毕业设计（论文）-粉状物料输送系统设计.doc

浙江工业大学毕业设计第一章 绪论1.1课题研究背景和意义1.1.1课题研究的背景环境问题是当代世界四大问题（经济、资源、人口、环境）之一。在改革开放之后，我国的国民经济获得了突飞猛进的发展，各项经济指标正在赶上和超过世界水平。但是一些行业在生产过程中排出大量污染物，恶化了我们的环境，制约了我们健康的生活水平的进一步提高。当前，我国经济社会发展与环境约束的矛盾日益突出，环境保护问题越来越严峻的挑战。党中央、国务院高度重视环境保护，将改善环境质量作为落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重要内容，采取了一系列的重大政策和措施。实行经济效益、环境效益相统一的方针，就保证了从根本上治理环境污染，保护好我们的环境。1.1.2课题研究的意义近年来，在国家的大力宣传和相关环境法律法规的出台，我国人民对环境保护的意识普遍有所提高。治理环境，对于我们来说，责无旁贷。通过对从事于一些设备生产部门担任设计工作的同志的了解，曾多方面对各种除尘设备的了解、分析及研究，发现存在若干问题。在这基础上对除尘设备提出相应的改进设计。利用吸尘装置把机器设备内的含尘空气吸出来后，还必须净化，然后才能排放到大气中去，否则就会污染空气，影响环境卫生。另外，收集的任何灰尘都有一定的利用价值。从而达到节约能源，节约资源的目的。无论是从环境卫生方面，从经济方面对空气进行净化处理，还是对我们的工作、生活环境的改善都有极其重要的意义。我国工业废气污染主要以烟尘污染为主，烟尘是一种非常典型的工业废气，其特点是废气量大、烟尘浓度高、粒度小、部分有剧毒，直接排放对环境造成的危害非常大。很多企业直接把生产出来的废气等排入环境，造成环境污染加剧。从而使得烟尘治理已成为现阶段国内大气环境保护技术领域垦待解决的一个问题。第二章 煤粉输送设备通风系统设计原则2.1通风方式的选择 在煤粉输送过程中，为了有效地控制碳黑粉尘和其它粉尘向室内扩散，避免污染作业环境，应在产生粉尘的设备上安装局部排风设备，通过除尘设备将粉尘过滤后排入大气，改善操作的作业环境，保护工人的身心健康。采用通风除尘方式来降低粉尘浓度是目前可行而比较普遍的方法。2.2系统设计的原则 在煤粉输送过程中，为了有效的达到通风除尘的效果，因此在通风除尘系统的设计时考虑了以下原则：（1）除尘系统使用方便，在实际运用过程中可操作性强。 （2）除尘器清灰方便，系统拆卸、维护、检修容易，检修工人容易掌握，而且检修维护的劳动强度不能太大。 （3）排风罩口在正常使用时尽量不影响工人的正常工作，不增加工人的负担，在保证除尘效果的同时尽可能采用低风量以达到节能的效果。系统的示意图如图2-1：图2-1 系统示意图第三章 除尘风罩的设计除尘风罩的设计成功与否在通风除尘系统中起着至关重要的作用，其设计选型及设计参数选择的合适与否直接影响到通风机组、除尘设备的选择及除尘的效果。风罩的结构、大小对除尘风量和效果都有显著影响。风罩设计除了考虑污染源面积（决定风罩的大小）外，风罩断面风速是及其重要的参数。在风罩设计中，在参考通风除尘手册中介绍的结构和参数外，还必须考虑以下因素：（1）在不影响操作和维修的情况下，吸尘罩应尽量靠近并对粉尘源的扩散区，尽可能使粉尘源局限于较小的局部空间，在考虑安装、维修条件下最好采用全封闭结构，可以大大减少除尘风量。（2）风罩在不影响安装、维修的条件下应尽量采用在罩口的中间固定挡板，罩出口四周留通风口，这样可以大大减少风罩有效断面面积，提高风速或减少风量。在保证风速不变的前提下，面积减少的百分比等于风量减少的百分比。比如对于4.5m1.4m的方形风罩，如加挡风板，四周留120mm间隙，通风量可以减少80%，从而可以使用较小的风机和除尘器达到基本相同的通风、除尘效果。（3）吸走的粉尘气流避免通过作业人员的呼吸带，以减少粉尘对作业人员的危害。（4）风罩力求结构简单、造价低，便于安装和维护。风罩结构的设计在手册中有说明，在设计中可参考相关手册。当然，由于受安装条件的限制，风罩规格不一定完全按照标注设计，有时还必须考虑定期清除罩内积灰，但设计时尽量靠近标准，风罩断面风速一般取0.51.0m/s，风罩离污染源远取大值。如果风罩由于安装原因离污染源太远，可以将断面风速加大到2m/s左右。（5）风罩的设置配合生产工艺流程，不影响工艺操作。（6）排风罩吸气气流方向应尽可能与有害物运动气流一致。 常用的局部通风的排风罩口设置方式有两种：上吸罩和侧吸罩。由于煤粉输送过程中是流水线移动，因此采用上吸罩。一般情况下，在煤粉输送过程中，并不需要经常移动排风罩口，因此设计采用固定式上吸口罩。为了保证工人操作、安装方便，罩口的高度不易过高。为了提高粉尘的捕捉效果，同时降低罩口的风量，设计采用了逢式上吸口罩，每个罩口由两根立管支撑，成悬挂状态，罩口同侧的管路构成一套管路系统，即两套管路用一套排风罩口，这样既保证了罩口有足够的风量，又节约了制作罩口的板材数量，可谓一举两得。