除塵工藝設計書王家興

除塵設備工藝設計書姓名：王佳興學號：15051304工藝流程的選擇在噴鋁機為避雷針噴防銹鋁膜時，會產生粉塵和氮氧化物，嚴重污染環(huán)境，所以要對其進行處理，設計除塵與凈化設備，首先由已知條件可知，粉塵為鋁粉，工作時溫度有240度，是具有爆炸性的粉塵，所以作為安全第一的考慮，對防爆措施的設計是第一步。在沒有惰性氣體保護的情況下，易燃粉體工藝很容易發(fā)生爆炸事故。對于惰性氣體保護的工藝過程，很多事故發(fā)生在系統(tǒng)維修期間，或者入料、出料工藝單元。所以防爆就要按照惰化和工藝兩方面考慮。惰化最重要的是確定氧含量的控制方案，即確定系統(tǒng)補充惰性氣體的氧含量上限和觸發(fā)系統(tǒng)停機的氧含量上上限。一般情況下，采用極限氧含量降低3-5個百分點作為上限，極限氧含量降低1-2個百分點作為上限。如果極限氧含量本身很低，則采用極限氧含量的1/4作為氧含量上限。例如，對于鎂粉，其氧含量上限可控制為0.5%。對于硫磺粉，氧含量上限可控制為5％。進行惰化保護一般需要實時測定氧濃度，通常在系統(tǒng)中至少安裝2個測試點。為例保證系統(tǒng)的密閉性，入料和出料單元應采用緩沖倉或雙閥門的方式確保系統(tǒng)在任意時刻都是密封的。抗爆設計就是增加設備的強度，以使爆炸發(fā)生時設備不會發(fā)生不可恢復的變形。對于易燃金屬粉塵，抗爆設計應和惰化結合，至少設備應設置惰性氣體緊急入口。因為設備內發(fā)生燃燒和爆炸后，溫度會急劇升高，從而使設備的強度降低?？贡O備的強度通常設計為1MPa。對于易燃粉塵，總結本質安全方法如下：（1）防止機械摩擦和碰挽預留足夠的空間；使用青銅或鋁制的防爆工具，尤其注意對于金屬粉塵，不能使用鐵制工具；在工具和設備的接觸點設置緩沖物（如棉布包覆），操作小心：（2）靜電防護應依照標準《防止靜電事故通用導則》進行生產工藝的防靜電設計。一般來說，如果粉塵的最小點燃能力小于10mJ，就應該考慮靜電點燃：采用導電設備和導電設備部件：設備之間跨接并接地，尤其注意移動設備（如加料和出料的容器、移動式除塵器等;地板應防靜電，工作人員穿戴防靜電工作服；接觸粉塵位置（入料口、出料口、檢查口）等附近設置接地觸摸桿或扶手，操作前釋放人體靜電；使用濕式除塵器，干式除塵器濾材使用防靜電濾料，或金屬網。袋式除塵器和收塵器應采用防靜電濾袋。防靜電濾袋通過在普通濾布中織入金屬絲的方法增強濾袋的導電性能．然后通過濾袋架將靜電導入大地：在清理時使用天然纖維（如棉、棕等）制作的工具。（3）防止其它點火源使用防爆電氣設備，應根據(jù)設備所在的生產場所的危險區(qū)域分級和粉塵的最低著火溫度選擇粉塵防爆電氣設備：生產場所危險區(qū)域劃分的標準GB12476.3（草案），該標準等同IEC61241-10．根據(jù)爆炸性粉塵空氣混合物出現(xiàn)的頻率和持續(xù)時間進行區(qū)域分級。粉塵層盡管沒有和空氣形成爆炸性混合物，在分級時也加以考慮。嚴格動火管理，動火時將相關設備拆卸到安全的地方進行。如必須現(xiàn)場動火，則進行局部惰性氣體的保護，并用盲板法蘭將動火段和工藝其它環(huán)節(jié)隔開。（4）合理的設備布局設備的布局應保證發(fā)生爆炸時，人和設備的損失最低，因此除塵器和料倉應位于建筑物外，或建筑的高處。隔離工藝應劃分為必要時可互相隔離的單元，并設閥門或可用盲板隔開的法蘭．對于金屬粉塵，宜采用石墨墊的球閥。