大气污染控制工程课程设计-回转窑石膏粉尘旋风除尘器工艺设计

环境科学20090033大气污染控制工程课程设计⑶介于上述两者之间的通用旋风除尘器，用于处理适当的中等气体流量，其除尘效率为70%—90%。按结构形式：可分为长椎体，圆筒体，扩散式，旁通型。按安装情况：分为内旋风除尘器(安装在反应器或其他设备内部)、外旋风除尘器、立式与卧式以及单筒和多管旋风除尘器。安气流导入情况：分为切向导入或轴向导入式，气流进入旋风除尘器后的流动路线有反转、直流，以及带二次风形式，可概括地分为切线进入式旋风除尘器和轴向进入式旋风除尘器。三旋风除尘器的特点旋风除尘器优点缺点设备结构简单，造价低；除尘器中没有活动部件，维修方便；耐高温，可承受400℃高温，如采用特殊的高温材料，可以承受更高的温度；可承受高压（正压和负压），可以对高压气体进行除尘；采用干式旋风除尘器，可以捕集干灰，便于粉料的回收利用；除尘器内敷设耐磨衬后，可净化含高磨蚀性粉尘的烟气。对捕集微细粉尘（小于5µm）的效率不高；压力损失一般比较大；由于除尘效率随筒体直径增加而降低，单个除尘器的处理风量有一定局限。第二节旋风除尘器的选型一选型原则旋风除尘器净化气体量应与实际需要处理的含尘气体量一致。选择除尘器直径时应尽量小些。如果要求通过的风量较大，可采用若干小直径的旋风除尘器并联为宜。如气量与多管旋风除尘器相符，以选多管除尘器为宜。特别注意如下：旋风除尘器入口风速要保持18—23m/s，低于18m/s时，其除尘效率下降；高于23m/s时，除尘效率提高不明显，但阻力损失增加，耗电量增高很多；选择除尘器时，要根据工作情况考虑阻力损失及结构形式，尽可能使之动力消耗减少，且便于制造维护；旋风除尘器能捕集到的最小尘粒应等于或稍小于被处理气体的粉尘粒度；当含尘气体温度很高时，要注意保温，避免水分在除尘器内凝结；加入粉尘不吸收水分，露点在30—50℃时，除尘器的温度最少应高于30℃左右，加入粉尘吸水性较强(由水泥、石膏和含碱粉尘等)，露点为30—50℃时，除尘器的温度应高出露点温度40—50℃；旋风除尘器结构的密闭要好，确保不漏风。尤其是负压操作，更应注意卸料锁风装置的可靠性；易燃防爆粉尘（如煤粉）应设有防爆装置。防爆装置的通常做法是在入口官道上加一个安全防爆阀门；当粉尘粘性较小时，最大允许含尘质量浓度与旋风筒直径有关，即直径越大其允许含尘质量浓度也越大，具体的关系见下表:旋风除尘器直径(mm)8006004002001006040允许含尘质量浓度(g/m3)400300200150604020二选型步骤旋风除尘器的选型计算主要包括类型和筒体直径及个数的确定等内容。一般步骤和方法如下所述：除尘系统需要处理的气体量；当气体温度较高、含尘量较大时，其风量和密度发生较大变化，需要进行换算；若气体中水蒸气含量较大时，亦应考虑水蒸气的影响；根据所需处理气体的含尘质量浓度、粉尘性质及使用条件等初步选择除尘器类型；根据需要处理气体量算出除尘器进口气体流速（一般在12—25m/s）。由选定的含尘气体进口速度和需要处理的含尘气体两算出除尘器入口截面积，再由除尘器各部分尺寸比较关系选出除尘器；当气体含尘质量浓度较高，或要求捕集的粉尘粒度较大时，应选用较大直径的旋风除尘器；当要求净化程度较高，或要求捕集微细尘粒时，可选用较小只讲的旋风除尘器并联使用；必要时按给定条件计算除尘器的分离界限粒径和预期达到的除尘效率。也可直接按有关旋风除尘器性能表选取，或将性能数据与计算结果进行核对；除尘器必须选用气密性好的卸气阀，以防气体下部漏风，影响效率急剧下降；旋风除尘器并联使用时，应采用同型号旋风除尘器，并需合理地设计连接风管，使每个除尘器处理的风量相等，以免除尘器之间产生串流现象，降低效率。彻底消除串流的方法是为每个除尘器设置单独的集尘箱；旋风除尘器一般不宜串联使用。必须串联使用时，应采用不同性能的旋风除尘器，并将低效者放于前面。三方案比选方案一：XLP—A/B型旋风除尘器简介XLP型旁路式旋风除尘器是一种在旋风筒体外侧带有一旁路通道的高效旋风除尘器，它能使筒内壁附近含尘较多的一部分气体通过旁路进入旋风筒下部，以减少粉尘由排风口逸出的机会，特别对大于5μm的粉尘有较高的除尘效率。用于清除工业废气中含有密度较大的非纤维性及黏结性的灰尘。能有效地分离烟草灰、滑石粉、石英粉、石灰石粉、矿渣水泥、水泥生料等，具有结构简单、操作方便，耐高温、阻力低而除尘效率高的特点，适用于矿山、冶金、耐火材料、煤炭、化工、建材及电力等工业部门的气体净化。工作原理：含尘气体从进口处切向进入后，气体在获得旋转运动的同时，气流分成上、下分开，形成双旋涡运动，粉尘在排气底部即双旋涡的分界处产生强烈的分离作用。较细较轻的尘粒由上部旋涡气流带往上部，在顶盖下面形成强烈旋转的灰环，产生尘粒的聚集，并被从特设的旁路分离室上部洞口引出，经旁路分离室下部螺旋槽，从除尘器外壁回风口切向引入除尘器筒体下部与内部气流汇合，粉尘被分离而落入灰斗。另一部分较粗重的粉尘颗粒则在下旋涡气流带动下，沿除尘器下段经由上旋涡气流的类似过程，将粉尘分离并进入灰斗。分类：XLP型旁路式旋风除尘器比一般旋风除尘器进气口位置低，使在除尘器顶部有充足的空间形成上旋涡并形成粉尘环，从旁路分离室引至锥体部分，这样有害于除尘效率的二次气流，变成有粉尘集聚作用的上旋涡气流；旁路分离室设计成螺旋形，使进入的含尘气流切向进入锥体，避免扰乱锥体内壁气流，防止再次尘化现象。

