旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)

上傳人:jun****875 文檔編號(hào):23770650 上傳時(shí)間:2021-06-10 格式:DOC 頁(yè)數(shù):15 大?。?81.41KB
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1、設(shè)計(jì)原始資料:鍋爐型號(hào):DLP2-13 即,單鍋筒縱置式拋煤機(jī)爐,蒸發(fā)量2t/h,出口蒸汽壓力13MPa設(shè)計(jì)耗煤量:360kg/h(按學(xué)號(hào)增加5)設(shè)計(jì)煤成分:CY=60.5% HY=3% OY=4% NY=1% SY=1.5% AY=18% WY=12%; VY15;屬于中硫煙煤 排煙溫度:165空氣過(guò)剩系數(shù)1.4飛灰率21 煙氣在鍋爐出口前阻力650Pa污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中2類(lèi)區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行。連接鍋爐、凈化設(shè)備及煙囪等凈化系統(tǒng)的管道假設(shè)長(zhǎng)度50m,90彎頭10個(gè)。1. 燃燒計(jì)算1.1 實(shí)際耗空氣量的計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,以1Kg應(yīng)用煤為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果見(jiàn)表1-1。1Kg該

2、煤完全燃燒時(shí)所需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣的體積為: (50.4+7.5+0.47-1.25)22.4=1279.448 L (1-1)假設(shè)空氣中氮氧的摩爾數(shù)之比為N/O=3.78,則1Kg低硫煤完全燃燒時(shí)所需要的空氣體積為:=(1+3.78)1279.448=6115.953L (1-2)實(shí)際消耗的空氣體積為: =1.4=1.46115.953=8562.333L (1-3)表1-1 1Kg應(yīng)用煤的相關(guān)計(jì)算成分質(zhì)量摩爾數(shù)燃燒耗氧量生成氣體量生成氣體體積C60550.450.450.41128.96H30157.515336O401.2528N100.360.367.84S150.470.470.47

3、10.528水分1206.67149.408灰分1801.2 產(chǎn)生煙氣量的計(jì)算1Kg該煤完全燃燒后生成的煙氣量=149.408+10.528+7.84+336+1128.96+8562.333=10195.069L =10.195 (1-4)則,在160時(shí)的實(shí)際煙氣體積為為: =(160+273.15)=16.17 (1-5)該鍋爐一小時(shí)產(chǎn)生的煙氣流量為:=16.17360=5821.2 /h=1.617/s (1-6)1.3 灰分濃度及二氧化硫濃度的計(jì)算煙氣中灰分的質(zhì)量為: =18021=37.8g=37800mg (1-7)煙氣中灰分的濃度為: =37800/16.17=2337.662m

4、g/ (1-8)煙氣中質(zhì)量為: =0.4764=30.08g=30080mg (1-9) 煙氣中的濃度為: =30080/16.17=1860.235mg/ (1-10)2. 凈化方案設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)選擇本設(shè)計(jì)中采用旋風(fēng)除塵設(shè)備進(jìn)行凈化處理。2.1 旋風(fēng)除塵器的工作原理旋風(fēng)除塵器一般有帶有一錐形的外圓筒,進(jìn)氣管,排氣管,圓錐觀和貯灰箱的排氣閥組成。當(dāng)含塵氣流以一定的速度(一般在1425m/s之間,最大不超過(guò)35m/s)由進(jìn)氣管進(jìn)入旋風(fēng)除塵器后,氣流由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)。由于受到外圓筒上蓋及圓筒壁的限流,迫使氣流作自上而下的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生較大的離心力,塵粒在離心力的作用下,被甩向外筒壁

5、,失去慣性后在重力的作用下,落入貯灰箱中,與氣體分離。而旋轉(zhuǎn)下降的氣流到達(dá)錐體時(shí),因錐體收縮的影響,而向除塵器中心匯集,根據(jù)“旋轉(zhuǎn)矩”不變理論,其切向速度不斷升高,氣流下降到一定程度時(shí),開(kāi)始方向上升,經(jīng)排氣管排出1。2.2 旋風(fēng)除塵器的特點(diǎn)現(xiàn)在的旋風(fēng)除塵器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;應(yīng)用廣泛;分離效率高可以有效地清除微粒;處理氣體量大且阻力低; 適用于高溫和腐蝕性氣體; 運(yùn)行費(fèi)用低;應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)2。2.3 運(yùn)行參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)根據(jù)相關(guān)資料及實(shí)際運(yùn)行情況,本設(shè)計(jì)中煙氣的入口速度取為。根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)確灰分風(fēng)的最高允許排放濃度為3。則本設(shè)中要求達(dá)到的除塵效率為: (2-1)2.4 凈化效率的影響因素2.