改警流動狀態(tài)料倉和除塵器的底部錐體與水平面夾角為65度以上，必要時在錐體上設置惰性氣體吹掃口和振動器，防止積料。在進行設備維修時，該設計有利于設備內粉料的清理。(7)減少危險物料減少處理的物料量：將粉體產品盡快從車間移走：在維修時清空系統(tǒng)內的粉體。(8)粉塵濃度控制在維修易燃粉塵處理設備的過程中，控制粉塵濃度非常里要。在粉塵受到擾動而形成粉塵云的時候，應等待粉塵沉降后再操作．在進行除塵器或料倉維修時，之后考慮對粉塵的去除，鋁粉的中位直徑為15微米，然后通過下表對各種除塵工藝進行對比，可知袋式除塵器的效率較高，所以我首先考慮了用袋式除塵器作為除塵裝置的工藝設計。$5萍種除亡器的效率對比除塵器名稱不同粒徑時的分級效率推0~-55-1010-2020-44>44帶擋板的沉降室58.67.52243S090普通的旋鳳除塵器65.312■B578291長椎體旋風除塵器84.240799299.5噴淋塔94.5729698100100電除塵器97.09094.59799.5100文丘里除塵器99,59999,5100100100袋式除塵器99,799.5100100ioa100其中有一種典型的袋式除塵器一一LD14-122，它的技術參數(shù)如下圖所示，可以作為設計參■7LD11-112型機械掘打蠱式除P器型號形式:數(shù)濾數(shù)過濾面積/n2處理氣St/(mS/h)壓力損失/Pa排出營數(shù)質量/ks尺寸/mmALLD14-112單列81122213360098011199022506000由圖中除塵效率可知，滿足題干要求，所以暫且選擇此種袋式除塵器。其次可知除粉塵外，還有氮氧化物這種有害氣體需要去除，在《大氣污染控制工程》這門課程中，我們了解到氮氧化物的去除可以采取選擇性催化還原（SCR）法和選擇性非催化還原（SNCR）法，其中SNCR法需要較高溫度，所以采用SCR法把氮氧化物轉化為氮氣從而去除。在SCR中發(fā)生的化學反應如下：尿素水解：（NH2）2CO+H2O—2NH3+CO2NOX還原：NO+NO2+2NH3—2N2+3H2ONH3氧化：4NH3+3O2—2N2+6H2O目前商業(yè)上應用比較廣泛的是運行溫度處于320-45CTC的中溫催化劑，當反應溫度低于300°C時，在催化劑表面會發(fā)生副反應，NH3與S03和H20反應生成（NH4）2S04或NH4HS04減少與NOx的反應，生成物附著在催化劑表面，堵塞催化劑的通道和微孔，降低催化劑的活性。因此，對于此工藝的煙氣溫度240度不符合要求，要有煙氣加熱措施，需要在進入袋式除塵器前加空氣預熱器，袋式除塵器的布袋也要選取耐高溫材料。SCR法流程：氨氣儲罐

空氣除塵器還要有配套的集氣裝置，要對集氣罩進行設計，對集氣罩的設計有以下原則：集氣罩應盡可能將污染源包起來，使污染物的擴散限制在最小范圍內，以便防止橫向氣流的干擾，減少排風量。集氣罩的吸氣方向盡可能與污染氣流的運動方向一致，充分的利用污染氣流的初始動能。盡量減少集氣罩的開口面積，減少排風量。集氣罩的結構不應妨礙工人操作和設備檢修。吸入氣流不應該經過工人的呼吸區(qū)。由于污染源為圓形，故采用圓形口集氣罩。綜上所述，設計的具體工藝流程為污染源噴出的污染氣體，先由圓形集氣罩吸收，再通過管道進入袋式除塵器，最后從連接在最后的煙囪中排入大氣。其次氣體的流動還必須要有通風機作為基礎，除塵系統(tǒng)是依靠通風機提供能量,使氣體流動。