大气污染课程设计第五组教材

1、 组 别： 环保 1323 五组 组 长： 刘忠明 组 员： 刘忠明 张坤 唐文萌 张驰 周健 指导老师： 蒋成义老师 目录 1 旋风除尘器工作原理 1 1.1 气流的运动 1 1.2 尘粒的运动 1 2 旋风式除尘的用途 1 2.1 适应的行业 1 3 结构特点 2 3.1 旋风式除尘器的特点 2 4 主要设计指标和安装 3 4.1 旋风式除尘器指标 4 5 操作安装 5 5.1 旋风除尘器的操作 5 5.2 安装条件 6 6 设备维护 9 7 故障处理 10 7.1 故障排除 12 大气污染控制工程课程设计 一、旋风除尘器工作原理 1. 旋风除尘器工作原理： 1.1 气流的运动 普通旋风除

2、尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组 成, 气流沿外壁由上向下旋转运动。外涡旋，少量气体沿径 向运动到中心区域，旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋 转。内涡旋，气流运动包括切向、轴向和径向、切向速度、 轴向速度和径向速度。 1.2 尘粒的运动 切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用 下逐渐移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下 沿壁面落入灰斗，上涡旋气流从除尘器顶部向下高速旋转 时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部 后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出。 二、旋风除尘器的用途 适用行业：电子业、制鞋、木业、食品、饲料、皮革、 化工、橡胶、饲料、研磨、

3、农业、医业、表面处理、电子、 半导体、机械加工、冶金建材、铸造、矿山、水泥、采掘的 粉尘粗、中级净化等。 旋风除尘器是应用广泛的除尘器之一。在应用中可单独 使用，也可以并联和串联共用。旋风除尘器具有结构简单、 造价便宜、节省占地面积、无运动部件、操作维修方便、动 1 大气污染控制工程课程设计 力消耗小等优点。适用于冶金、铸造、建材、化工、水泥等 行业中，捕集干燥的非纤维性颗粒状粉尘和比重较大的烟尘 除尘，可做回收物料设备使用。 旋风除尘器（简称旋风器）与其他除尘器相比，具有结 构简单、造价便宜、维护管理方便以及适用面宽的特点。旋 风器适用于工业炉窑烟气除尘和工厂通风除尘；工业气力输 送系统气固

4、两相分离与物料气力烘干回收。高性能的旋风器 对于输送、破碎、卸料、包装、清扫等工业生产过程产生的 含尘气体除尘效率可以达到 95% 98%，对于燃煤炉窑产笺烟 尘除尘效率可以达到 92% 95%。旋风器亦可以作为高浓度除 尘系统的预除尘器，与其他类型高效除尘器合用。旋风器具 有可以适宜和于高温高压含尘气体除尘的特点。 三、结构特点 旋风除尘器具有结构简单、维修方便、处理风量大、金 属耗用少、阻力小、效率高、占地面积小投资少、简装易行 收效快、没有易损件等优点， 对比重较大颗粒粉尘，有较 高的捕集能力，该种除尘设备不受入口含尘浓度限制，对腐 蚀性含尘气体和高温含尘气体，同样可以捕集回收再利用。

5、根据粉尘浓度，粉尘颗粒分别可以用作一级除尘或单级除 尘。旋风除尘器于 1885 年开始使用，已发展成为多种型式。 按其流进入方式，可分为切向进入式和轴向进入式两类。 旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设 大气污染控制工程课程设计 备投资和操作费用都较低，已广泛用来从气流中分离固体和 液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下， 作用于粒子上的离心力是重力的 52500 倍，所以旋风除尘 器的效率显著高于重力沉降室。固体粉尘物理性质主要有颗 粒大小、密度与粉尘粒径分布是影响旋风除尘器的重要因 素。含尘气流中固体颗粒粒径越大，在旋风除尘器中产生的 离心力越大，越有利于分离。所以

6、，大颗粒粉尘中所占有的 百分数越大，则除尘效率越高。颗粒密度的大小直接影响到 临界直径。颗粒密度越大，临界直径越小，除尘效率越高。 但颗粒密度对压力损失影响很小，设计计算中可以忽略不 计。在处理粗颗粒腐蚀性粉尘时，其浓度比允许浓度低 1/2-1/3 ，为此可设计前一级预除尘器。因为旋风除尘器构 造简单，运动部件只有星型卸料器，运行管理相对容易，但 是一但出现磨损、 漏风、堵塞等故障时将严重影响除尘效率。 四、主要设计指标和安装 原始资料： 有一台锅炉，处理烟气量： Q5000m3/h ，排烟 温度： T 150，入口浓度 C0 10g/m3，要求出口浓度： C 1g/m3。粉尘密度： p 21

