再生铝净化除尘系统本科毕设说明书.doc

摘要本次设计的题目是某再生铝厂350t保温炉袋式除尘器选型设计。要求查阅资料确定保温炉后的烟气成分，根据烟气特点设计保温炉的除尘系统，并对脉冲袋式除尘器进行选型设计。经过工艺技术经济比选，最终确定为脉冲袋式除尘器加弱碱喷淋方案，使之达到当地环保部门的要求。本次设计的重点是：（1）通过对再生铝保温炉排放烟气计算确定设计原始参数；（2）除尘器本体的设计，控制系统的选型，除尘系统的输灰；（3）根据弱碱喷淋的相关计算设计喷淋塔；（4）通过对系统阻力的计算进行风机选型以及设备投资估算。关键字：再生铝，保温炉，脉冲袋式除尘器，除尘系统，喷淋塔AbstractThe design topic is a recycled aluminum plant 3 by 50 t holding furnace bag filter type design. Request access to data to determine the holding furnace flue gas composition, according to the characteristics of holding furnace flue dust removal system design, and the pulse bag filter selection of design. The process technology economy than the election, with a final determination for pulse bag filter and its spray scheme, so as to meet the requirements of the local environmental protection department. The design will focus on:(1) recycled aluminum heat preservation through furnace flue gas emissions calculated and determined the original design parameters; (2) the design of o filter ntology, the control system of the selection, dust removal system of ash conveying; (3) according to its spray of related design calculation spray tower; (4) through the calculation of resistance to system selection and equipment investment estimation fan. Keywords: recycled aluminum, thermal insulation stoves, pulse bag filter, dust removal system, spray tower 目录1.总论51.1概述51.2再生铝的生产工艺及产生的污染物51.3设计任务71.3.1 设计题目：71.3.2 设计目的71.3.3 设计原始资料72.烟气净化系统82.1 处理风量、除尘效率的计算82.1.1烟气处理风量的计算82.1.2除尘效率102.2净化系统设计102.3除尘器的选型设计112.3.1除尘器类型的选择112.3.2滤料的选择132.3.3过滤面积的计算及滤袋的布置142.3.4脉冲喷吹装置152.4附属设备的设计202.4.1卸灰阀202.4.2螺旋输灰器212.5净化系统其它设备的设计222.5.1集气罩的设计计算232.5.2喷淋塔的设计计算232.5.3净化系统的管道设计272.5.4管道系统的阻力计算302.5.5设备的阻力损失的确定342.6风机的选型设计352.7烟囱的设计362.8总平面布置372.9 袋式除尘器的特点及注意事项373.工程投资估算393.1设备部分配置及报价393.2土建部分报价393.3项目总投资39参考文献40致 谢411.总论1.1概述再生铝是由废旧铝和废铝合金材料或含铝的废料，经重新熔化提炼而得到的铝合金或铝金属。再生铝实际生产能耗相当于制取电解铝能耗的3%-5%（每生产一顿电解铝需要消耗5吨以上的铝土矿，530-550kg阳极糊，破环植被1.314平方米），其对能源类型的需求较为综合，摆脱了铝业“价随电涨”的依赖，将再生铝产业作为主导产业更加有利于铝业市场的健康稳定和长期发展。我国再生铝工业在最近的几年中发展很快，无论是产量还是生产规模，都居再生有色金属之首，已经在我国铝工业中占有重要的位置。