無論是設計除塵系統(tǒng)還是操作除塵系統(tǒng),都應該對通風機有一個透徹的了解,包括工作原理、性能參數(shù)、運轉機理、型號說明、選擇依據(jù)、安裝方法。離心式通風機的構造如圖4-1所示。它的主要部件是機殼,葉輪、機軸、吸氣口、排氣口。葉輪在旋轉時產生離心力,將氣體從葉輪中甩出,匯集在機殼中,壓力增高,從出風口排出,流人管道內。m-l-1禺心通鳳機1-機殼』翠一葉輪I￡一機軽？丄一吸件口F5排花口根據(jù)《通風除塵設備工藝設計手冊》，對鼓風機的選用有如下規(guī)則：2.通鳳機的選甬選擇的通風機不但要滿足管遒系統(tǒng)在工作時所必須的風雖和Rjg,而且要使通鳳機在這樣的鳳批和風壓T丄作時玻率帚鬲。際塵系繚常用藥風機有如下幾種，(MC6-期型離業(yè)通磯機適用于排送含育木質辭屑、殲維、塵土尊空氣視合物"有問.打、No4.No5.Nd6.禮No8.NEX&吃5七個機號"性能與選用件見表4】?表燈?(2)G-為型離心通城機適用于排送含塵、木質碎屑、細陣殲維等氣休.風機用持恬鋼板制作，耐薛挫輕妤?運轉平穩(wěn)?數(shù)率可達83%■”是日前星好曲髙玻除塵鳳機。t3)介応盤離心通鳳■機適用于排迭含育木屑*纖維和塵土等空吒整合物*敷率毘高対龍城?貝育在高含塵皇氣燉通過網機時才考慮選用。⑷4-7?惡心通風機請過風機的巴休存塵氓度在］50m?/mJ左右時可以選用°瑜髙效舉可達9%該塑風機空氣動力性能建好*葉輪轉動平穗°中再太爭散他機廠都主產査機號寥、性能全的通鳳機可拱選用.⑸弘“型.毆9-前塑鹿心適惘機這類風機屬高壓靈機.適合總龜力趙過衣軌kM(XOOnjmH>Q)的除塵創(chuàng)僱用，要求含塵堆度不得超過15Cmg/M\(6)字1-兀砸離心通鳳機高駅煙T除塵時應首先考慮醫(yī)用這類鳳機，但輸送謂弋的溫

度不得超過懿OC*熠氣除塵之岸才能進人風機，最髙效率可達們％°應當特別注倉，Y4-鬥鳳機的性能是按弋體溫度aooc.大氣壓力745kPa（7畀mmH?。），弋體密度0+745kjj/*的煙氣介質計算的.在煙吒除塵霖址中’如宴際溫度與上述條陣不符，不&2O0C,應按下武修正風機所需的功率*_47314-273_47314-273(4-11)式中博——風機慘正厲的功率*kWtN-——鳳機銘牌功率，kW（/——通過風機弐律的實際遍度,r,根據(jù)題干已知條件，選取丫4-73型離心通風機最為合適，具體參數(shù)由下一部分計算得出。相關參數(shù)的計算（1）集氣罩依據(jù)集氣罩設計原則，集氣罩直徑應略大于噴鋁機直徑，選擇直徑為150mm的圓形集氣罩，其中：周長L=2nr=23.140.075=0.471m面積S=nr2=3.140.0752=0.0176m2集氣罩距污染源高度取H=0.05m由于題目沒有給出具體的控制速度，可以查閱相關查資料：農1希舉源的控制速度旳污鍛物的產生狀況舉例控制速度/皿e以輕微的速度放散到相當平靜的警r屮誌汽的憑發(fā).t體或煙氣敞口容器屮外逸025-0.5以輕微的速度放散到尚屬平靜的空豈中噴滾室內噴漆，斷續(xù)地傾倒有工屑的干物料到容罪中,焊接0.570以相當大的速度放散出來,或放散到空亀運動迅速的區(qū)域翻砂、脫模、高速（大于i?/9）皮帶運輸機的轉運點*混舍、裝我或裝斛L0^2h5以制速放散出朮,或是放敵到空G運動迅:速的宜威磨床，中破碎，在巖石表面工作2.5-10由題目的實際情況，選擇控制速度v=1m/s。