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大气污染控制工程课程设计项目水泥厂配料车间粉尘污染治理工程(课程)设计学 院 环境科学与工程学院 专 业 环境工程 年级班别 艾欧尼亚 学 号 学生姓名 且慢容朕撸它一发 指导教师 2015年 5 月目录一、设计题目及要求31. 设计基础资料32. 设计要求3三、设计计算4（一）集气罩设计：1、集气罩42、尺寸确定：43、风量计算4（二）一级除尘器设计：1、选择旋风除尘器：52、旋风除尘器选型计算63、反算校核进口气速v及压力损失P74、该旋风除尘器的除尘效率8（三）二级除尘器设计：1、二级除尘要求82、除尘器选型83、对脉冲喷吹袋式除尘器选型计算94.过滤气速校核95.除尘效率校核106.整套水泥厂车间除尘的总效率，旋风除尘器与袋式除尘器串联运行：10（四）管道设计：1、管道系统各段压力损失及管径计算112、除尘器系统总压力损失123、管道计算数据汇总14（五）风机和电机的选择：15（六）排气烟囱设计：.16四、试验总结：.18五、心得体会19参考资料19二丶设计要求：题目:水泥厂配料车间粉尘污染治理工程(课程)设计1. 设计基础资料l 计量皮带宽度:450mml 配料皮带宽度:700mml 皮带转换落差:500mml 立轴破碎机：直径1200mml 设粉尘收集后,粉尘浓度为2000mg/m3,粉尘的粒径分布如下表.粒径间隔/m<10102020303040>40质量频率/%25252020102. 设计要求l 排放浓度小于50 mg/m3l 设计二级除尘系统,第一级为旋风除尘器,第二级为电除尘器或者袋式除尘器.l 计算旋风除尘器的分级除尘效率和除尘系统的总效率.l 选择风机和电机l 绘制除尘系统平面布置图l 绘制除尘器本体结构图l 编制设计说明书.三丶设计计算：1.0 捕集装置设计：污染物的捕集装置通常称为集气罩。设计内容主要包括集气罩结构形式、安装位置以及性能参数确定等内容。1.1 集气罩的基本形式本设计中，优先考虑选用密闭罩。密闭罩是将污染源的局部或整体密闭起来的一种集气罩。其作用原理是污染物的扩散限制在一个很小的密闭空间内，仅在必须留出的招商开口缝隙处吸入若干室内空气，使罩内保持一定的负压，达到防止污染物外逸的目的。密闭罩与其他类型集气罩相比，具有所需排风量少、控制效果好且不受室内横向气流的干扰。1.2 集气罩的安装位置按照设计条件，在皮带转落点、立轴破碎机处设置密闭罩。具体设计如下：、 在每个皮带转落点处设置1个局部密闭罩，本系统共有6个皮带转落点，故设置6个局部密闭罩。、在立轴式破碎机设置1个局部密闭罩，共有2个破碎机，故设置2个局部密闭罩。1.3 集气罩的性能参数a. 皮带转落点-局部密闭罩： 设计每个罩的缝隙处比传送皮带宽50mm，且为正方形，则底面边长为50*2+700=800mm，缝隙高度为200mm。排风量公式： qv=A0v0 (m3/s) 罩口面积: A0=0.8*0.8=0.64 m3平均吸气速度根据经验，查表确定为v0=1.0m/s代入上式： qv=0.64*1.0=0.64 m3/s由水泥厂车间平面图可知，有6个转运点，则总风量为 Q=qv*6=0.64*6=3.84 m3/s2.0.0 净化设备选择及设计从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘装置，或除尘器。根据主要除尘机理，目前常用的除尘器可分为：机械除尘器；电除尘器；袋式除尘器；湿式除尘器等。本设计要求使用二级除尘系统,第一级为旋风除尘器,第二级为电除尘器或者袋式除尘器。第一级除尘设备选用机械除尘器中的旋风除尘器。2.1.1 旋风除尘器的特点旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气体中分离的装置。它结构简单，应用广泛，种类繁多。旋风除尘器具有以下几个特点：1) 结构简单，造价低，占地面积小，对大于10微米的粉尘有较高的分离效率。2) 无传动机构和运动部件，操作维护简单。3) 可用于高温含尘烟气的净化，可承受内外压力。4) 可干法清灰，可用以回收有价值的粉尘。5) 压力损失比沉降室和惯性除尘器高。6) 除尘器敷设耐磨、耐热、耐腐蚀材料，可净化含高腐蚀性粉尘的烟气。2.1.2 旋风除尘器的参数计算选取XLT型旋风除尘器，XLT型旋风除尘器是应用最早的旋风除尘器，跟中类型的旋风除除尘器都是由它改进而来的。它具有结构简单，制造方便，压力损失小，处理气量大的特点。