如图3-1所示：图3-1 罩口三视图 为了有效的捕捉发散的煤粉，罩口的控制风速必须到达一定的数值。考虑到风口罩离粉尘产生点距离较远，一般均在1m左右，采用的罩口条缝口平均风速为8m/s，则在煤粉产生控制风速可参考有边的圆形或矩形排风口速度公式：式中：吸口的平均流速，m/s； 控制点的吸入速度，m/s； 控制点至吸气口的距离，m； 吸气口的面积，m。通过计算,由于煤粉烟尘的粒径不大,产生的控制风速在1m/s 左右时,该风速足够将产生的煤粉尘带走。为能够有效地控制发散的煤粉,保证能够最大量地捕捉到上升气流带走的粉尘,在排风罩口周边均匀增加了有一定宽度的边沿,实践证明,采取的该项措施是非常有效的。第四章 通风管网的设计4.1管道设计根据有关规定,通风管网的设置遵循以下原则:(1) 除尘风道布置力求简单,系统的吸风口不宜超过56 个。(2) 除尘风道宜垂直或倾斜布置。(3) 除尘风道宜采用明敷,尽量避免地下敷设。(4) 风道各支管之间压力损失应尽可能达到平衡。设计中应尽量减少输送弯管的数量，弯头半径应为输送管径的1015倍，既可减少压力损失和管壁磨损，又可以减少弯管堵塞引起的输送故障。煤粉出锁风的输送管线水平直管长度应尽量大于5m,避免弯管堵塞。对于长距离(550m )气力输送，可考虑采用变径管道系统，这样既可减少动力消耗和管道磨损，又防止堵塞。一般可将管道分为两段或三段，分别采用不同管径，管径自进料端至出料端逐渐增大。(1) 除尘风管采用枝状或集合管式。集合管有水平、垂直两种形式。水平集合管内风速取34m/s, 垂直集合管取610m/s。枝状除尘风管宜垂直或倾斜布置,倾斜敷设时与水平面夹角应大于45, 小坡度或水平敷设的管段应尽量缩短, 并应采取防止积尘的措施。必须水平布置时, 风管不宜过长, 且风速必须大于规定的最小风速。但根据电力系统各设计院多年实践经验, 水平及倾斜风管内极易积尘,又根据石横、平圩电厂煤仓间除尘风管设计中, 水平风管最小风速取17m/s (美国标准) 。故本文推荐风速为:水平风管风速:17m/s倾斜风管风速:15m/s垂直风管风速:11m/s (见火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规定dlpt503594中华人民共和国电力工业部)(2) 除尘风管宜明设, 尽量避免地沟敷设。(3) 为清扫方便, 在水平风管、倾斜角小于45风管、异形管件附近或其它适当部位应设密封清扫口。(4)支风管应尽量从侧面或上部与主风管连接,三通的夹角一般取1530, 不宜大于45。(5) 除尘器后风速以810mps 为宜。(6)有可能发生静电积聚的除尘风管应设计接地措施。(7) 各支风管之间的不平衡压力应不小于10%。(8)除尘风管应采用圆形钢制风管, 钢板厚度不宜小于2mm, 异形管件的钢板厚度不宜小于3mm。(9)除尘系统的风管应设置必要的测试孔, 其位置和数量应符合检测要求。由于除尘系统在投产和维修后, 都需要进行效率及工况测试, 为避免临时开孔, 设计应统筹确定开孔位置, 测孔一般为50 短管并装有丝扣封盖或丝堵。4.2 管道计算：4.2.1 除尘系统管网的计算1. 管道直径的计算管道直径的计算公式为为了防止管道堵塞，风管的直径不应小于表4-1中所列的数据。表4-1除尘系统最小管径粉尘性质管道最小直径/mm粉尘性质管道最小直径/mm细粒粉尘80可能含有大块物料的混合性粉尘200较粗粒粉尘1002. 管道内气流速度的确定管道内气流速度应合理地确定。气速太小，气体中的粉尘易沉积，严重的会破坏除尘系统的正常运行。气速太高，压力损失会成平方增大，电能消耗也增大，粉尘对管壁的磨损加剧，使管道的使用寿命缩短。垂直管道内的气流速度，应大于抽气口的气速。水平和倾斜风管内的风速应大于最大尘粒的悬浮速度，要大于垂直管道内气速。在工业生产过程中，进口处个截面的气速是不等的，气体在管道内的分布也是不均匀的，并存在涡流现象，同时，还应能够吹走风机前次停转时沉积在管道内的粉尘。因此，一般实际采用的气速要比理论计算的气速大24倍。通常设计除尘系统管道时，为了防止粉尘沉降，除尘风管中应保持输送粉尘所必须的最低风速。除尘管道内气流最低见表4-2。表4-2除尘管道内的气流最低速度粉尘名称垂直管水平管粉尘名称垂直管水平管耐火泥1417大块湿木屑1820粉状黏土，砂1113染料粉尘14-1616-18熟耐火黏土粉1417石灰石尘1315煤粉尘10-1112-15布抛光砂轮产生的粉尘1012砂子、铸模用干土1720煤灰1415湿土(含水2%)、湿沙1518煤渣2022铁与钢（屑）1923研磨用矿物粉15.519水泥粉尘8-1218-22石膏、细石灰粉1011石棉粉尘8-1216-18铁、钢尘末1518重金属矿粉尘16-1818-23绒毛零布1618锯屑、刨屑、轻矿粉尘1214油污的1819未油污的1920干型砂1620人造的1720干微粉810细棉羊毛1415灰土、砂尘1618松散的毛、粗屑毛1718干细粉1113亚麻1618湿土20%以下1518大块干木屑1415除尘器后的排气管道内气速一般为8-12。