7、00kg/m3，粒度分布见原表，设 计蜗壳式 XLT 旋风除尘器。 大气污染控制工程课程设计 粒径范 围 m 15 510 1030 3060 6080 80 平均径 dp 3 7.5 20 45 70 90 质量分 布 D 6 12 22 29 18 13 分理论 分级效 率 0.146 0.328 0.653 0.907 0.975 0.991 一、旋风除尘器的主要尺寸： 1、初定入口风速： 18m/s 2、确定入口断面积、进气管宽和高: A= Q =0.077m2 3600 Vc 据书 P98 表 4.7 得尺寸比例选用 XLP/B 3、入口宽度： 1/2 1/2 b=(A/2) 1/2

8、=(0.077/2) 1/2=0.2 4、入口高度： 1/2 1/2 h=(2A) 1/2=(0.077 2) 1/2=0.4 5、实际风速： VC=Q/( 3600 0.39 0.196 ) 18m/s 6、筒体直径： D0=3.33b=3.33 0.196=0.65m 参考 XLT型产品系列，采取 XLT-B 型。（D0=1.15 ） 7、筒体长度： L 1=0.7D 0=0.8m 大气污染控制工程课程设计 8、锥体长度： H 2=2.3D 0=2.6m 9、排灰口直径： d e=0.43D 0=0.5m 10、排出管直径： Dd=0.6D 0=0.7m 二、旋风除尘器的效率检验 已知处理

9、烟气温度 T 150，查表或用公式可得常压下 烟气密度 g0.9kg/m 3，动力黏度 2.4 10-5 Pas 由筛分原理，其粉尘分割粒径为： dc= 2 18P LQVC2 = 5 18 2.4 10 5 5000 =13 m 2 2100 0.8 18.22 3600 将分割径代入筛分理论效率公式，将所计算的分级效率填入 表中。其总效率为 n Tgi i 0.06 0.146 0.328 0.12 0.22 0.653 0.29 0.907 0.18 0.975 0.13 0.991 0.86 86% 三、压力损失估算 gVc2 (69) 2 0.9 18.22 2 894.35 268

10、3.04 Pa 四、出口浓度计算 C (1 0.86) 100% 1.41.5 故合格 五、操作使用 1、旋风除尘器的正确操作 1.1 启动前的准备工作 1) 检查各连接部位是否连接牢固。 2) 检查除尘器与烟道，除尘器与灰斗，灰斗与排灰装置、输 灰装置等结合部的气密性，消除漏灰、漏气现象。 大气污染控制工程课程设计 3) 关小挡板阀， 启动通风机、 无异常现象后逐渐开大挡板阀， 以便除尘器通过规定数量的含尘气体。 1.2 运行时技术要求 1) 注意易磨损部位如外筒内壁的变化。 2) 含尘气体温度变化或湿度降低时注意粉尘的附着、堵塞和 腐蚀现象。 3) 注意压差变化和排出烟色状况。因为磨损和腐

11、蚀会使除尘 器穿孔和导致粉尘排放， 于是除尘效率下降、 排气烟色恶化、 压差发生变化。 4) 注意除尘器各部位的气密性，检查旋风筒气体流量和集尘 浓度的变化。 1.3 作业后的技术工作 1) 为防止粉尘的附着和腐蚀，除尘作业结束后让除尘器继续 运行一段时间，直到除尘器内完全被清洁空气置换后方可停 止除尘器运行。 2) 消除内筒、 外筒和叶片上附着的粉尘， 清除灰斗内的粉尘。 3) 必要时修补磨损和腐蚀引起的穿孔。 4) 检查各部位的气密性，必要时更换密封元件。 5) 按照使用说明书的规定对风机进行例行保养。2、旋风式 除尘器的维护 旋风式除尘器运行时应稳定运行参数、防止漏风和关键部位 磨损、避

12、免粉尘的堵塞，否则将严重影响除尘效果。 大气污染控制工程课程设计 2.1 稳定运行参数 旋风式除尘器运行参数主要包括：除尘器入口气流速度，处 理气体的温度和含尘气体的入口质量浓度等。 1) 入口气流速度。对于尺寸一定的旋风式除尘器，入口气流 速度增大不仅处理气量可提高，还可有效地提高分离效率， 但压降也随之增大。当入口气流速度提高到某一数值后，分 离效率可能随之下降，磨损加剧，除尘器使用寿命缩短，因 此入口气流速度应控制在 1823m/s 范围内。 2) 处理气体的温度。因为气体温度升高，其粘度变大，使粉 尘粒子受到的向心力加大，于是分离效率会下降。所以高温 条件下运行的除尘器应有较大的入口气

13、流速度和较小的截 面流速。 3) 含尘气体的入口质量浓度。浓度高时大颗粒粉尘对小颗粒 粉尘有明显的携带作用，表现为分离效率提高。 2.2 防止漏风 旋风式除尘器一旦漏风将严重影响除尘效果。据估算，除尘 器下锥体或卸灰阀处漏风 1%时除尘效率将下降 5%；漏风 5% 时除尘效率将下降 30%。旋风式除尘器漏风有三种部位：进 出口连接法兰处、除尘器本体和卸灰装置。引起漏风的原因 如下： 1) 连接法兰处的漏风主要是螺栓没有拧紧、垫片厚薄不均 匀、法兰面不平整等引起的。 大气污染控制工程课程设计 2) 除尘器本体漏风的主要原因是磨损，特别是下锥体。据使 用经验，当气体含尘质量浓度超过 10g/m3时