但是，与快速发展的再生铝工业极不协调的是该行业的环境意识很差，环境保护工作非常落后，已经严重影响了这一领域的发展。随着国家对环境保护工作的重视，有关部门对再生铝工业环境的管理不断加强，一些污染严重的再生铝企业将被淘汰。可以断言，今后再生铝行业的竞争将是环境的竞争，环境问题解决不了，企业就难以生存，对此，我们应有清醒的认识。1.2再生铝的生产工艺及产生的污染物再生铝的一般生产工艺包括滤过筛、磁选除铁、高温熔化、搅拌打渣、合金化处理、除气精炼、浇注成铝合金锭等过程，具体如下图1.1所示：图1.1 再生铝生产工艺图在熔炼过程中，采用的燃料主要有煤、焦炭、重油、柴油、煤气、天然气等，燃料在燃烧之后，产生的主要污染物有烟尘、废渣、废水，对环境影响最大的是烟尘。本项目采用天然气为原料，作为熔炼加热源，天然气为陕北靖边天然气，天然气燃烧排放的污染物为CO、CO2、SO2和NOX。为了获得高质量的铝合金，在熔炼过程中，一般都加入各种溶剂、精炼剂（氩气和氯气）等，在熔体进行处理时会产生HCl、HF，可能还会有氯气等，其中大多数都会对环境产生较大影响，有的可能会危及工人的生命安全。废铝再生产生的粉尘主要在熔铸工序，熔炼铸造工序的加料、搅拌以及扒渣等过程产生包括各种金属、非金属和溶剂的挥发物烟尘。熔铸工序如下：装炉熔化（加铜、锌、硅等）扒渣、铍等搅拌取样 调整成分搅拌精炼扒渣转炉精炼变质及静置铸造。保温炉用于接受在熔炼炉中熔炼好的合金熔体，并在其中进行精炼、静置和调整熔体温度，在铸造过程中对熔体起保温作用；对于仅接受铝液的静置炉还有配合金、调整成分的任务。因此所产生的烟气主要有HCl气体以及各种金属、非金属和溶剂的挥发物烟尘，烟气经过除尘过滤之后，只要加入碱性物质就可以对其进行有效的治理。一般都在水中加入Na2CO3进行中和，最后达标排放。对保温炉的基本要求是：炉内水蒸气含量少；熔池内熔体的温差小、保温良好并能准确控制炉温；具有一定的升温能力；容量与熔炼炉相适应；结构简单，操作方便。按照相关规范标准的要求，保温炉（静置炉）宜采用电阻炉，当电源不足或炉子容量较大时，也可采用火焰炉，并应设置炉温自动控制装置。1.3设计任务1.3.1 设计题目：某再生铝厂350t保温炉袋式除尘器选型设计。1.3.2 设计目的通过课程设计将课程所学内容进一步深化和巩固，并使所学的知识系统化，实际化，培养运用所学理论知识进行烟气除尘净化系统设计的基本能力。通过选型设计，掌握相关工程概况，了解除尘系统设计的内容、方法、及步骤，培养学生面对工程实际时选择设计方案，完成设备比选，进行设计计算，并最终绘制出工程图纸的能力。1.3.3 设计原始资料1) 保温炉： 3台50吨倾斜式保温炉烟气处理风量(单炉): 20000m3（标）/h 烟气温度: 300烟气含尘浓度: 15 g/m3(标)2) 气象条件：年平均气温：13.1（最高气温39.7，最低气温-21）年平均气压：93.44kPa3) 烟气排放标准:烟气排放依据环评报告中的GB9078-1996工业窑炉大气污染排放标准中的二级标准，烟尘排放浓度80 mg/m3（标），按照开发区总量控制要求，烟尘排放浓度执行30 mg/m3（标）；HCl排放执行GB 16297-1996大气污染综合排放标准，排放浓度80 mg/m3（标）。2.烟气净化系统2.1 处理风量、除尘效率的计算 2.1.1烟气处理风量的计算铝熔炼过程产生的烟气属于高温烟气，本次设计采用混风降温的方式对烟气进行降温之后再进行除尘净化，是在除尘器入口前的风管上另设一冷风口，将外界的常温空气吸入到管内与高温烟气混合，使混合后的温度降至设定温度达到烟气降温的目的，如图2.1所示。图2.1 混风降温管道示意图（图中管道1、2、3为常温风管，4、5、6为集气罩）已知：每个炉子的烟气量20000m3/h，烟气温度t1=300，烟气组成成分为CO15%、CO219%、N268%、O28%。用室外空气冷却至t2=100。 (-)=(-) 式中：为烟气量，m3/h；为冷却气体的烟气量，m3/h；T0为空气温度，；、为烟气0t1和0t2时的平均摩尔热容，kJ/（kmolK）；、为冷却气体0t2和0t0时的平均摩尔热容，kJ/（kmolK）则烟气从 0300的平均摩尔热容：=29.545%+41.8819%+29.40468%+30.468%=31.87 kJ/（kmol）烟气从0100的平均摩尔热容：=29.1615%+38.19219%+29.16168%+29.5468%=30.91 kJ/（kmol）查得空气从0100的平均摩尔热容：=29.161 kJ/（kmol）空气从030的平均摩尔热容：=29.1 kJ/（kmol）带入公式， （31.87300+30.91100）=（29.16110029.130）求得 =6.33104m/h加入加风量后总的单炉烟气量为Q1=63300+20000=83300m/h，考虑铝熔炼保温炉的烟气变化量较大，为适应烟气量的变化，乘以烟气变化系=1.1。