘粒(<5μm)的去除效率较低。
二、旋风除尘器分类
2.1性能分类
①高效旋风除尘器,其筒体直径较小,用来分离较细的粉尘,除尘效率在95%以上;
②大流量旋风除尘器,筒体直径较大,用于处理很大的气体流量,其除尘效率为50-80%以;
③通用型旋风除尘器,处理风量适中,因结构形式不同,除尘效率波动在70-85%之间,
④防爆型旋风除尘器,本身带有防爆阀,具有防爆功能。
2.2结构形式分类
可分为长锥体、圆筒体、扩散式、旁路型。
2.3组合、安装情况分类
分为内旋风除尘器、外旋风除尘器、立式与卧式以及单筒与多管旋风除尘器。
2.4气流导入情况分类
气流进入旋风除尘后的流路路线,以及带二次风的形式可概括地分为以下两种:
①切流反转式旋风除尘器
②轴流式旋风除尘器
三、所选除尘器(XLP/B型旋风除尘器)简介
3.1石膏粉尘特性分析
石膏是一种矿物名,主要化学成分是硫酸钙(CaSO4),主要是古代盐湖或潟湖的沉积物。
石膏用作一种农业肥料,可以改良碱性土壤,用于一般中性或酸性土壤,可以改善土壤结构,供给钙和硫成分。
广泛用于工业材料、医学材料和建筑材料。
可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸生产、纸张填料、油漆填料、骨折固定等,也能做为黑板用的粉笔。
天然二水石膏(CaSO4·2H2O)又称为生石膏,经过煅烧、磨细可得β型半水石膏(CaSO4·1/2H2O),即建筑石膏,又称熟石膏、灰泥。
若煅烧温度为190 °C可得模型石膏,其细度和白度均比建筑石膏高。
若将生石膏在400~500 °C或高于800 °C下煅烧,即得地板石膏,其凝结、硬化较慢,但硬化后强度、耐磨性和耐水性均较普通建筑石膏为好。
通常为白色、无色,无色透明晶体称为透石膏,有时因含杂质而成灰、浅黄、浅褐等色。
条痕白色。
透明。
玻璃光泽,解理面珍珠光泽,纤维状集合体丝绢光泽。
解理极完全,和中等,解理片裂成面夹角为66和114的菱形体。
性脆。
硬度1.5~2。
不同方向稍有变化。
相对密度2.3。
石膏粉是五大凝胶材料之一,在国民经济中占有重要的地位,广泛用于建筑、建材、工业模具和艺术模型、化学工业及农业、食品加工和医药美容等众多应用领域,是一种重要的工业原材
料。
XLP/B型旋风除尘器是一种带有灰尘隔离室的离心式旋风除尘器。
它具有较高的除尘效率。
此型除尘器,原设计系考虑使用于一般工业通风系统中,但也有不少单位将其引用到工业锅炉的烟气除尘上,取得了较好的除尘效果。
3.2XLP/B型旋风除尘器曲结构和工作原理
XLP/B型旋风除尘器(原型号为CLP/B型),是在C型旋风除尘器的实践基础上改进设计的。
经过比较系统的试验研究和一些单位的使用,证明是一种性能良好的除尘器。
XLP/B型旋风除尘器的结构与C型旋风除尘器相比,差异较大。
XLP/B型旋风除尘器的筒体设计成单圆筒单锥体,灰尘隔离室为螺旋线型。
XLP/B型旋风除尘器的工作原理与C型旋风除尘器类似,即含尘烟气进入除尘器后,气体获得旋转运动的同时,上下分开形成双旋涡运动,灰粒在排气管底部即双旋涡的分界处产生强烈的分离作用。
较细较轻的灰粒,由上旋涡气流带往上部,在顶盖下面形成强烈旋转的灰环,产生灰粒的集聚,并被从特设的灰尘隔离室上部洞口引出,经过灰尘隔离室的下部螺旋槽,从除尘器外壁回风口切向引入除尘器,筒体下部与内部气流汇合,灰粒被分离而落入灰斗。
另一部分较粗较重的灰粒,则在下旋涡气流带动下,沿除尘器下段,经由上旋涡气流的类似过程,将灰粒分离并排入灰斗。
3.3XLP/B型旋风除尘器的特点
XLP/B型旋风除尘器共有的特点是:
较低的进气口位置和螺旋线型(XLP/B型)的灰尘隔离室。
降低进气口位置,就有充分的空间以形成上旋涡并使在顶盖下形成的灰环(尘粒)经由灰尘隔离室引至锥体部分。
半螺旋线或螺旋线型灰尘隔离室,可以使隔离室的回风沿圆筒切线方向引入器体,避免扰动内部气流,同时也改善灰尘隔离室的气流工况。
XLP/B型旋风除尘器做成单锥体并具有较小的圆锥角。
圆锥角小、锥体长,使除尘器内部下旋与上旋气流间比较平滑,减少其间的灰粒冲撞与摩擦,效率变好,阻力降低。
XLP/B型旋风除尘器用于烟气除尘时存在的主要问题是除尘器筒体较高大、烟气阻力偏高以及筒体(特别是锥体部分)易被磨损,因而必须增设防磨措施。
3.4XLP/B型旋风除尘器型号规格说明
型号规格
进口
风速
m/s
处理风量
(m3/h)
阻力
(kg/m2)
效率
(%)
外型尺寸
a×b×h(mm)
重量
(kg)
X
Y
X
Y
XLP/B~3.0
12-27
630-1050
30-90
27-75
85-99
438×381
×1606
439×318
×1360
66
XLP/B~4.2
1280-2138
603×534
×2172
630×534
×1375
108
XLP/B~5.2
2090-3480
772×685
×2764
772×685
×2395
170
XLP/B~7.0
3650-6080
994×889
×3529
994×889
×3089
283
XLP/B~8.2
5030-8380
1167×1040
×4110
1176×1040
×3600
374