6、4.1旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)凈化效率的影響在旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸中主要的影響因素有:除塵器的外筒直徑,高度,氣體進(jìn)口和排氣管形狀和大小。這些部件一般都有一較適宜的尺寸及組合。過(guò)大或過(guò)小都會(huì)降低設(shè)備效率。2.4.2 操作條件對(duì)旋風(fēng)除塵器性能的影響操作條件應(yīng)控制在一個(gè)較適宜的范圍內(nèi),過(guò)大會(huì)降低設(shè)備效率,過(guò)小會(huì)增加阻力損失,兩種情況均不利于設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。3.設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 進(jìn)氣口設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際運(yùn)行已確定本設(shè)計(jì)中煙氣的入口速度為:??紤]設(shè)備漏風(fēng)及安全運(yùn)行等因素,假定實(shí)際進(jìn)入設(shè)備的煙氣量為1.2Q。則進(jìn)氣口部分的面積為: = =1.21.617/20=0.097 (3-1)現(xiàn)有旋風(fēng)除

7、塵器的進(jìn)口有三類(lèi):直入切向進(jìn)入式,蝸殼切向進(jìn)入式,軸向進(jìn)入反轉(zhuǎn)式(見(jiàn)圖3-1)。 直入切向進(jìn)入式 蝸殼切向進(jìn)入式 軸向進(jìn)入反轉(zhuǎn)式 圖3-1 現(xiàn)有的幾類(lèi)進(jìn)氣管本設(shè)計(jì)中采用蝸殼切向進(jìn)入式 ,它可減少進(jìn)口系統(tǒng)對(duì)筒體內(nèi)氣流的撞擊和干擾,其處理量大,壓力損失小。其尺寸一般為高寬之比在23之間。本設(shè)計(jì)中取。則進(jìn)口的寬度為: (3-2)進(jìn)口高為: (3-3)則實(shí)際的高寬比: (在23之間) (3-4)實(shí)際進(jìn)口面積為: (3-5)實(shí)際的入口速度為: (3-6)3.2 旋風(fēng)除塵器外筒直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算一般旋風(fēng)除塵器,其進(jìn)口高,寬分別為旋風(fēng)除塵器外筒直徑的0.40.75倍和0.20.25倍。本設(shè)計(jì)中假定寬為外筒直徑的

8、0.25倍,則高應(yīng)為0.501倍,則旋風(fēng)除塵器的外筒直徑為: (3-7)3.3 旋風(fēng)除塵器高度的設(shè)計(jì)計(jì)算性能較好的旋風(fēng)除塵器,其直筒部分高度一般為其外筒直徑的12倍,錐體部分高度為外筒直徑的13倍,錐部底角在2040之間。本設(shè)計(jì)中直筒部分高度,錐體部分高度,分別取為旋風(fēng)除塵器外筒直徑的1.4倍及2倍。則: (3-8) (3-9)旋風(fēng)除塵器的總高度為: (3-10)3.4 旋風(fēng)除塵器排氣管的設(shè)計(jì)計(jì)算現(xiàn)有的排氣管有兩類(lèi):底部收縮式和直管式(見(jiàn)圖3-2)。 直管式 底部收縮式 圖3-2 排氣管的類(lèi)型無(wú)論哪一類(lèi)排氣管,其管徑一般取為旋風(fēng)除塵器外筒直徑的0.30.5倍。本設(shè)計(jì)采用直管式,其管徑取為,則排

