文丘里湿式除尘器课程设计剖析

1、-i-南京工程学院成绩课程名称:院（系、部）:专业:班级:姓名:学号:起止日期:指导老师:课程设计说明书设计题目：文丘里湿式除尘器工艺设计除尘与输灰系统及设备环境工程学院电力环保2014.12.222014.12.26张雯娣一绪论-2-二、前言-2-三、设计任务-3-（一）主要技术参数3（二）烟气量的计算-4-四、设计原则-5-五、设计计算6（一）、步骤-6-（二）、计算-6-六、参考文献11七、设计图纸-11-八、设计结论-11-南京工程学院课程设计说明书绪论本次课程设计要求设计出一台文丘里湿式除尘器，其除尘效率要在90%以上，出口含尘浓度要低于30mg/m3,其中捕滴器为倒锥形。此次设计要

2、计算标态下烟气流量、工况下烟气流量、烟气含尘浓度，文丘里管与捕滴器尺寸设计，具体内容包括文丘里管尺寸、筒体直径、进气蜗壳、出口蜗壳的设计。二、前言文丘里湿式除尘器主要由文丘里管和捕滴器组成，文丘里管实际上是整个除尘器的预处理部分。在文丘里湿式除尘器中所进行的除尘过程，可分为雾化、凝聚和除雾三个过程,前两个过程在文丘里管内进行，后一个过程在捕滴器内完成。文丘里管由收缩管、喉管、喷水装置和扩散管组成。在收缩管和喉管的中气液两相的相对流速很大，从喷嘴喷射出来的液滴，在高速气流的冲击下，进一步雾化成更细的雾滴。同时，气体完全被水所饱和，尘粒表面附着的气膜被冲破，使尘粒被水润湿。经过文丘里管预处理的烟气

3、切向引入捕滴器下部，在捕滴器中，由于剧烈的旋转运动，依靠离心力的作用将烟尘和灰水滴抛向捕滴器的器碧，并被器壁上的水膜翰附，随水膜流入下部灰斗。净化后的烟气从捕滴器的上部排出，经引风机送入烟囱。湿式除尘器要得到较高的除尘效率，必须造成较高的气液相对运动速度和非常细小的液滴，文氏管就是为了适应这个要求而发展起来并使用。三、设计任务设计一台文丘里湿式除尘器，要求除尘效率在90%,飞灰率为29%，排尘浓度小于30mg/m3且捕滴器为倒锥形捕滴器。计算标态下烟气流量、工况下烟气流量、烟气含尘浓度，文丘里管与捕滴器尺寸的设计。设计具体内容包括文丘里管尺寸、筒体直径、进气涡轮、出口涡轮的设计。（一）主要技术

4、参数锅炉型号：双锅筒横置式燃烧炉最大蒸发量35t/h，出口蒸汽压力39MP设计耗煤量：4.2t/h烟气正常工作温度：140°烟气最高工作温度：165°空气过剩系数：1.25飞灰率=29%烟气在锅炉出口前阻力：850Pa煤质成分：（1）CY二63.2%Hy二3%Oy二6%NY二1%SY二0.8%Ay二14%WY二12%VY二18%烟尘排放量按照附件中一般地区的排放标准执行（二）烟气量的计算质量/g摩尔数（原子）/mol需氧量（分子）/mol生成物（分子）/molC632632/12=52.6752.6752.7H3030/1=3015/2=7.515O6060/16=3.75

5、S88/32=0.250.250.25A140理论需要量:52.67+7.5+0.25=60.42mol;kg理论空气量:6042x224x100二6.44m3kg100021实际烟气量：八(52.7+0.25+15)x22.4Q二+6.44xs1000190+6-心5-1)+护益二8.37mkg-5-标态下烟气流量:Q=Qx设计耗煤量（mh）烟气含尘浓度:C二飞灰率AY(mg/m3)Qs工况下烟气流量:Q'二QT1(m3-s)T'实际烟气温度T标准状态温度四、设计原则1、工作原理文丘里管的除尘过程，可分为雾化、凝聚和脱水三个环节，前两个环节在文丘里管中进行，后一个环节在脱水器

6、中完成。含尘气体由进气管进入收缩管后流速逐渐增大，在喉管气体流速达到最大值。在收缩管中气液两相之间的相对流速很大。从喷嘴喷射出来的水滴，在高速气流冲击下雾化，能量由高速气流提供。在喉口处气体和水充分接触，并达到饱和，尘粒表面附着的气膜被冲破，使尘粒被水润湿，发生激烈的凝聚。在扩散管中，气流速度减小，压力回升，以尘粒为凝结核的凝聚作用完成，凝聚成较大的含尘水滴，更易于被捕集。粒径较大的含尘水滴进入脱水器后，在重力、离心力等作用下，干净气体与水尘分离，达到降温及除尘之目的。2、设计原则本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：(1) 基础数据可靠，总体布局合理。(2) 避免二次污染，降

