谭洪涛大气课程设计

大气污染控制工程

课程设计说明书

生活锅炉烟气旋风除尘系统方案设计

学院：环境与资源学院

专业班级：环境工程0802

学生姓名：谭洪涛

指导教师：薛勇

1.概述

1.1设计目的

《大气污染控制工程》课程设计，是在学生学完有关本专业课程之后，为了培养学生应用基础和专业理论知识来分析和解决实际问题的能力，从而要求每个学生在设计、计算及绘图等方面进行一次较为系统的综合练习，以便为毕业设计和将来的实际工作打下一个良好的基础。

1.2设计任务

完成一生活锅炉烟气旋风除尘系统的方案设计工作（包括旋风除尘器、管道系统的尺寸计算及结构设计；锅炉引风机的选型设计；系统总体安装布置；工程投资费用概算等）

1.3设计原始资料

(1)生产设备名称：DZL2-8-AIII型快装锅炉（相关尺寸见附图）

(2)设备工作时间：上午7~10时，下午2~4时

(3)烟气流量：4800m3/h

(4)烟气温度：423K

(5)含尘浓度：1g/N.d.m3

(6)烟尘堆积密度：1200kg/m3

(7)烟尘空隙率：0.5

(8)烟尘颗粒分散度见附表

1.4设计要求

(1)除尘器收尘效率：>85%

(2)系统阻力损失：<1200Pa

(3)完成设计计算说明书一份；除尘系统总体布置图（A1）一张；净化器结构图（A2）一张。。

(4)要求设计结构合理，系统布置紧凑，计算正确、绘图规范、整洁。

1.5设计步骤

(1)根据烟气流量、含尘浓度、颗粒密度、粒度分布等烟气特征，结合除尘效率要求、允许的阻力损失、设备工作特点、制造加工条件等因素综合分析，合理选择旋风除尘器的基本结构型式并初步确定除尘系统的总体布置方式。

(2) 根据设计要求的阻力损失及除尘效率，初步确定除尘器入口风速，进而确定除尘器的入口截面及其高宽比。

(3)参考教材、设计手册或其他设计参考资料，合理确定除尘器筒体直径及其它各部尺寸。（包括筒体直径、排气管直径及插入深度、卸灰口直径、筒体及锥体高度、锥体斜度等。）

(4)计算除尘器阻力损失及综合除尘效率，若差异较大，应重新进行除尘器结构尺寸的设计。

(5)根据粉尘特性，系统阻力损失、设备加工条件等因素，合理确定管道直径、长度及烟囱直径和高度，选择管道加工所需材料。

(6)计算管道系统阻力损失，核算除尘系统总阻力损失。

(7)根据锅炉引风机产品样本，进行风机选型设计。

(8)绘制旋风除尘器设计图（包括结构形状、具体尺寸、壁厚及加工要求等）和除尘系统总体布置图（包括各部件外形尺寸、安装位置、相对尺寸等）。考虑到工程制图基本训练的需要，本设计图纸一律采用绘图板绘制。

(9)进行工程费用概算（包括设备购置或加工制作费、设备安装调试费、工程设计费及税金和其他费用等）。

(10)撰写设计说明书（包括设计计算书）。

1.6设计要点

(1)设计说明书内容主要包括已下达的设计任务及要求、设计原始资料、除尘器设计、系统总体布置、锅炉引风机选型和工程投资费用概算的方法和依据。

(2)锅炉工作时，其烟气发生量及含尘浓度变化较大，故除尘效率应考虑烟气流量波动的影响。

(3)当管道长度较短且系统不太复杂时，干式除尘系统内烟气温度的变化可忽略不计。

(4)在本系统中，当锅炉排气口与除尘器入口直连时，可不考虑管道漏风影响；而风机入口处的系统漏风量则根据其密封程度按管道风量的5~10%考虑。

(5)考虑到烟气中腐蚀性成分的影响，管道壁厚一般取2~3mm，其法兰盘厚度取5~6mm；除尘器壁厚一般取4~5mm，其法兰盘厚度取8~10mm；设备材料可选A3钢。

(6)锥底漏风对旋风除尘器分离效率影响极大，故卸灰装置的设计及密封措施必须认真考虑。

(7)风机选型时，其工作点的位置应处于高效区（即η>0.75）的范围内。

(8)在工程费用概算时，风机购置费、钢材等材料费由市场价格确定；设备净重根据图纸进行计算；管道加工费按所需材料费的100~120%计算，旋风除尘器加工费按所需材料费的120~150%计算；系统安装调试费按设备费的12~15%考虑；设计（包括施工设计）费用根据项目投资大小及工程设计难度按上述费用的8~15%提取；其他费用（临劳、管理、利润等）按上述费用的10~15%确定。

1.7设计附表及附图

附表烟尘颗粒分散度

附图

2.1旋风除尘器简介

旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于5—10μm以上的的颗粒物。工业上已有100多年的历史。

旋风除尘器的结构形式按进气方式可分为直入式、蜗壳式和轴向进入式；按气流组织分类有回流式、直流式、平流式和旋流式多种。

2.2旋风除尘器的工作原理

旋风除尘器一般有带有一锥形的外圆筒，进气管，排气管，圆锥观和贮灰箱的排气阀组成。当含尘气流以一定的速度（一般在14～25m/s之间，最大不超过35m/s）由进气管进入旋风除尘器后，气流由直线运动变为圆周运动。由于受到外圆筒上盖及圆筒壁的限流，迫使气流作自上而下的旋转运动。旋转过程中产生较大的离心力，尘粒在离心力的作用下，被甩向外筒壁，失去惯性后在重力的作用下，落入贮灰箱中，与气体分离。而旋转下降的气流到达锥体时，因锥体收缩的影响，而向除尘器中心汇集，根据“旋转矩”不变理论，其切向速度不断升高，气流下降到一定程度时，开始方向上升，经排气管排出。

旋风除尘器原理图

结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。优点：效率80%左右，捕集<5μm 颗粒的效率不高，一般作预除尘用。

2.4旋风除尘器除尘性能的影响因素

(1) 二次效应－被捕集粒子的重新进入气流

在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率；在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率；通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应；

(2) 比例尺寸

在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降；锥体适当加长，对提高除尘效率有利；排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径d e =（0.6～0.8）D ；特征长度（natural length ）-亚历山大公式：

排气管的下部至气流下降的最低点的距离:旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l ，筒体和锥体的总高度以不大于5倍的筒体直径为宜。

（3）运行系统的密闭性

尤其是除尘器下部的严密性：特别重要，运行中要特别注意在不漏风的情况下进行正常排灰 。

（4）烟尘的物理性质

气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度。

（5）操作变量

提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善 ；入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降；效率最高时的入口速度，一般在10-25m/s 范围。

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