含尘气体在管道内的速度也可以采用以下经验计算方法求得。在垂直管道内，气流速度大于管道内粉尘粒子的悬浮速度，考虑到管道内气速分布的不均匀和能够带走贴近管壁的尘粒，管道内的气速应为尘粒悬浮速度的1.31.7倍，对于管路比较复杂和管壁粗糙度较大的取上限，反之取下限。对于水平管道内，气速应按照能够沉积在管道底部的尘粒的条件来确定。当介质为空气（）时，使直径为d的粉尘粒子在管道内边滚边悬浮跳跃式前进的最低速度为倾斜管道内的气速，介于垂直管道和水平管道之间，倾角大者取大值，倾角小者取小值。3.管道材质的选择根据输送介质的特性（包括含尘气体本身的特性和粉尘特性）和管道的结构形式等进行选择。对于圆形管道一般采用热轧无缝钢管、直缝电焊钢管、螺旋焊电焊钢管、铸铁管等，其材质常选用235碳钢，若对回收粉尘有特殊要求或含尘气体有腐蚀性可选用不锈钢管。4.管壁厚度的确定除尘系统风管的最小壁厚见表3-7。选用铸铁管时，管壁厚度一般为10-12mm。实际使用中，除了满足最小壁厚要求外，还需考虑磨损、腐蚀裕量。表4-3除尘系统风管管壁最小厚度粉尘风管类型备注类别种类直管异径管一般磨料木工、化工原料（非磨琢性）、化肥粉尘1.01.5本表按普通钢板编制，当用其他材料时，应按要求减薄或加厚，如采用低合金普通钢板时，厚度可相应减少20%-30%中等磨料砂轮、机床中散出的粉尘、铸造粉尘、煤尘1.52.5高强磨料各种金属矿石粉尘、石英粉尘、炉渣2.03.0另外在确定最终管壁厚度时，需综合考虑管道的安装和支撑情况，以满足管道力学（包括管道机械、应力、刚度、稳定性等）方面的要求，并结合经济性、实用性、维修和安装、使用寿命要求等。5. 管道的倾角含尘气体管道的倾角取决于粉尘的物理性质和气体的含尘浓度。从粉尘的物理性质而言，应使管道的倾角大于粉尘的静止堆积角，以防止淤积阻塞管道。粉尘的静止堆积角的大小与粉尘性质、尘粒直径、形状和湿度等因素有关。管道的倾角一般不小于45,最好不小于60。从气体的浓度而言，若含尘浓度小于0.3，而且粉尘是干燥的，径粒是大的、不黏附于管壁时，则管道的形式可从流体压力损失和设备投资少的条件进行选择，若含尘浓度为0.3-15，含尘气体在管道中的最大速度不应超过16-18，以防止管道的磨损；最低速度为8-10，以防止粉尘沉积而阻塞管道。周期性输送含尘气体的管道不应有平直的部分，只能倾斜地设置。管道分支管和倾斜主干管连接时，应从上面或侧面接入。三通管道夹角一般不宜小于30，最大不宜超过45。4.2.2.管道中的压力损失含尘气体在管道中流动时，会发生含尘气体和管壁摩擦而引起的摩擦压力损失，以及含尘气体在经过各种管道附件或遇到某种障碍而引起的局部压力损失。管道中的总摩擦压损用表示，单位长度的磨擦压损用表示，简称比摩损式中摩阻系数；管道内气体的平均流速，/s；气体的密度，kg/；管道的水力半径，；式中管道的断面积，； 湿周，管道断面的周长，流体流经三通、弯管等管件，流量、流速、流向发生变化。伴随这些变化，有能量损失，这些损失称之为局部压力损失，简称局部压损。局部压损，有时在总压损中占有相当比例，不能忽视。气体流经局部构件所形成的局部压损按下式计算：式中计算局部压损部分气体流速，/s；管内气体密度，kg/；局部阻力系数，局部阻力系数可在有关通风设计手册中查到。以下为用流速控制法对本除尘系统中管道的设计计算。一台袋式除尘器，对三个扬尘点除尘。如图4-1所示；三个扬尘点的处理风量分别为1440()，3350()，656()，抽吸速度选定为15/s,其他有关数据已注明在表4-4的数据汇总中。表4-4管段名称编号流量l管径dmm比摩阻 mm/m管段长度摩擦压损 mm局部阻力系数局部压损mm管路压损+mm支管114401801.557.812.10.9212.724.8支管233502800.852.72.30.9212.715支管36561202.56150.9212.727.7干管454463500.871513.11.62235.1三个支管用1、2、3表示，三个支管与干管4相连通，每段管路之间用90五节弯管连接，干管与除尘器相连。像这样的管路称之为并联管路。在并联管路中，各支路的压损相等。因此可用管路中一条压损最大的串联管路的压损来表示，即管路的压损，等于压损最大的一条支管的压损与干管的压损之和。