大气课程设计---某滑石粉生产线除尘系统工艺及高效除尘器的设计

1、大气方向课程设计某滑石粉生产线除尘系统工艺及高效除尘器的设计简要介绍大气颗粒污染物污染和对应的除尘技术和设备。并结合任务要求，选择合适的除尘系统，比较不同除尘设备的优缺点，设计和挑选出高效且实用的设备。摘要：this paper briefly introduces atmospheric particulatepollutants and both of the technology and the instruments that can dispose them well. for meeting the requirement of this designtask,select the

2、appropriatedust removalsystem, then design andselectefficientand practical instrumentscomparing the advantages and disadvantages ofdifferentdust removal equipment.abstract:关键字： 除尘系统；滑石粉粉尘；旋风除尘器；布袋除尘器目 录1.颗粒污染物治理概述41.1大气颗粒污染物简介41.2 除尘及常用除尘器41.2.1 机械力除尘器重力沉降惯性除尘离心除尘51.2.2过滤式除尘器

3、袋滤除尘颗粒层过滤除尘51.2.3 其他除尘器电除尘器湿式除尘器62.设计任务书72.1设计名称72.2设计要求72.3现场情况72.4 设计要求72.5 作图所用标准83.除尘方式和除尘器的选择93.1除尘系统方式的选择93.2 一级除尘器选择93.3 二级除尘器选择103.4 处理流程图104.高效除尘器的选型设计114.1预除尘器的设计与选型114.2袋式除尘器的选型设计114.2.1处理风量的确定114.2.2入口含尘浓度的确定114.2.3滤料的选择114.2.4选型计算124.2.5对所选型号的验证135.一级除尘器的

4、设计155.1除尘器的选型设计计算155.2压力损失计算165.3除尘效率计算166.管路和风机的设计186.1管路及支架设计186.2 风机选择186.2.1风机选择方法186.2.2系统总压力损失计算186.2.3风机选型196.3 管路连接197.总结207.1感悟207.2鸣谢208.参考文献211. 颗粒污染物治理概述1.1大气颗粒污染物简介大气污染物是指除气体之外的所有包含在大气中的物质，包括所有各种各样的固体或液体气溶胶。其中有固体的烟尘、灰尘、烟雾，以及液体的云雾和雾滴。粒径的分布大到200微米，小到0.1微米。微小尘粒通常是靠空气的粘滞力或阻力与任何使尘粒沉降的沉降力相抵消，

5、而长期悬浮在大气中。有时，静电电荷一类的力也能使这些颗物保持悬浮状态。悬浮在大气中的尘粒并非呈稳定状态，它们迟早会从大气中分离出去。颗粒物分离的方法和装置，是为了尽可能缩短这一时间。进入大气的一次颗粒物和在大气中形成的二次污染颗粒物，会影响人类健康，能见度和气候。颗粒的粒度、浓度和化学组成通常是确定这些影响的最重要因素。1.2 除尘及常用除尘器从废气中将颗粒物分离出来并加以捕集、回收的过程称为除尘，实现上述过程的设备装置称为除尘器。治理烟尘的方法和设备很多，各具不同的性能和特点，必须依据废气排放的特点，烟尘本身的特性，要达到的除尘要求等，结合除尘方法和设备的特点进行选择。目前，颗粒污染物控制采

6、用的除尘装置主要有机械式除尘器、过滤式除尘器、电除尘器等。其中机械式除尘器包括重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器和声波除尘器。上述各种除尘器可以联合使用，构成二级除尘或多级除尘设备。1.2.1 机械力除尘器机械力除尘器是借助质量力的作用达到除尘目的的方法,相应的除尘装置称为机械式除尘器。质量力包括重力、惯性力和离心力，主要除尘器形式为重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。重力沉降利用颗粒污染物与气体密度不同,使颗粒污染物在重力作用下自然沉降下来，与气体分离的过程。重力沉降室结构简单，造价低，压力损失小，便于维护，且可以处理高温气体。主要缺点是只能捕集粒径较大的颗粒物，仅对50微米

7、以上的颗粒物具有较好的捕集作用，因而效率低，只能作为初级除尘手段，主要用于高效除尘装置的前级除尘器。惯性除尘利用颗粒污染物与气体在运动中惯性力不同，使颗粒污染物从气体中分离出来的过程。通常是使气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧改变，气流中的颗粒物惯性较大不能随气流急剧转弯，便从气流中分离出来。离心除尘利用旋转的气流所产生的离心力，将颗粒污染物从气体中分离处理的过程。离心除尘器也称为旋风除尘器，具有结构简单、占地面积小、投资低、操作维修方便、压力损失中等、动力消耗不大、可用各种材料制造、能用于高温或高压及腐蚀性气体、并可直接回收干颗粒地优点。一般用来捕集5至15微米以

