广东工业大学环境工程大气课设仅供参考.docx
- 文档编号:24575621
- 上传时间:2023-05-29
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:419.05KB
广东工业大学环境工程大气课设仅供参考.docx
《广东工业大学环境工程大气课设仅供参考.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《广东工业大学环境工程大气课设仅供参考.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
广东工业大学环境工程大气课设仅供参考
大气污染控制工程课程设计
项目
水泥厂配料车间粉尘污染治理工程(课程)设计
学院环境科学与工程学院
专业环境工程
年级班别艾欧尼亚
学号
学生姓名且慢容朕撸它一发
指导教师
2015年5月
(六)排气烟囱设计:
.………………………………………………………………………………………………….16
四、试验总结:
……………………………………………………………………………..….18
二丶设计要求:
题目:
水泥厂配料车间粉尘污染治理工程(课程)设计
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
●立轴破碎机:
直径1200mm
●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.
三丶设计计算:
1.0捕集装置设计:
污染物的捕集装置通常称为集气罩。
设计内容主要包括集气罩结构形式、安装位置以及性能参数确定等内容。
1.1集气罩的基本形式
本设计中,优先考虑选用密闭罩。
密闭罩是将污染源的局部或整体密闭起来的一种集气罩。
其作用原理是污染物的扩散限制在一个很小的密闭空间内,仅在必须留出的招商开口缝隙处吸入若干室内空气,使罩内保持一定的负压,达到防止污染物外逸的目的。
密闭罩与其他类型集气罩相比,具有所需排风量少、控制效果好且不受室内横向气流的干扰。
1.2集气罩的安装位置
按照设计条件,在皮带转落点、立轴破碎机处设置密闭罩。
具体设计如下:
Ⅰ、 在每个皮带转落点处设置1个局部密闭罩,本系统共有6个皮带转落
点,故设置6个局部密闭罩。
Ⅱ、在立轴式破碎机设置1个局部密闭罩,共有2个破碎机,故
设置2个局部密闭罩。
1.3集气罩的性能参数
a. 皮带转落点-局部密闭罩:
设计每个罩的缝隙处比传送皮带宽50mm,且为正方形,则底面边长为50*2+700=800mm,缝隙高度为200mm。
排风量公式:
qv=A0v0(m3/s)
罩口面积:
A0=0.8*0.8=0.64m3
平均吸气速度根据经验,查表确定为v0=1.0m/s
代入上式:
qv=0.64*1.0=0.64m3/s
由水泥厂车间平面图可知,有6个转运点,则
总风量为
Q=qv*6=0.64*6=3.84m3/s
2.0.0净化设备选择及设计
从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘装置,或除尘器。
根据主要除尘机理,目前常用的除尘器可分为:
①机械除尘器;②电除尘器;③袋式除尘器;④湿式除尘器等。
本设计要求使用二级除尘系统,第一级为旋风除尘器,第二级为电除尘器或者袋式除尘器。
第一级除尘设备选用机械除尘器中的旋风除尘器。
2.1.1旋风除尘器的特点
旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气体中分离的装置。
它结构简单,应用广泛,种类繁多。
旋风除尘器具有以下几个特点:
1)结构简单,造价低,占地面积小,对大于10微米的粉尘有较高的分离效率。
2)无传动机构和运动部件,操作维护简单。
3)可用于高温含尘烟气的净化,可承受内外压力。
4)可干法清灰,可用以回收有价值的粉尘。
5)压力损失比沉降室和惯性除尘器高。
6)除尘器敷设耐磨、耐热、耐腐蚀材料,可净化含高腐蚀性粉尘的烟气。
2.1.2旋风除尘器的参数计算
选取XLT型旋风除尘器,XLT型旋风除尘器是应用最早的旋风除尘器,跟中类型的旋风除除尘器都是由它改进而来的。
它具有结构简单,制造方便,压力损失小,处理气量大的特点。
但除尘效率低,对10μm的尘粒的除尘效率一般低于60%~70%,适用于捕集密度和颗粒较大的、干燥的非纤维性粉尘。
一般进口气速不应低于10m/s,通常取12-20m/s。
本设计中取进口气速为16m/s
根据进口气速,求压力损失
旋风除尘器类型
XLT
XLT/A
XLP/A
XLP/B
ζ
5.3
6.5
8.0
5.8
根据上表可知,ζ=5.3,空气20℃的密度为1.205kg/m3
