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1、大气污染控制工程课程设计说明书生活锅炉烟气旋风除尘系统方案设计学 院：环境与资源学院专业班级：环境工程0802学生姓名： 谭洪涛指导教师： 薛勇1.概述1.1设计目的大气污染控制工程课程设计，是在学生学完有关本专业课程之后，为了培养学生应用基础和专业理论知识来分析和解决实际问题的能力，从而要求每个学生在设计、计算及绘图等方面进行一次较为系统的综合练习，以便为毕业设计和将来的实际工作打下一个良好的基础。1.2设计任务完成一生活锅炉烟气旋风除尘系统的方案设计工作（包括旋风除尘器、管道系统的尺寸计算及结构设计；锅炉引风机的选型设计；系统总体安装布置；工程投资费用概算等）1.3设计原始资料(1)生产设
2、备名称：DZL2-8-AIII型快装锅炉（相关尺寸见附图）(2)设备工作时间：上午710时，下午24时(3)烟气流量：4800m3/h(4)烟气温度：423K(5)含尘浓度：1g/N.d.m3(6)烟尘堆积密度：1200kg/m3(7)烟尘空隙率：0.5(8)烟尘颗粒分散度见附表1.4设计要求(1)除尘器收尘效率：85%(2)系统阻力损失：0.75）的范围内。(8)在工程费用概算时，风机购置费、钢材等材料费由市场价格确定；设备净重根据图纸进行计算；管道加工费按所需材料费的100120%计算，旋风除尘器加工费按所需材料费的120150%计算；系统安装调试费按设备费的1215%考虑；设计（包括施工
3、设计）费用根据项目投资大小及工程设计难度按上述费用的815%提取；其他费用（临劳、管理、利润等）按上述费用的1015%确定。1.7设计附表及附图附表 烟尘颗粒分散度粒径m80含量%24.8516.679.1113.175.464.393.824.316.0212.40附图2.旋风除尘器的原理2.1旋风除尘器简介旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于510m以上的的颗粒物。工业上已有100多年的历史。旋风除尘器的结构形式按进气方式可分为直入式、蜗壳式和轴向进入式；按气流组织分类有回流式、直流式、平流式和旋流式多种。2.2旋风除尘器的工作原理旋风除尘器一般有带有
4、一锥形的外圆筒，进气管，排气管，圆锥观和贮灰箱的排气阀组成。当含尘气流以一定的速度（一般在1425m/s之间，最大不超过35m/s）由进气管进入旋风除尘器后，气流由直线运动变为圆周运动。由于受到外圆筒上盖及圆筒壁的限流，迫使气流作自上而下的旋转运动。旋转过程中产生较大的离心力，尘粒在离心力的作用下，被甩向外筒壁，失去惯性后在重力的作用下，落入贮灰箱中，与气体分离。而旋转下降的气流到达锥体时，因锥体收缩的影响，而向除尘器中心汇集，根据“旋转矩”不变理论，其切向速度不断升高，气流下降到一定程度时，开始方向上升，经排气管排出。旋风除尘器原理图2.3旋风除尘器的特点结构简单、占地面积小，投资低，操作维
5、修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。优点：效率80%左右，捕集5m颗粒的效率不高，一般作预除尘用。2.4旋风除尘器除尘性能的影响因素(1) 二次效应被捕集粒子的重新进入气流在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率；在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率；通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应；(2) 比例尺寸在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降；锥
