旋风除尘工艺流程设计

旋风除尘工艺流程设计一、旋风除尘器原理旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力(由于物体旋转而产生脱离旋转中心的力，离心力是一种惯性的表现，实际是不存在的。为使物体做圆周运动，物体需要受到一个指向圆心的力即向心力。若以此物体为原点建立坐标，看起来就好像有一股与向心力大小相同方向相反的力，使物体向远离圆周运动圆心的方向运动。(当物体受力不足以提供圆周运动所需向心力时，看起来就好像离心力大于向心力了，物体会做远离圆心的运动，这种现象叫做“离心现象”))将尘粒从合尘气流中分离出来的除尘装置。它具有结构简单，体积较小，不需特殊的附属设备，造价较低。阻力中等，器内无运动部件，操作维修方便等优点。旋风除尘器一般用于捕集5-15微米以上的颗粒、除尘效率可达80%以上，近年来经改进后的特制旋风除尘器、其除尘效率可达95%以上。旋风除尘器的缺点是捕集微粒小于5微米的效率不高。旋风除尘器内气流与尘粒的运动概况:①旋转气流的绝大部分沿器壁自圆简体，呈螺旋状由上向下向圆锥体底部运动，形成下降的外旋含尘气流，在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于气体的尘粒甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿壁面下落进入集灰斗。旋转下降的气流在到达圆锥体底部后.沿除尘器的轴心部位转而向上。形成上升的内旋气流，并由除尘器的排气管排出。②自进气口流人的另一小部分气流，则向旋风除尘器顶盖处流动，然后沿排气管外侧向下流动，当达到排气管下端时，即反转向.上随上升的中心气流一同从排气管排出，分散在其中的尘粒也随同被带走。二、旋风除尘器工作过程如图所示，旋风式除尘器由筒体1、锥体2，进气管3、排气管4和排灰口5等组成。当含尘气体由切向进气口进入旋风除尘器时，气流由直线运动变为圆周运动，旋转气流的绝大部分沿除尘器内壁呈螺旋形向下、朝向锥体流动,通常称此为外旋气流。含尘气体在旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的粉尘粒子甩向除尘器壁面。粉尘粒子一旦与除尘器壁面接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和重力沿壁面下落，进入排灰管。旋转下降的外旋气流?到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。根据旋矩不变原理，其切向速度不断提高，粉尘粒所受离心力也不断加强。当气流到达同样的旋转方向从除尘器中部由下反动，构成内旋气流。最后净化气体经集的粉尘粒子也随之排出。三、旋风除尘器技术性能不同结构型式或按不同要求设计的旋风式除尘器具有不同的技术性能(见下表)。这说明旋风式除尘器所能适应的工作条件，或作为选用旋风式除尘器的主要依据。1、处理气体流量Q处理气体流量Q是通过除尘设备的含尘气体流量，除尘器流量为给定值，一般以体积流量表示。高温气体和不是一个大气压情况时必需把流量换算到尺度状态，其体积m/h或m×/min表示。2、压力损失旋风除尘器的压力损失△p是指含尘气体通过除尘器的阻力，是进出口静压之差，是除尘器的重要机能之一。其值当然越小越好，因风机的功率几乎与它成正比。除尘器的压力损失和管道、风罩等压力损失以及除尘器的气体流量为选择风机的依据。压力损失包含以下几个方面:a、进气管内摩擦损失;b、气体进入旋风除尘器内，因膨胀或压缩而造成的能量损失;c、与容器壁挛擦所造成能量损失;d、气体因旋转而产生的能量消耗;e、排气管内摩擦损失，以及由旋转气体转为直线气体造成的能量损失;f、排气管内气体旋转时的动能转换为静压能所造成的损失等。3、除尘效率一般指额定负压的总效率和分级效率，但因为产业设备经常是在负荷下运行，有些场合把70%负荷下的除尘总效率和分级效率作为判别除尘机能的一项指标。从额定负荷下的总效率与70%负荷下总效率对比中，可以看出除尘器负荷适应性。分级效率是说明除尘器分离能力的一个比较切当的指标。对统一灰尘粒径的分级效率越高，除尘效果越好。在产业测试中，一般把3μm、5μm和10μm灰尘的分级效率作为衡量旋风除尘器分离能力的一个依据。旋风除尘器的分割粒径50cd和100cd在某程度上也说明除尘器除尘效率高低。4、耗钢量旋风除尘器的耗钢量是每小时处理1000m3气体除尘器本身所需要的钢材数目。在除尘效率接近或相等时，耗钢量越小越好。处理气量为3000^12000m3/h的旋风除尘器耗钢量一般为35^50kg/(1000m3);小于3000m3/h气体流量的阻力除尘器的耗钢量，一般都在100kg/(1000m3/h)以上;处理气体流量大于即是20000m3/h时，所配旋风除尘器分两种情况，一是多筒式旋风结构，包括进出口组合接管、灰斗和支架的耗钢量都很高为90~160kg/(1000m3/h)。而双极旋风除尘器，因为没有灰斗和支架，耗钢量一般都很低，约40~60kg/(1000m3/h)。5、使用寿命使用寿命与旋风除尘器本身结构特点、耐磨损措施以及操纵前提有关。延长使用寿命的积极措施是:合理组织除尘器内部气流并在内部设抗磨内衬。四、旋风除尘器影响因素（1）二次效应一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;临界入口速度。