9、氣管管徑: (3-11)排氣管插入旋風(fēng)除塵器外筒內(nèi)深度一般與進(jìn)氣管下緣平齊或稍低。本設(shè)計(jì)中為避免氣體短路,伸入長(zhǎng)度 取為。即。3.5 排灰管的設(shè)計(jì)計(jì)算及卸灰裝置的選擇旋風(fēng)除塵器的排灰管直徑一般取為外筒直徑的0.25倍,即。結(jié)合實(shí)際取為。實(shí)際。底部錐角為: (在2040之間) (3-12)卸灰裝置兼有卸灰和密封兩種功能,是影響除塵器的關(guān)鍵部件之一。若有漏風(fēng)現(xiàn)象,不但影響正常排灰,而且嚴(yán)重影響除塵器效率?,F(xiàn)有的卸灰裝置有兩類(lèi):二級(jí)翻板式和回轉(zhuǎn)式(見(jiàn)圖3-3)。本設(shè)計(jì)采用二級(jí)翻板式。 二級(jí)翻板式 回轉(zhuǎn)式 圖3-3 現(xiàn)有的兩類(lèi)卸灰裝置3.6 流體阻力計(jì)算旋風(fēng)除塵器內(nèi)的壓力損失一般可按下式計(jì)算: (3-

10、14)式中:煙氣密度,約為; 除塵器內(nèi)含塵氣體的流速,; 流體阻力系數(shù),無(wú)量綱;其中 (3-15)式中:旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口截面積,; 排氣管直徑,帶入相關(guān)值,得 (3-16)所以,(在500pa1500pa之間)4. 煙囪的設(shè)計(jì)計(jì)算由于煙囪有一定的高度,煙囪中的熱氣體受到大氣浮力的作用,而具有一定的幾何壓頭,在煙囪底部造成負(fù)壓“抽力”。如果這種抽力正好能克服氣體在窯爐中流動(dòng)的各種阻力,就能使窯內(nèi)熱氣體能源源不斷地流入煙囪底部,并通過(guò)煙囪排入大氣。4.1 煙囪直徑的計(jì)算煙囪內(nèi)煙氣的流速選為,則直徑可用下式計(jì)算: (4-1)式中:煙氣流量,;煙氣流速,;1.2修正系數(shù)。所以煙囪的直徑為: (4-2)

11、取為,則實(shí)際煙氣流速為: 4.2 煙囪高度的設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)中,參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),確定煙囪高度為,則煙氣抬升高度為: (4-3)式中:煙氣的熱釋放功率,;地區(qū)環(huán)境溫度, 煙氣釋放速率,;大氣壓強(qiáng),;溫差,代入相關(guān)值得:由于,所以: 所以煙囪的總高度為: (4-4)4.3 煙囪阻力損失計(jì)算煙囪亦采用鋼管,其阻力可按下式計(jì)算: (4-5)式中:摩擦阻力系數(shù),無(wú)量綱;管內(nèi)煙氣平均流速,;煙氣密度,;管道長(zhǎng)度,;管道直徑,已知鋼管的摩擦系數(shù)為0.02,所以煙囪的阻力損失為: 則地面最大濃度為: 可見(jiàn)地面最大濃度小于國(guó)家規(guī)定,煙囪高度設(shè)計(jì)合理。5. 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 管徑的計(jì)算管道采用薄皮鋼管,管內(nèi)煙氣

12、流速為,則管道直徑為: (5-1)式中:煙氣流量,;煙氣流速,;1.2修正系數(shù)代入相關(guān)值得: 結(jié)合實(shí)際情況,取為,則實(shí)際煙氣流速為: (5-2)5.2 摩擦阻力損失計(jì)算根據(jù)流體力學(xué)原理,空氣在任何橫截面形狀不變的管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),摩擦阻力可用下式計(jì)算: (5-3)式中:摩擦阻力系數(shù),無(wú)量綱;管內(nèi)煙氣平均流速,;煙氣密度,;管道長(zhǎng)度,;管道直徑,;對(duì)于薄皮鋼管,查閱相關(guān)資料的鋼管的。代入相關(guān)數(shù)值得: 5.3 局部阻力損失計(jì)算煙氣管道局部阻力損失可按下式計(jì)算: (5-4)式中:彎頭個(gè)數(shù);局部阻力系數(shù),無(wú)量綱;煙氣密度,;管內(nèi)煙氣平均流速,;在煙氣管道中一般采用的是二中節(jié)二端節(jié)型90彎頭,其局部阻力損失