（1）支管1的压损根据管径d1180mm, 流速15/s查表4-4,得比摩损1.55 mm摩擦压损1.55（1.8+6）12.1 mm矩形吸尘罩，60 ，查通风设计手册，局部阻力系数0.12五节弯管，90，查通风设计手册，局部阻力系数0.0.12+0.4+0.40.92局部压损0.92124.2pa12.7 mm支管1的压损+12.1+12.724.8 mm（2）支管2的压损根据管径2280mm, 流速15/s查表4-4,得比摩损0.85 mm摩擦压损0.87（1.2+1.5）2.3 mm矩形吸尘罩，60 ，查通风设计手册，局部阻力系数0.12五节弯管，90，查通风设计手册，局部阻力系数0.0.12+0.4+0.40.92局部压损0.92124.2pa12.7 mm支管2的压损+2.3+12.715 mm（3）支管3的压损根据管径3280mm, 流速15/s查表4-4,得比摩损2.5 mm摩擦压损2.5（2+4）15 mm矩形吸尘罩，60 ，查通风设计手册，局部阻力系数0.12五节弯管，90，查通风设计手册，局部阻力系数0.0.12+0.4+0.40.92局部压损0.92124.2pa12.7 mm支管3的压损+15+12.727.7 mm(4）干管4的压损根据管径4350mm, 流速15/s查表4-4,得比摩损0.87 mm摩擦压损0.87（2+9+2+2）13.1 mm五节弯管，90，查通风设计手册，局部阻力系数0.0.4+0.4+0.4+0.41.6局部压损1.6216pa22 mm干管4的压损+13.1+2235.1 mm（5）除尘器的压损0.92664.52.022=1222.7 pa综上所求：系统的管网总压力损失p=2226.1 pa第五章 除尘器的选择设计除尘器的设计与选型是除尘工程设计中的重要环节之一。除尘器的选型包括除尘器类型容量大小选择及针对工程具体要求的选择等。选取除尘器类型包括机械除尘器，袋式除尘器，电除尘器，湿式除尘器，空气过滤器等。5.1 除尘器工作原理和性能除尘器的工作原理都是以作用力为理论基础。根据力的性质不同，设计出不同的除尘器。除尘工程中常用的除尘器分为四大类，这些除尘器都是依靠各种作用力从气体中分离和过滤粉尘粒子的。5.1.1 机械除尘器的工作原理机械除尘器有重力沉降室，惯性除尘器和旋风除尘器三个类别。它们的主要特点是结构简单、易于制造、价格低廉、便于维护等，因而广泛的用于工业生产中。但一般来说，这类除尘器对大粒径的颗粒物具有较高的分离效率，而对于小粒径颗粒物的捕获率相对较低。因而这类除尘器常用在去除大颗粒粉尘及除尘效率要求不高的场合下使用，有时也作为多级收尘系统的前置预收尘器。重力沉降室工作利用的是重力，在重力作用下含尘气体中的粉尘在沉降室被分离出来。惯性除尘器分离粉尘利用的是惯性力。惯性力是反映物质自身运动状态的力，受到外力时物质改变运动状态。在相同的作用力下惯性小的物体比惯性大的物体容易改变运动状态，即得到的加速度比较大，这对惯性小的粉尘是有利的。旋风除尘器利用的是离心力。所谓离心力是指做圆周运动的物体对施于它的向心分离力。它是依据在旋转体的反作用力，利用离心力分离非均相系统的分离过程通称为离心分离。它是依据在旋转过程中质量大、旋转速度快的物质获得的离心力也大的原理进行工作的。下面介绍具有代表性的机械除尘器旋风除尘器的工作原理旋风除尘器的基本结构一般由进气口、筒体、锥体、排气管及集尘箱等组成。根据含尘气流人口方式的不同，又可分为切流反转式及轴流式两种。图5-1为切流反转式旋风除尘器中含尘气流的运动轨迹。流体从进气管进入旋风筒后，由直线运动变为旋转运动，并在流体压力及筒体内壁形状影响下螺旋下行，朝锥体运动。含尘气体在旋转过程中产生离心力，使重度大于气体的粉尘颗粒克服气流阻力移向边壁。颗粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而在重力及旋转流体的带动下贴壁面向下滑落，最后从锥底排灰管排出旋风筒。旋转下降的气流到达锥体端部附近某一位置后，以同样的旋转方向在除尘器中由下折返向上，在下行气流内侧螺旋上行，最终连同一些未被分离的细小颗粒一同排出排气管。流体在旋风筒内的流线类似双螺旋线，通常将外侧螺旋下行的气流称为外旋流，将内侧螺旋上行的气流称为内旋流。5.1.2 静电除尘器的工作原理静电除尘器分离粉尘靠的是静电力即库仑力。除尘过程分为四个阶段。a气体电离图5-1旋风除尘器除尘示意图在电晕极与集尘极之间施加直流高电压(4070kv)，使放电极发生电晕放电，气体电离生成大量的自由电子和正离子。b粒子荷电一般电晕极为负极，此时，正离子被电晕极吸引失去电荷，自由电子和随即形成的负离子受电场力的驱使向集尘极移动，并充满到两极间的绝大部分空间。含尘气流通过电场空间时，自由电子、正离子与粉尘碰撞并附着其上，便实现了粒子荷电。图52电除尘器的除尘过程示意图1.电晕极；z.电子；3.离子；4.尘粒；5.集尘极；6.供电装置；7.电晕区c粒子沉降荷电粒子在电场力(库仑力)作用下，向异性电极方向移动，在电极上进行电性中和，粒子沉积在电极上。d粒子清除集尘极表面沉积的粒子和附着在放电极上的少量粒子，隔一定时间需用机械振打等方法将其清除，使之落入下部灰斗中，完成除尘过程。电除尘器的主要优点有：除尘效率高，可达99%；消耗能量小，压力损失一般为200500pa；处理烟气量大，可处理500以下的高温高湿烟气；能连续操作，自动化程度高。自20世纪应用于工业以来，电除尘器得到了很大的发展和广泛的应用。静电除尘器的主要缺点在于设备庞大，占地面积大，一次投资高，不易实现高比电阻和低比电阻粉尘的捕集。