除塵設備設計計算

1、除塵系統(tǒng)管道計算管道直徑D=Q（氣流風量）/（2820*V）在開方.V為氣體流速。一、設計題目30鍋爐型號DZH4-1.25-WIII額定蒸發(fā)量額定蒸汽壓力熱效率允許壓力損失空氣過剩系數(shù)4t/h1.25MPa75%<2000Pa1.2煙氣密度煙氣溫度壓力空氣粘度粉塵真密度1.40kg/m3400K98kPa4=2.4門0-5Pa-s,31960kg/m煤質(zhì)分析表CHONSWA低位熱值66%6%G5%1%0.5%6.5%15%21020kJ/kg水的蒸發(fā)熱為2500kJ/kg:鍋爐煙氣中煙塵產(chǎn)生量為灰分的15%企業(yè)工作制度，每天工作8小時，年工作天數(shù)為300天污染物排放按鍋爐大氣污染排放標

2、準/GB13271-2001中的二類標準執(zhí)行，煙氣濃度（標況）：200mg/n3,一氧化硫（標況）：900mg/n3設計要求：旋風除塵器+濕法脫硫除塵，最后實現(xiàn)污染物的達標排放,根據(jù)自己的設計，計算出最終污染物的排放濃度和年排放量提交文件：設計+旋風除塵器圖（專用紙手繪）二、旋風除塵器理的工作原理(摘抄)旋風除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流所產(chǎn)生的離心力將塵粒從合塵氣流中分離出來的除塵裝置。旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動概況：旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿器壁自圓簡體，呈螺旋狀由上向下向圓錐體底部運動，形成下降的外旋含塵氣流，在強烈旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的離心力將密度遠遠大于氣體的塵粒甩向器壁，塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣

3、性力而靠入口速度的動量和自身的重力沿壁面下落進入集灰斗。旋轉(zhuǎn)下降的氣流在到達圓錐體底部后.沿除塵器的軸心部位轉(zhuǎn)而向上.形成上升的內(nèi)旋氣流，并由除塵器的排氣管排出。自進氣口流人的另一小部分氣流，則向旋風除塵器頂蓋處流動，然后沿排氣管外側向下流動，當達到排氣管下端時，即反轉(zhuǎn)向上隨上升的中心氣流一同從誹氣管排出，分散在其中的塵粒也隨同被帶走2. 旋風除塵器的特點(1) 旋風除塵器與其他除塵器相比，具有結構簡單、占地面積小、投資低、操作維修方便以及適用面寬的優(yōu)點。適用于工業(yè)爐窯煙氣除塵和工業(yè)通風除塵；工業(yè)氣力輸送系統(tǒng)氣固兩相分離與物料氣力烘干回收。(2) 旋風除塵器的除塵效率一般達85噓右，高效的旋風

4、除塵器對于輸送、破碎、卸料、包裝、清掃等工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的含塵氣體除塵效率可達95%-98%對于燃煤爐窯產(chǎn)生煙氣的除塵效率可以達到92%-95%(3) 旋風除塵器捕集5卩m顆粒的效率不高，一般可以作為高濃度除塵系統(tǒng)的預除塵器，與其他類型高效除塵器合用?？捎糜?0卩m以上顆粒的去除，符合此題的題設條件。3. 旋風除塵器型號選擇本設計選擇旋風除塵器的型號為XLP/B型。4選擇XLP/B型旋風除塵器的理由(1) XLP/B型旋風除塵器是在一般旋風除塵器的基礎上增設旁路式分離器的一種除塵器，阻力損失較小，特別對5m以上的粉塵有較高的除塵效率。(2) XLP/B型旋風除塵器對5F以上的粉塵有較高的除塵效

5、率，基本滿足了顆粒物得處理要求。(3) XLP/B型旋風除塵器一般壓力損失在2000Pa以內(nèi)，符合設計要求的壓力損失。三、設計計算以1Kg煤為基礎:成分質(zhì)量（g）摩爾數(shù)（mol）需氧量（mol）C6605555H603015O501.5621.562S50.1560.156水653.6110N元素忽略不計理論需氧量=55+15-1.562+0.156=68.594理論煙氣量=55+(30+3.611)+0.156+68.5943.78=348.052實際煙氣量=348.0520.2(68.5944.78)=413.628mol/kg=9.265m3/kg15015%1000煙塵濃度；1=242