最终单炉烟气量为 Q2=Q1=833001.1=91630m/h则总烟气量 Q=Q23=916303=274890m/h2.1.2除尘效率 已知：烟气处理风量27.49104m/h根据本次设计出口排放浓度要求，计算出： 式中： 除尘器出口浓度，g/m3（标）除尘器进口浓度，g/m3（标） 根据排放要求确定，代入数值可得到除尘效率：2.2净化系统设计根据前面所述的再生铝保温炉的烟气特性，以及处理风量、要求达到的处理效率，设计本次净化系统为“袋式除尘器+弱碱喷淋”方案，以达到开发区总量控制的要求，最终达标排放。净化系统布置如图2.2所示。图2.2 烟气净化系统立面图1集气罩；2吸风管；3袋式除尘器；4风机；5电机；6喷淋塔；7加药罐2.3除尘器的选型设计2.3.1除尘器类型的选择多数袋式除尘器是按清灰方式命名和分类的，常用的清灰方式有三种，最早的方法是振动滤料以使沉积的粉尘脱落，称为机械振动式。另外两种是利用气流把沉积颗粒吹走，即用低压气流反吹或用压缩空气喷吹，分别成为逆气流清灰和脉冲喷吹清灰。其他的清灰方式，出于经济和技术的原因，并不常用。a) 机械振动清灰 机械振动清灰是采用机械运动装置周期性的镇打或摇动滤袋的框架，使滤袋产生振动而清落粉尘。包括人工振打、机械振打和高频振动等方式。振动清灰时要求停止过滤，机械结构简单，运转可靠，但清灰作用较弱，且往往损伤滤袋，目前越来越少的采用这种方式。b) 逆气流清灰 逆气流清灰是利用与过滤气流相反的气流，使滤袋产生变形并使之产生振动而使粉尘层脱落。反向气流可由系统主风机供给，也可由专设的反吹吸风机供给。逆气流清灰在整个滤袋上的气流分布比较均匀，振动不剧烈，对滤袋的损伤较小，但清灰作用较弱，因而允许的过滤风速低。c) 脉冲喷吹清灰图2.3.脉冲袋式除尘器原理示意图如图2.3所示，这种清灰方式是将压缩空气在极短的时间内（不超过0.2s）高速喷入滤袋，同时诱导数倍于喷射气量的空气，使滤袋由袋口至底部产生急剧的膨胀和冲击振动，产生很强的清落积灰的作用。脉冲持续时间为0.10.2s，每清灰一次，称为一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环的时间成为脉冲周期，通常为60s。含尘气体从袋式除尘器进口引入后，通过烟气分配装置均匀进入滤袋，在此过程中粉尘即被滤袋的外侧所阻挡，经过净化处理的气体从出口排出，当滤袋表面的粉尘不断增加到一定的厚度，导致设备阻力上升到设定值时，微压差控制信号有信号输出。控制仪发出信号，使喷吹系统工作，电磁脉冲阀打开，此时压缩空气从气包喷出经脉冲阀和喷嘴向滤袋内喷射，附于袋外的粉尘脱离滤袋落入灰斗，然后由排灰阀将粉尘排出。为防止滤袋压扁，布袋内安置笼形支撑结构。脉冲喷吹清灰作用很强，而且其强度和频率都可以调节，清灰效果很好，可以允许采用较高过滤风速。综上所述，本次设计选择脉冲袋式除尘器。脉冲袋式除尘器又分为中心喷吹脉冲袋式除尘器（传统形式），长袋低压脉冲袋式除尘器，直通均流脉冲袋式除尘器，气箱式脉冲袋式除尘器，回转管式脉冲袋式除尘器等几种类型。参考已有工程实践及本次设计实际情况，结合对除尘效率、经济成本、占地以及后期运行中会出现的一些问题的考虑，具体设计为长袋低压脉冲袋式除尘器。2.3.2滤料的选择铝熔炼保温炉产生的废气一般具有烟气平均粒径小，含湿量大，露点温度高，烟气温度高等特点，设计应据此及工程实际选择滤料。滤料按加工方式分为机织布和针刺毡两大类，针刺毡是将短纤维在平纹基布上铺上一层，纤维三维随机排列，用带刺的针垂直在上下移动，将纤维植入基布纱绒缝中，基布两面铺两层以上纤维层，再经各种处理成两面带绒的毡布。由于它没有直通的缝隙，在滤尘初期可容纳大量粉尘，且清灰后的漏尘量小，阻力低，可在高气布比的条件下使用等优点，占据了大部分市场。常用滤料按纤维材质主要分为无机纤维滤料，合成纤维滤料（见表2-1所示）。 表2-1 几种常用滤料的性能比较 滤料种类玻璃纤维PPS（聚苯硫醚）诺梅克斯（NOMEX）聚亚酰胺（P84）聚四氟乙烯（PTFE）耐温性长期使用230；短期280长期使用180；短期200长期使用200；短期220长期使用240；短期260长期使用50；短期300抗水性好好一般良好抗氟性差一般一般良好抗酸性良好良良好抗氧化性好一般好好好价格低中中中上高其中无机纤维滤料市场上以玻璃纤维为主，尽管它具有一定的优点，但它不耐磨切抗折性能差，而且铝熔炼保温炉在生产时，铝锭在熔化过程中部分厂家会采用冰晶石作为覆盖剂（Na3AlF6），烟气中会有少量的HF产生，因此玻璃纤维是不能用的。而合成纤维滤料广泛地应用于袋式除尘器中，现阶段处于主导地位。