大气处理工程课程设计

大气污染控制工程课程设计

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《大气污染控制工程》课程设计

目的

1.巩固大气污染控制工程课堂中所学理论知识；

2.掌握除尘系统设计的基本方法；

3.提高工程设计中资料运用、数据计算方法和计算机绘图能力。

二、设计内容

1.题目：车间除尘系统设计

2.设计已知条件：

（1）车间面积和两台产尘设备(见附图)；12000×6000;1200×600×800;

（2）产生轻矿物粉尘并以较低速度发散到尚属平静的空气中；

（3）污染源气体含尘浓度4g/m3，密度1.2g/cm3，温度20oC，大气压力1.013×105Pa；

（4）伞形罩口距污染源表面200mm；

（5）管道和集气罩用钢板制作，钢管相对粗糙度0.15，排气筒距地面12m；

（6）采用自选除尘器;

三、课程设计步骤与方法

１.设计步骤：

（1）集尘罩的设计和风量计算（4）通风机和电机选择

（2）除尘器的选择及除尘系统管网布置（5）说明书编写

（3）除尘系统阻力计算（6）绘制图纸

前言

在工业生产中产生的各种污染物，如颗粒物和污染蒸汽等，若不及时加以控制，将会使室内外环境遭到破坏，危害人类健康、动植物生长、影响生产过程的正常运行。全国上下大气污染日益严重，雾霾、光化学污染等污染现象频繁发生。这就需要我们—未来的环境保护者，从现在开始加强对环境保护的意识，加深对各种控制污染物工艺的了解并尽可能的做出实践。这次的课程设计就给了我们这样一个非常好的机会。

对于任何一位大学生来说，课程设计都是一个非常关键的学习内容。对于我们来说，平常学到的都是书面上的知识，而课程设计正好就给了我们一个在投身社会工作之前把理论知识与实际设计联系起来的机会。认真完成好这次的课程设计，将会让我对除尘系统的设计有一个全面的认识，为今后所要接触的工作有了更深的了解，也可能间接为毕业设计做了准备。不仅如此，在完成课程设计的过程，也一定会锻炼我的查找资料、和同学协同合作的能力。

1概述

1

1.1目的

1

1.2设计参数和条件整理

1

2粉尘的物理性质

1

2.1粉尘的密度

1

2.2粉尘的安息角与滑动角

2

2.3粉尘的比表面积

2

2.4粉尘的含水率

2

2.5粉尘的润湿性

2

2.6粉尘的荷电性及导电性

3

2.7粉尘的粘附性

3

2.8粉尘的自燃性和爆炸性

3

3除尘系统的选择

4

3.1除尘系统计算

4

3.2除尘器的设计

6

3.2.1除尘器类型选择

6

3.2.2选择除尘器种类

7

3.2.3袋式除尘器

8

3.2.4除尘器型号的确定

11

4除尘系统管网布置

13

4.1除尘管网配置应考虑条件

13

4.2除尘系统管道布置示意图

14

4.3流速确定

15

4.4管径选择

15

4.5压力损失的计算

16

5通风机和电机选择

19

6结束语

20

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22

1概述

1.1目的

1.巩固大气污染控制工程课堂中所学理论知识；

2.掌握除尘系统设计的基本方法；

3.提高工程设计中资料运用、数据计算方法和计算机绘图能力。

1.2设计参数和条件整理

（1）车间面积和两台产尘设备(见图1)；12000×6000;1200×600×800;

（2）产生轻矿物粉尘并以较低速度发散到尚属平静的空气中；

（3）污染源气体含尘浓度4g/m3，密度1.2g/cm3，温度20oC，大气压力1.013×105Pa；

（4）伞形罩口距污染源表面200mm；

（5）管道和集气罩用钢板制作，钢管相对粗糙度0.15，排气筒距地面12m；

图1车间俯视图

2粉尘的物理性质

2.1粉尘的密度

单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度，单位为kg/m3或g/cm3。根据粉尘测定条件及应用条件的不同，可分为真密度和堆积密度。

（1）真密度：将粉尘颗粒表面及其内部的空气排出后测得的粉尘自身的密度，称为真密度。以ρp表示。

（2）堆积密度：固体磨碎形成的粉尘，在表面末氧化时，其真密度与母料密度相同。呈堆积状的舶粉尘(即粉体)，每个颗粒及颗粒之间的空隙中皆含有空气。一般将包括物体颗粒间气体空间在内的粉体密度称为堆积密度．用ρb:表示。

2.2粉尘的安息角与滑动角

（1）安息角：粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积成一个圆锥体，圆锥体母线与水平面的夹角称为粉尘的安息角。也称动安息角或堆积角。