6、8.49mg/n39.265轉(zhuǎn)化為標況煙塵濃度6十五旦二2428.49400101.325二3678.95T0R27398mg/m二氧化硫濃度;1。2=101000=1079.33mg/m39.265標況二氧化硫濃度。示二：。2TlP0=1079.33迴仙.325才635.09T0R27398mg/n®鍋爐理論燃煤量t=25°°4000=634.317kg/h2102075%實際煙氣量Q=9.265634.317=5876.59m3/h基本參數(shù)：實際煙氣量Q=5876.59nVh，煙氣溫度T=400K粉塵密度：-i=2428.49g/m,粉塵真密度厲=1960kg

7、/m,400K時空氣粘度1=2.410-5Pa.s,經(jīng)除塵裝置后粉塵排放濃度；-2=200mg/m,壓力損失不大于2000Pa。當選用XLP/B型旋風除塵器時，其局部阻力系數(shù)=5.8。取進口氣速v1=20m/s(1根據(jù)上述數(shù)據(jù)，本設計要求達到的除塵效率為：篤2001=194.56%3678.95(2) 根據(jù)假設進口氣速w=20m/s,計算壓力損失P：v2?=5.81.4202°=1624Pa<2000Pa符合設計要求22(3) 旋風除塵器其他部件的尺寸： 進口截面積A：a=Q二5876.590.0816朋v1360070 入口寬度b:b=.AT2二.0.0816/2二0.202

8、m=202mm 入口高度h:h云一20.0816二0.404m=404mm 筒體直徑D:D=3.33b=3.33202=672.66mm參考型號XLP/B-8.2的旋風除塵器，將筒體直徑D修正為670mm 排出筒直徑de：de"6D=0.667402mm 筒體長度L:L=1.7D=1.7670=1139mm 椎體長度H：H=2.3D=2.3670=1541mm則將各部件尺寸整理如下表:尺寸名稱計算公式尺寸(mr)入口寬度bJA/2202入口高度hV2A404筒體直徑D3.33d672.66參考型號XLP/B-8.2的旋風除塵器，將筒體直徑D修正為670mm排出筒直徑de0.6D402

9、筒體長度L1.7D1139椎體長度H23D1541灰口直徑d10.43D288四、除塵效率計算及校核1除塵效率計算(1) 根據(jù)旋風除塵器的特征長度I，得出交界圓柱面的高度h°:h。二丨=2.3de=2.30.4020.6702"<0.0816=1.63m(2)由交界圓柱面直徑d0=0.74=0.74022mm.40#814r0=0.1407m5876.95平均徑向速度"僉360023.140.14071.63=1.13m/s(3)漩渦指數(shù)n:0.14n=110.67(D)03_僉067討14炭0.3=0.59(4) 氣流在交界面上的切向速度Vto：Vtod。

10、，=200.6700.2814=33.37m/s(5) 分割直徑dc:dc18vrr0>v2to182.4101.130.1407V1960X33.372-5.6110m=5.61Jm2(dpi/dj2(6)分級效率i:粒徑范圍平均粒徑dPi質(zhì)量頻率分布分級效率“i(#m)(Am)gi(%)(%)0-10.530.791-532022.245-107.51564.1210-20152087.7320-30251695.2130-40351097.5040-5045698.4750-6055398.97>6080799.511dpi/dc各分級除塵效率計算結果如下圖:(7)總除塵效率

11、：n=送3g=72.46%i2. 除塵效率校核因為總除塵效率=72.46%<94.56%,不能達到排放要求3. 影響除塵效率的因素（1）入口風速由臨界計算式知，入口風速增大，de降低，因而除塵效率提高。但是風速過大，壓力損失也明顯增大（2）除塵器的結構尺寸其他條件相同，筒體直徑愈小，塵粒所受的離心力愈大，除塵效率愈大。筒體高度對除塵效率影響不明顯，適當增大錐體長度，有利于提高除塵效率。減小排氣管直徑，有利于提高除塵效率。（3）粉塵粒徑和密度大粒子離心力大，捕集效率高，粒子密度愈小，越難分離，本題中<5»m的粒子質(zhì)量頻率約25%所以導致除塵效率變低，以至于達不到除塵標準。（