再者由于铝熔炼保温炉的烟气温度普遍较高，滤料多数在此范围内选择。常见的合成纤维滤料如下：PPS（聚苯硫醚），PPS是一种耐高温合成纤维，具有极高的稳定性，优异的耐热性。此外其阻燃性、耐化学药品性、尺寸稳定性等也极为出众。它能连续经受180的温度，并抵抗许多酸、碱和氧化剂的化学腐蚀。PPS纤维不水解，可在湿、化学条件下代替诺梅克斯纤维在高温条件下运行。聚间苯二甲酰间苯二胺纤维（NOMEX，MATAMEX），又称诺梅克斯，美塔斯，200高温下物理性能稳定，短期耐温峰值可达220，会水解，抗曲挠及耐磨性能极佳，比大多数化纤好。聚亚酰胺（P84），它是一种耐高温的合成纤维，能连续暴露在240中，短期耐温峰值可达260。P84叶片状的横截面使其具有机械强度高，抗磨性强，透气性好的特点，且其经防水防酸处理后是一种优秀的高温滤料。PTFE（聚四氟乙烯）纤维，俗称“塑料王”，是可找到的耐化学药品性最好的纤维，熔点327，短期耐温可达300。具有自润滑功能，具有良好的耐摩擦性，难燃烧性及良好的绝缘和隔热性。机械强度高，抗弯折，耐磨的特性也均优于其他合成纤维。化学性能非常稳定，可承受各种强氧化物的氧化腐蚀及根本不会发生水解反应的问题。具有良好的过滤效率及清灰性能，即使在温度较高的情况下，表面也只粘附少量的灰尘。同等工况条件下，滤料的使用寿命比其它材质的滤料提高13倍以上，但价格稍高。综上所述，并综合考虑工况因素，本次设计采用“PTFE作基布+PPS针刺毡+后处理PTFE浸渍”作为袋式除尘器的滤料。2.3.3过滤面积的计算及滤袋的布置根据含尘浓度、滤料的种类及清灰方式等，即可确定过滤气速Vf, 预取过滤风速为0.92m/min(0.8-1.5m/min)，则过滤总面积可由下式确定：对长袋低压脉冲袋式除尘器滤袋直径一般都在100300mm，滤袋直径的选定主要考虑合理的布置，滤袋直径应在满足除尘技术的要求下，使除尘器每单位面积上的滤袋过滤面积最大。袋长一般选用40008000mm。本设计选用1608000mm的滤袋，则每个滤袋的面积为：总共需要的滤袋数：个根据除尘器规格，进行滤袋的布置，分为十二个过滤单元。则每个单元需滤袋数为：个每个单元布置1211个滤袋，则总共所需滤袋数量为：n=12912=1296个反算过滤面积为：反算过滤风速为：每个脉冲阀过滤面积为：每个过滤单元的滤袋采用矩形布置，如下图2.4所示。滤袋净距取为80mm，边排滤袋与隔板之间的净距由于不要求通行，取110mm。每个除尘器单元布置108个滤袋，横向排9个，纵向排12个。图2.4 滤袋布置示意图2.3.4脉冲喷吹装置脉冲喷吹清灰装置基本上包括气包，脉冲阀、脉冲控制仪、喷吹管等，见图2.5所示。图2.5脉冲喷吹装置示意图1.气包气包是使用温度在-20120范围，设计压力小于0.7MPa，充满压缩空气供脉冲喷吹用的压力容器，有带圆角正方形截面和圆形截面的两种。本设计采用带圆角正方形气包。气源与充气管道之间用气压阀来调节，分配气压，每个除尘器单元一个气包，气包底部设自动或手动的排污阀，排出油水，定期打开人工清理。气包容积可根据下式确定。 式中： Qp电脉冲时间t内脉冲阀每次喷吹气量，m3； P0 喷吹前气包内绝对压力，KPa； P1 喷吹后气包内绝对压力，KPa； Pa 当地标准大气压，KPa； Vr气包容积（气体温度为0时），m3； K空气的绝热指数（比热容比），取1.4。本次设计，气包初始压力为0.340.4MPa，取0.35MPa；气包内最终压力为0.2MPa；故代入计算气包容积为： 得Vr =0.22m3，则设计气包尺寸为320mm320mm2200mm。2.电磁脉冲阀脉冲阀（又称隔膜阀）是脉冲袋式除尘器清灰气流的发生装置，与脉冲控制仪组成清灰喷吹系统，对滤袋进行循序清灰。脉冲阀工作时，膜片或活塞把脉冲阀分成前后两个气室，当接通压缩气体时，压缩气体通过节流孔进入后气室，此时后气室的压力推动膜片或活塞向前紧贴阀的输出口，脉冲阀处于 “关闭”状态。接通电信号，驱动电磁先导头衔铁移动，阀的后气室放气孔被打开。后气室迅速失压，使膜片或活塞后移，压缩气体通过输出口喷吹，脉冲阀处于“开启”状态。电信号消失，电磁先导头衔铁复位，后气室放气孔被堵住，后气室的压力又使膜片或活塞向前紧贴阀的输出口，脉冲阀又处于“关闭”状态。脉冲阀按脉冲气流输入、输出端位置分为：直角阀、淹没阀和直通阀。直角阀即脉冲阀的输入、输出端之间的夹角为90；淹没阀又称嵌入式阀，直接安装在气包上，具有更好的流通特性，阀体结构阻力小，适宜于气源压力较低的场合；直通阀即阀的输入、输出端中心为同一直线，输入端与气包连接，输出端与喷吹管连接，阀体结构阻力较大，应用量逐年减少。故本次设计选用淹没阀，它显著的特点使它与高压阀相比，能耗低，使用寿命长。淹没式脉冲阀结构示意见图2.6。