=0.5×5.3×1.256×162=852.07Pa
进口截面积:
A=
=
=0.24m2
入口宽度:
b=
=0.36m
筒体直径:
4.9b=4.9×0.36=1.76m
XLT型旋风除尘器的主要尺寸表:
型号
D
D1
H
H1
A
B
XLT5.5
552
322
2360
705
115
110
XLT7.6
762
442
3360
1005
160
110
XLT9.6
966
566
4090
1225
200
110
XLT11
1111
651
3285
1405
230
170
XLT12
1230
726
5220
1565
250
170
XLT13
1330
776
5555
1665
275
170
XLT14
1445
841
6030
1805
300
170
XLT15
1599
936
6695
2005
330
230
XLT17
1765
1031
7360
2205
365
230
XLT18
1890
1106
7895
2365
390
230
根据上所要求的尺寸及XLT产品系列,选用XLT18型号尺寸的旋风除尘器
右图为XLT旋风除尘器设计简图
4、该旋风除尘器的除尘效率
(1)涡流系数n
n=1-(1-0.67D0.14)(
)0.3=1-[1-0.67(1.76)0.14](
)0.3=0.73
(2)气流在交界面上的切向速度
令排出管直径为
de=0.58D=0.58×1.76=1.02m
外涡旋交界面圆柱的直径
di=(0.6~1.0)de=0.7×1.02m=0.71m
气流在交界面上的切向速度:
假定接近圆筒壁的气流切向速度v近似等于气流的入口速度,即v=16m/s,则可以
VT=v(
)n=16×(
)0.73=31.0m/s
(3)外涡旋气流平均径向速度:
交界面圆柱面高度:
h0=H-
=7.895-
=6.06m
交界面圆柱面半径:
r0=
=
=0.36m
外涡旋气流的平均径向速度:
Vr=
=
=0.28m/s
(4)分割直径为:
dc=(
)0.5=(
)0.5=3.65μm
--工作温度下,粉尘的真密度kg/m3
由相关参考质料查得水泥原料尘真密度为2760kg/m3
20℃时,
(5)根据雷思—利希特模式计算除尘器对各分布粒径的分级效率
由此可计算除尘效率如下表:
D=1760mm的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dc/μm
5
15
25
35
40
质量百分数gi/%
25
25
20
20
10
分级效率ηi/%
56.40
79.20
84.43
92.35
93.80
总效率η/%
ηigi/%
14.10
19.80
16.89
18.47
9.38
η=∑ηigi
78.64
2.2.0二级除尘器设计:
2.2.1、二级除尘要求
由上计算表,取旋风除尘器的总效率为78%,则二级除尘系统的进口浓度为
(1-78%)×2000=440mg/m3
二级除尘器出口浓度应控制在50mg/m3以下,则二级除尘器最低除尘效率为:
η2=
×100%=88.64%
2、除尘器选型
本设计采用的除尘器,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。
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。
3、对脉冲喷吹袋式除尘器选型计算
过滤气速取4m/min
总过滤面积
A=
=
=57.6m3
处理烟气量
Q=3.84×3600=13824m3/h
根据下图技术参数表,选用MC96-Ⅱ型脉冲袋式除尘器,该除尘器具有除尘效率高,过滤风速大,滤袋寿命长等优点;再根据袋式除尘器的使用情况,水泥粉尘选用玻璃纤维滤料。
表3.MC96-Ⅱ型脉冲袋式除尘器的主要技术参数
过滤面积(m2)
72
设备阻力(mmH2O)
120~150
滤袋数量(条)
96
过滤风速(m/min)
2~4
脉冲阀数量(个)
12
入口含尘浓度(g/m3)
3~15
处理风量(m3/h)
8640~17280
清灰用气源压力(kg/cm)
4
最大外型尺寸
(长×宽×高)(mm)
3650×1678×3667
配用风机型号
离心式风机
4-72-11-6c
脉冲控制仪表
JMK-2型脉冲控制仪
压缩空气耗量(m3/min)
0.25~1
滤袋规格(直径×长度)(mm)
1230×2040
设备质量(kg)
2400
除尘效率(%)
99.5
4.过滤气速校核
VF=
=
=3.2m/min符合选型及设计要求
5.除尘效率校核
经MC96-Ⅱ型脉冲袋式除尘器后气体的出口浓度为
(1-99.5%)×440=2.2mg/m3<50mg/m3
6.整套水泥厂车间除尘的总效率,旋风除尘器与袋式除尘器串联运行:
η=1-(1-η1)(1-η2)=1-(1-78.68%)(1-99.5%)=99.89%
(四)管道设计:
管道系统压力损失计算的主要目的是确定断面尺寸和系统的压力损失,并由系统的总风量和总压力损失选择适当的风机和电机。
选定:
A1B1=A2B1=A3B2=A4B2=A5B3=A6B3=2.0m
B1B2=3.0m;B2B3=3.0m;B3C=6.0m;DE=4.0m;FG=4.0m
全部管道使用无缝钢管,其绝对粗糙度K=0.15mm,大部分情况下,管道中气流呈湍流状态,104<Re<106,对应0.02<λ<0.03。
又据《大气污染控制工程》查得水泥配料车间的粉尘最低气流速度垂直管为8~12m/s,水平管为18~22m/s。
综合二者,假设管道系统风速为20m/s
(1)A1B1段:
长2.0m,Q1=0.64m3/s
D=
=
=0.20m
根据《环境工程设计手册》圆形风管统一规格,选用除尘风管外径200mm,壁厚1.5mm,则管段中实际风速为
V1=
=20.38m/s
弯头选用90°圆形弯头,集气罩采用伞型罩(圆型),查《环境工程设计手册》部分管件的局部阻力系数,集气罩ξ1=0.12,90°弯头ξ2=0.25,直流三通ξ3=0.12(对应直通管动压的局部损失),查除尘风管计算表,有λ/d=0.123,动压为248.38Pa,各管件局部压力损失系数为ξ1+ξ2+ξ3。
压力损失为:
=(0.12+0.25+0.12+2*0.123)×248.38=182.81Pa
(2)B1B2段:
长3.0m,
Q2=2Q1=1.28m3/s
=√4*1.28/√π20=0.28m
根据《环境工程设计手册》P63表1.4.1圆形风管统一规格,选用除尘风管外径280mm,壁厚1.5mm,则管段中实际风速为
=20.80m/s
查《环境工程设计手册》部分管件的局部阻力系数,直流三通ξ3=0.12(对应直通管动压的局部损失),查除尘风管计算表,有λ/d=0.0796,动压为258.72Pa,各管件局部压力损失系数为ξ3。
压力损失为:
=(0.12+3*0.0796)*258.72=92.83Pa
(3)B2B3段:
长3.0m,
Q3=4Q1=2.56m3/s
=0.40m
根据《环境工程设计手册》圆形风管统一规格,选用除尘风管外径400mm,壁厚1.5mm,则管段中实际风速为
=20.38m/s
查《环境工程设计手册》部分管件的局部阻力系数,直流三通ξ3=0.12(对应直通管动压的局部损失),查“计算表”,P70除尘风管计算表,有λ/d=0.0517,动压为248.38Pa,各管件局部压力损失系数为ξ3。
压力损失为:
=(0.12+3*0.0517)*248.38=68.33Pa
(4)B3C段:
长6.0m,
Q4=6Q1=3.84m3/s
=0.49m
根据《环境工程设计手册》圆形风管统一规格,选用除尘风管外径490mm,壁厚1.5mm,则管段中实际风速为
=20.37m/s
查《环境工程设计手册》部分管件的局部阻力系数,90°弯头ξ2=0.25,查除尘风管计算表,有λ/d=0.0399,动压为248.13Pa,各管件局部压力损失系数为2ξ2。
压力损失为:
=(2*0.12+6*0.0399)*248.13=118.95Pa
(5)DE段:
长4m
假设旋风除尘器有5%的漏风率,则实际风量为
Q5=(1+5%)Q4=4.03m3/s
=0.51m
根据《环境工程设计手册》P63表1.4.1圆形风管统一规格,选用除尘风管外径510mm,壁厚1.5mm,则管段中实际风速为
=19.74m/s
查《环境工程设计手册》部分管件的局部阻力系数,90°弯头ξ2=0.25,查除尘风管计算表,有λ/d=0.0398,动压为233.02Pa,各管件局部压力损失系数为3ξ2:
压力损失为:
=(3*0.25+4*0.0398)*233.02=211.86Pa
(6)FG段:
长4m
假设旋风除尘器有5%的漏风率,则实际风量为
Q6=(1+5%)Q5=4.23m3/s
=0.52m
根据《环境工程设计手册》圆形风管统一规格,选用除尘风管外径520mm,壁厚1.5mm,则管段中实际风速为
=19.93m/s
查《环境工程设计手册》部分管件的局部阻力系数,90°弯头ξ2=0.25,查除尘风管计算表,有λ/d=0.0397,动压为237.53Pa,各管件局部压力损失系数为2ξ2。
压力损失为:
=(2*0.25+4*0.0397)*237.53=156.48Pa
2、除尘器系统总压力损失
旋风除尘器设备的压力损失为852.07Pa;
布袋除尘器的设备损失为1274Pa。
ΔP=6ΔP1+ΔP2+ΔP3+ΔP4+ΔP5+ΔP6+ΔP旋风+ΔP布袋