（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，即除尘效率煎高;直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=(0.4~0.65)D;特征长度(natural1ength)-亚历山大公式:L=2.3de(D2/A)1/3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I,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。2、设计选型（1）根据含尘浓度、颗粒分布、密度除尘要求，允许阻力，制造条件V1=√2ΔP/ξρ（2）确定除尘器进口截面A，入口宽度b，高度hA=bh=Q/V1（3）确定各部分几何尺寸原则①为防止离子短路，漏到排出口，h≤S（排气管插入深度）②为避免过高压力损失b≤(D-de)/2③为保持涡流终端在椎体内部（H+L）≥3D④为粉尘易滑动椎角=7o~8o.尺寸名称XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口宽度b√A/3√A/2√A/2.5√A/1.75入口高度h√3A√2A√2.5A√1.75A筒体直径D上3.85b下0.7D3.33b3.85b4.9b排出管直径de上0.6D下0.6D0.6D0.6D0.58D筒体长度L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D椎体长度H上0.5D下1.0D2.3D2.0D1.3D排灰口直径d10.0296D0.43D0.3D0.145D进口速度为右值时压力损失12m/s700（600）5000(420)860(770)440(490)15m/s1100（940）890(700)1350(1210)440(490)18m/s1400（1260）1450(1150)1950(1740)990(1110)五、设计资料(1)所处理的粉尘为某水泥干燥窑的排烟，主要成分为水泥粉尘;(2)平均烟气量为2300m3/h,最大烟气量为3450m3/h(3)烟气日变化系数KΘ=1.5(4)气温293K,大气压力为101325Pa(5)烟气颗粒物特征:粒径范围:5~80um中位径:36.5um主要粒径频数分布:粒径/um5~2525~3535^4545~5555^6565^7575~80质量分数/%22.7524.6816.637.209.8311.707.20颗粒物浓度:3000kg/m3空气密度:1.205kg/m3空气粘度:1.81X10-8Pa.s(6)作为后继处理的前处理器，要求颗粒物的总去除效率不低于90%。压力损失不高于2500Pa。六、旋风除尘器的选型设计6.1旋凡除尘器型号的选择选用切向入口XCF型普通旋风除尘器,并根据拉普尓的标准尺寸比例迸行设计。6.2旋风除尘器的尺寸设进口面积为A,取进口速度v=12m/s,因此:A=hxb=qv/v=3450/3600×12m2=0.08m2根据拉普尓标准尺寸比例,取h=2b;則①入口宽度bb=√A/2=0.2m②入口高度hh=2b=0.4m③筒体直径DD=4b=O.8m④排气管直径dd=0.5D=0.4m⑤卸灰口直径dd=0.25D=0.2m⑥筒体长度l1l1=2D=1.6m⑦椎体长度l2l2=2D=1.6m⑧排气管长度l30.5m=0.625D=l36.3选择旋风除尘器的前后连接管道通风管选择：选用材料为Q235钢板，内径为300mm,壁厚2.0mm;排气管的选择:选用材料为Q235钢板,内径内300mm,壁厚1.5mm。6.4计算除尘效率计算旋涡指数n:2.7m=0.3）293/283）（0.80.14×0.67-(1-1=0.3）T/283（0.67D0.14-(1-1=n取内外涡旋分界圆柱的直径d。=0.7d，故气流在交界面上的切向速度为VTO:2.7m=0.5)-1.6+(1.6=l3-l2+l1=Ho31.52m/s=0.646m/s）0.4×0.8/0.7（×16=V(D/dO)n=VTO外涡旋气流的平均径向速度Vr为0.40m/s=2.7)m/s×0.4/2×0.7×3600)/(2π(3450/=oQmax/2πmax=Vr临界分割粒径dc为:2.47μ.=231.522))1/×000.4/2)/(30×0.7×0.40×5-101.81?×((18=2)(18μ18μVro=dc(dc越小,说明除尘效率越高，性能越好)分级除尘效率的公式为6)1/1.646]-10dp/2.474exp[-0.693-1=1]+(dp/dc)1/n1exp[-0.693-1=Η分级除尘效率计算结果如下:粒径/um5~2525^'3535^'4545'~5555~6565^'7575'80分级去除效率/%87.4093.7096.3097.7098.5099.0099.30总出尘率η：94.5%100%99.3)0.0720+99.00.1170+98.50.0983+97.70.0721+96.30.1663+93.70.2468+87.4(0.2275=η6.5计算压力损失压损系数ζ：8=0.08/0.4216=16A/d2=ζ由于烟气密度约与空气密度ρ相等，故有压力损失为ΔP:694.08Pa=122/21.2058=ξρv12/2=ΔP6.6除尘系统风机与电动机的选择由最大烟气量Qmax=3450m3/h“以及压力损失ΔP=694.08Pa，不考虑除尘设备压损等,后选用如下风机和电动机:风机类型型号全压/Pa风量/(m3h-1)功率/KW功率/Kw备注普通中压风机4~72606'^23001310^488001.1~37输送小于80℃且不自燃的气体配用电动机功率/KW地脚螺栓规格Y90s-2B351.5160M8