图2.6淹没式脉冲阀示意图根据本次设计实际情况，选用YM-89A型淹没式脉冲阀，其脉冲阀技术规格参数见表2-2所示。表2-2 YM-89A型淹没式脉冲阀技术规格参数型号气源压力/MPa喷吹耗气量/（L/次）重量/kgYM-89A0.20.32502.803.脉冲清灰控制仪脉冲清灰控制仪是使脉冲喷吹袋式除尘器按设计程序控制脉冲阀的开启和关闭，实现自动清灰的专用控制设备。目前用于脉冲袋式除尘器的脉冲控制仪，大致可分为电动控制、气动控制和机械控制三种。气动脉冲控制仪以干净压缩空气为能源，输出动脉冲信号，与其配套使用的是气动阀、脉冲阀；机械脉冲控制仪脉冲周期固定，不能调解；电动脉冲控制仪以交流220伏做为能源，输出电动脉冲信号，与其配套使用的是电磁阀、脉冲阀或者电磁脉冲阀。本设计选用WMK无触点脉冲控制仪，可在-20-+50，有粉尘、振动的场合下工作，其特点是由晶体管电路构成，脉冲周期和脉冲宽度任意可调，适应性好，使用可靠，调节容易，并可做远距离控制。4.喷吹管喷吹管是一根无缝耐压管，上面按滤袋多少开有若干喷吹孔。喷吹管的长度根据喷吹的滤袋数、滤袋直径及其间距确定。喷吹管壁厚根据其长度和材质确定，保证不因自重弯曲变形。远离气包的喷吹孔孔径比近气包的喷吹孔径小0.51.0mm，以使进入第一个滤袋和最后一个滤袋的喷吹气流量相差小于10%。一般认为喷吹空口应小于18个，开孔为832mm，喷吹管距袋口200400mm为宜。对喷吹孔的要求是： 1）喷吹孔孔径、孔距必须严格控制其公差。喷吹孔孔距公差0.5mm。喷吹管上喷吹孔的直线度0.8mm。 2） 喷吹管上的喷吹孔必须垂直向下，严防喷孔的偏斜，以保护滤袋不受喷吹气流的冲刷，喷吹孔轴心线的垂直度0.4mm。 3）除尘器的滤袋安装必须垂直于花板，喷吹管安装时喷孔所喷出气流的中心线与滤袋中心一致，其位置偏差应2mm。本次设计每个喷吹管12个孔，孔径距气包近的六个孔取22mm，距气包远的六个孔取21mm,喷吹管距袋口的距离为200mm。且为防止喷吹气流偏离中心现象发生，应在喷吹管上安装引流喷嘴。喷嘴内径与喷吹管上开孔孔径相同，长度为30mm，如下图2.7所示。图2.7 喷吹管5.清灰参数设置 除尘器采用在线清灰方式，压缩空气压力为0.25MPa，喷吹间隔为099 S可调，脉冲宽度为0999ms可调，实际采用脉冲宽度为200ms，每个除尘器单元有一个压缩空气气包，每个气包设9个脉冲阀，每个阀喷吹l2条滤袋，每单元安装滤袋108条,除尘器共有脉冲阀108个。6.压缩空气消耗量的计算压缩空气消耗量 Q（m 3（标）/min：式中： Q压缩空气消耗量，m3（标）/min； N脉冲阀数量，个； T清灰周期，min； 附加系数，一般取1.2； q每个脉冲阀一次喷吹的耗气量，m3（标）/min。T可按入口粉尘浓度确定： 5g/m3 T=2530 min 510g/m3 T=2025 min 10g/m3 T=1025 min 由于本次设计中，入口含尘浓度为10g/m3（标），故清灰周期定为25min。本次设计压缩空气消耗量计算得： 取整后压缩空气消耗量是1.3m3（标）/min。2.4附属设备的设计2.4.1卸灰阀星型卸灰阀按其外形结构分为圆形星型卸灰阀和方形星型卸灰阀。星型卸灰阀的优点是：工作平稳可靠、卸料均匀准确、结构优化、体积小、密封性能好、维护方便、轻便节能、使用寿命长等等。也是粉尘、颗粒、固体输送设备不可缺少的设备之一。 星型卸灰阀作为除尘器的重要设备之一，安装于除尘器灰斗排灰处,广泛应用于化工、冶金、矿山、水泥、除尘、环保、电力、粮食等行业的给料卸灰系统，特别适用于粉尘,小颗粒物料。星型卸灰阀是由带有数片叶片的转子叶轮、壳体、密封件、减速器及电动机等组成。当上部料仓的物料靠自重落下充填在叶片之间的空隙中,随叶片的旋转而从上部卸出,因此可以定量而连续地卸料。本次设计选用YJD-6型星形卸料器，参数如下：图2.8 YJD型星形卸料装置外形及安装尺寸2.4.2螺旋输灰器本次设计输灰系统包括三个切出螺旋输灰机和一个集中螺旋输灰机，三个出除螺旋输灰机采用敞口进灰，一端出灰。均选用LS160螺旋输送机，LS型螺旋输灰机外形见图2.9所示。LS160螺旋输送机通常由螺旋输送机本体、进出装置、驱动装置三大部分组成。 螺旋输送机本体由头节、中间节、尾节三部分组成。在螺旋输送机头节内装有支推轴承承受轴向力，在中间节和尾节内装有用轴承支承螺旋轴，此外，在螺旋输送机尾节内还装有可轴向移动的径向轴承以补偿螺旋轴长度的误差和适应温度的变化。螺旋输送机广泛应用于建材、化工、电力、冶金、煤矿炭、粮食等行业，适用于水平或倾斜输送粉状、粒状和小块状物料，如煤矿、灰、渣、水泥、粮食等，物料温度小于200。螺旋输送机不适于输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。