14、，在不到 100 天 时间里可以磨坏 3mm的钢板。 3) 卸风装置漏风的主要原因是机械自动式(如重锤式)卸灰 阀密封性差。 2.3 预防关键部位磨损 影响关键部磨损的因素有负荷、气流速度、粉尘颗粒， 磨损的部位有壳体、圆锥体和排尘口等。防止磨损的技术措 施包括： 1) 防止排尘口堵塞。主要方法是选择优质卸灰阀，使用中加 强对卸灰阀的调整和检修。 2) 防止过多的气体倒流入排灰口。使用的卸灰阀要严密，配 重得当。 3) 经常检查除尘器有无因磨损而漏气的现象，以便及时采取 措施予以杜绝。 4) 在粉尘颗粒冲击部位，使用可以更换的抗磨板或增加耐磨 层。 5) 尽量减少焊缝和接头，必须有的焊缝应磨平

15、，法兰止口及 垫片的内径相同且保持良好的对中性。 6) 除尘器壁面处的气流切向速度和入口气流速度应保持在 临界范围以内。 2.4 避免粉尘堵塞和积灰 大气污染控制工程课程设计 旋风式除尘器的堵塞和积灰主要发生在排尘口附近，其次发 生在进排气的管道里。 1） 排尘口堵塞及预防措施。引起排尘口堵塞通常有两个原 因：一是大块物料或杂物（如刨花、木片、塑料袋、碎纸、 破布等）滞留在排尘口，之后粉尘在其周围聚积；二是灰斗 内灰尘堆积过多， 未能及时排出。 预防排尘口堵塞的措施有： 在吸气口增加一栅网；在排尘口上部增加手掏孔（孔盖加垫 片并涂密封膏） 。 2） 进排气口堵塞及其预防措施。进排气口堵塞现象多

16、是设计 不当造成的进排气口略有粗糙直角、斜角等就会形成粉 尘的粘附、加厚，直至堵塞 六、设备维护 1. 为防止粉尘的附着和腐蚀，除尘作业结束后让除尘器继续 运行一段时间，直到除尘器内完全被清洁空气置换后方可 止除尘器运行。 2. 消除内筒、 外筒和叶片上附着的粉尘， 清除灰斗内的粉尘。 3. 必要时修补磨损和腐蚀引起的穿孔。 4. 检查各部位的气密性，必要时更换密封元件。 5. 按照使用说明书的规定对风机进行例行保养。2、旋风式 除尘器的维护旋风式除尘器运行时应稳定运行参数、防止漏 风和关键部位磨损、避免粉尘的堵塞，否则将严重影响除尘 效果。 大气污染控制工程课程设计 七、故障处理 7.1 旋

17、风式除尘器故障排除 旋风式除尘器常见故障的现象、原因分析及排除方法介 绍： 故障现象：壳体纵向磨损 原因分析： (1) 壳体过度弯曲而不圆，造成盛况凸块 (2) 内部焊缝未打磨光滑 (3) 焊接金属和基底金属硬度差异较 大，邻近焊接处的金属因退火而软于基体金属 排除方法： (1) 矫正消除凸形 (2) 打磨光滑，且和壳内壁 面一样光滑 (3) 尽量减小硬度差异 故障现象：壳体横向磨损 原因分析： (1) 壳体连接处的内表面不光滑或不同心； (2) 不同金属的硬度差异 排除方法： (1) 处理连接处内表面， 保持光滑和同心度 ;(2) 减少硬度差异 故障现象：圆锥体下部和排尘口磨损，排尘不良 原

18、因分析： (1) 倒流入灰斗气体增至临界点； (2) 排灰口堵 塞或灰斗粉尘装得太满 排除方法： (1) 单筒器， 防止气体漏入灰斗或料腿部； 对于多管器，应减少气体再循环； (2) 疏通堵塞，防止灰 斗中粉尘沉积到排尘口高度 故障现象：气体入口磨损 10 大气污染控制工程课程设计 原因分析：原因同壳体磨损 排除方法： (1) 对于切向收缩入口式除尘器， 消除方法 同壳体的预防措施； (2) 对于平直扩散入口式除尘器， 可在易磨损部位设置与内表面平齐的且能更换的磨板 故障现象：撩拨管磨损 原因分析：排尘口堵塞或灰斗中积灰过满 排除方法：疏通堵塞，减少灰斗积灰高度 故障现象：壁面积灰严重 原因分析： (1) 壁面表面不光滑。 (2) 微细尘粒含量过 多。 (3) 气体中水气冷凝，出现结露或结块。 排除方法： (1) 处理内表面。 (2) 定期导入含