（2）滑动角：指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角，也成静安息角。

影响粉尘安息角和滑动角的因素主要有：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度及粉尘粘性等。对于一种粉尘，粒径越小，安息角越大；粉尘含水率增加，安息角增大；表面越光滑和越接近球形的颗粒，安息角越小。

2.3粉尘的比表面积

粉状物料的许多理化性质，往往与其表面积大小有关，细颗粒往往表现出显著的物理、化学活动性。粉尘的比表面积定义为单位体积(或质量)粉尘所具有的表面积。以粉尘自身体积(即净体积)表示的比表面积。

2.4粉尘的含水率

粉尘中的水分包括附着在颗粒表面上的和包含在凹坑处与细孔中的自由水分，以及紧密结合在颗粒内部的结合水分。粉尘中的水分含量，用含水率w表示，指粉尘中所含水分质量与粉尘总质量（包括干粉尘与水分）之比。

2.5粉尘的润湿性

粉尘颗粒能否与液体相互附着或附着难易的性质称为粉尘的润湿性。当尘粒与液体接触时，接触面能扩大而相互附着，就是能润湿；反之，接触面趋于缩小而不能附着，则是不能润湿。一般根据粉尘能被液体润湿的程度将粉尘大致分为两类：容易被水润湿的亲水性粉尘，难以被水润湿的疏水性粉尘。粉尘的润湿性与粉尘的性质，如粒径，生成条件、温度、含水率、表面粗糙度、荷电性等有关，还与液体的表面张力、尘粒和液体间的粘附力及相对运动速度等有关。此外，粉尘的润湿性还随压力的增加而增加，随温度升高而减小，随液体表面张力减小而增强。各种湿式除尘装置．主要是依靠粉尘与水的润湿作用来捕集粉尘的。

2.6粉尘的荷电性及导电性

（1）粉尘的荷电性

粉尘在其产生及运动过程中，由于相互碰撞、摩擦、放射线照射、电晕放电及接触带电体等原因，几乎总是带存一定量的电荷。粉尘荷电后将改变其某些物理性质，如凝聚性、附着性及在气体中的稳定性等。粉尘的荷电量随温度增高、表面积加大和含水率减小而增大、还与其化学成分等有关。

（2）粉尘的导电性

粉尘的导电性与金属导线类似，用比电阻ρd表示，粉尘的导电机制有两种，取决于粉尘、气体的温度和组成成分。在表面导电占优势的低温范围内，粉尘比电阻称为表面比电阻，其值随温度升高而增大，随含水率增大而减小；在容积导电占优势的高温范围内、粉尘比电阻称为容积比电阻，其值随温度升高而减小；在两种导电机制皆重要的中间温度范围内，粉尘比电阻是表面比电阻和容积比电阻的合成。其值最高。

2.7粉尘的粘附性

粉尘颗粒附着在固体表面上、或者颗粒彼此相互附着的现象称为粘附。后者也称自粘。附着强度，即克服附着现象所需要的人力(垂直作用在粒粒重心上)称为粘附力。粉尘的粘附是一种常见的实际现象，既有共其有利的一面，也有其有害的一向。

2.8粉尘的自燃性和爆炸性

（1）粉尘的自燃性

自燃指粉尘在常温下存放过程中自然发热，此热量经长时间的积累，达到该粉尘的燃点而引起的燃烧现象。

（2）粉尘的爆炸性

这里所说的爆炸是指可燃物的剧烈氧化作用、在瞬间产生大量的热量和燃烧产物，在空间造成很高的温度和压力，故称为化学爆炸。可燃物包括可燃粉尘、可燃气体和蒸气等。引起可燃物爆炸必须具备的条件有两个：一是由可燃物与空气或氧构成的可燃混合物达到一定的浓度；二是存在能量足够的火源。可燃混合物中可燃物的浓度，只有在一定范围内才能引起爆炸。能够引起可燃混合物爆炸的最低可燃物浓度、称为爆炸浓度下限；最高可燃物浓度称为爆炸浓度上限。在可燃物浓度低于爆炸浓度下限或高于爆炸浓度上限时，均无爆炸危险。由于上限浓度值过大(如糖粉在空气中的爆炸浓度上限为13．5kg／m3)，在多数场合下都达不到，故实际意义不大。

此外。有些粉尘与水接触后会引起自燃或爆炸，如镁粉、碳化钙粉等；有些粉尘互相接触或混合后也会引起爆炸．磷、锌粉与镁粉等。

3除尘系统的选择

3.1除尘系统计算

1.集尘罩的设计及风量计算

集尘罩是以捕集污染气流的装置，其性能对净化系统的技术经济指标有直接影响。由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同，集气罩的形式多种多样。