图2.9 LS型螺旋输灰机表2-3 螺旋输灰机技术参数表型号规格 螺旋直径(mm) 螺距(mm) 转速(r/min) 输送量(m3/h)转速(r/min) 输送量(m3/h) 转速(r/min) 输送量(m3/h)转速(r/min) 输送量(m3/h) D S n =0.33 n =0.33 n =0.33 n =0.33 小 型 LS100 100 100 140 2.2 112 1.7 90 1.4 71 1.1 LS125 125 125 125 3.8 100 3.0 80 2.4 63 1.9 LS160 160 160 112 7.1 90 5.7 71 4.5 56 3.6 LS200 200 200 100 12.4 80 9.9 63 7.8 50 6.2 2.5净化系统其它设备的设计2.5.1集气罩的设计计算设计保温炉的尺寸：d=3000mm,H=2400mm。三种主要类型的集气罩是密闭式集气罩、伞形集气罩和侧吸罩。自然抽风的伞形罩的优点是无需加外动力，可以直接将气流抽出，因其结构简单，制作方便得到了较为广泛的应用。侧吸罩主要依靠罩口的吸气使在尘源处造成一定的流速，从而在其大于该尘源的吸捕速度时将粉尘吸入罩内，其效果要比伞形罩差，同时要求的吸气量也比伞形罩大。本次设计选择上部伞形集气罩，如下图2.10所示。图2.10集气罩示意图取H=800mm，则D0=d+0.5 H=3000+0.5800=3400mm。罩下口面积： 罩下口边高：由计算上口直径d0=0.7m则罩净高为2.5.2喷淋塔的设计计算喷淋塔的尺寸设计主要包括喷淋塔的直径设计、喷淋塔的高度设计。（1）喷淋塔的内径计算喷淋塔为圆塔，塔截面面积 v为喷淋塔中的烟气流速，其取值范围为2.5-5m/s，本次设计中取3m/s。则内径，圆整为D=5.8m。校核流速：，符合要求。（2） 喷淋塔的高度设计 喷淋塔的高度由三大部分组成，即喷淋塔吸收区高度、喷淋塔浆液池高度和喷淋塔除雾区高度。1） 吸收区高度h1指烟气进口水平中心线到喷淋层中心线的距离。喷淋塔中的烟气流速为3m/s，烟气在喷淋塔中的停留时间为2.5-5s,本次设计取接触反应时间为3s，则2） 吸收塔均应装备除雾器，在正常运行状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应该不大于75mg/m3。除雾器一般设置在吸收塔顶部（低流速烟气垂直布置）或出口烟道（高流速烟气水平布置),通常为二级除雾器。两级除雾器之间的间距一般为1.8m左右，以便检修维护。除雾器距最近喷淋层的距离应与采用的喷嘴的形式有关，当采用向下喷雾的喷嘴时，应1.2，本次设计取2.25m；除雾器上沿距烟道出口下沿应1.0m，本次设计取1.2m；五层喷嘴之间的距离一般取1.52.5m，本次设计取1.5m；除雾层高取0.4m，即h0=8.9m。除雾器如下图2.11所示。图2.11 除雾器除雾器设置冲洗水，间歇冲洗冲洗除雾器。本次设计采用板除雾器，折流板除雾器是利用液滴与某种固体表面相撞击而将液滴凝聚并捕集的，气体通过曲折的挡板，流线多次偏转，液滴则由于惯性而撞击在挡板被捕集下来。通常，折流板除雾器中两板之间的距离为20-30mm，对于垂直安置，气体平均流速为23m/s；对于水平放置，气体流速一般为610m/s。气体流速过高会引起二次夹带。3）除雾器的主要设计指标a.冲洗覆盖率：冲洗覆盖率是指冲洗水对除雾器断面的覆盖程度。冲洗覆盖率一般可以选在100 %300 %之间。b.除雾器冲洗周期：冲洗周期是指除雾器每次冲洗的时间间隔。由于除雾器冲洗期间会导致烟气带水量加大。所以冲洗不宜过于频繁,但也不能间隔太长,否则易产生结垢现象,除雾器的冲洗周期主要根据烟气特征及吸收剂确定。c.除雾效率。指除雾器在单位时间内捕集到的液滴质量与进入除雾器液滴质量的比值。影响除雾效率的因素很多,主要包括:烟气流速、通过除雾器断面气流分布的均匀性、叶片结构、叶片之间的距离及除雾器布置形式等。d.系统压力降。指烟气通过除雾器通道时所产生的压力损失 ,系统压力降越大 ,能耗就越高。除雾系统压降的大小主要与烟气流速、叶片结构、叶片间距及烟气带水负荷等因素有关。当除雾器叶片上结垢严重时系统压力降会明显提高 ,所以通过监测压力降的变化有助把握系统的状行状态 ,及时发现问题 ,并进行处理。e.烟气流速。通过除雾器断面的烟气流速过高或过低都不利于除雾器的正常运行 ,烟气流速过高易造成烟气二次带水,从而降低除雾效率,同时流速高系统阻力大,能耗高。通过除雾器断面的流速过低,不利于气液分离,同样不利于提高除雾效率。设计烟气流速应接近于临界流速。本方案的烟气设计流速为6.5m/s。f.除雾器叶片间距。除雾器叶片间距的选取对保证除雾效率 ,维持除雾系统稳定运行至关重要。叶片间距大 ,除雾效率低 ,烟气带水严重 ,易造成风机故障 ,导致整个系统非正常停运。