5.1.3 湿式除尘器的工作原理湿式除尘器是利用液体去捕集气体中的颗粒物，达到净化的目的。较其它三类除尘器(机械除尘器、静电除尘器、过滤式除尘器)而言，湿式除尘器有它独特的优点：除尘效率高，甚至对亚微米级的粉尘都有较高的去除率；除尘结构简单，占地面积小，造价低，操作维护方便；能有效处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气体；能同时去除废气中的气态污染物。正因为如此，湿式除尘器在工程上广泛应用。当然，采用湿式除尘器时，必须解决好以下问题：需要有水处理系统，使除尘水闭路循环使用，防止二次污染；设备要防腐；不易净化纤维性粉尘，憎水性粉尘。文丘里除尘器是一种高效湿式除尘器。它主要由渐缩管、喉管、渐扩管、脱水器四部分组成。废气进入渐缩管后，由于横截面面积不断减小，气流速度不断增大当达到喉管时，流速达到最大值，通常是渐缩管入口流速的512倍，如此高速运动的气流把从喉管附近喷射进来的水滴冲击成更小的雾滴，由于速度高，尘粒表面的气膜被冲破，尘粒被水润湿。同时，在喉管中由于动压急剧增大，静压减小，如同绝热膨胀一样，水滴迅速蒸发，因而气体中的水蒸气开始冷凝，细小的尘粒成为冷凝核。这样，烟气中的颗粒物不论粒径大小，其表面都会附着一层水膜，附着了水膜的尘粒与水滴或其它颗粒相互碰撞，成为更大的聚合体。随后它们在脱水器中被捕集下来。5.1.4 袋式除尘器的工作原理袋式除尘器是利用多孔纤维材料制成的滤袋(简称布袋)将含尘气流中的粉尘捕集下来的一种干式高效除尘装置。由于其具有除尘效率高，尤其对微米及亚微米级粉尘颗粒具有较高的捕集效率，且不受粉尘比电阻的影响；运行稳定，对气体流量及含尘浓度适应性强；处理流量大，性能可靠等优点，因此广泛使用于工业含尘废气净化工程。但目前存在的主要问题是：普通滤料不耐高温，若采用特殊滤料，则成本过高；另外不适宜净化粘性及吸湿性强的含尘气体，否则气体温度低于露点温度时，会发生糊袋现象，使除尘器不能正常工作。袋式除尘器捕集粉尘时，主要是靠粉尘通过滤袋时产生的筛分、碰撞、粘附、扩散、静电、重力等效应来捕集的。a筛分效应当粉尘粒径大于滤袋纤维间隙或粉尘层孔隙时，粉尘颗粒将被阻留在滤袋表面，该效应被称为筛分效应。清洁滤料的空隙一般要比粉尘颗粒大得多，只有在滤袋表面上沉积了一定厚度的粉尘层之后，筛分效应才会变得明显。b碰撞效应当含尘气流接近滤袋纤维时，空气将绕过纤维，而较大的颗粒则由于惯性作用偏离空气运动轨迹直接与纤维相撞而被捕集。且粉尘颗粒越大、气体流速越高，其碰撞效应也越强。c粘附效应含尘气体流经滤袋纤维时，部分靠近纤维的尘粒将会与纤维边缘相接触，并被纤维所钩挂、粘附而捕集。很明显，该效应与滤袋纤维及粉尘表面特性有关。d扩散效应当尘粒直径小于0.2um时，由于气体分子的相互碰撞而偏离气体流线作不规则的布朗运动，碰到滤袋纤维而被捕集。这种由于布朗运动引起扩散，使粉尘微粒与滤袋纤维接触、吸附的作用，称为扩散效应。粉尘颗粒越小，不规则运动越剧烈，粉尘与滤袋纤维接触的机会也越多。e静电效应滤料和尘粒往往会带有电荷，当滤料和尘粒所带电荷相反时，尘粒会吸附在滤袋上，提高除尘器的除尘效率。当滤料和尘粒所带电荷相同时，滤袋会排斥粉尘，使除尘效率降低。f重力沉降进入除尘器的含尘气流中，部分粒径与密度较大的颗粒会在重力作用下自然沉降。需要说明的是，袋式除尘器在捕集分离过程中，上述分离效应一般并不同时发生作用，而是根据粉尘性质、滤袋材料、工作参数及运行阶段的不同，产生的分离效应的数量及重要性亦各不相同。以筛分效应为例，清洁滤袋经纬编织线孔隙一般为20um50um，开始工作时含尘气流中的粉尘微粒大部分都会轻易穿过，滤袋的筛分作用十分有限。此时对捕集粉尘起主要作用的是滤袋及粉尘的粘附、扩散及静电效应。随着滤袋上捕集粉尘数量的增加及孔隙的减小，开始阻止粉尘中的较大颗粒通过，筛分作用逐步增大，及至滤袋表面粉尘层形成之后，对微小颗粒也有较强的捕集能力，此时筛分效应对除尘器的分离效率起主导作用。一、袋式除尘器的清灰方式选择及其对滤料选择的影响清灰方式是决定袋式除尘器性能的一个重要因素，它与除尘效率、压力损失、过滤风速以及滤袋寿命均有关系。按清灰方式，袋式除尘器可分为3类：(1)机械振动类利用手动、电动或气动的机械装置使滤袋产生振动而清灰。振动可以是垂直、水平、扭转或组合等方式：振动频率有高、中、低之分。清灰时必须停止过滤，有的还辅以反向气流，因而箱体多做成分室结构，顺次逐室清灰。机械振动方式的清灰作用不强，只能允许较低的过滤风速。目前使用越来越少。机械摇动清灰（见图5-3）是先关闭除尘风机，然后通过一台摇动电机的往复摇动给滤袋一个轴线方向的往复力，滤袋又将这一往复力转换成径向的抖动运动，使附在滤袋上的粉尘下落。显然在过滤状态时， 由于滤袋受气流的压力而成柱状， 摇动轴的往复运动就不能转换成滤袋的径向抖动，这就是必须停机清灰的原因。