=6×182.81+92.83+68.33+118.95+221.86++156.48+852.07+1274
=3881.38Pa
3、管道计算数据汇总
表4.管道计算汇总表
管段编号
流量
(m3/s)
管径
(mm)
流速
(m/s)
管长
(m)
管段总压损
(Pa)
同等管段段数
管段压损累计(Pa)
A1B1等
0.64
200
20.38
2.0
182.81
6
3881.38
B1B2
1.28
280
20.80
3.0
92.83
1
B2B3
2.56
400
20.38
3.0
68.33
1
B3C
3.84
490
20.37
6.0
118.95
1
DE
4.03
510
19.74
4.0
221.86
1
FG
4.23
520
19.93
4.0
156.48
1
旋风除尘器
3.84
852.07
布袋除尘器
4.03
1274
(五)风机和电机的选择:
1、风量按设备漏风率5%来计算,则总风量为
Q0=Q(1+5%)(1+5%)=3.84*1.05*1.05=4.23m3/s=15228m3/h
考虑到安全问题,选择安全系数为0.2,则
选择风机的计算风压:
3881.38*1.2=4657.66Pa
2、选择C6-48№8C型号排尘离心风机,其技术参数如下:
表5.C6-48№8C型机号排尘离心风机技术参数
型号
转速
(r/min)
风量
(m3/h)
全压
(Pa)
电动机
型号
功率/kw
C6-48№8C
1250
9096-22075
1381-1953
Y160L-4
15
风机外形及安装尺寸
(六)排气烟囱的设计
设计烟囱高度H=20m
烟囱直径:
=
=0.435m
选取D=440mm
除尘系统净化后的气体经过烟囱排向大气,排气烟囱的设计包括烟囱排气能力的计算、烟囱尺寸和材质的确定、等效烟囱的计算以及烟囱附属设施的设计等。
烟囱设计的注意事项:
1.烟囱高度除遵守大气污染物综合排放标准排放速率标准值外,还应高出周围200m半径范围的建筑物5m以上;不能达到该要求的排气烟囱,应按其高度对应的排放速率标准值减少50%执行。
2.两个相同的污染物的烟囱,若其距离小于其几何高度之和,应合并视为一根等效排气烟囱,若有3根以上的近距排气烟囱,且排放同种污染物时,应以前2根的等效排气烟囱一次与第3、第4根排气烟囱取等效值。
3.若某排放烟囱的高度处于本标准列出的两个值之间,其执行的最高允许排放速率以内插法计算;当某排气烟囱的高度大于或小于本标准列出的最大值或最小值时,以外推法计算其最高允许排放速率。
4.新污染源的脾气其烟囱一般不低于15m。
若某新污染源的排气烟囱必须低于15m时,其排放速率标准值按外推计算结果再减少50%。
5.新污染源的无组织排放应从严控制,一般情况下不应有无组织排放存在,无法避免的无组织排放应达到国家的标准值。
6.工业生产尾气确需燃烧排放的,其烟气黑度不得超过林格曼1级。
四丶设计总结
本次设计中
1首先设计所需集气罩,并对风量的计算。
2第二部分主要介绍了旋风除尘器的原理,性能影响因素,以及为运行选定参数,同时,对旋风除尘器各部分的尺寸进行了设计计算。
3第三部分开始对脉冲袋式除尘器进行选择设计,并对一些参数进行计算和验算。
4第四部分主要是管道进行设计计算,主要计算管道压力损失。
5第五部分是风机和电机的选择设计。
最后再对烟囱进行简单的计算和一些说明。
五、结语
无论国内还是国外,人们对大气污染的关注已由局地的或区域的污染扩展至全球气候变化,关注的污染物也不仅是常规的一次污染物,人们越来越关注二次污染物和一些微量的有毒有害物质对环境和人体健康的影响;大气污染控制也逐渐称为一门重点科研项目。
在本次历时一周的课程设计制作过程中,我对大气污染控制方面的认识在不断深化,进一步巩固了环保与污染控制的概念,由于水平有限,在本次设计编写过程中难免会出现漏误之处,热忱希望读者提出批评和意见。
参考文献
周兴求,叶代启.环保设备设计手册[M].北京:
化学工业出版社,2004:
19
魏先勋,环境工程设计手册[M].湖南:
湖南科学出版社,2002:
145
GB3095-82,《大气质量标准》[S].北京:
中国标准出版社,2002
张殿印王纯主编,《除尘工程设计手册》,化学工业出版社,2003
郝吉明马广大主编,《大气污染控制工程》,高等教育出版社,2002
王志魁主编,《化工原理》,化学工业出版社,2004
中国石油集团上海工程有限公司组织编写金国淼等编,《除尘器》,化学工业出版社,2008
《全国通用通风管道计算表》,中国建筑工业出版社,1977
《通风除尘设备设计手册》[专著]/胡传鼎著.—北京:
化学工业出版社,2003
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 广东工业大学 环境工程 大气 仅供参考