（1）设计原则

在不妨碍工艺操作的前提下，集尘罩口应尽可能靠近有害物发生源，使污染物局限于较小空间，尽可能减小其吸气范围，便于捕集和控制。

在罩口四周增设法兰边，可使排风量减少25%左右。法兰边宽度(A为罩口面积)

排风罩的吸气气流方向应尽可能与污染气流方向一致

已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区，设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围。

排风罩应力求结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸维持。

伞形罩应设罩裙（即垂直边），罩裙的高度(A为罩口面积)。

在保证控制污染的条件下，尽量减少集气罩的开口面积，以减少排风量。罩口处风速一般取0.2～3m/s，以防止物料或系统能量的损失。

为避免横向气流干扰，要求h尽可能≤0.3L（罩口长边尺寸）

（2）尺寸大小的设计

本次设计采用伞形罩口，已知罩口距污染源表面H=200mm。

根据集尘罩边长计算公式：

L（长边）=a+0.8h

B（宽）=b+0.8h

得：L=1360㎜，B=760㎜

所以罩口面积A=1.0336㎡

法兰边宽度由计算得h1=254㎜，为了施工方便降低难度取260mm

伞形罩顶角取90°

设计草图如下：

图2集气罩主视图

图3集气罩俯视图

表1集尘罩参数

h(mm)

h1(mm)

h2(mm)

α(°)

L(mm)

B(mm)

200

260

970

45

1360

760

（3）控制点控制速度Vx的确定

本设计中，污染源产生轻矿物粉尘，从轻微速度发散到上述平静的空气中，所以污染源的控制速度按《大气污染控制工程》中表13-2可得，取0.5~1.0m/s之间。本设计选用Vx=0.6m/s。

表2污染源的控制速度Vx

污染物放散情况

举例

最小控制风速

/（m·s-1）

以轻微的速度放散到相当平静的空气中

以轻微的速度放散到尚属平静的空气中

以相当大的速度放散出来，或是放散到空气运动迅速的区域

以高速散发出来，或是放散到空气运动很迅速的区域

蒸气的蒸发，气体或烟从敞口容器中外逸

喷漆室内喷漆；断续地倾倒有尘屑的干物料到容器中；焊接

翻砂、脱模、高速（大于1m/s）皮带运输机的转运点、混合、装袋或装箱

磨削；重破碎；在岩石表面工作

0.25～0.5

0.5～1.0

1.0～2.5

2.5～10

（4）排风量计算

排风量按下式计算：

式中P—罩口周长，m；

H—罩口至污染源的距离，m；

Vx—边缘控制点的控制风速，m/s；

K—考虑沿高度分布不均匀的安全系数，通常取K=1.4。

3.2除尘器的设计

3.2.1除尘器类型选择

选择除尘器时，应特别考虑以下因素：

（1）选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度。对于运行工况不太稳定的系统，要注意风量变化对除尘器效率和阻力的影响。例如，旋风除尘器的效率和阻力是随风量的增加而增加的，电除尘器的效率却是随风量的增加而下降的。

（2）颗粒物的性质和粒径分布

颗粒物的性质对除尘器的性能具有较大的影响，例如粘性大的颗粒物容易粘结在除尘器表面，不宜采用干法除尘；比电阻过大或过小的颗粒物，不宜采用静电除尘，水硬性或疏水性颗粒物不宜采用湿法除尘。处理磨琢性颗粒物时，旋风除尘器内壁应衬垫耐磨材料，袋式除尘器应选用耐磨的滤料。

不同的除尘器对不同粒径的颗粒物除尘效率是完全不同的，选择除尘器时必须首先了解处理颗粒物的粒径分布和各种除尘器的分级效率。表4—11列出了用标准颗粒物对不同除尘器进行试验后得出的分级效率。标准颗粒物为二氧化硅尘，密度Pc一2700kg／ma，颗粒物的粒径分布如下：0~5.0μm20％；5.0~10μm10％；10~20μm15％；20~44μm20％；>44μm35％。

（3）气体的含尘浓度

气体的含尘浓度较高时，在电除尘器或袋式除尘器前可以设置低阻力的预除尘设备，以去除粗大尘粒，有利于它们更好地发挥作用。例如，降低除尘器入口的含尘浓度，可以适当提高袋式除尘器的过滤风速，防止电除尘器产生电晕闭塞。对湿式除尘器则可以减少泥浆处理量。

