《大气污染控制工程》课程设计--旋风除尘器设计

高效旋风除尘器的各个部件都有一定的比例尺寸,这些比例是基于广泛调查研究的结果。某个比例关系的变动,能影响旋风除尘器的效率和压力损失。在相同的切向速度下筒体直径D愈小,粒子受到的惯性离心力愈大,除尘效率愈高,但若筒体直径过小,粒子容易逃逸,使效率下降。另外,锥体适当加长,对提高除尘效率有利。除尘器分割直径的推导过程表明,排出管直径愈少分割直径愈小,即除尘效率愈高。但排出管直径太小会导致压力降的增加,一般取排出管直径

de=(0.4-0.65)D。

(3)烟尘的物理性质

下列各种物理性质都影响旋风除尘器的效率:气体的密度和粘度、尘粒的大小和相对密度、烟气含尘浓度等。 压力损失与含尘量之间的关系可表示为:

△Pc△Pd=

0.013(2.29ρ1?1)1/2(4)操作变量

提高烟气入口流速,旋风除尘器分割直径变小,使除尘器性能改善。若入口流速过大,已沉积的粒子有可能再次被吹起,重新卷入气流中,导致除尘效率的下降。通常依旋风除尘器的直径而选用的实际入口速度在10-25m/s范围内。

4.旋风除尘器的选型

4.1旋风除尘器选型原则

选型原则有以下几个方面:

1、旋风除尘器净化气体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,如果要求通过的风量较大,可采用若干个小直径的旋风除尘器并联为宜;如气量与多管旋风除尘器相符,以选多管除尘器为宜。

2、旋风除尘器入口风速要保持18~23m/s,低于18m/s时,其除尘效率降低;高于23m/s时,除尘效率提高不明显,但压力损失增加,耗电量增高很多。

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3、选择除尘器时,要根据工况考虑阻力损失及结构形式,尽可能使之动力消耗减少且便于制造维护。

4、当含尘气体温度很高时,要注意保温,避免水分在除尘器内凝结。假如粉尘不吸收水分、露点为30~50℃时,除尘器得到温度最少应高出30℃左右;假如粉尘吸水性较强(如水泥、石膏和含碱粉尘等)、露点为20~50℃时,除尘器的温度应高出露点温度40~50℃.

5、旋风除尘器结构的密闭要好,确保不漏风。尤其是负压操作,更应注意卸料锁风装置的可能性。

6、易燃易爆粉尘(如煤粉)应设有防爆装置。防爆装置的通常做法是在入口管道上加一个安全防爆阀门。

7、当粉尘浓度减小时,最大允许含尘质量浓度与旋风筒直径有关,即直径越大其允许含尘质量浓度也越大。具体的关系如表2—2所列

表2—2直径与允许含尘质量浓度关系 旋风除尘器直径/mm 允许含尘质量浓度(g/m) 3800 400 600 300 400 200 200 150 100 60 60 40 40 20

4.2旋风除尘器的设计选型

1、根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征,以及除尘要求、允许的压力损失和制造条件等因素全面分析,合理的选择旋风除尘器的类型。

2、根据使用时允许的压力降确定进口气速V1,如果制造厂已提供各种操作温度下进口气速与压力降的关系,则根据工艺条件允许的压力降就可选定气速V1;若没有气速与压力降的数据,则根据允许的压力降就计算进口气速。若没有提供允许的压力降数据,一般取进口气速为12-25m/s。

3、确定旋风除尘器的进口界面A、入口宽度b和高度h。根据处理烟气量,由下式决定进口截面积A: A=bh=qv/v1 式中:qv——旋风除尘器处理烟气量,m3/s

4、确定各部分几何尺寸:由进口截面A、入口宽度b和高度h定出各部分的几何尺寸。

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5.旋风除尘器的设计

原始资料:有一台锅炉,处理烟气量Q=4000m/h,排烟温度T=100℃,入口浓度为C0=650mg/m,要求出口浓度C=100mg/m。已知粉尘密度ρp=3331200kg/m3,,粒度分布见表,请按要求设计一台旋风除尘器。 粒径范围μm 平均径dp 质量频率ΔD% 1~5 3 6 5~10 7.5 12 0.542 10~30 20 22 0.876 30~60 45 29 0.991 60~80 70 18 0.999 >80 90 13 1 筛分理论分级效率 0.268 5.1旋风除尘器各部分尺寸的确定

5.1.1形式的选择

根据国家规定的粉尘排放标准、粉尘的性质、允许的阻力和制造条件、经济性合理选择旋风除尘器的形式,选通用型旋风除尘器。

5.1.2 确定进口风速

根据推荐取Vj=20m/s

5.1.3 确定旋风除尘器的尺寸

(1)进气口面积Aj的确定

进气口截面一般为长方形,尺寸为a和b,根据处理气量Q和进气速度vj可得

Aj?ab?Q

3600vj=4000÷(3600×20)

=0.056m2

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取a=2.5b,则a=0.37m,b=0.15m

(3600×ab)=4000÷(3600×0.15×0.37)=20.02m/s 则实际风速Vj1=Q÷(2)筒体尺寸的确定

一般旋风除尘器的直径越小,气流的旋转半径越小,粉尘颗粒所受的离心力越大,除尘效率越高。但是过小的筒体直径,和排气管太近,可能造成大直径颗粒反弹至中心被气流带走,使除尘效率降低,另外还可能引起筒体内堵塞。因此,一般筒体直径不宜小于50~75mm。

因为旋风除尘器以筒体直径D为其规格的标准,因此,一般取整数。 取a=0.5D,则D=740mm,现取D=800mm 筒体高度L=筒体直径D=800mm (3)排气管直径和高度的确定

取排气管直径d=0.5D=H,则d=H=400mm

(4)椎体高度的确定

取H=2D,则H=1600mm (5)排尘口直径的确定 取Dd=D/3,则Dd=270mm

5.2旋风除尘器的效率检验

已知处理烟气温度T=100℃,查表或用公式可得常压下烟气密度ρg=0.95kg/m3,动力黏度μ=2.2×10-5 Pa·s。 (1) 由几何尺寸,计算自然返回长 L=2.3D(d2/ab)3,则L=2.62m (2)由筛分理论,计算粉尘分割径为

118?2.2?10?5?4000dc?18?Q/2??pLVc??7.46?m 22??3600?1200?2.62?20.0225.2.1计算分级效率 由公式?i?2(dpi/dc)1?(dpi/dc)2和设计任务书上的表格可得

2(3/7.46)?1??0.138 21?(3/7.46)

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2(7.5/7.46)?2??0.502 21?(7.5/7.46)2(20/7.46)?3??0.878 21?(20/7.46)2(45/7.46)?4??0.973 21?(45/7.46)2(70/7.46)?5??0.989 21?(70/7.46)2(90/7.46)?6??0.993 21?(90/7.46)5.2.2计算总效率

本次设计所需的除尘效率为??nC0?C650?100??0.8462?84.62% C0650?T???D?i?0.06?0.138?0.12?0.502?0.22?0.878i?1

?0.29?0.973?0.18?0.989?0.13?0.993?0.851?85.1%因ηT >84.62%,故满足设计要求。

5.2.3压力损失估算

?p?k?gVc220.95?20.022?(6~9)?1142~1713Pa

2压力损失取上限,旋风除尘器阻力近似为1800Pa。

7.结束语

这次课程设计,我们的设计任务是设计旋风除尘器。在设计计算中,参考了一些国内外的资料,但由于工程经验的不足,专业知识的限制,设计工作量较大,对于主要的设计参数,基本上依据设计手册

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