①按XLP型旁路式旋风除尘器出风方式分类。X型（水平出风，吸出式除尘器位于风机吸入侧，并带有出口蜗壳），一般用于负压操作；Y型（上部出风，压入式除尘器位于风机压入侧），一般用于正压或负压操作。

②按回旋方向可分为右回旋S型和左回旋N型两种，两型号除尘器有四种组合型式（XN、XS、YN、YS型）。

③按螺旋形旁路分离室分类。XLP/A呈半螺旋形，外形呈双锥体；XLP/B呈全螺旋形，具有较小圆锥角的单锥体，锥体较长。试验证明在同样条件下A型效率高于B型，同时A型阻力大于B型，B型比A型结构简单，质量小。4.技术性能：表一型号规格处理风量m3/h阻力kg/m2效率%外型尺寸（长×宽×高）mm重量kgXYXYXYXLP/A-3.0750-106045-9039-7985-99406×390×6125460×390×13805743XLP/A-4.21460-2060556×545×2177556×545×18809980XLP/A-5.22280-3230711×700×2701771×700×2701165128XLP/A-7.04020-5700911×910×3489911×910×3040265213XLP/A-8.25500-77901071×1605×40501071×1605×3540364293XLP/A-9.47520-106501226×1222×46161226×1222×4050473384方案二：CLK型旋风除尘器1.简介：CLK扩散式旋风除尘器，适用于捕集干燥的非纤维性的颗粒状粉尘，主要特点是筒身呈圆锥形，因而减少了含尘气体自筒身中心短路到出口去的可能性，并装有圆锥形的反射屏，防止两次气流将已经分离下来的粉尘重新卷起，被上升气流带出，因而提高了除尘效率。适用于冶金、铸造、建材、化工粮食、水泥等行业中，捕集干燥的非纤维性颗粒状粉尘和烟尘除尘，可做回收物料设备使用。

2.CLK扩散式旋风除尘器结构：旋风除尘器基本由蜗壳，进风口，筒体插入芯管，锥体，排灰装置等组成。一般在负压下工作，含尘气体是由进风口进入除尘器，沿外壁旋转向下，由于离心力的作用，大部分粉尘被甩到外壁随气流下旋进入灰斗，而净化后气体形成上旋气流(旋转方向相同)，在除尘器中部经排出管排出,达到除尘的目的。缺点是捕集微粒小于5微米的效率不高。CLK扩散式特点：