13、系數(shù),所以感到局部阻力損失為: (5-5)總阻力損失為: (5-6)5.4 風(fēng)機(jī),電機(jī)的選擇引風(fēng)機(jī)全壓頭可按下式計(jì)算: (5-7)其中為系統(tǒng)總壓力損失: 所以風(fēng)機(jī)的全壓為: 引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量可按下式計(jì)算: (5-8)式中:引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量,;引風(fēng)機(jī)容積裕度系數(shù),取為1.1;燃料消耗量,;每公斤燃料產(chǎn)生的煙氣量,;當(dāng)?shù)卮髿鈮海?;引風(fēng)機(jī)入口處煙氣溫度,;代入相關(guān)值得: (5-9)結(jié)合風(fēng)機(jī)全壓及送風(fēng)量,選用Y5-47-6c型離心引風(fēng)機(jī),其性能參數(shù)見(jiàn)表5-1。表5-1 Y5-47-6c型離心引風(fēng)機(jī)性能參數(shù)機(jī)號(hào)NO功率Kw轉(zhuǎn)速r/min流量m3/h全壓pa6c18.5285080201512933642452電

14、機(jī)的效率 式中;Ne電機(jī)功率,kW;Q風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量,m3/h;-通風(fēng)機(jī)全壓效率,一般取0.50.7;-機(jī)械傳動(dòng)效率,對(duì)于直聯(lián)傳動(dòng)為0.95;代入數(shù)據(jù)得: 電機(jī)選擇:電機(jī)選用Y280S-4型,其性能參數(shù)見(jiàn)下表:型號(hào)馬力HP/KW電壓V電流/A轉(zhuǎn)數(shù)/r/min效率/%功率因素堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)堵轉(zhuǎn)電流重量/KGY280S-4100/75380139.7148092.70.881.975626. 核算排煙溫度下粉塵濃度為2337.662mg/m3,按旋風(fēng)除塵器除塵效率91.4%計(jì),則粉塵的排放濃度為: ;本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中規(guī)定,污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中二類(lèi)區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行。由新污染源大氣污染物排放

15、限值GWPB3一1999 GBl3271200lmission standardAir P0uutants for CoalBaming oilbaming Gasnred Boiler鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)查得,煙囪高度為50m時(shí),顆粒物最高允許排放濃度為200mg/m3。比較得出排放濃度和速率都不超標(biāo),因而設(shè)計(jì)合理,符合標(biāo)準(zhǔn),所以該氣體經(jīng)處理后可以在國(guó)家2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下排放。7. 總結(jié)之前的學(xué)習(xí)只是書(shū)面上的知識(shí),經(jīng)過(guò)一周的課程設(shè)計(jì), 對(duì)旋風(fēng)除塵器的工作原理有更加清晰地認(rèn)識(shí),對(duì)其性能影響因素有了一個(gè)全面的了解,會(huì)了初步設(shè)計(jì)。知道了設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程,認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)是需要進(jìn)行全面考慮的,各種影響因素對(duì)設(shè)備的

16、影響的重要性等。設(shè)計(jì)中首先計(jì)算鍋爐用煤進(jìn)行耗空氣量,煙氣流量,煙氣灰分及二氧化硫濃度。然后對(duì)旋風(fēng)除塵器各部分的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。接著是煙囪高度的計(jì)算,直徑以及壓力損失等。最后是煙囪的管道設(shè)計(jì)計(jì)算。 此次設(shè)計(jì)中,單獨(dú)設(shè)計(jì)以及綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)是很重要的,體會(huì)了學(xué)以致用,感受到了付出帶來(lái)的充實(shí)和愉悅,同時(shí)對(duì)自己沒(méi)有掌握好的知識(shí)有了一個(gè)比較好的補(bǔ)充。當(dāng)要做設(shè)計(jì)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)儲(chǔ)備極其缺乏,更加清晰地認(rèn)識(shí)到自己的狀況,對(duì)于以后的學(xué)習(xí)有指導(dǎo)意義。 參考文獻(xiàn)1周興求,葉代啟.環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:192魏先勛,環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.湖南:湖南科學(xué)出版社,2002:1453GB3095-82,大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)S.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002

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