文丘里濕式除塵器工藝設(shè)計(jì)

PAGE..成績課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：文丘里濕式除塵器工藝設(shè)計(jì)課程名稱：除塵與輸灰系統(tǒng)及設(shè)備院〔系、部：環(huán)境工程學(xué)院專業(yè)：電力環(huán)保班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：起止日期：2012.11.19~2012.11.23指導(dǎo)老師：目錄前言……………2設(shè)計(jì)任務(wù)………3設(shè)計(jì)原則………5設(shè)計(jì)步驟………6設(shè)計(jì)計(jì)算………7原始數(shù)據(jù)…………………7計(jì)算步驟及結(jié)果…………8文丘里管尺寸設(shè)計(jì)……8連接管尺寸設(shè)計(jì)………8倒錐形捕滴器尺寸設(shè)計(jì)………………9主要設(shè)備……………………11設(shè)計(jì)參數(shù)……………………12設(shè)計(jì)結(jié)果的討論說明…………13參考文獻(xiàn)………14設(shè)計(jì)圖紙………14一、前言濕式除塵器是借含塵氣體與液滴或液膜的接觸、撞擊等作用,使塵粒從氣流中分離出來的設(shè)備。濕式除塵器按結(jié)構(gòu)與凈化機(jī)理可分為水膜式除塵器〔麻石水膜除塵器、噴射式除塵器〔文丘里除塵器、板式除塵器〔旋流板式除塵器、沖擊式除塵器〔沖擊水浴式除塵器、填充式除塵器。根據(jù)除塵設(shè)備的阻力與耗能可分為低耗能和高耗能除塵器。濕式除塵器的特點(diǎn)是構(gòu)造簡單、凈化效率高、本身無運(yùn)動(dòng)部件、故障少、適合高溫高濕氣體除塵,但除塵后有水的處理問題和設(shè)備的腐蝕問題。濕式除塵器要得到較高的除塵效率,必須造成較高的氣液相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和非常細(xì)小的液滴,文氏管就是為了適應(yīng)這個(gè)要求而發(fā)展起來的。文氏管是在意大利物理學(xué)家文丘里首次研究了收縮管道對(duì)流體流動(dòng)的效率的影響后命名的。文丘里管是在1886年美國科姆斯·霍舍爾為了增加流體的速度從而引起壓力的減小而發(fā)明的。文氏管除塵器于1946年開始在工業(yè)中應(yīng)用。文氏管是一種高能耗高效率的濕式除塵器。含塵氣體以高速通過喉口,水在喉口處被湍流運(yùn)動(dòng)的氣流霧化,塵粒與水滴之間相互碰撞使塵粒沉降,這種除塵器結(jié)構(gòu)簡單,對(duì)0.5-5微米的塵粒除塵效率可達(dá)99%以上,但其費(fèi)用較高。該除塵器常用于高溫?zé)煔饨禍睾统龎m,也可用于吸收氣體污染物。二、設(shè)計(jì)任務(wù)1#電廠運(yùn)行工況鍋爐技術(shù)參數(shù)鍋爐型號(hào)：超高壓一次再熱自然循環(huán)鍋爐額定蒸發(fā)量：670t/h排渣方式：固態(tài)排渣輸灰形式：正壓氣力輸灰引風(fēng)機(jī)形式：雙吸離心式風(fēng)機(jī)磨煤機(jī)型式：MPA170<39t/h>中速磨煤種：煙煤,產(chǎn)地：渤海灣老石旦煤礦、準(zhǔn)格爾煤田煤、灰及煙氣資料灰的容重510kg/m3灰的休止角46.65度煙氣溫度175℃煙氣露點(diǎn)100℃煙氣量8.05萬m3/h煙氣含塵濃度30g/m3現(xiàn)場(chǎng)氣象資料①海拔高度：22.5m②當(dāng)?shù)仄骄髿鈮海?43.6mbar③年平均氣溫：12.3℃④最大風(fēng)載：32kg/㎡⑤最大雪載：24kg/㎡⑥地震烈度：7度文丘里除塵器的要求①除塵器排塵濃度：＜30㎎／m3<標(biāo)>；②除塵效率≥90％。