为了充分利用粉尘层的过滤作用， 选择的过滤速度较低，清灰时间间隔较长（当阻力达到400pa600pa时清灰为宜），即使用普通的棉布做滤料，也会有较高的除尘效率。这种清灰方法的除尘器结构简单、性能稳定，适合小风量、低浓度和分散的扬尘点的除尘，但不适合除尘器连续长时间工作的场合。图5-3 机械摇动清灰示意图(2)气流反吹类利用与过滤气流相反的气流，使滤袋形状变化，粉尘层受挠曲力和屈曲力的作用而脱落，是一种典型的气流反吹清灰方式。气流反吹清灰多采用分室工作制度。也有使部分滤袋逐次清灰而不取分室结构的形式。反向气流可由除尘器前后的压差产生，或由专设的反吹风机供给。某些反吹清灰装置设有产生脉动作用的机构，造成反向气流的脉冲作用，以增加清灰能力。反吹气流在整个滤袋的分布较为均匀，振动也不剧烈，对滤袋的损伤较小。其清灰能力属各种方式中最弱者。因而允许的过滤风速较低，设备压力损失较大。从相反方向吹空气通过滤袋和粉尘层，利用气流使粉尘从滤袋伤脱离（见图5-4）。采用气流清灰时，滤袋内必须有支撑结构，如撑环或网架，以避免吧滤袋压扁、粘连，破坏初层。 图5-4 逆气流反吹清灰示意图反吹空气可以由专门的风机供给，也可以利用除尘器本身的负压从外部吸入，采用后者时，除尘器本身的负压值不能小于500pa。清灰过程是分组进行的，某一组滤袋清灰时，反吹空气阀门自动打开，同事净化空气出口阀门处于关闭状态。对于利用大气反吹的除尘器，当阻力达到600pa1000pa时清灰为宜；对于利用风机反吹的除尘器，当阻力达到800pa1200pa时清灰为宜，清灰时间约为30s60s，清灰的时间间隔约为3min8min。这种清灰方法的除尘器处理风量大，因采用分室结构，故可在不停机的条件下维修检查。清灰机结构简单，维护方便。如滤袋采用内滤式，粉尘均集聚在滤袋的内表面上，检查人员或换袋人员的劳动条件大为改善。(3)脉冲喷吹类将压缩空气在短暂的时间(不超过0.2s)内高速吹入滤袋，同时诱导数倍于喷射气流的空气。造成袋内较高的压力峰值和较高的压力上升速度，使袋壁获得很高得向外加速度，从而清落粉尘。喷吹时，虽然被清灰的滤袋不起作用，但因喷吹时间短，而且只有少部分滤袋清灰，因此可不取分室结构。也有采用停风喷吹方式，对滤袋逐箱进行清灰，箱体便需分隔，但通常只将净气室做成分室结构。含尘气体通过滤袋时，粉尘阻留在滤袋外表面，净化后的气体经文丘里管道从上部排除。每排滤袋上方设一根喷吹管，喷吹管上设有与每个滤袋相应的喷嘴，喷吹管前端装设脉冲阀，通过程序控制机构控制脉冲阀的启闭。脉冲阀开启时，压缩空气从喷嘴高速射出，带着比自身体积大57倍的诱导空气一起经文丘里管进入滤袋。滤袋急剧膨胀引起冲击振动，使附在滤袋外的粉尘脱离。当阻力达到1kpa1.5kpa时清灰为宜。压缩空气的喷吹压力为500kpa600kpa，脉冲周期（喷吹的时间间隔）为60s左右，脉冲宽度（喷吹一次的时间）为0.1s0.2s。脉冲喷吹清灰的优点是清灰过程不中断滤料工作，能实现粘附性强的粉尘脱落，清灰时间间隔短，可选用较高的过滤速度。缺点是脉冲喷吹需要有压缩空气起源。脉冲喷吹方式的清灰能力最强，效果最好，可允许高的过滤风速，并保持低的压力损失，近年来发展迅速。二、清灰压力 清灰压力是袋式除尘器设计的重要参数，根据所用压缩空气压力不同，分成高压（0.50.7mpa）、中压（0.350.5mpa）、低压（0.20.35mpa）及超低压（0.2mpa以下），并把脉冲阀根据气包内压力区分为高压阀（直角阀）和低压阀（淹没阀）。设计选型高压或低压脉冲阀是按压缩气体供气条件及除尘工艺工况决定，目前小型除尘器使用较多的为高压清灰压力，而长袋脉冲采用较多的为低压清灰压力。不同清灰压力设计选用不同的喷吹管清灰结果，喷吹管开孔尺寸、结构型式、喷吹管与花板的高度尺寸等，将直接影响设备清灰性能。脉冲清灰对压缩空气要求不十分严格，含尘、含水、含油等指标分别达到iso8573-1表中三级、五级即可，当压缩空气质量不达标，喷吹时进入滤袋的气流含油、含水量相对增加，一旦油、水进入滤袋，将帖附堵塞部分过滤面积，导致除尘器阻力加剧上升。三、脉冲清灰袋式除尘器的工作原理脉冲清灰袋式除尘器是目前国际、国内应用最广泛的一种高效清灰袋式除尘器。除尘原理如下：当含尘烟气由进风口进入灰斗后，一部分较粗的尘粒在这里由于惯性碰撞、自然沉降等原因落入灰斗，大部分尘粒随气流上升进入袋室，经滤袋过滤后，尘粒被阻留在滤袋外侧，净化的烟气由滤袋内部进入箱体，再由阀扳孔、出风口排入大气，达到除尘的目的。随着过滤过程的不断进行，滤袋外侧的积尘也逐渐增多，从而使除尘器的运行阻力也逐渐增高，当阻力增到预定值时，清灰控制器发出信号，首先控制提升阀将阀扳孔关闭，以切断过滤烟气流，停止过滤过程，然后电磁脉冲阀打开，以极短的时间(0.10.15s)向箱体内喷人压力为0.50.7mpa的压缩空气，压缩空气在箱体内迅速膨胀，涌入滤袋内部，使滤袋产生变形、振动，加上逆气流的作用，滤袋外部的粉尘便被清除下来掉人灰斗，清灰完毕后，提升阀再次打开，除尘器又进入过滤状态。