D型旋风除尘器设计开题报告

1、设计开题报告 题 目D型旋风除尘器设计学生姓名班级学号专业1.选题的目的与意义烟气是燃料燃烧生成的气态燃烧产物，使气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因。烟气的成分很复杂，气体包括水蒸气、SO2、N2、O2、CO、CO2碳氢化合物以及氮氧化合物等，烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴、以及高温裂解产物等。因此烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染。烟尘对人体的危害与颗粒的大小有关，对人体产生危害的多是直径小于10微米的飘尘，尤其以1-2.5微米的飘尘危害性最大。中国是世界上以燃煤为主要能源的国家，也是燃煤污染物排放的第一大国，燃煤多造成的酸雨污染和颗粒物污染而导致的环境问题，已成为世界各国关注

2、的热点。在排放的燃煤烟气里，含有大量的粉尘和二氧化硫，影响环境质量，危害人体健康。粉尘的性质，决定了其控制的紧迫性。目前，我国部分地区，空气中PM2.5指标严重超标。因此，早日解决我国的环境问题，迫切需要加大加强对燃煤烟气的除尘系统的研究与推广应用。本课题所设计的旋风除尘器是除尘装置的一种。除尘机理是使含尘气流坐旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。旋风除尘器的各个部件都有一定的尺寸比例，每一个比例关系的变动，都能影响旋风除尘器的效率和压力损失，其中除尘器直径、进气口尺寸、排气管直径为主要影响因素。在使用时应注意，但超过某一界限时，有利因素也能转化

3、为不利因素。另外，有的因素对于提高除尘效率有利，但却会增加压力损失，因而对各因素的调整必须兼顾。 优点：（1） 结构简单 （2）易于制造、安装和维护管理（3）设备投资和操作费用都较低 （4）动力消耗不大 （5）已广泛用于从气流中分离固体和液体粒子，或从液体中分离固体粒子 旋风除尘器属于中效除尘器，且可用于高温烟气的净化，是应用广泛的一种除尘器，多应用于锅炉烟气除尘、多级除尘及预除尘。它的主要缺点是对细小尘粒(5m)的去除效率较低。给定参数如下：烟气流量： 1500m3/h 除尘效率： 80%设计压力： 0.18MPa设计温度： 100进口粉尘浓度： 100g/m3（标）2.国内外发展现状 2.

4、1发展历程自1886年摩尔斯第一台圆锥形旋风除尘器问世以来的百余年里，许多学者对其流场特性、结构、型式、尺寸比例的研究一直进行着。范登格南于1929-1939年对旋风除尘器气流型式的研究发现了旋风除尘器中存在双涡流。1953年特林丹画出了旋风除尘器内的流线。20世纪70年代西门子公司推出带二次风的旋风除尘器。1983年许宏庆在论文中提出旋风除尘器内径向流速分布呈现非轴向对称性现象，研究出抑制湍流耗散的降阻技术。2001年浙江大学研究发现除尘器方腔内的流场偏离几何中心，并呈现中间为强旋流动和边壁附近为弱旋的准自由蜗区的特点。随着数学模型的完善和计算机仿真的引入，旋风除尘器的研究与设计将更为深入。

5、虽然对旋风除尘器的运行机理做了大量的研究工作，但由于旋风除尘器内部流态复杂，准确的测定有关参数比较困难，因而牵今理论上仍不十分完善，捕集小于5nm尘粒的效率不高。2.2国内情况 张吉光等于1991年根据旋风器内气流的轴向速度分布规律确定尘粒在旋风器内的平均停留时间分析了旋风器内气流的三维速度分布规律对固相颗粒分离的影响及旋风器各主要结构参数和运行参数的影响，并考虑筒体与锥体边界层内颗粒的分离效应，建立了旋风除尘器的分级效率数学模型。陈建义、时铭显等于1993年在对PV型旋风除尘器内部流场及浓度测定的基础上，考虑了颗粒间的相互碰撞、反混等对分离性能的影响，建立了旋风除尘器分级效率的多区计算模型。

6、王广军、陈红于2001年考虑了径向浓度梯度以及重力沉降和径向加速过程对固相颗粒分离的影响，建立了锅炉细粉分离分离效率的计算模型。沈恒根等在假设：不考虑边界层作用；忽略边壁作用，尘粒到达外边壁就被捕集；进入旋风除尘器前，尘粒浓度分布均匀；不考虑重力作用，提出了平衡尘粒模型。运用涡汇升降流三维气流分析尘粒运动，提出平衡尘粒分布，给出了平衡尘粒计算公式。清华大学的王连泽、彦启森认为：旋风除尘器内的流动主要受切向速度支配，旋风除尘器的性能，也主要与切向速度相关，同时，他们应用粘性流体力学理论，推导出了旋风除尘器内切向速度的计算公式。张晓玲、亢燕铭、付海明等通过对旋风除尘器内尘粒粒子的运动和捕集特性的分