叶片间距选取过小,除加大能耗外 ,冲洗的效果也有所下降 ,叶片上易结垢、堵塞 ,最终也会造成系统停运。叶片间距一般设计在 2095mm。g.除雾器冲洗水压。除雾器水压一般根据冲洗喷嘴的特征及喷嘴与除雾器之间的距离等因素确定，喷嘴与除雾器之间距离一般小于1m ,冲洗水压低时,冲洗效果差,冲洗水压过高则易增加烟气带水,同时降低叶片使用寿命。h.除雾器冲洗水量。选择除雾器冲水量除了需满足除雾器自身的要求外，还需考虑系统水平衡的要求,有些条件下需采用大水量短时间冲洗,有时则采用小水量长时间冲洗,具体冲水量需由工况条件确定,一般情况下除雾器断面上瞬时冲洗耗水量约为14m3/m2h。4）喷淋塔浆液池高度设计（h2）浆液池容量V1按照液气比L/G和浆液停留时间来确定，计算公式如下： 式中，L/G为 液气比,14L/m3； VN为烟气标准状态湿态容积，VN=Vg=201200m3/h； t1=48 min,取t1=6min。则喷淋塔浆液池体积选取浆液池内径为D1=6m，则，取10m。5）喷淋塔烟气进口高度h3，进口采用圆形进口，进口流速一般为12-30m/s.本次设计取13m/s，烟道设计为长方形，为了烟道进口布气均匀，一般取宽为0.8D，则入口宽入口高，取1.3m。6）从浆池液面到烟气进口底边的高度为0.82m。本次设计中取为h4=1.5m。则喷淋塔高度为H=h1+h2+h0+h3+h4=9+10+8.9+1.3+1.5=30.9m。（3）其它附属设备的设计1）加药管道液体流量 单层流量为 则喷淋主管径为，圆整取d=0.7m。加药管直径为，圆整取d=1.2m。2）浆液泵 浆液泵采用耐磨、耐腐的全金属(合金钢)卧式离心泵，一用一备。3) 储药罐 本次设计储药罐为。2.5.3净化系统的管道设计含尘管道风速要求在1525m/s之间，管道断面形状有圆形和矩形两种，两者相比，在断面积相同时圆形管道的压损较小，材料较省，故采用圆形钢制风管，接头和接缝应严密，钢板采用除尘管道最常用的材料Q235钢板。 各装置及管道布置的一般原则如下： 对各装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。 风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。 弯头、三通等管件要安排得当，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。 为了保证管内不积尘，一方面要使管道内的气体流速不小于一定数值；另一方面要尽量避免管道水平布置。 当必须布置成水平管道时，可在管道上设置吹灰装置或清灰孔。 管道的布置要尽量减少弯头和数目，这不仅使管道布置简化，而且可以减少气流阻力，节约能源。 弯头的曲率半径一般应取管道直径的25倍。 支管与主管的连接(三通)一般应设在渐扩管处，其夹角为3045。 直管断面积的改变，应设渐扩管或渐缩管，其长度应为管道直径差的5倍以上。图2.12除尘系统的各管段（1）管段1：v1=16m/s，圆整取d1=0.7m。校核流速：，符合要求。（2）管段2（即常温风管）：v2=16m/s，取d2=1.25m。校核流速：，符合要求。（3）管段3：v3=16m/s，圆整取d3=1.4m。校核流速：，符合要求。（4）管段4：v4=18m/s，即d4=1.9m。校核流速：，符合要求。（5）管段5: v5=18m/s，,圆整取d5=2.35m。校核流速：，符合要求。（6）净化系统中其他管道规格均设计与管道5相同，即d=2.35m。2.5.4管道系统的阻力计算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阻力损失，以及含尘气体在经过各种管道附件或设备而引起的局部压力损失。为减少局部阻力通常采取以下措施： A.避免风管突然变化，中心角最好在810，不易超过45。 B、减少风管的转弯，用弧度代替直角弯，弧弯管的曲率半径不宜过小，一般取圆形弯头直径或矩形弯头高边的12倍。 C、三通:流速不同两股气流在汇合时发生碰撞，汇合过程中的能量损失一般是不相同的，两股气流的局部阻力应分别计算。为减小三通管的局部阻力，分支管中心夹角应该取得小一些，一般不超过30。三通管应具有一定的曲率半径，当受地位限制时，矩形三通应采用有导流叶片的直角分支管。为了减少三通局部压损，宜使总管和支管内流速接近。