CLK扩散式旋风除尘器，适用于捕集干燥的非纤维性的颗粒状粉尘，主要特点是筒身呈圆锥形，因而减少了含尘气体自筒身中心短路到出口去的可能性，并装有圆锥形的反射屏，防止两次气流将已经分离下来的粉尘重新卷起，被上升气流带出，因而提高了除尘效率。技术性能表：表二型号规格进口风速m/s处理风量m3/h阻力Pa除尘效率%外型尺寸（直径*高）mm重量kgCLK-Φ15010-20210-42010095380×1210CLK-Φ200370-735466×191652CLK-Φ250595-1190566×203975CLK-Φ300840-1680631×2447103CLK-Φ3501130-2270716×2866143CLK-Φ4001500-3000808×3277225CLK-Φ4501900-3800893×3695279CLK-Φ5002320-4650983×4106347CLK-Φ6003370-67501150×4934612CLK-Φ7004600-92001325×5176819方案三：CLT/A型旋风除尘器简介该种CLT/A型旋风收尘器，是由旋风筒体，集灰斗和蜗壳(或集风帽)三部分组成，按筒体个数区分，有单筒，双筒，三筒，六筒等五种组合。每种组合有两种出风形式：Ⅰ型水平出风和Ⅱ型（上部出风）。对于Ⅰ型双筒组合者，另有正中进出风和旁侧进出风两种组合形式，Ⅰ型单筒和三筒只有旁侧时出风一种形式，四筒和六筒组合则只有正中进出风形式，对于二型各种组合，可采用上述Ⅰ型中的任意一种进风位置，该种除尘设备具有阻力小，除尘效率高，处理风量大，性能稳定，占地面积小结构简单，实用廉价等特点。适用于各种机械加工，冶金建材，矿山采掘的粉尘粗、中级净化。