12、4）灰斗氣密性若氣密性不好，漏入空氣，會把已經(jīng)落入灰斗的粉塵重新帶走，降低了除塵效率。六、濕法脫硫除塵（石灰石/石灰法洗滌）原理煙氣用含亞硫酸鈣和硫酸鈣的石灰石/石灰漿液洗滌，二氧化硫與漿液中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學反應，新鮮的石灰石/石灰不斷加入脫硫液的循環(huán)回路，其中最關鍵的反應是鈣離子的形成，因為二氧化硫正是通過這種鈣離子與亞硫酸根化合而得以從溶液中除去。這一關鍵的一步，也突出了石灰石和石灰系統(tǒng)的一個極為重要的區(qū)別，石灰石系統(tǒng)中，Ca2的產(chǎn)生與氫離子濃度有關，而在石灰系統(tǒng)中，鈣離子的產(chǎn)生只與CaO的存在有關。除PH外，影響SO2吸收效率的其他因素包括：液氣比，鈣/硫比,氣流速度，液漿的固含量、氣

13、體中SO2的濃度以及吸收塔結構等石灰石/石灰煙氣脫硫反應機理：脫硫劑石灰石石灰SO2(g)+2H2OTH2SO3SQ(g)+2H2OTH2SQH2SQth+hso3_h2so3th+hso3-主+2H+CaCO3-*Ca+HCO3一CaO+OTCa(OH)2要Ca2+HSO3-+2H2OtCaCO32H2O+H+Ca(OH)2TCa2+2OH-反H+HCO3JH2CO32+Ca+HSO3_+2H2OtCaCOsHzO+H應H2CO3tH2O+CO22H+2OHJ2H2O總反應SO2+CaCO3+2H2OtCaSO32H2O+CO2SO2+CaO+2H2OtCaSO3*2H2O工藝流程圖：石灰石

14、石膏法煙氣脫硫除塵技術綜合評價:環(huán)境性能很好工藝流程石灰漿制備要求較咼，流程也復雜工藝技術指標脫硫率95%鈣硫比1:1,利用率90%吸收劑獲得容易脫硫副產(chǎn)品脫硫渣為CaSO4及少量煙塵，可以綜合利用，或送堆渣場對鍋爐和煙道的負面影響腐蝕出口的煙囪技術成熟度商業(yè)化脫硫成本/兀噸1000-1400由上表知，石灰石石膏法煙氣脫硫除塵效率可達到90%左右，然而設計要求煙氣中二氧化硫排放濃度只需要達到二級標準，也就是說，需要設計的除塵效率>胡一工二-90044.96%因為44.96%<90%,P標1635.09所以符合設計要求。而煙氣中的粉塵，再通過濕法洗滌，幾乎能夠完全去除，所以也能達到排

15、放標準。取脫硫效率為90%貝y：最終污染物排放(標況)濃度=1653.09*(1-90%)=165.31mg/m3,假設進出口煙氣量相等，年排放量q=165.3158769598300=2.3315t/年旋風除塵器設計計算說明書1、旋風除塵器簡介旋風除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的，用來分離粒徑大于510卩m以上的的顆粒物。工業(yè)上已有100多年的歷史。特點：結構簡單、占地面積小，投資低，操作維修方便，壓力損失中等，動力消耗不大，可用于各種材料制造，能用于高溫、高壓及腐蝕性氣體，并可回收干顆粒物。優(yōu)點：效率80%左右，捕集5卩m顆粒的效率不高，一般作預除塵用。旋風除塵器的結構

16、形式按進氣方式可分為直入式、蝸殼式和軸向進入式；按氣流組織分類有回流式、直流式、平流式和旋流式多種1.1 工作原理(1) 氣流的運動普通旋風除塵器是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成；氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運動：外渦旋；少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域；旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋；氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度。圖1(2) 塵粒的運動：切向速度決定氣流質(zhì)點離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁；到達外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗；上渦旋-氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時，一部分氣流帶著細小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達頂部后，再沿排出管外