上述的过程仅是一个室的情况，实际上气箱脉冲袋式除尘器是由多个室组成的，各室分别按顺序进行，这就是分室离线清灰，其优点是清灰的室和正在过滤的室互不干扰，实现了长期连续作业，提高了清灰效果。一个室从清灰开始到结束，称为一个清灰过程，清灰过程一般310s。从一个室的清灰结束，到第二个室的清灰开始，称为清灰间隔，清灰间隔的时间长短取决于烟气参数、选型的大小等，短则几十秒，长则几分钟甚至更长时间，清灰间隔又可分为集中清灰间隔和均匀清灰间隔二种，所谓集中清灰间隔是指从第一室清灰开始到最后一个室清灰结束，全部室进入过滤状态，直至下一次清灰开始；而均匀清灰间隔则是在最后一个室清灰结束后，仍以间隔相同的时间启动第一室的清灰。因此均匀清灰间隔的清灰过程是连续不断的。从第一室的清灰过程开始到下一次的清灰过程之间的间隔时间，称为清灰周期，清灰周期的长短取决于清灰间隔时间的长短。上述清灰动作均由清灰控制器自动控制，清灰控制器有定时式和定压式两种，定时式是根据除尘器阻力变化的情况，预置一个清灰间隔时间，除尘器按固定预置时间进行清灰，这种控制器结构简单，调试、维修方便，价格便宜，适用于工况条件比较稳定的场合，定压式是在控制器内部设置一个压力转换开关，通过设在除尘器上的测压孔测定除尘器的运行阻力，当达到清灰阻力时，压力转换开关匣送出信号，启动清灰控制器进行清灰。这种控制器能实现清灰周期与运行阻力的最佳配合，因此非常适合工况条件经常变化的场合，但仪器较复杂，价格也比较贵。5.2 除尘器的主要性能比较分析除尘器的技术性能指标主要包括除尘效率、压力损失、处理气体量与负荷适应性等几个指标，下表为各类除尘器的性能比较。5.2.1 除尘效率在除尘工程设计种一般采用全效率作为考核指标，有时也使用分级效率进行表达。(1)全效率 全效率为除尘器除下的粉尘量与进入除尘器的粉尘量之百分比，如下式所示：式中 除尘器的效率，%；g1进入除尘器的粉尘量，g/s；g2除尘器除下的粉尘量，g/s。表51各类除尘器的性能比较 指 标 类 型优点缺点适用范围适用温度机械式除尘器结构简单、易于制造、价格较低、便于维护除尘效率低，对小颗粒粉尘捕获率低大粒径颗粒物高电除尘器除尘效率高，消耗能量少，处理烟气量大，自动化程度高对高电阻率和低电阻率的粉尘不能直接处理能用于亚微米级的粒子较高袋式除尘器运行稳定，对含尘浓度适应强，处理流量大，性能可靠滤料不耐高温，不易净化粘性和吸湿性气体对微米和亚微米级颗粒捕集效率高较低湿式除尘器结构简单，占地面积小，操作维护方便，造价低可能二次污染，不易净化纤维、憎水性粉尘对亚微米级粉尘有较高的除尘效率高由于在现场无法直接测出进入除尘器粉尘量，应先测出除尘器进出口气流中的含尘浓度和相应的分量，再用下式计算：式中：q1除尘器入口风量，m3/s；c1除尘器入口浓度，mg/m3；q2除尘器出口风量，m3/s；c2除尘器出口浓度，mg/m3。(2)总效率 在除尘器系统中若有除尘效率分别为1、2n。的几个除尘器串联运行时，除尘系统的总效率用几表示，按下式计算：(3)穿透率穿透率p为除尘器出口粉尘的排出量与入口处粉尘的进入量的百分比，按下式计算：(4)分级效率分级效率刀。为除尘器对某一粒径范围“内粉尘的除尘效率，如下式所示：式中：se在de，的粒径范围内，除尘器捕集的粉尘量，g/s；sj在de，的粒径范围内，进入除尘器的粉尘量，g/s。5.2.2 压力损失除尘器压力损失为除尘器进、出口处气流的全压绝对值之差，表示气体流经除尘器所耗的机械能，当知道该除尘器的局部阻力系数古值时，可用下式计算。在现场可用压力表直接测出。式中：除尘器的压力损失，pa；处理气体的密度，kg/m3；除尘器入口处的气流速度，m/s。5.2.3 处理气体量表示除尘器处理气体能力的大小，一般用体积流量(m3/h或m3/s)表示，也有质量流量(kg/h或kg/s)表示的。5.2.4 负荷适应性负荷适应性良好的除尘器，当处理气体量或污染物浓度在较大范围内波动时，仍能保持稳定的除尘效率，适中的压力损失和足够高的作业效率。综上所述，对各种除尘器的比较及结合现实的情况，选取海宁市锦宏环保设备有限公司的jlpm5b-310型气箱脉冲袋式除尘器为参考进行设计，设计设备阻力为1700pa。第六章 除尘设备选型及工艺设计6.1 设计方案论证6.1.1 除尘器的选型要点除尘器的选型要考虑多种因素和条件，下面是最重要的几项事项：1、按处理气体量选型处理气体量的多少是决定除尘器大小类型的决定因素，对大气量，一定要选能处理大气量的除尘器，如果用多个处理小气量的除尘器并联使用往往是不经济的；对较小气量要比较用哪一种类型的除尘器最经济、最容易满足尘源点的控制和粉尘排放的环保要求。由于除尘器进入实际运行后，受操作和环境条件影响有时是不易预计的，因此，在决定设备的容量时，需保证有一定的余量或预留一些可能增加设备的空间。2、按粉尘的分散度和密度选型粉尘分散度对除尘器的性能影响很大，而粉尘的分散度相同，由于操作条件不同也有差异。