2.技术性能表三型号处理风量(m3/h)设备阻力(mmH2O)除尘效率(%)CLT/A-3.0670-100086-19585-90CLT/A-3.5910-1360CLT/A-4.01180-1780CLT/A-4.51500-2250CLT/A-5.01860-2780CLT/A-5.52240-3360CLT/A-6.02670-4000CLT/A-6.53130-4700CLT/A-7.03630-5440CLT/A-7.54170-6250CLT/A-8.04750-7130CLT/A-2×3.01340-2000CLT/A-2×3.51820-2720CLT/A-2×4.02360-3560CLT/A-2×4.53000-4500CLT/A-2×5.03720-5560CLT/A-2×5.54480-6720经过上述三个方案比较后，采用CLK型旋风除尘器最合适。CLK型旋风除尘器参数一结构尺寸表（单位：mm）结构尺寸型号CLKФ150CLKФ200CLKФ250CLKФ300CLKФ350CLKФ400CLKФ500CLKФ600CLKФ700H145060075090010501200150018002100H23004005006007008001OOO12001400H32503304154955806608269901155H4304050607080100120140H121016192039244728663277410649345716o150200250300350400500600700d75100125150175200250300350r165220275330365440550660770s108143178213248284354425495Ф7.51012.51517.520233035Ф1116116116116116116116116161Ф2210260350420390560700840980θ/(°)606060606060606060R2503304154955806628279921157Hs113150188225263300375450525二CLK法兰结构尺寸表(单位：mm)型号筒体连接法兰尺寸排灰管法兰尺寸ФФ1Ф2NZФФ1Ф2NZCLKФ150258298338141211614617696CLKФ200338378418141611614617696CLKФ250424464504141611614617696CLKФ300504544584142011614617696CLKФ350589639689142411614617696CLKФ400671721771182411614617696CLKФ500836886936183211614617696CLKФ600100310531103183211614617696CLKФ700116812181268183616119122196尺寸型号CLKФ150CLKФ200CLKФ250CLKФ300CLKФ350CLKФ400CLKФ500CLKФ600CLKФ700进气管法兰尺寸592807384h1455665799b138.54552586482.5637281h2222222333a4759748698115139168195b158208258308358410510612712N9912121214141414Z121414161614202424B218268318368418510610712812A107119134146158215239268295排气管法兰尺寸Ф83108133158183210260313363Ф1113138163188213260310363413Ф2143168193218243310360413463N9912121214141414Z6610121210121616三相关计算烟气量计算：由题意知，标准状态下烟气量Q=5000m3/d，则在t=120℃时，实际烟气量；粉尘浓度；烟气湿度4%，即水蒸气含量较少，可忽略不计；2.进口气体速度：，(推荐)；3.压力损失：＜，符合题意(—按除尘器进口气流速度计算的阻力系数，推荐)；4.进口截面积：；5.筒体直径：；则；据计算直径核对CLK型除尘性能表(表二)，选用CLKФ600型除尘器1台，则核算其实际进口流速为：；6.排出筒直径：；7.除尘器的分割直径：假设解决接近园筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，即；取内外涡旋交界圆柱的直径=0.7，涡轮指数可由下式求得：式中；气流在交界面上的切向速度：外涡旋气流平均径向速度：除尘器分割直径：8.除尘器除尘效率：由经验公式可求得分级除尘效率如下表：粒径分布及分级除尘效率总效率表粒径（）12471013161820质量比（%）569132423965分级除尘效率/%13.638.671.688.594.096.497.698.098.4总效率/%68231.6644.41150.522562217.2878.458849285.2%综上所述，经计算该型号(CLK型)旋风除尘器满足设计要求。卸灰装置排尘装置一选用原则除尘器的排灰装置应能顺利地排出粉尘，并保持较好的气密性，以免漏风导致净化效率的降低；选择排灰装置时需了解排出粉尘的状态(干粉状或泥浆状)、排灰制度(间歇或连续)、粉尘性质、排尘量和除尘器排尘口处的压力状况等；排灰装置的上方需有一定高度的灰柱，以形成灰封，保证除尘器排尘口处气密性，灰封高度可按下式计算：式中——灰柱高度，mm；——除尘器内排尘口处与大气之间的压差(绝对值)，Pa；——粉尘的堆积密度，g/cm3；排灰装置的排尘量应小于运输设备的能力。当采用搅拌或混合设备加湿除尘器排出的干粉尘时，要选用能均匀定量给料的卸尘装置，如回转卸尘阀、螺旋卸尘阀等；靠杠杆原理工作的卸尘装置，如闪动卸尘阀、翻板卸尘阀等应垂直安装，并注意适时调节。二卸灰阀分类干式卸灰阀圆锥式卸灰阀：是靠杠杆原理卸尘，不需要动力，能保证一定高度的灰封；舌板式卸尘：该阀要求加工细致以保证其严密性；螺旋卸尘阀：主要参数，规格：D150mm；卸尘量：2t/h；电机容量：0.6kw；星型卸灰阀：由电机通过减速器带动主轴和叶轮旋转，使粉料或粉尘连续、均匀地排出。装置具有体积小、质量轻、能力大、维修操作方便等特点。改型阀分为YJD和YJD—B两种系列；双翻板卸灰阀：适用于中、小型除尘器，它是机械式除尘器灰斗锁气、卸灰装置，在水泥工业也是各种磨机、烘干机、料仓、筒库和闭式输送系统的锁气、卸灰装置。该阀为物料在重力作用下交替开闭自卸、重锤自动复位机构，具有转动平稳、节能、卸灰量可调、卸灰锁气可靠的性能。有单门、双门两种结构，前者密封性较好；后者卸灰量较大；双层卸灰阀：适用于大、中型除尘器的卸灰装置，双层卸灰阀的设计形式有多种，具有代表性的有三种，即将阀板设计成板式、锥形和球形；双层卸灰阀卸灰稳定、气密性好，应用广泛；其构造特点如下：①构造较简单，维修管理方便；②阀板的动作可以用气缸推动，也可以用电动推杆推动，因此，容易实现自动化控制，提高工作效率，保证除尘器良好运行；③双层阀交替动作，能达到理想的密封效果。湿式排浆阀水封排浆阀：①D120水封排浆阀，结构比较简单，使用中应避免水封底部积尘，阀的重量为38kg；②D164水封排浆阀，靠杠杆作用自动排浆，并保持一定的水封高度，阀的重量为15.6kg；对夹式排浆阀：不易堵塞，排浆量可随意调节，结构简单，常用于湿式除尘器排浆之用。卸灰装置选型一卸灰阀确定根据第一节中卸灰阀分类概述，选用双翻板卸灰阀，其工作原理是：第一层的斜板上积存了一定量的粉尘时，斜板被压下，粉尘落到第二层斜板上，然后斜板依靠重锤作用复位。当粉尘由第一层斜板落下时，第二层斜板仍然津贴排灰口，防止漏风。当第一层斜板依靠重锤作用复位后，第二层斜板上积存一定量得粉尘后，斜板被压下，粉尘被排除，然后依靠重锤作用复位。这是一种周期性地间歇排灰装置，同样靠斜板与排灰口得紧密接触和一定高度的灰柱来保证密封性，但由于有双层翻版，其漏风量比单层翻板式卸灰阀要少得多。二双翻板卸灰阀外形尺寸双翻板卸灰阀外形如图3.1所示：外表尺寸详见表3.1；图3.1双门外型翻板卸灰外型表3.1翻板卸灰阀外形尺寸DND1DHH1LL1n*d1501962264604606*Ф11200245