XLP/B~9.4
6550-10620
1332×1094
×4671
1332×1194
×4110
477
XLP/B~10.6
8370-13980
1495×1345
×5232
1495×1345
×4621
578
四、设计资料要求:
4.1烟气流量及烟气性质
设计烟气量:
5000m3/h(与烟气温度无关)
设计烟气性质:
见下表。
项目
粉尘浓度
粉尘真密度
烟气温度
烟气湿度
烟气黏度
平均值
200g/m3
2000kg/m3
120℃
4%
2.2*10-5Pa·s
粉尘粒径分布(质量比):
粒径(μm)
1
2
4
7
10
13
16
18
20
质量比(%)
5
6
9
13
24
23
9
6
5
4.2处理要求:
此旋风除尘器作为预除尘器,要求除尘效率大于80%,压力损失小于1200Pa。
4.3厂区条件
回转窑车间旁有30㎡的空地可用于安装旋风除尘器。
五、旋风除尘器的相关设计计算
5.1几种旋风除尘器的主要尺寸比例
尺寸名称
XLP/A
XLP/B
XLT/A
XLT
入口宽度,b
入口高度,h
筒体直径,D
上3.85b
下0.7D
3.33b
(b=0.3D)
3.85b
4.9b
排出筒直径,de
上0.6D
下0.6
0.6D
0.6D
0.58D
筒体长度,L
上1.35D
下1.0D
1.7D
2.26D
1.6D
锥体长度,H
上0.50D
下1.00
2.3D
2.0D
1.3D
灰口直径,d1
0.0296D
0.43D
0.3D
0.145D
进口速度为右值时的压
力损失
12m/s
700(600)
5000(420)
860(770)
440(490)
15m/s
1100(940)
890(700)
1350(1210)
440(490)
18m/s
1400(1260)
1450(1150)
1950(1740)
990(1110)
5.2设计计算
5.2.1.除尘器类型选择
粉尘浓度:
200g/m3
粉尘真密度:
2000kg/m3
烟气温度:
120℃
烟气湿度:
4%
烟气黏度:
2.2*10-5Pa·s
处理要求:
此旋风除尘器作为预除尘器,要求除尘效率大于80%,压力损失小于1200Pa。
选用除尘器类型:
XLP/B型旋风除尘器
具体型号:
CLP/B8.2
5.2.2.除尘器各部分尺寸
设计烟气量:
5000m³/h(与烟气温度无关)
设计需要处理的含尘气体速度
=15m/s
进口截面积
A=
=0.092㎡
入口宽度
=0.214m取b=0.22m
入口高度
=0.429m取h=0.43m
筒体直径
D=3.85b=0.733m取D=0.82m
排出管直径
=0.492m取
=0.49m
筒体长度
L=1.7D=1.394m取L=1.40m
锥体长度
H=2.3D=1.886m取H=1.90m
排灰口直径
=0.43D=0.353m取
=0.36m
5.2.3.除尘器总除尘效率
涡流指数
0.6155
平均径向速度
=1.769m/s
切向速度
20.64m/s
分割粒径
=3.37
分级效率
分级除尘效率
粒径(μm)
1
2
4
7
10
13
16
18
20
质量比(%)
5
6
9
13
24
23
9
6
5
分级除尘效率
(%)
8.09
26.04
58.48
81.18
89.80
93.70
95.75
96.61
97.24
总效率
0.004
0.016
0.053
0.106
0.216
0.216
0.086
0.058
0.049
80.4
5.2.4.除尘器压力损失
由常规数据旋风除尘器进气速度为15m/s时的压力损失为
=890Pa
但是个人计算所得只有130Pa。
七、卸灰装置
6.1介绍
卸料阀常用在气力输出系统中,对于压力输出系统或负压输出系统,卸料阀以均匀,连续地向输料管供料,以保证气力输出管内的气,固体比较稳定,从而使气力输送能正常工作,同时,又能将卸料阀的上,下部气压隔断起到锁气作用。
因此,卸料阀是气力输送系统中常用的重要部件。
6.2用途
卸料阀又称卸料器是除尘设备排灰、送风及其他设备给料的主要设备,适用于粉状物料和颗料状物料.为环保、冶金、化工、粮食、食品等工业部门广泛应用.
6.3卸料阀特点
(1)通过采用行星转动原理,输入输出在同一轴线上,而且有与电机直联一体的独特性,因而结构紧凑造型美观新颖、体积小、重量轻.
(2)运转可靠平稳、噪音低、故障少、寿命长、齿合件采用球墨铸铁与轴承钢等.使用性能好、耐磨性高.
(3)轴承、齿箱、远离阀体、避免高温灰尘的影响,前后端盖密封性能好,防止灰尘外泄,延长机动件、润滑系统的使用寿命.
(4)本机具有过载能力强,耐冲击惯性力矩小,适用于起动频繁和反正转.
(5)用户如需特种规格,电机、链轮传动等卸料器,均可制做.
七、参考书目
[1]郝吉明、马广大主编《大气污染控制工程(第三版)》高等教育出版社
[2]周兴求《环保设备设计手册—大气污染控制设备》化学工业出版社工业装备与信息工程出版中心
[3]张殿印、王纯主编《除尘器手册》化学工业出版社环境科学与工程出版中心
- 配套讲稿:
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