7、低能耗，近期远期结合，满足安全要求。(3) 采用成熟、合理先进的处理工艺，处理能力符合处理要求。(4) 投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数。(5) 采用耐腐蚀设备及材料，以延长设备的使用寿命。南京工程学院课程设计说明书（6）废气处理系统的设计考虑事故的排放，设备备用等保护措施五、设计计算（）、步骤已知除尘效率跟文氏管的压力损失有关，而压力损失又与喉管处的气体流速、喉管面积及长度、气体密度有关。所以设计除尘效率在90%的除尘器，需要控制流速及相关尺寸等。文丘里管进口烟气流量Q=5.318m3/h、烟气温度t=140°C、进口烟气含尘浓度C1=48.507mg/m

8、3oj需要设计尺寸的各个设备：文丘里管（收缩管、喉管、扩散管）、连接管、捕滴器（进气蜗壳、出气蜗壳、筒体）。（二）、计算a.标态下烟气流量：Q=QsX设计耗煤量=8.37X4.2X103=35154m3/hb. 工况下烟气流量:Q'二QT=35154%(14°+273.15)=53181.692m3/hT273.15029x14%c. 烟气含尘浓度：C=丄=4.85x103mg/m38.37x106文丘里管的的计算：采用卧式圆形文丘里管d.喉管：取v=55m/shF=0.2686m2h3600vh1Qd1.129xQt0.585mh3600vhLd=0.585mhh-7-南京

9、工程学院课程设计说明书e.收缩管：取v=12.0m/sa=25。11d=1.129x=1.253m13600v1ddaL=thxc-g1=2.694m122f.扩散管：取v2=20m/sa2=8。At=55oC273+1Q=Qx-2=46099.383m3/ht2-1273+-叮1.129x；1Q锂=0.903m3600vf2L=电dhxc-g2=3.537m2223. 供水方式的选择：径向内喷4捕滴器的设计计算：采用倒锥型a.筒体计算进口烟道处筒体内径：取vf=6.5m/sD=0.0188，Qt2=1.583mj供水装置处筒体内径：取v=4.5m/st=75。Cs3273+75Q=Qx=44

10、811.691m3/ht3-2273+85D=0.0188：2=1.876msV筒体的计算参考内径：D=D0-14-湿段高度：取HD=2.01'S=2D=3.75mS干段高度：取hD=1.10Sh=2.064mDD筒体锥角：a=2arctgsj=4.472。42Hi进口蜗壳底壁至灰斗高度：h=0.15D=0.2814m1 0倒锥筒体供水装置的上高度：h，二0.1D二0.1876m30倒锥体最小内直径：D=D2(h+)tg4=1.531m1 j122a倒锥体内最大直径：D=D+2h,tg4=1.891m2 s32排灰管直径，一般取=400mm，排灰管的垂直高度应大于600mm灰斗高度：h

11、=0.42D-0.168=0.475m21烟气引出收缩段高度：取h=0.9D=1.688m3 0引出收缩段小头直径：取d=0.5D=0.938m30引出段锥顶角：0=2arctg(D20.5D0)=31.52。1.8D0b.进气蜗壳进口尺寸：取v=22m/s3=1.03b3axb=0.763m2333600v3所以a=b=0.802m33a进口蜗壳顶板处筒体内径：D=D+atg4=1.613mw2j32a进口蜗壳底板处筒体内径：D=Datg4=1.553W1j32短管长度：取l=0.5D=0.8065m1W2进口短管内侧壁斜切角：取a=10。3斜切点距x轴距离：/=sin2a=0.276m22

12、3蜗壳外侧壁与y轴距离：l二b+DW2cos2(x二3323蜗壳半径：取R=/=1.521mW3蜗壳顶板中心与x轴间距离：/=R-0.5DW2W21蜗壳顶板实际包角：a=90。+2a=110。W23蜗壳底板中心与x轴间距离：/=R-0.5DW1W2W蜗壳底板实际包角：a=90。-2a=70。W13C.出口蜗壳1.521m=0.715m=0.745m出口蜗壳内径：取d=0.75D=1.407m4 0蜗壳引出口速度：取v=12m/s4引出口截面尺寸：axb=Qt=1.167443600v4取4=2.0b4b=0.7644所以a=1.5284蜗壳下部高度：取h=0.1D=0.1876m40主要设备表

13、1文丘里管收缩管喉管扩散管入口直径长度直径长度出口直径长度1.253m2.694m0.585m0.585m0.903m3.537m表2捕滴器筒体进口筒体内径供水装置筒体内径灰斗高度湿段高度干段高度进口蜗壳底至灰斗高度1.583m1.876m0.475m3.752m2.064m0.2814m倒锥体最小倒锥筒体供倒锥体最大排灰管直径烟气引出收引出收缩段内直径水装置高度内直径缩段高度小头直径1.531m0.1876m1.891m400mm1.688m0.938m表3进气蜗壳进口尺寸进口蜗壳筒体内径短管长度蜗壳半径蜗壳中心与X轴距离斜切点与x轴距离蜗壳外侧壁与Y轴距离a3b3顶板底板0.9401.521顶板底板0.2462m1.521m0.7630.7631.6131.5535mm0.7150.745mmmmmm表4出口蜗壳出口蜗壳内径蜗壳引出速度引出截面尺寸蜗壳下部高度a4b41.407m12m/s1.528m0.764m0.1876m六、参考文献1 郝吉明，马广大大气污染控制工程M.北京：高等教育出版社，20