8、上地颗粒物，除尘效率可达80%左右，是机械式除尘器中效率最高的。主要缺点是对5微米以下的细小颗粒物去除效果不理想。1.2.2过滤式除尘器这是使气流通过多孔滤料,将气流中颗粒污染物截留下来,使气体得到净化的过程,主要有袋式除尘及颗粒层过滤除尘两种方式。袋滤除尘利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集颗粒污染物的方法,主要通过筛分、惯性碰撞、扩散、静电、重力沉降等作用机制依靠滤料表面来捕集颗粒污染物,属于外部过滤。该方法除尘效率高,一般可达99%以上,适应极强,能够处理不同类型的颗粒污染物,操作弹性大,除尘效率对入口颗粒污染物浓度及气流速度变化具有一定稳定性,结构简单,使用灵活,便于回收

9、干料,不存在污泥处理。但袋式除尘器的应用受到滤布的耐温、耐腐蚀等操作性能的限制一般使用温度应低于300。颗粒层过滤除尘通过将松散多孔的滤料填充在框架内作为过滤层,颗粒物在滤层内部被捕集的一种除尘方法,属内部过滤方式。除尘过程中大颗粒污染物主要借助惯性力,小于0.5微米的颗粒物主要靠滤料及被过滤下来的颗粒表面的拦截和附着作用过滤下来,净化效率随颗粒层厚度增高而提高。1.2.3 其他除尘器电除尘器电除尘器是利用静电力实现粒子（固体或液体粒子）与气流分离沉降的一种除尘装置。电除尘器除尘效率高达99.99%能捕集1微米以下的细微粉尘，但是电除尘器设备庞大，耗钢多，需高压变电

10、和整流设备，故投资高；要求制造、安装和管理的技术水平高；除尘效率受粉尘比电阻影响较大，若不采用一定措施，除尘效率将受到影响。湿式除尘器湿式除尘器是使含尘气体与液体（通常为水）密切接触，利用重力、惯性碰撞、拦截、扩散、静电力等作用捕集颗粒的装置，又称湿式气体洗涤器。湿式除尘器结构简单、造价低，可以有效的将直径为0.11.2微米的液滴或固体颗粒从气流中去除。同时，也能脱除部分气态污染物，还能起到气体降温的作用。湿式除尘器适宜净化非憎水性和不与水发生化学反应的各种粉尘，尤其适宜净化高温、易燃、易爆的含尘气体。但存在设备及管道的腐蚀、污水和污泥的处理、因烟温降低而导致的烟气抬升减小及冬季

11、排气产生冷凝水雾等问题。在低温寒冷区域，湿式除尘器容易冻结，要有必要的防冻措施。2. 设计任务书2.1设计名称 某滑石粉生产线除尘系统工艺及高效除尘器的设计。2.2设计要求尾气排放浓度达到国家标准gb162972012的要求或地方环保要求，即净化后气体中污染物浓度不大于30mg/m3。2.3现场情况1、粉尘种类：粉尘为滑石粉，其真密度为2780kg/m3。2、系统空气量：800012000m3/h。3、粉尘处理量：500kg/h。4、粉尘粒度组成：粒径（um）50.045.040.035.030.025.020.015.0筛下累积（%）10099.498.597.595.291.083.974

12、.9粒径（um）10.05.04.03.02.01.00.50.3筛下累积（%）58.332.025.916.00.62.4 设计要求1、根据上述要求，确定管路及除尘系统种类。 2、确定出各设备的基本外形尺寸。 3、计算除尘系统的总除尘效率，单机的除尘效率。 4、作两张a1图，分别是除尘系统工艺布置图和高效除尘器总装配图。 5、写出设计说明书。2.5 作图所用标准图纸 gb4457.184 比例 gb4457.284 字体 gb4457.384尺寸注法gb4457.484 图线及其画法gb4457.484 标题栏gb1069.1893. 除尘方式和除尘器的选择3.1除尘系统方

13、式的选择设计除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力损失、经济效益、维修管理等因素。本设计中粉尘为滑石粉，其化学性质稳定，不导电，热性能稳定，与酸接触不反映，同时具有一定的润滑性。除尘系统入口粉尘浓度计算ci,max=qv/qmin=(500106)/8000=6.25104mg/m3ci,min=qv/qmax=(500106)/12000=4.17104mg/m3本设计要求净化后气体中污染物浓度c0,f30 mg/m3则设计的除尘系统的总效率为（假设除尘器本体不漏气），所以：总=(1-c0/ ci，max)100%=(1-30/6.25104)100%=99.952%由上面式子可以看

14、出，如果想要要达到标准，除尘效率就必须很高，所以系统内必有高效除尘器。但由于高效除尘器对粉尘入口浓度有一定要求，而初始气体含尘浓度较高，故考虑采用二级除尘器串联使用的方式 童华环境工程设计北京：机械工业出版社，2000178，即在高效除尘器前设置一级除尘器。3.2 一级除尘器选择一级除尘器一般选择机械除尘器。分析三种常用机械除尘方式，即比较重力除尘器、惯性除尘器和旋风除尘器：重力沉降室只能去除粒径大于4050微米的大颗粒，而这部分颗粒只占总粉尘的1.5%，故重力沉降室不适用；惯性除尘器对粒径在2530微米以上的颗粒除尘效率达到65%85%；旋风除尘器适用于分离粒径大于510微米的尘粒，且普通旋