圆形管道沿程阻力损失局部阻力损失式中，沿程阻力损失系数；局部阻力系数；L计算管段的长度； D计算管段的管径； v对应管道中的气体流速； 气体的密度，本次设计近似取为空气密度，100时（1）管段一（三段常温风管，如图2.12中的管2）：查得，则（2）管段二（从集气罩到与管段一混合之前，即图2.12中的管1）：查得，则（3）管段三（如图2.12中的管3）： （4）管段四(图2.12中的管3之前的三通管):查得，则（5）管段五(图2.12中的管3之后的90弯头和30弯头):查得，则（6）管段六（图2.12中的管3到管5之间）:查得三通，包括两段三通和三段不同管径的直管，则（7）管段七（图2.12中的管5到除尘器之前）：查得天圆地方，包括直管，两个90弯头和一段天圆地方。 （8）管段八（除尘器之后到风机入口之前，见图2.2）：查得软连接，包括直管，两段天圆地方，两个90弯头和一段软连接。（9）管段九（风机出口之后到喷淋塔之前，见图2.2）：包括直管，一段软连接，两个90弯头，和两段天圆地方。则管道的总阻力损失 表2-4 烟气净化系统阻力计算表管段标号流量（/m3s-1）直径/mm局部阻力损失部分沿程阻力损失部分总阻力/Pa备注局部阻力系数局部阻力损失/Pa沿程阻力系数长度/m沿程阻力损失/Pa管段一17.612500.13.7107.9107.9管段二6.17000.14.68243.9351.8管段三25.514000.12.6468.8420.6管段四25.50.48175.10.1595.7管段五25.50.2280.3676管段六50.919000.48147.72.566889.7管段七76.423500.220.286.115.8108.91034.7管段八76.423500.150.20.22152.414.896.91334管段九76.423500.150.20.22152.413.0485.41571.82.5.5设备的阻力损失的确定主要设备包括除尘器和喷淋塔的阻力损失，参考工程实践确定。暂取除尘器的阻力损失，喷淋塔的阻力损失。则净化系统的总阻力损失为2.6风机的选型设计风机风量Qf=Q(1+k1)，取管网漏风附加系数k1=0.15。则Qf=2749001.15=316135m3/h风机全压Pf= 式中，管网的总压损；管网的压损附加系数，一般取15%20%；设备的压力损失；通风机全压负差系数,一般取1.05。则全压根据风机样本选风机Y4-73-22D ,如图2.13所示。图2.13 Y473型风机外形Y4-73-22D型风机性能参数如下表2-5所示。 表2-5 风机性能参数型号转速r/min流量m3/h全压Pa电机型号电机功率kWY4-73-22D9603161354816Y500-54-6800Y4-73-22D型风机安装如下图2.14所示，对应安装尺寸见表2-6所示。 图2.14 Y4-73-22D型风机安装尺寸表2-6 Y4-73-22D型风机安装尺寸机号90H1B9B10No22150013008002.7烟囱的设计根据设计资料，本次设计初步阶段设计烟囱高度为30m。本但是由于喷淋塔高度H=30.9m，已经达到需要的排烟高度，所以不再设计烟囱，而是采用喷淋塔烟道一体化设计，即从喷淋塔加设风帽直接把烟气排入高空。该方案具有设计合理，操作简单的特点，可广泛应用于燃烧电厂烟气脱硫领域或通过浆液喷淋吸收气体的化工领域。 常用风帽大致有三类，伞形、锥形和筒形。伞形风帽一般用于机械通风系统，锥形风帽一般用于除尘系统，筒形风帽一般用于自然通风系统，选择锥形风帽。对烟气排放量较大的情况，其排气筒的烟气出口速度宜在10m/s30m/s左右，最适宜的为15m/s，取15m/s。 圆整为2.6m即塔顶加设锥形风帽，出口内径为2.6m。2.8总平面布置本次设计力求做到在满足工艺要求的基础上，符合总平面布置的一般原则，从而节省投资费用。（1）要求工艺流程合理，烟道短捷顺畅，；（2）交通运输方便；（3）充分合理利用地形和地质条件；（4）节约用地，工程量少、运行费用低；（5）预留通道，方便施工，有利维护检修；（6）符合相关要求、规范及标准；2.9 袋式除尘器的特点及注意事项本次设计的长袋低压脉冲袋式除尘器是吸收国内外先进技术,针对铝行业再生铝烟气净化处理的一种新型、高效的脉冲除尘器。设计工艺包括除尘器和弱碱喷淋，对烟气进行过滤和有害气体净化。根据工艺要求和粉尘特性，采用在线清灰（不停风清灰）使滤袋表层保留一定的粉尘层，更加利于除尘，具体特点如下：1、采用了在线清灰，使滤袋表层保留一定的粉尘层，控制设备阻力在1300-1600Pa。 2、采用了性能优良的淹没式脉冲阀，其使用寿命能达到三年，使用频率达100万次以上，同时设计了容积相匹配的气包，能保证提供足够的压缩空气喷吹量。3、对于脉冲喷吹装置,为保证喷吹孔所喷出的气流与滤袋中心一致,偏差小于2mm,对喷吹管、气包、花板的加工采用模具定位加工,以便有效地保证清灰效果。 4、设计了较大的进气通道，保证气流分配均匀和除尘效率更高，同时箱体设计时增大滤袋下部的空间等措施,从而避免了气流对滤袋的直接冲刷,降低了滤袋的负荷,延长了滤袋的使用寿命。 5、滤袋袋口加弹性涨圈式嵌接结构，气密性好，拆装