注意事項(xiàng)捕滴器的設(shè)計(jì)以圓柱形捕滴器和倒錐形捕滴器設(shè)計(jì)為主,設(shè)計(jì)具體內(nèi)容包括文丘里管尺寸、筒體直徑、進(jìn)氣蝸殼、出口蝸殼的設(shè)計(jì),未能畫到圖紙中的部件應(yīng)該于明細(xì)表中備注說明。三、設(shè)計(jì)原則1、工作原理文丘里管的除塵過程,可分為霧化、凝聚和脫水三個(gè)環(huán)節(jié),前兩個(gè)環(huán)節(jié)在文丘里管中進(jìn)行,后一個(gè)環(huán)節(jié)在脫水器中完成。含塵氣體由進(jìn)氣管進(jìn)入收縮管后流速逐漸增大,在喉管氣體流速達(dá)到最大值。在收縮管中氣液兩相之間的相對(duì)流速很大。從噴嘴噴射出來的水滴,在高速氣流沖擊下霧化,能量由高速氣流提供。在喉口處氣體和水充分接觸,并達(dá)到飽和,塵粒表面附著的氣膜被沖破,使塵粒被水潤濕,發(fā)生激烈的凝聚。在擴(kuò)散管中,氣流速度減小,壓力回升,以塵粒為凝結(jié)核的凝聚作用完成,凝聚成較大的含塵水滴,更易于被捕集。粒徑較大的含塵水滴進(jìn)入脫水器后,在重力、離心力等作用下,干凈氣體與水塵分離,達(dá)到降溫及除塵之目的。2、設(shè)計(jì)原則本設(shè)計(jì)遵循如下原則進(jìn)行工藝路線的選擇及工藝參數(shù)的確定：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可靠,總體布局合理。避免二次污染,降低能耗,近期遠(yuǎn)期結(jié)合,滿足安全要求。采用成熟、合理先進(jìn)的處理工藝,處理能力符合處理要求。投資少、能耗和運(yùn)行成本低,操作管理簡單,具有適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)。采用耐腐蝕設(shè)備及材料,以延長設(shè)備的使用壽命。廢氣處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮事故的排放,設(shè)備備用等保護(hù)措施四、設(shè)計(jì)步驟文丘里濕式除塵器設(shè)計(jì)要求：1、除塵器除塵效率達(dá)到百分之九十以上。從這一點(diǎn)展開思路,通過查找資料,得知除塵效率跟文氏管的壓力損失有關(guān),而壓力損失又與喉管處的氣體流速、喉管面積及長度、氣體密度有關(guān)。所以設(shè)計(jì)符合要求的除塵器,需要控制流速及相關(guān)尺寸等。2、除塵器排塵濃度要低于30mg/m3,而排塵濃度與效率有關(guān)。一號(hào)工況現(xiàn)有條件：文丘里管進(jìn)口煙氣流量Q1=80500m3/h、煙氣溫度t1=175℃、進(jìn)口煙氣含塵濃度Ｃj＝30g/m3〔標(biāo)；根據(jù)資料中的相關(guān)參數(shù),在進(jìn)氣、出氣、喉管處的流速、捕滴器中流速的大概范圍內(nèi)確定具體合適的數(shù)值,通過后面的設(shè)計(jì)計(jì)算中判斷是否符合條件。設(shè)計(jì)文丘里濕式除塵器主要是設(shè)計(jì)如下幾個(gè)設(shè)備尺寸：文丘里管〔收縮管、喉管、擴(kuò)散管、連接管、捕滴器〔進(jìn)氣蝸殼、出氣蝸殼、筒體。根據(jù)公式把每一個(gè)設(shè)備的尺寸計(jì)算出來。設(shè)計(jì)的尺寸和工況給定的原始參數(shù)：如直徑、溫度、流速等,根據(jù)這些條件,計(jì)算出該文丘里除塵器的除塵效率和排塵濃度,若能達(dá)到這兩個(gè)條件,并且設(shè)備尺寸符合實(shí)際規(guī)格,則認(rèn)為設(shè)計(jì)的除塵器符合要求。根據(jù)設(shè)計(jì)的設(shè)備尺寸,繪制倒錐形文丘里式除塵器的整體設(shè)計(jì)圖和構(gòu)造圖。