环境工程学B大气污染工程课程设计讲解

大型作业报告

班级:12级机械设计与制造(环保设备) 姓名:

学号:

完成时间: 2013年12月30日

环境科学与工程学院

大气污染控制工程课程设计任务书

设计题目：

某冶炼厂工艺设备每小时产生3000（3200）Nm 3的含尘烟气，烟气含尘浓度85（90）g/Nm 3，烟气进口温度为250℃，除尘器内平均静压P s = -340 Pa ，试设计一台双筒CLT/A 型旋风除尘器作为除尘系统的第一级除尘设备。

设计参数：

烟气密度：3/293.1Nm kg g =ρ

烟气粘度：26/10849.1m s kg ⋅⨯=-μ

粉尘密度：3/2160Nm kg p =ρ

旋风除尘器进口粉尘的粒径分布 平均粒径

)(m d p μ

1.5 3.5 5 10 15 22 28 36 44 粒径分布

(%)D ∆ 3.5 6 15 17 24 16 11 5 2.5

前言

除尘器是控制尘粒污染的有效措施，也是研究应用较早的一项技术。但在尘粒初始量增加，排放量进一步严格的情况下，企业必须重新计划自己的操作条件和排放控制系统，开发或应用更高效的除尘器，以满足现行法规的要求。所以本设计要求完成一台CLT/A型旋风除尘器作为除尘系统的第一级除尘设备的设计。

旋风除尘器是除尘装置的一类。除沉机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降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。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设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5～2500倍，所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。在机械式除尘器中，旋风式除尘器是效率最高的一种。它适用于非黏性及非纤维性粉尘的去除，大多用来去除5μm以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3μm的粒子也具有80～85%的除尘效率。因此，它属于中效除尘器，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。

旋风除尘器在我国应用还不是很广泛，但是随着工业的发展以及人们生活水平和对环境质量要求的提高，旋风除尘器必将有越来越重要的应用，而管式以其显著的优点将会在除尘器的未来发展中显示越来越重要的作用，这可从发达国家除尘器发展的过程中得到证明；另一方面，开发新型除尘装置也是大势所趋。基于我国的特殊国庆，这个过程可能还需要较长的一段时间，但无论如何，由中小型，低效除尘设备向大型高效除尘设备发展是一个必然的趋势。

目录

1. 除尘设备选择 (1)

1.1 其他除尘器的特点 (1)

1.2 旋风除尘器的特点及选择旋风除尘器的原因 (2)

2. 旋风除尘器的结构及工作原理 (3)

2.1 旋风除尘器结构 (3)

2.2 旋风除尘器的工作原理 (4)

2.3 旋风除尘器的优缺点 (4)

3. CLT/A型旋风除尘器 (5)

4. 影响旋风除尘器效率的因素 (6)

4.1 除尘器结构尺寸对其性能的影响 (6)

4.2 操作工艺参数 (8)

4.3 影响旋风除尘器压降的因素 (9)

5. 工艺设计计算 (9)

5.1 选择旋风除尘器的入口风速 (10)

5.2 计算确定单进口面积 (10)

5.3 入口高度a、宽度b的计算 (11)

5.4 计算旋风除尘器的筒体直径D0 (11)

5.5 按所选筒体直径尺寸计算旋风除尘器其它各部分尺寸 (11)

6. 设计检验计算 (11)

6.1 除尘器阻力损失计算 (11)

6.2 除尘效率计算 (12)

6.3 排放浓度计算 (14)

7. 设计参数汇总表 (15)

8. 小结 (15)

9. 设计心得体会 (16)

10.致谢 (17)

[参考文献] (18)

[摘要]

本文针对旋风除尘器的结构及特点，介绍了旋风除尘器除尘机理和优缺点，分析影响旋风除尘器压力损失和除尘效率的因素，并针对相应的设计要求设计计算一台CLT/A型旋风除尘器作为除尘系统的第一级除尘设备。

1.除尘设备选择

本次设计除尘设备选用CLT型旋风除尘器。

1.1其他除尘器的特点

(1)重力沉降室

重力沉降室是使含尘气流中的尘粒借助重力作用自然沉降来达到净化气体的目的的装置。这种装置具有结构简单、造价低、施工容易（可以用砖砌或用钢板焊制）、维护管理方便、阻力小（一般50-150Pa）等优点，但由于它体积大，除尘效率低（一般只有40%-50%），适于捕集大于50μm粉尘粒子，故一般只用于多级除尘系统中的第一级除尘。

(2)惯性除尘器

惯性除尘器是利用尘粒在运动中惯性力大于气体惯性力的作用，将尘粒从含尘气体中分离出来的设备。这种除尘器结构简单、阻力较小、但除尘效率较低，一般常用于一级除尘。惯性除尘器用于净化密度和粒径较大（捕集10-20μm以上的粗尘粒）的金属或矿物性粉尘，具有较高的除尘效率。对于黏结性和纤维性粉尘，因其易堵塞，故不宜采用。

(3)电除尘器

电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，是尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒趁机在集尘板上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。其与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒子上，因此具有耗能小、气流阻力小的特点。其主要优点有压力损失小、处理烟气量大、耗能低、对粉尘具有很高的捕集效率和可在高温或强腐蚀性气体下操作。但其缺点为一次性投资大、安装精度要求高和需要调节比电阻。

(4)湿式除尘器

湿式除尘器是使含尘气体与液体密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他作用捕集颗粒或使粒径增大的装置。它具有结构简单、造价低、占地面积小、操作及维修方便和净化效率高等优点，能处理高温、高湿的气流，将着火、爆炸的可能减至最低。但采用湿式除尘器时要特别注意设备和管道腐蚀以及污水和污泥的处理等问题。湿式除尘过程也不利于副产品的回收。

(5)过滤式除尘器

过滤式除尘器是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用滤纸或玻璃纤维等填充层作滤料的空气过滤器，主要用于通风及空气调节方面的气体净化。虽然其除尘效率一般可达99%以上，且效率高、性能稳定可靠、操作简单，但其不能在“结露”状态下工作、电除尘相比阻力损失稍大、当烟气中硫氧化物、氮氧化合物浓度很高时，除FE滤料外，其他化纤合成纤维滤料均会被腐蚀损坏，布袋寿命缩短、不适于在高温状态下运行工作，当烟气中粉尘含水分重量超过25%以上时，粉尘易粘袋堵袋，造成布袋清灰困难、阻力升高，过早失效损坏。

1.2旋风除尘器的特点及选择旋风除尘器的原因

(1)旋风除尘器与其他除尘器相比，具有结构简单、占地面积小、投资低、操作

维修方便以及适用面宽的优点。适用于工业炉窑烟气除尘和工业通风除尘；

工业气力输送系统气固两相分离与物料气力烘干回收。

(2)旋风除尘器的除尘效率一般达85%左右，高效的旋风除尘器对于输送、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达95%-98%，对于燃煤炉窑产生烟气的除尘效率可以达到92%-95%。

(3)旋风除尘器捕集<5μm颗粒的效率不高，一般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。可用于10μm以上颗粒的去除，符合此题的题设条件。

(4)粘性大的粉尘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

小的粉尘，不宜采用电除尘；纤维性或憎水性粉尘不宜采用湿法除尘。本题为锅炉排烟，锅炉排烟的特点是烟气流量大，而且烟气流量变化也很大，选取旋风除尘器是适当的。