（4）气体的温度和性质

对于高温、高湿的气体不宜采用袋式除尘器，如果颗粒物的粒径小、比电阻大，又要求干法除尘时，可以考虑采用颗粒层除尘器。如果气体中同时含有污染气体，可以考虑采用湿式除尘，但是必须注意腐蚀问题。

（5）选择除尘器时，必须同时考虑除尘器除下颗粒物的处理问题。对于可以回收利用的粉粒状物料，如耐火黏土、面粉等，一般采用干法除尘，回收的颗粒物可以纳人工艺系统。

有的工厂工艺本身设有泥浆废水处理系统，如选矿厂等，在这种情况下可以考虑采用湿法除尘，把除尘系统的泥浆和废水纳入工艺系统。

不能纳入工艺系统的颗粒物和泥浆也必须有一定的处理措施，如果不作任何处理，在厂内任意倾倒或堆放，会造成颗粒物二次飞扬或泥浆废水到处泛滥，影响整个厂区的环境卫生。

除了上述因素外，选择除尘器时还必须考虑能量消耗、一次投资和维护管理等因素。

表3除尘器的性能

除尘器名称

适用的粒径

范围（μm）

效率（%）

阻力（Pa）

设备费

运行费

重力沉降室

>50

<50

50~130

少

少

惯性除尘器

20~50

50~70

300~800

少

少

旋风除尘器

5~15

60~90

800~1500

少

中

水浴除尘器

1~10

80~95

600~1200

少

中下

卧式旋风水膜除尘器

≥5

95~98

800~1200

中

中

冲激式除尘器

≥5

95

1000~1600

中

中上

电除尘器

0.5~1

90~98

50~130

大

中上

袋式除尘器

0.5~1

95~99

1000~1500

中上

大

文丘里除尘器

0.5~1

90~98

4000~10000

少

大

3.2.2选择除尘器种类

已知污染源气体含尘浓度C=4g/m3，温度t=20oC，大气压力P=1.013×105Pa

根据标准，颗粒物最高允许排放浓度为C2=50㎎/m3

净化效率求得ŋ=98.8%

所以根据要求的除尘效率98.8%和其他综合因素考虑，将选用袋式除尘器。

3.2.3袋式除尘器

（1）特点

袋式除尘器是一种干式的高效除尘器，它利用纤维织物的过滤作用进行除尘。它具有以下特点：

①除尘效率高。对0.5μm的粉尘，效率高达98%～99%；

②在一般情况下，从除尘器排出的空气的含尘浓度能达到卫生标准，可以直接返回车间循环使用，以节省热能；

③收集下来粉尘是干的，可直接使用或处理；

④一般不易被腐蚀；

⑤除尘器中的灰尘浓度可能达到爆炸的程度，这时倘有火种进入，就会发生事故；

⑥更换滤布时工人的劳动条件较差；

⑦所需费用较昂贵；

⑧如果处理的是湿性粉尘，织物就会出现硬壳般的结块或堵塞现象。

（2）工作原理

袋式除尘器是利用直径为100～500μm的棉、毛、人造纤维等的纱线编织的滤料进行过滤的。滤料本身的网孔较大，一般在20～25μm，表面起绒的滤料的为5～l0μm。由于纱线之间的空隙内有单根纤维伸出(一般5～20pm长)，相互搭成弹性网格、使之成为在开始滤尘时捕集灰尘的障碍物。当干净织物刚开始捕集灰尘时，大部分气流必定是在紧拧成的纱线之间的空隙内通过，除尘效率不高，使用一段时间后，由于筛选、碰撞、滞留、扩散、静电等机理，尘粒被捕集后减少了纤维相互间的空隙。后来的尘粒又同已经沉降的尘粒接触而逐渐形成尘粒集合体。于是纤维的空隙越来越小，最终形成附着于织物表面的一层粉尘。这层粉尘称为初层。在以后的运动过程中，初层成为滤袋的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的除尘效率。随着粉尘在滤袋上的积聚，除尘器效率和阻力都相应增加。当滤袋两侧的压力差很大时，会把有些已附在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘效率下降。另外除尘器阻力过高，会使除尘系统的风量显著下降，影响局部排风罩的工作效果。因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰时不能破坏初层，以免效率下降。

粉尘的料径不同，袋式除尘器的除尘机理也不同，1μm以上的尘粒，主要依靠惯性的碰撞，lμm以下的尘粒主要依靠扩散，当粒径ds≤0.3μm时，除尘效率是随粒径减少而增加。