15、风除尘器的效率一般在90%左右。综上所述，旋风除尘器对可分离尘粒占总量比重大，且除尘效率高，此两点都优于重力除尘器和惯性除尘器，所以应选用旋风除尘器做一级除尘器。3.3 二级除尘器选择由于本设计对象滑石粉粉尘，其化学性质稳定，不导电，热性能稳定，与酸接触不反映，同时具有一定的润滑性。比较三类高效除尘器：布袋除尘器、电除尘器和湿式除尘器，布袋除尘器无疑是最好的选择。因为，首先它效率很高，可达99%以上。与电除尘器相比，附属设备少，投资省，技术要求不高，而且能捕集到因比电阻高而电除尘器难以回收的粉尘；与湿式除尘器相比，动力消耗少，无泥浆处理等问题。它性能稳定 可靠，对负荷变化适应性好，运行管理简便

16、，特别适宜捕集细微而干燥的粉尘，所回收的干尘便于处理和回收利用 童华环境工程设计北京：机械工业出版社，2000176。综上，布袋除尘器无疑是比电阻高、性质稳定、干燥的滑石粉除尘的最佳选择。3.4 处理流程图将风机设置在除尘器后可减少风机磨损和对风机性能的要求。综上所述，该处理系统的工艺流程图为：含尘气体旋风除尘器布袋除尘器引风机净化后气体灰斗图3.4-1.除尘系统流程图4. 高效除尘器的选型设计4.1预除尘器的设计与选型正如之前所说由于粉尘浓度很大，采用二级收尘系统，第一级选用旋风除尘器。考虑到管道漏风，并假设其漏风率为10%，则旋风除尘器的处理风量为：q1max=120001.1=13200

17、m3/hq1min=80001.1=8800m3/h4.2袋式除尘器的选型设计4.2.1处理风量的确定 考虑从旋风除尘器到袋式除尘器的管道漏风率为10%，则进入袋式除尘器的风量为q2max=q1max1.1=132001.1=14520m3/hq2min=q1min1.1=88001.1=9680m3/h4.2.2入口含尘浓度的确定 设旋风除尘器的除尘效率为75%，则袋式除尘器的入口气体含尘浓度为：c布入max=qv(1-)/ q2max=500103(1-0.75)/ 14520=8.61g/m3（5.92 g/m3）4.2.3滤料的选择选择滤料：由于滑石粉性质稳定，有一润滑性，除尘温度不高

18、，对除尘滤料没有特殊要求。比较其中七种不同滤料如下 王殿印 王纯 .除尘工程设计手册. 北京：化学工业社,2003.143表4.2.3-1 滤料性能的比较滤料名称丙纶涤纶丙烯酸玻璃纤维诺酸克斯莱通聚酰亚胺泰氟隆金属纤维最高连续操作/70120120260200180260260600耐磨损失良好极佳良好普通极佳良好普通良好极佳过滤性能良好极佳良好普通极佳极佳极佳普通极佳耐湿热性极佳较差极佳极佳良好良好良好极佳极佳耐碱性极佳普通普通普通良好极佳良好极佳良好抗氧化（+15%）极佳极佳极佳极佳极佳较差极佳极佳极佳相对价格极低极低较低低普通高较高极高极高由表格可见丙纶、涤纶就可以满足滑石粉除尘要求，显

19、然针对性质稳定，温度不高的滑石粉，涤纶的过滤性能和耐磨损性更胜一筹。综上，滤料选择涤纶。4.2.4选型计算考虑到滤料物性的因素，和设计手册表格推荐参考数据，过滤风速选择1.5m/min,则滤袋总过滤面积为：amax=q2max/60f=14520/(601.5)=161.3m2确定袋式除尘器的型号、规格： 因为考虑漏风后的处理风量为968014520立方米每小时。查询设计手册表格，初步确定采用72zc300a型回转反吹扁袋除尘器，查下图 zc回转反吹布袋除尘器ol，：表4.2.4-1zc布袋除尘器性能参数型号过滤面积m2袋长m圈数圈袋数条过滤风速mmin-1处理风量m3h-1设备阻力kpa除尘率%入口粉尘浓度gm-3使用温度公称实际24zc200a403821241-1.52280-34200.8-1.399.299.75 4000所以，气体处于湍流状态。p2=（l/d+）v2/2=(0.1311.21/0.5+20.18)1.227202/2=803.58 pa3、布袋除尘器压力损失按照72z300a型回转反吹扁袋布袋除尘器最大阻力损失：p2=1300 pa系统压力总损失为：p总=p1+p2+p3=9968.3+803.58+1300=12071.88 pa6.2.3风机选型根据上诉资料，气体流量应大于1452