五、設(shè)計(jì)計(jì)算文丘里濕式除塵器〔倒錐形捕滴器1#工況的設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)文丘里管進(jìn)口煙氣流量Q1=80500m3/h約等于喉管進(jìn)氣流量Qt1；⑴收縮管的總收縮角α1=20o；⑵喉管的流速Vh=55m/s；⑶擴(kuò)散管的出口煙氣流速為20m/s；⑷文丘里管煙氣進(jìn)出口溫差取值為Δt=50℃〔175℃、125℃⑸文丘里管進(jìn)氣溫度為175℃；⑹擴(kuò)散管總張角=8o；⑺捕滴器中進(jìn)口煙道中心處筒體內(nèi)平均上升煙速Vf=6.5m/s；⑻捕滴器中供水裝置處筒體內(nèi)平均上升煙速Vs=4.5m/s；⑼濕段高度：H1/Ds=2.0；￣⑽排灰管直徑φ400mm,垂直高度為700mm；⑾進(jìn)氣蝸殼中進(jìn)氣煙速V3=20m/s；⑿進(jìn)口短管內(nèi)側(cè)壁斜切角α3=12o；⒀蝸殼引出出口速度v4=10m/s；⒁1#工況下進(jìn)口煙氣含塵濃度30g/m3；⒂1#工況下當(dāng)?shù)仄骄髿鈮?4360pa,年平均氣溫12.3℃。〔二計(jì)算步驟及計(jì)算結(jié)果<三>、主要設(shè)備表1-1文丘里管收縮管喉管擴(kuò)散管連接管入口直徑長度直徑長度出口直徑長度出口直徑進(jìn)氣端長寬長度1.54m2.24m0.75m0.75m1.11m2.57m1.11m長1.00m寬0.97m2.00m表1-2捕滴器筒體進(jìn)口筒體內(nèi)徑供水裝置筒體內(nèi)徑灰斗高度濕段高度干段高度進(jìn)口蝸殼底至灰斗高度1.95m2.39m0.46m4.78m2.63m0.36m倒錐體最小內(nèi)直徑倒錐筒體供水裝置高度倒錐體最大內(nèi)直徑排灰管直徑煙氣引出收縮段高度引出收縮段小頭直徑1.36m0.24m2.41m0.40m/0.70m2.15m1.20m表1-3進(jìn)氣蝸殼進(jìn)口尺寸進(jìn)口蝸殼筒體內(nèi)徑短管長度蝸殼半徑蝸殼中心與X軸距離斜切點(diǎn)與x軸距離蝸殼外側(cè)壁與Y軸距離a3b3頂板底板1.00m1.88m頂板底板0.41m1.88m1.00m0.97m2.00m1.90m0.88m0.93m表1-4出口蝸殼出口蝸殼內(nèi)徑蝸殼引出速度引出截面尺寸蝸殼下部高度a4b41.80m11m/s1.83m1.00m0.24m〔四、設(shè)計(jì)參數(shù)⑴、文丘里進(jìn)口煙氣流量Q1=80500m3/h,出氣流量Qt2=69718.8m3/h,捕滴器進(jìn)口煙氣流量Qt2=69718.8m3/h,出口煙氣流量Qt3=72450m3/h；⑵、喉管煙氣流速范圍50m/s~60m/s,取=55m/s⑶、文丘里煙氣進(jìn)出口溫差Δt=50℃；⑷、擴(kuò)散管出口煙氣流速V2=20m/s；⑸、蝸殼進(jìn)口煙速V1=20m/s,出口煙速V4=10m/s；⑹、文丘里管,捕滴器各部分尺寸設(shè)計(jì)。六、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的討論說明根據(jù)文丘里濕式除塵器設(shè)備尺寸的計(jì)算處理,得到喉管流速=50m/s,喉管面積St=0.447m2,喉管長度=0.75m,根據(jù)一號(hào)工況年平均氣溫12.3℃和當(dāng)?shù)仄骄髿鈮海?43.6mbar,再結(jié)合相關(guān)資料上數(shù)據(jù)得出該工況的煙氣密度大約為2.00kg/m3。帶入公式ΔP=中得到壓力損失為3504pa,且η=〔×100%,得效率為92.1%。除塵器的排塵濃度與初始煙氣含塵濃度遵循以下關(guān)系：Cn=Cj<1->,帶入數(shù)據(jù)Cj=30mg/m3<標(biāo)>得最終排塵濃度為29.7mg/m3＜30mg/m3。結(jié)合除塵器排塵濃度＜30mg/m3<標(biāo)>、除塵效率≥90％,以及設(shè)計(jì)設(shè)備的尺寸符合實(shí)際工況要求,得出設(shè)計(jì)的文丘里濕式除塵器〔捕滴器為倒錐形捕滴器符合設(shè)計(jì)要求。除文丘里倒錐形除塵器設(shè)計(jì)外,位于文丘里管中收縮管中的噴嘴采用錐形三線螺旋芯