但除尘效率低，对10m的尘粒的除尘效率一般低于60%70%，适用于捕集密度和颗粒较大的、干燥的非纤维性粉尘。一般进口气速不应低于10m/s，通常取12-20m/s。 本设计中取进口气速为16m/s根据进口气速，求压力损失旋风除尘器类型 XLT XLT/A XLP/A XLP/B5.36.58.05.8根据上表可知，=5.3，空气20的密度为1.205kg/m3=0.5×5.3×1.256×162=852.07 Pa进口截面积： A= = =0.24 m2入口宽度: b= =0.36 m筒体直径： 4.9b=4.9×0.36=1.76 mXLT型旋风除尘器的主要尺寸表：型号DD1HH1ABXLT5.55523222360705115110XLT7.6762442336XLT9.6966566410XLT111111650170XLT121235250170XLT551665275170XLT141445841670XLT952005330230XLT1717651365230XLT1852365390230根据上所要求的尺寸及XLT产品系列，选用XLT18型号尺寸的旋风除尘器右图为XLT旋风除尘器设计简图4、该旋风除尘器的除尘效率（1）涡流系数nn=1-(1-0.67D0.14)()0.3=1-1-0.67(1.76)0.14()0.3=0.73（2）气流在交界面上的切向速度令排出管直径为de=0.58D=0.58×1.76=1.02m外涡旋交界面圆柱的直径 di=（0.61.0）de=0.7×1.02m=0.71m气流在交界面上的切向速度：假定接近圆筒壁的气流切向速度v近似等于气流的入口速度，即v=16m/s，则可以VT=v()n=16×（）0.73=31.0m/s（3）外涡旋气流平均径向速度：交界面圆柱面高度: h0=H-=7.895-=6.06m交界面圆柱面半径: r0=0.36m外涡旋气流的平均径向速度：Vr=0.28m/s（4）分割直径为：dc=()0.5=()0.5=3.65m-工作温度下,粉尘的真密度kg/m3由相关参考质料查得水泥原料尘真密度为2760kg/m320时，（5）根据雷思利希特模式计算除尘器对各分布粒径的分级效率由此可计算除尘效率如下表：D=1760mm的旋风除尘器分级效率计算表粒径范围dp/m10102020303040>40平均粒径范围dc/m515253540质量百分数 g i/%2525202010分级效率i/%56.4079.2084.4392.3593.80总效率/%ig i/%14.1019.8016.8918.479.38=ig i78.642.2.0二级除尘器设计：2.2.1、二级除尘要求由上计算表，取旋风除尘器的总效率为78%,则二级除尘系统的进口浓度为（1-78%）×2000=440 mg/m3 二级除尘器出口浓度应控制在50mg/m3以下，则二级除尘器最低除尘效率为：2=×100=88.642、除尘器选型本设计采用的除尘器，具有占地面积小，设备高度低，质量轻，便于室内布置，除尘效率高，投资费用少等特点。模块式箱体结构使搬运和安装简单方便。采用上进气结构，便于粉尘沉降，提高清灰效果，降低设备压力，在一定程度上避免了一般袋式除尘器占地面积大，造价高，系统复杂的缺点。袋式除尘器要具有较高的过滤效果需要达到三方面的要求。(1) 除尘器的滤袋要采用能适应不同工作状况的优质滤料，同时也要注意滤料的加工质量。(2) 要求具有强劲可靠的清灰机构，控制设备阻力。(3) 具有完善合理的自动控制程序，保证除尘设备连续稳定地运转。3、对脉冲喷吹袋式除尘器选型计算过滤气速取4 m/min总过滤面积A=57.6m3处理烟气量Q=3.84×3600=13824m3/h 根据下图技术参数表，选用MC96-型脉冲袋式除尘器，该除尘器具有除尘效率高，过滤风速大，滤袋寿命长等优点；再根据袋式除尘器的使用情况，水泥粉尘选用玻璃纤维滤料。表3.MC96-型脉冲袋式除尘器的主要技术参数过滤面积（m2）72设备阻力（mmH2O）120150滤袋数量（条）96过滤风速（m/min）24脉冲阀数量（个）12入口含尘浓度（g/m3）315处理风量（m3/h）864017280清灰用气源压力（kg/cm）4最大外型尺寸（长×宽×高）（mm）3650×1678×3667配用风机型号离心式风机4-72-11-6c脉冲控制仪表JMK-2型脉冲控制仪压缩空气耗量（m3/min）0.251滤袋规格（直径×长度）（mm）1230×2040设备质量（kg）2400除尘效率（%）99.54.过滤气速校核VF=3.2m/min 符合选型及设计要求5.