6、体适当加长，对提高除尘效率有利；排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=（0.60.8）D；特征长度（natural length）-亚历山大公式：排气管的下部至气流下降的最低点的距离:旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l，筒体和锥体的总高度以不大于5倍的筒体直径为宜。（3）运行系统的密闭性尤其是除尘器下部的严密性：特别重要，运行中要特别注意在不漏风的情况下进行正常排灰 。（4）烟尘的物理性质气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度。（5）操作变量提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善 ；入口流速过大，已沉积的
7、粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降；效率最高时的入口速度，一般在10-25m/s范围。3.旋风除尘器的结构选型及尺寸计算3.1旋风除尘器的选择根据烟气流量、含尘浓度、粒度分布、颗粒密度等烟气特征，并结合除尘要求、允许的阻力损失、设备工作特点和制造条件等因素选择XLP/B型旁路式旋风除尘器1个。XLP/B型旁路式旋风除尘器比一般旋风除尘器进口位置低，使在除尘顶部有充足的空间形成涡旋并形成粉尘环，从旁路分离室引至椎体部分，这样有害于除尘效率的二次气流变成有粉尘集聚作用的上漩涡气流。旁路分离室设计成螺旋形，使进入的含尘气流切向进入椎体，避免扰乱椎体内壁气流，防止再次尘化现象。3.2确
8、定旋风除尘器的入口风速XLP/B型旋风除尘器一般进口的气速为1225m/s。本设计中根据系统阻力损失、烟气密度及要求除尘效率，并结合XLP/B型旋风除尘器各项性能参数，取进口速度=16m/s。3.3计算旋风除尘器的入口面积A考虑到锅炉工作时，其烟气量及含尘浓度变化较大，故假定实际处理烟气量为1.1Q，即为1.1* 4800 m3/h=5280 m3/h，入口风速16m/s则入口面积为：A=Q/= 5280 m3/h360016m/s=0.092m23.4计算旋风除尘器的入口宽度b，高度a入口宽度b=0.2145m入口高度a=A/b=0.092m20.2145m=0.4289m入口高度与宽度比为
9、：a/b=0.4289/0.2145=2，在23之间，满足要求。3.5选择旋风除尘器的进口类型现有旋风除尘器的进口有三类：直入切向进入式、蜗壳切向进入式和轴向进入反转式（见下图）。 直入切向进入式 蜗壳切向进入式 轴向进入反转式现有的几类进气管本设计中采用蜗壳切向进入式 ，其进口处有一个环状空间，可减少进气流与内涡旋相互之间的干扰，减少进口压力损失小。3.6计算旋风除尘器的筒体直径筒体直径=3.33*0.2145m=0.714m=714mm参考XLP/B型旋风除尘器产品系列，取D=820mm,3.7按所选型式的尺寸比计算旋风除尘器各部分尺寸（1）排气管直径及插入深度现有的排气管有两类：底部收缩
10、式和直管式（见下图）。 直管式 底部收缩式排气管的类型无论哪一类排气管，其管径一般取为旋风除尘器外筒直径的0.30.5倍。本设计采用直管式，其管径取为0.5D，则排气管管径：=0.5D=0.5*820mm=410mm排气管插入旋风除尘器外筒内深度一般与进气管下缘平齐或稍低。本设计中为避免气体短路，伸入长度取500mm。（2）筒体高度及椎体高度性能较好的旋风除尘器，其直筒部分高度一般为其外筒直径的12倍，锥体部分高度为外筒直径的13倍，锥部底角在2040之间。本设计中直筒部分高度,锥体部分高度，分别取为旋风除尘器外筒直径的2倍及3倍。则： 旋风除尘器的总高度为： （3）排灰管直径、椎体斜度旋风除
11、尘器的排灰管直径一般取为外筒直径的0.25倍，即。椎体斜度为： （4）卸灰装置的选择卸灰装置兼有卸灰和密封两种功能，是影响除尘器的关键部件之一。若有漏风现象，不但影响正常排灰，而且严重影响除尘器效率。现有的卸灰装置有两类：二级翻板式和回转式（见下图）。本设计采用二级翻板式。 二级翻板式 回转式 现有的两类卸灰装置3.8计算旋风除尘器的阻力损失查表可得XLP/B型旁路式旋风除尘器的阻力系数值= 5.8，烟气密度为=1kg/ m3，入口风速=16m/s，则旋风除尘器的阻力损失为：P=2/2=5.8*162*1/2=742.4Pa故本设计中旋风除尘器的阻力损失为742.4Pa1200Pa，满足设计要求。3.9计算旋风除尘器的除尘效率假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气