Q=KPHe排風量的計算可由經驗 公式計算。3/s m3/h式中：P-一-罩口敞開面周長,m：H-一-罩口至污染源距離，m：K一一考慮沿高度速度分布不均勻的安全系數(shù)，通常取K=1.4vx 控制速度。SCR法原始參數(shù)：流量：Q0=3Q=35.4m3/h進口氮氧化物濃度：C1=1.9kg/h出口氮氧化物濃度：C1=0.47kg/h氮氧化物去除率：N= =75.3%（2）袋式除塵器基本參數(shù)即可取LD14-122表中參數(shù)，只需校核是否滿足實際情況要求，根據(jù)集氣罩排風量算需要的濾袋面積。式中:vp 過濾氣速，vp=1.0~2.0m/niinqv-一-欲處理的煙氣量，m3/ho可知LD14-122袋式除塵器滿足實際要求，并可以適當減少濾袋個數(shù)。根據(jù)題目中進出口污染物濃度算所需除塵效率，除塵效率： 袋式除塵器的除塵效果為99.7，滿足要求。

管道設計由于圖中有兩個噴鋁機，管道的初步設計如圖：1.管徑的確定：先由實際情況取合適風速，^8除塵濾件內時低用建洽/h粉塵類別粉塵名稱垂戌鳳管(m/s)水平鳳管tn/s)礦物粉塵重礦物粉塵1416輕礦物粉塵1214灰土、沙塵16LBT細刖少1720金剛砂、剛玉粉1519由圖可知，可以去管內風速為15m/s。圖中連接集氣罩的三個支管流量為0.0329ms/s，由公式取支管管徑55mm?？諝膺\動粘度取2.7x10-5Pas沿程損失系數(shù)：Re=—=30555 —=0.002099管流量即為兩倍支管流量0.0987ms/s，由公式取總管管徑75mm?？諝膺\動粘度取2.7x10-5Pas沿程損失系數(shù)：Re=—=41666 —=0.001533管流量即為三倍支管流量0.0658ms/s，由公式取總管管徑90mm?？諝膺\動粘度取2.7x10-5Pas沿程損失系數(shù)：Re=—=50000 —=0.001282.彎頭、三通的設計計算一共需要2個90°彎頭，2個45°彎頭，2個45°合流三通管，一個90°彎頭，g二0.24;一個45。彎頭，g二0.20;一個45。合流三通管：g=0.19;3.管段長度的計算由題干圖中可知，除塵器要放在室外，可以取各管長度：9處水平長度L=2.5m2處水平長度L=2.5m3處水平長度L=5m豎直部分長度取2.5m3.壓力損失的計算

管段1總長度5m, 0.00209,—個90°彎頭，g二0.24,一個45°合流三通管，g=0.19管徑55mm，風速為15m/s,沿程壓力損失：AP 九PV2r11=l^ ? =27.57Pa11d2局部壓力損失：Apm1=&P2 =34.8Pa管段2第一段長度2.5m, 0.02,管徑55mm，第二段長度2.5m, 0.00153,管徑75mm，一個45°彎頭，g二0.24，一個45°合流三通管，g二0.19，風速為15m/s,沿程壓力損失：九PV2△P22=l?? =13.78Pa22d2九PV2△P=l?? =7.40Pa2d2△P=△P+△P=21.18Pal2PV2局部壓力損失Ap= =45.6Pam2管段3第一段長度2.5m, 0.00209,管徑55mm，第二段長度5m, 0.00128,管徑90mm，一個45°彎頭，g二0.20，一個45°三通管，g二0.19，一個90°彎頭，g二0.24,風速為15m/s，沿程壓力損失：九PV2△P=l?? =13.72Pad2九P