（3）滤料的选择和性能

要使织物过滤层应用得好，需选择能适应运动条件(包括温度、湿度、腐蚀性、磨损性等)的滤料。滤料的技术指标是多方面的，良好性能的滤料应满足下列要求：

①容尘量大，清灰后仍能保留一部分粉尘在滤料上，以保持较高的除尘效率；

②透气性能好，阻力低；

③抗拉、抗皱褶、耐磨、耐高温、耐腐蚀、机械强度高；

④吸湿性小、易清灰；

⑤尺寸稳定性好，成本低，使用寿命长。

滤料的性能不仅取决于滤料材质，而且还取决于编织方法和后整理措施。编织方法主要包括纤维的长短、纱绒构造、捻度、经纬密度和织法。纤维按长度分为长纤维(根长大于l00mm)、短纤维(根长小于40mm)和中长纤维(根长介于长、短纤维之间)。合成纤维和玻璃纤维可拉成长纤维织物，并且容易清灰，但不容易起绒。天然纤维除麻类外都是短纤维、短纤织物端多头，有利于改善过滤性能，但清灰困难。织纹基本上有三种，即平纹、斜纹和缎纹。其差别在于纵向的经线和横向的纬线交织的方法不同。织得紧的平纹强物透气性很小，斜纹和缎纹织的孔率较大，应用较多。

织物织成后再起绒，使其表面产生许多纤维，更有利于捕集灰尘。针毡就是用长纤维为底布，用短纤维刺绒组成的三维的纤维构造，因而具有控制颗粒的特殊孔径和通道，被认为是过滤材料方面的一大革新。国内目前生产的有ZLN-D纤维针刺毡，ENF-900型玻纤刺毡等。

目前国内外采用一种新的滤料，把空气导人聚四氧乙烯的结构中，做成一种厚为100μm，眼孔为0.1μm的薄膜，可根据含尘气体的性质贴在所需的滤料上，构成复合滤料。

这种滤料具有这样一些特点：

①表面光洁，很容易清灰，不致形成会引起高的压损和堵塞现象的黏性灰尘；

②除尘效率很高，对微细灰尘，除尘效率也接近100％；

③由于上述两点，它可经常保持低的压损运行；

④由于压损低，滤袋的使用寿命可以延长，并有可能采用高过滤风速；

⑤可以在湿气的条件下使用，并可耐260℃的高温。

（4）性能及其影响因素

1．除尘效率及其影响因素

(1)除尘效率袋式除尘器在刚开始使用时，滤料上无粉尘初层，捕集粉尘的能力较低，除尘效率仅为50％～80％；当粉尘层形成后，除尘效率可达99％以上。

(2)影响袋式除尘器效率的主要因素

①灰尘性质粒径分布、真实密度、形状系数、静电荷等。

②滤料性质织物或毡合材料、长丝或短纤维、纱线捻度、纤维和纱线粗细、织物厚度、表面处理等。

③运动参数过滤速度、对气流的阻力、气体温度、清灰频率等。

④清灰方法机械振动、反向气流、反向射流、压缩空气。

⑤相互依存的关系灰尘和织物、灰尘和阻力、灰尘和清灰的方法等。

2．除尘器的压力损失及其影响因素

(1)除尘器的压力损失

迫使气流通过滤袋是需要能量的，这种能量通常用气流通过滤袋的压力损失表示，它是个重要的技术经济指标，不仅决定着能量消耗，而且决定着除尘效率和清灰间隔时间等。

袋式除尘器的压力损失△P由通过清洁滤料的压力损失△Pf和通过灰层的压力损失△Pp组成。对于相对清洁的滤袋，△Pf大约为100~130Pa。当灰层形成后，压力损失为500~570Pa时，除尘效率达99%；当压力损失接近1000Pa，一般需要对滤袋清灰。假设通过滤袋和颗粒层的气流为粘滞流，△Pf和△Pp均可以用达西（Darcy）方程表示。达西方程的一般形式为：

式中：K—颗粒层或滤料的渗透率

x—颗粒层或滤料厚度

上式实际上是渗透率K的定义式。未经实验测定，K是很难预测的参数，它是沉积灰层性质，如孔隙率、比表面积、空隙大小分布和颗粒粒径分布等的函数。渗透率的量纲为长度的平方。

根据达西方程，则：

式中：下标f和p—分别表示清洁滤料和颗粒层。对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失△Pf，基本上是一个常数，因此，通过袋式除尘器的压力损失主要由△Pp决定。对于给定的操作条件（气体粘度和过滤速度），△Pp主要由灰层渗透率K和厚度xp决定，进而，xp又直接是操作时间t的函数。

