水泥厂配料车间粉尘污染治理工程设计.docx
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水泥厂配料车间粉尘污染治理工程设计
课程名称大气污染控制工程_____
题目名称水泥厂配料车间粉尘污染治理工程设计
目录
第一章设计概述••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
1.1设计基础资料•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
1.2设计要求•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
第二章设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
2.1集气罩设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
2.2风量计算•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3
2.3旋风除尘器的设计选型•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3
2.4二级除尘器的设计选型•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
2.5管道系统压力损失计算•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
2.6风机和电机选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12
2.7排气烟囱的设计••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••13
第三章设计总结•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••13
参考资料•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14
附图1车间平面布置图
附图2旋风除尘器
附图3布袋除尘器
第一章设计概述
1.1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
1.2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
第二章设计计算
2.1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。
传送带上方采用局部密闭集气罩,尺寸,共设置6个。
2.2风量计算
对于局部集气罩,取断面风速为
总风量
2.3旋风除尘器的设计选型
2.3.1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。
2.3.1.1旋风除尘器压力损失计算
选取旋风除尘器型式为XLP/B,查参考资料1第169页知局部阻力系数,取气体密度,气体入口速度,则压力损失
符合参考资料1第177页中的规定。
2.3.1.2旋风除尘器筒体直径计算
进口截面积
入口宽度
筒体直径
2.3.1.3旋风除尘器选型
根据参考资料2,选取旋风除尘器型号为XLP/B-9.4,尺寸见下表。
(mm)
H
D
E
F
a1×b1
a2×b2
c1
c2
c3
φ1
φ2
φ3
φ4
φ5
4110
1332
630
1193.5
280×560
326×606
525
1055
615
940
560
606
165
197
2.3.2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。
2.3.3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,内外交界面圆柱直径,交界面圆柱高度
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(经验公式)
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
<10
10-20
20-30
30-40
>40
平均粒径范围/
5
15
25
35
40
质量百分数
25
25
20
20
10
分级效率
68
95
98
99
99
总效率
17
23.8
19.6
19.8
10
90.2
2.4二级除尘器的设计选型
2.4.1二级除尘器的选型计算
为安全起见,取旋风除尘器总效率为
二级除尘系统的进口浓度
出口浓度为,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。
根据参考资料3,本设计采用MC60-Ⅱ脉冲袋式除尘器。
该除尘器处理风量,过滤面积,脉冲阀10个,设备质量,除尘效率,以97%计。
具体尺寸见下图表。
A
B
C
D
1970
2040
2120
1160
出口浓度符合处理要求
2.4.2滤料的选择
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。
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