因此，在选择除尘器的型式时，首要的是确切掌握粉尘的分散度，如粒径多在l0m以上时可选旋风除尘器，在粒径多为数微米以下，则应选电除尘器、袋式除尘器，而具体选择，可以根据分散度和其他要求，参考常用除尘器类型与性能表进行初步选择；然后再依照其他条件和除尘器的种类和性能确定。粉尘密度对除尘器性能影响也很大，这种影响表现最为明显的是重力，惯性力和离心力除尘器。所有除尘器的一个共同点是堆积密度越小，尘粒分离捕集就越困难，粉尘的二次飞扬越严重，所以在操作上与设备结构上应采取特别措施。3、按气体含尘浓度选型对重力、惯性和旋风除尘器，一般来说，进口含尘浓度越大，除尘效率越高，可是这样又会增加出口含尘浓度，所以不能仅从除尘器效率高就笼统地认为粉尘处理效果好，对文氏洗管除尘器，喷射洗涤器等湿式除尘器，以初始浓度在l0g/m3，以下为宜；对袋式除尘器，含尘浓度越低，除尘性能越好，在较高初始浓度时，进行连续清灰，压力损失和排放浓度也能满足环保要求。静电除尘器初始浓度在30g/m3以下，不加预除尘器也可以使用。4、粉尘粘附性对选型的影响粉尘和壁面的粘附原理与粉尘的比表面积和含湿量关系很大。粉尘粒径d越小，比表面积越大含水量越多，其粘附性也越大。在旋风除尘器，粉尘因离心力粘附于壁面上，有发生堵赛的危险；而对袋式除尘器粘附的粉尘容易使过滤袋的孔道堵赛，对静电除尘器则容易使放电极和集尘极积尘。5、粉尘比电阻对选型的影响静电除尘器的粉尘比电阻应该在1041011cm范围之内。粉尘的比电阻随含尘气体的温度、湿度不同有很大的变化，对同种粉尘，在100200之间比电阻值最大；如果含尘气体加硫调质则比电阻降低。因此，在选用静电除尘器式，需事先掌握粉尘的比电阻，充分考虑含尘气体温度的选择和含尘气体性质的调整。6、选用湿式除尘器的注意事项湿式除尘器绝大部分是用水的。若尘源设备规模较小，需要同时除去有害气体，或者需要把极其微细的碳黑、铅尘等粉尘完全捕集起来时，往往采用湿式除尘器。选用湿式除尘器应该考虑污水的处理以防止二次污染。此外，为有效地利用除尘器，应根据情况进行设计选型。例如：处理含一氧化碳的烟气时，应有防止爆炸的措施，如在发生炉出口烟道的高温部位导入空气，把一氧化碳氧化成二氧化碳。对高温烟气要利用热交换器等进行间接冷却，或水喷雾的直接冷却。用静电除尘器时在高电阻粉尘的场合，应选用脉冲电源电除尘器或者往烟气中喷入水、蒸汽、三氧化硫等调节剂，以降低粉尘的比电阻；另一方面。当电阻过低时，可喷入氨气，生成比电阻较高的硫氨，把比电阻值调节在1041011cm范围之内。6.1.2 拟治理方案论证类比过去别人所做的相似工程，煤粉排放出的烟气中烟尘粒径是比较小的。众所周知，目前用于净化颗粒污染物的技术主要有四种，分别是：机械式除尘、过滤式除尘、静电除尘、湿式除尘，它们分别或综合运用了粉尘的质量力、粘附性、荷电性、润湿性等性质及碰撞、拦截、扩散、凝聚等作用将颗粒物捕获，由于四种除尘技术采用的原理不一样，所以除尘效率也大不相同。首先谈一下机械式除尘，它是利用粉尘的质量力(重力、惯性力、离心力等)将其去除，所以它的除尘效率与粉尘质量密切相关：粒径较大的粉尘，由于其质量较大，故较容易除去；而粒径较小的粉尘，由于质量也小，故难以除去，特别对细微粉尘的去除更是无能为力。因此，净化煤粉排放出的煤粉用机械除尘技术是不能满足要求的。除尘器结构膨胀来选择处理含尘气体的温度。对于静电除尘器，是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘板上，将尘粒从气体中分离出来。由于分离力(静电力)直接作用在粒子上，这就决定了它具有分离粒子耗能小、气流阻力小的特点，同时对亚微米级粒子也能有效地捕集。所以静电除尘器是目前净化粉尘的最优秀设备之一，但是它的致命弱点是粉尘的比电阻大小直接影响它的捕集效率，硅铁电炉产生的烟尘一部分(硅尘)比电阻在1014cm数量级上，刚好处于高比电阻范围内，在静电除尘器中，这些荷负电的粒子到达集尘板后，释放电荷很慢，并残留着部分电荷，这不但会排斥随后而至的带有同性电荷的粒子，影响其沉降，而且随着极板上沉积粉尘层的不断变厚，在粉尘层和极板之间造成一个很大的电压降，以致引起粉尘层空隙中的气体被电离，发生电晕放电，这种在集尘板上产生电晕放电的现象称为反电晕，也产生成对的正离子和负离子，正离子穿过板间区域向放电板流动，其结果，使集尘场强减弱，粒子所带负电荷部分被中和，粒子电荷减少，因而削弱了粒子的沉降，捕集效率显著降低。因此，用静电除尘器来净化煤粉烟尘是不适宜的，除非对烟气进行调质，同时改进电除尘器中的极配形式和电晕电板。至于过滤式除尘器，它的净化效率是相当高的，只要设计合理，其除尘效率可达到99.95%，对细小粉尘也能有效去除。对于湿式除尘器，它的种类很多，不同的类型它的效率差别很大。对净化煤粉烟尘来说，旋风水膜除尘器(不论是立式还是卧式)、冲击式除尘器(不论是冲击水浴还是自傲喷雾)、喷雾除尘器(不论是喷雾塔还是填料塔)等都不能达标，只有采用高能文丘里除尘器才能达到要求。用高能文丘里除尘器，投资最省，但运转费用很高，因为