在时间t内，沉积在滤料上的飞灰质量m可以表示为：

式中：A—滤袋的过滤面积；

ρ—烟气中的粉尘浓度。

上式表明，，其中ρc是灰层的密度。因此，气流通过新沉积灰层的压力损失为：

对于给定的含尘气体，、和的值都是定值，令飞灰的比阻力系数，则上式变为：

(2)影响袋式除尘器压力损失的主要因素

①过滤速度速度增大，压损成正比增加。

②灰尘负荷黏附在滤料上灰尘量越多压损也越大，当灰尘负荷量超过某一值时压损

有急剧增大的趋势。

③滤料表面状况即使灰尘负荷量相同灰尘附着在起毛面上比附着在不起毛面上时压损小得多，同时起毛的滤料一般比不起毛的滤料压损要小。

④清灰效果除尘器运动时，积聚在滤袋上灰尘随时间而增加，使压损增大。根据同时清灰的滤袋数量、清灰的时间和程度，袋式除尘器的平均压损可以很接近于恒定。袋式除尘器的压损随时间的变化曲线一般呈锯齿形。

（4）袋式除尘器的清灰方式

①机械清灰包括人工振打、机械振打和高频振荡等。它是通过人工或机械振打装量等周期性地振打或摇动框架，以抖动挂在框架上滤袋，使黏附在滤袋上的粉尘层松动和脱落下来，从而达到清灰目的。这种清灰方式容易控制，机构简单，但滤料容易破损，增加了维修量。

②气流反吹又分为脉冲喷吹清灰和反吹风清灰等形式。

脉冲清灰是以压缩空气为动力，利用脉冲喷吹机构瞬间内喷出压缩空气，通过文氏管诱

导数倍二次空气高速喷入滤袋，使滤袋产生脉冲鼓胀，以吹掉袋上的粉尘，这种清灰效果好，可以提高过滤速度。脉冲喷吹目前主要有中心喷吹、环隙喷吹、顺喷、对喷等形式，脉冲喷吹是目前主要清灰方式之一。

反吹风清灰是将除尘系统的干净气体或室外的空气沿着过滤的相反的方向通过滤袋，使

黏附在滤袋上的粉尘脱落。采用这种清灰方法，清灰气流由风机提供，清灰均匀，效果较好，如回转反吹风袋式除尘器。

在某些情况下，可采用几种清灰方法相结合。

3.2.4除尘器型号的确定

选型计算方法很多，一般地说，计算前应知道烟气的基本工艺参数，如含尘气体的流量、性质、浓度以及粉尘的分散度、浸润性、黏度等。知道这些参数后，通过计算过滤风速、过滤面积、滤料及设备阻力，再选择设备类别型号。

计算过滤面积：根据含尘浓度、滤料种类及清灰方式等，即可确定过滤气速VF，并得出总过滤面积。

式中qv—欲处理的烟气量，m3/h；

过滤气速是最重要的设计和操作指标之一。过滤气速选择过大，虽能减小总过滤面积，降低投资，但却会使压力损失迅速提高，增加清灰次数，缩短滤袋寿命，使运行费用增大。若过滤气速偏小，会使设备费用增加。一般情况下的过滤气速归纳如下：

简易清灰：VF=0.2.~0.75m/min，

机械振动清灰：VF=1.0~2.0m/min；

逆气流反吹清灰：VF=0.5~2.0m/min；

脉冲喷吹清灰：VF=2.0~4.0m/min。

由前计算得L=2564.352m3/h.此时qv=2L=5128.704m3/h.

VF取2.0m/min

求得A=42.74㎡

根据qv=5128.704m3/h.，A=42.74㎡，确定除尘器型号为ZH-6/48组合扁袋式除尘器，其各参数见下表4：

表4ZH-6/48组合扁袋式除尘器参数

项目

参数

项目

参数

最高使用温度(℃)

150

箱数（组）

6

长期使用温度(℃)

100~120

袋数（只）

24

过滤风速(m/min)

1.0~4.0m/min

过滤面积（m2）

48

除尘效率

99.9%

处理风量（m3/h）

2880~11520

除尘器压力损失(Pa)

1000~1200

喷吹压缩空气压力(Pa)

5×105~7×105

ZH型外形尺寸见图4和表5

图4ZH型外形尺寸

表5ZH型外形尺寸

箱数（组）

L

(mm)

L1

(mm)

L2

(mm)

L3

(mm)

L4

(mm)

n1-φ16

（个）

n2-φ24

（个）

6

2100

525

2216

1750

2000

18

4

4除尘系统管网布置

通风管道是通风系统和空调系统的重要组成部分，设计计算的目的在于保证要求的风量分配的前提下，合理确定风管布置和尺寸，使系统的初投资和运行费用综合最优，通风管道系统的设计直接影响到空调系统的最重要使用效果和技术经济性能。