17、壁旋轉(zhuǎn)向下，最后從排出管排出。1.2 影響旋風器性能的因素(2)二次效應-被捕集粒子的重新進入氣流在較小粒徑區(qū)間內(nèi)，理應逸出的粒子由于聚集或被較大塵粒撞向壁面而脫離氣流獲得捕集，實際效率高于理論效率；在較大粒徑區(qū)間，粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒被重新吹起，實際效率低于理論效率；通過環(huán)狀霧化器將水噴淋在旋風除塵器內(nèi)壁上，能有效地控制二次效應；臨界入口速度。(2) 比例尺寸在相同的切向速度下，筒體直徑愈小，離心力愈大，除塵效率愈高；筒體直徑過小，粒子容易逃逸，效率下降；錐體適當加長，對提高除塵效率有利；排出管直徑愈少分割直徑愈小，即除塵效率愈高；直徑太小，壓力降增加，一般取排出管直徑de=(0.6

18、0.8)D；特征長度(naturallength)-亞歷山大公式：22.3de(-DA)1/3排氣管的下部至氣流下降的最低點的距離旋風除塵器排出管以下部分的長度應當接近或等于I，筒體和錐體的總高度以不大于5倍的筒體直徑為宜。(3) 運行系統(tǒng)的密閉性，尤其是除塵器下部的嚴密性：特別重要，運行中要特別注意。在不漏風的情況下進行正常排灰(4) 煙塵的物理性質(zhì)氣體的密度和粘度、塵粒的大小和比重、煙氣含塵濃度(5) 操作變量提高煙氣入口流速，旋風除塵器分割直徑變小，除塵器性能改善；入口流速過大，已沉積的粒子有可能再次被吹起，重新卷入氣流中，除塵效率下降；效率最高時的入口速度，一般在1025m/s范圍。2

19、、設計資料(1) 所處理的粉塵為某水泥干燥窯的排煙，主要成分為水泥粉塵；(2) 平均煙氣量為2300m3/h，最大煙氣量為3450m3/h(3) 煙氣日變化系數(shù)K日=1.5(4) 氣溫293K,大氣壓力為101325Pa(5) 煙氣顆粒物特征：粒徑范圍：580中位徑：36.5Jm主要粒徑頻數(shù)分布:粒徑/um525253535454555556565757580質(zhì)量分數(shù)/%22.7524.681).637.219.8311.707.20顆粒物濃度：3000kg/m3空氣密度：1.205kg/m3空氣粘度：1.81x10-5Pa.s90%。壓(6) 作為后繼處理的前處理器，要求顆粒物的總去除效率不

20、低于力損失不高于2500Pa.3、旋風除塵器的選型設計3.1 旋風除塵器型號的選擇選用切向入口XCF型普通旋風除塵器，并根據(jù)拉普爾的標準尺寸比例進行設計。3.2 確定旋風除塵器的尺寸設進口面積為A，取進口速度=12m/s,因此：qv345022A二hbvm=0.08mv3600"2根據(jù)拉普爾標準尺寸比例，取h=2b;貝9 入口寬度b 入口高度h 筒體直徑D 排氣管直徑d 卸灰口直徑dx 筒體長度h 錐體長度J 排氣管長度13b=.(A/2)0.n2h=2b=0.4nD=4b=0.8nd=0.53=0.n4dx=0.2D=0n2h=2D=1.6ml2=2D=1.6mb7625D=0.5

21、m3.3 選擇旋風除塵器的前后連接管道通風管選擇：選用材料為Q235鋼板，內(nèi)徑為300mm，壁厚2.0mm；排氣管的選擇：選用材料為Q235鋼板，內(nèi)徑為300mm，壁厚1.5mm。3.4 計算除塵效率計算旋渦指數(shù)n:n=1-(1-0.67D0.14)(衛(wèi))0.3283=1-(1-0.670.8°.14)(竺)0.3-0.646283取內(nèi)外渦旋分界圓柱的直徑do=0.7d，故氣流在交界面上的切向速度為'T0:Dn0.80646w(do)二16(E).m/s=352m/sh0l2T3=(1.61.6-0.5)m=2.7m外渦旋氣流的平均徑向速度vr為)2（雷思一利希特模式）分級除塵效率計算結果如下：粒徑/um525253535454555556565757580分級去除效率/%87.40