7、析，讨论了无量纲准则数Reynolds和Stokes与粒子分离过程的关系，并在对经典文献给出的试验数据进行回归分析的基础上，得到了一个有影响除尘效率的主要无量纲数表示的旋风除尘器分级效率半经验计算式。2.3国外情况 Sproull于1970年采用与电除尘器类似的方法，给出了旋风除尘器效率的分离计算公式8。D.Leith和W.Licht于1972年考虑湍流扩散对固相颗粒分离的影响，基于边界层分析理论，把气流中悬浮颗粒的横向混合理论与旋风除尘器内气流的平均停留时间相结合，从理论上严格推导出了分级效率模型。 60年代，美国炼油厂应用了Shell石油公司研制的高效多管旋风除尘器后，使催化裂化装置内高温

8、再生烟气的能量回收技术得到推广。1966年美国燃烧工程公司开发了双旋流型旋风管，在粉煤锅炉上工业应用。 大于15mm颗粒基本除净，对分离5mm颗粒的效率可达91%。到了70年代，Shell石油公司又对旋风管进行了改进，获得了无底板旋风管的专利。这种除尘器是将旋风管的排尘板去掉后，在旋转的排尘气排出旋风管底部时，犹如在该处建立了一道气体屏障，灰斗返回气中夹带的细尘不会进入。3. 课题的主要工作 3.1 准备相关工作 对D型旋风除尘器的现状、发展状况、组成和工作原理进行初步了解。 3.2 材料选择及主体、零部件结构设计 选择各零部件的材料选择，选择旋风除尘器的类型与结构，操作条件的选择 操作方式的

9、选择。旋风除尘器几何设计和结构设计。 3.3 强度计算与校核 对旋风除尘器进行强度计算、校核。 3.4 加工工艺，装配程序，安全防腐 选择加工工艺，及编写装配程序，考虑安全性能及采取防腐措施。 3.5 绘制装配图及零部件图 利用AutoCAD绘图软件绘制出旋风除尘器的装备图及各个零件图。 3.6 查找不足，加以改正 查找设计中的不足之处，加以改正。 3.7 翻译外文文献，编写说明书 翻译外文文献，并按要求编写说明书。4.课题的进度安排2月17日2月26日：寻找与课题相关的参考书及文献资料，撰写开题报告。2月27日3月10日：集中实习。 3月11日3月24日：完成外文翻译。 3月25日3月29日

10、：查阅文献资料，确定设计方案，开始课题设计。 3月30日4月14日：旋风除尘器的几何设计和总体设计，计算并校核。 4月15日4月21日：选择加工工艺，装配过程，考虑安全防腐等细节 。 4月22日5月5日：依据设计步骤绘制零件图，装配图。 5月6日5月21日：提交论文初稿，答辩前的准备，交论文正式稿。 5月22日5月26日：毕业答辩。 参考文献1 金国淼.化工设备设计全书-除尘设备 .北京：化学工业出版社，20032 工程材料实用手册编辑委员会.工程材料实用手册 .北京：中国标准出版社，20023 朱有庭.化工设备设计手册 .北京：化学工业出版社，20054 朱振华，邵泽波.过程装备制造技术 .

11、北京：化学工业出版社，20115 华南理工大学化工原理教研组.化工过程及设备设计 .广州：华南理工大学出版社，19866 赵惠清，蔡纪宁.化工制图 .北京：化学工业出版社，20157 谭蔚.化工设备设计基础 .天津：天津大学出版社，20148 张艳辉,刘有智,霍红,陈丹. 旋风除尘器的研究进展J. 华北工学院学报,1998,19(04):44-489 陈宏基. 旋风除尘器机理性能研究及改进D.江南大学,200610 王广军,陈红. 电厂锅炉细粉分离器性能分析数学模型J. 中国电机工程学报,2001,(09):54-5811 陈建义,时铭显. 旋风分离器分级效率的多区计算模型J. 石油大学学报(自然科学版),1993,(02):54-58 12 向晓东.现代除尘理论与技术. 北京: 冶金工业出版社，2002.6.113 王福军.计算流体动力学分析. 北京：