4.1除尘管网配置应考虑条件

（1）除尘风道布置应力求简单，系统的吸风点不宜超过5~6个。当吸风点之间的距离不大或各并联支管之间的压力损失仍可平衡时，则吸风点数量可适当增加，但最多不宜超过20个。如果吸风点多且集中，最好采用集合管。集合管有水平垂直两种形式。水平集合管内风速一般取3~4m/s，垂直集合管内风速一般取6~10m/s。

（2）在生产工艺和现场条件允许的前提下，系统的管道应尽可能短，以便节约投资、减少运行费用。

（3）对于多个污染源的场合，可以分散布置多个独立系统，也可采用联合布置成集中系统。压缩除尘系统数量对减少排放源和维护管理均有好处。

（4）粉尘质量浓度较大时，管道以垂直或倾斜布置为宜。斜管段与水平面夹角应大于粉尘的自然安息角。采用水平管道，风速应大一些，同时要设置清灰孔。列出了各类工业粉尘在水平和垂直管道内的最小流速。在垂直管道的流速比水平管道低2～5m/s。

表6除尘管道内最低气流速度

粉尘性质

垂直管

水平管

粉尘性质

垂直管

水平管

粉状的黏土和沙

11

13

铁和钢（屑）

18

20

耐火泥

14

17

灰土、沙尘

16

18

重矿物粉尘

14

16

锯屑、刨屑

12

14

轻矿物粉尘

12

14

大块干木屑

14

15

干型砂

11

13

干微尘

8

10

煤灰

10

12

燃料粉尘

14~16

16~18

湿土（2%以下水分）

15

18

大块湿木屑

18

20

铁和钢

13

15

谷物粉尘

10

12

棉絮

8

10

麻（短纤维粉尘、杂质）

8

12

水泥粉尘

8~12

18~22

（5）为降低系统的阻力损失，管道弯头的曲率半径以取管径的1.5～2倍为宜。除尘支风道应尽可能从侧面或上部与主风道连接。管道的三通及主管与主管的连接处，以取夹角15°~30°为宜。管道渐扩管和渐缩管的扩张角以10°～20°为宜。收缩角以25°为宜。但是在使用反吹风袋式除尘器而又不设反吹风机时，为了增加除尘系统中管道的阻力把三通制作成直角三通也是通常做法。

（6）风机入口与管道的连接以渐扩或渐缩的直管为好。如采用弯管，转弯的方向应与叶轮旋转方向相一致，以免影响风机效率。风机出口管不应直接转弯，必须转弯时，转弯方向应与叶轮旋转方向相一致。

（7）为系统启动方便，风机入口管道上应装调节阀门。风机出口管道上应设环境保护监护用监测孔。

（8）风道各支管之间压力损失应尽可能达到平衡。除尘系统各支管之间的压力差不应大于10%。

（9）除尘风道计算的附加值：漏风量附加10~15%，风压附加15~20%。

（10）有可能发生粉尘静电积聚的风管，如木工除尘风道应设计接地。

（11）除尘后的风道宜适当放大，风道尺寸按8~10m/s选用。

4.2除尘系统管道布置示意图

图4除尘系统图

4.3流速确定

当气体流量一定时，若流速选高了，则管道断面尺寸小，材料消耗小，投资小。但系统压力损失增大，噪声增大，动力消耗增大，运转费用增高。对于除尘管道，还会增加管道的磨损。反之，若流速选低了，噪声和运转费用降低，但一次投资增加。对于除尘管道，流速过低，还可能发生粉尘沉积而堵塞管道的现象。因此，要使管道系统设计经济合理，必须选择适当的流速，使投资和运行费综合最小。

已知上表选择流速v=14m/s。

4.4管径选择

对于圆形管径，在已知Q和预先选取流速v的前提下，管道内径可按下式计算：

或

式中：Q—体积流量，m3/h；

W—质量流量，kg/h。

L=2564.352m3/h.此时qv=2L=5128.704m3/h

V=14m/s，带入计算式得：

D1=D2=254.4mm

由计算表取D1=D2=250mm，则实际流速v1=v2=14.7m/s，动压为130.086，Rm=9.965；

由于管段3-4-5的风量都不变，所以D3=D4=D5=395.8mm，由计算表取D3=D4=D5=360mm，则实际流速v3=v4=v5=14.1m/s，动压为119.684，Rm=5.867；

由于A1/A3=A2/A3=0.48，查手册得三通管的局部损失系数三管皆为0.31。

4.5压力损失的计算

管道内的气体流动的压力损失有两种，一种是由于气体本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的压力损失，称为摩擦压力损失或沿程压力损失；另一种是气体流经管道系统中某些局部构件时，由于流速大小和方向改变形成涡流而产生的压力损失，称为局部压力损失。摩擦压力损失和局部压力损失之和即为管道系统总压力损失。

摩擦压力损失：根据流体力学的原理，气体流经断面不变的支管时，摩擦压力损失△Pl可按下式计算：

式中：Rm—单位长度管道的摩擦压力损失，简称比压损（或比摩阻），Pa/m；

l—支管段长度，m；

λ—摩擦压力损失系数；

v—管道内气体的平均流速，m/s；

ρ—管道内气体的密度，kg/m3；

Rs—管道的水力半径，m，它是指流体流经直管段时，流体的断面A(㎡)与润湿周边x（m）之比，即：Rs=A/x（m）

对于气体充满直径为d的圆形管道的水力半径：

Rs=πd2/(4πd)=d/4

局部压力损失：气体流经管道系统中的异形管件（如阀门、弯头、三通等）时，由于流动情况发生骤然变化，所产生的能量损失成为局部压力损失。局部压力损失ΔPm一般用动压头的倍数表示，即：

式中：ξ—局部压力损失系数；

v—异形管件处管道断面平均流速，m/s。

（1）管段l1：

已知D1=250mm，v1=14.7m/s，动压为130.086，Rm=9.965，l1=(1.2+2+2)=5.2m，

则摩擦压力损失△Pl1=5.2×9.965=51.8Pa

局部压力损失：

伞形罩ξ=0.11；

90°弯头（R/D=1.5）ξ=0.15；

120°弯头修正系数1.165，ξ=0.15×1.165=0.175；

三通管支管ξ=0.31。

∴局部压力损失△Pm1=（0.11+0.15+0.175+0.31）×130.086=96.3Pa；

（2）管段l2：

同管段l1，摩擦压力损失△Pl2=5.2×9.965=51.8Pa，局部压力损失△Pm2=（0.11+0.15+0.175+0.31）×130.086=96.3Pa。

（3）管段l3：

已知D3=360mm，v3=14.1m/s，动压为119.684，Rm=5.867，l3=0.8m

则摩擦压力损失△Pl3=0.8×5.867=4.7Pa

局部压力损失：

90°弯头（R/D=1.5）ξ=0.15；

三通管主管ξ=0.31；

除尘器的压力损失为1100Pa（进出口压力损失忽略不计）

∴局部压力损失△Pm3=（0.15+0.31）×119.684+1100=1196.9Pa；

（4）管段l4：

已知D4=360mm，v4=14.1m/s，动压为119.684，Rm=5.867，l4=3.5m

则摩擦压力损失△Pl4=3.5×5.867=20.5Pa

局部压力损失：

该管段有90°弯头（R/D=1.5）两个，由手册查得ξ=0.25；

∴局部压力损失△Pm4=0.25×2×119.684=59.3Pa；

（5）管段l5：

已知D5=360mm，v5=14.1m/s，动压为119.684，Rm=5.867，l5=12m

则摩擦压力损失△Pl5=12×5.867=70.4Pa

局部压力损失：

该管段局部压力损失主要包括通风机进出口及排风口伞形风帽的压力损失，若通风机入口处变径管压力损失忽略不计，通风机出口ξ=0.1（估算），伞形风帽（h/D0=0.5）ξ=1.3，∑ξ=0.1+1.3=1.4。

则局部压力损失△Pm5=1.4×119.684=167.6Pa。

（6）并联管路压力平衡：

∴节点压力平衡

（7）除尘系统总压力损失：

△P=△P1+△P3+△P4+△P5

=（51.8+96.3）+（11.7,4.7+1196.9）+（29.3,20.5+118.5,59.3）+（70.4+167.6）

=1167.5Pa

管段编号

流量（m3/h）

管长(m)

管径(mm)

流速(m/s)

Rm(Pa/m)

动压Pa

摩擦压力损失Pa

局部压力损失系数

局部压力损失Pa

管段总压力损失Pa

管段压力损失累计Pa

备注

①

2564

5.2

250

14.7

9.965

130.1

51.8

0.75

96.3

148.1

1742.5

②

2564

5.2

250

14.7

9.965

130.1

51.8

0.75

96.3

148.1

③

5128

3.5

250

14.1

5.867

119.7

4.7

0.46

1196.9

1210.4

④

5128

5

360

14.1

5.867

119.7

20.5