除尘效率校核经MC96-型脉冲袋式除尘器后气体的出口浓度为（1-99.5%）×440=2.2mg/m3<50 mg/m36.整套水泥厂车间除尘的总效率，旋风除尘器与袋式除尘器串联运行：=1-（1-1）（1-2）=1-（1-78.68）（1-99.5）=99.89（四）管道设计：管道系统压力损失计算的主要目的是确定断面尺寸和系统的压力损失，并由系统的总风量和总压力损失选择适当的风机和电机。选定：A1B1=A2B1=A3B2=A4B2=A5B3=A6B3=2.0mB1B2=3.0m； B2B3=3.0m； B3C=6.0m； DE=4.0m； FG=4.0m全部管道使用无缝钢管，其绝对粗糙度K=0.15mm，大部分情况下，管道中气流呈湍流状态，104Re106，对应0.020.03。又据大气污染控制工程查得水泥配料车间的粉尘最低气流速度垂直管为812m/s，水平管为1822 m/s。综合二者，假设管道系统风速为20m/s（1）A1B1段：长2.0m，Q1=0.64m3/sD=0.20m 根据环境工程设计手册圆形风管统一规格，选用除尘风管外径200mm，壁厚1.5mm，则管段中实际风速为 V1=20.38m/s 弯头选用90°圆形弯头，集气罩采用伞型罩（圆型），查环境工程设计手册部分管件的局部阻力系数，集气罩1=0.12，90°弯头2=0.25，直流三通3=0.12（对应直通管动压的局部损失）,查除尘风管计算表，有/d=0.123，动压为248.38Pa，各管件局部压力损失系数为1+2+3。压力损失为：=(0.12+0.25+0.12+2*0.123)×248.38=182.81Pa（2）B1B2段：长3.0m，Q2=2Q1=1.28 m3/s=4*1.28/20=0.28m根据环境工程设计手册P63表1.4.1圆形风管统一规格，选用除尘风管外径280mm，壁厚1.5mm，则管段中实际风速为=20.80m/s查环境工程设计手册部分管件的局部阻力系数，直流三通3=0.12（对应直通管动压的局部损失）,查除尘风管计算表，有/d=0.0796，动压为258.72Pa，各管件局部压力损失系数为3。压力损失为：=(0.12+3*0.0796)*258.72=92.83Pa（3）B2B3段：长3.0m，Q3=4Q1=2.56 m3/s=0.40m根据环境工程设计手册圆形风管统一规格，选用除尘风管外径400mm，壁厚1.5mm，则管段中实际风速为=20.38m/s查环境工程设计手册部分管件的局部阻力系数，直流三通3=0.12（对应直通管动压的局部损失）,查“计算表”，P70 除尘风管计算表，有/d=0.0517，动压为248.38Pa，各管件局部压力损失系数为3。压力损失为：=(0.12+3*0.0517)*248.38=68.33Pa（4）B3C段：长6.0m，Q4=6Q1=3.84 m3/s=0.49m根据环境工程设计手册圆形风管统一规格，选用除尘风管外径490mm，壁厚1.5mm，则管段中实际风速为=20.37m/s查环境工程设计手册部分管件的局部阻力系数，90°弯头2=0.25,查除尘风管计算表，有/d=0.0399，动压为248.13Pa，各管件局部压力损失系数为22。压力损失为：=(2*0.12+6*0.0399)*248.13=118.95Pa（5）DE段：长4m假设旋风除尘器有5%的漏风率，则实际风量为Q5=（1+5%）Q4=4.03m3/s=0.51m根据环境工程设计手册P63表1.4.1圆形风管统一规格，选用除尘风管外径510mm，壁厚1.5mm，则管段中实际风速为=19.74m/s查环境工程设计手册部分管件的局部阻力系数，90°弯头2=0.25,查除尘风管计算表，有/d=0.0398，动压为233.02Pa，各管件局部压力损失系数为32： 压力损失为：=(3*0.25+4*0.0398)*233.02=211.86Pa（6）FG 段：长4m假设旋风除尘器有5%的漏风率，则实际风量为Q6=（1+5%）Q5=4.23m3/s=0.52m根据环境工程设计手册圆形风管统一规格，选用除尘风管外径520mm，壁厚1.5mm，则管段中实际风速为=19.93m/s查环境工程设计手册部分管件的局部阻力系数，90°弯头2=0.25,查除尘风管计算表，有/d=0.0397，动压为237.53Pa，各管件局部压力损失系数为22。压力损失为：=(2*0.25+4*0.0397)*237.53=156.48Pa2、除尘器系统总压力损失旋风除尘器设备的压力损失为852.07Pa；布袋除尘器的设备损失为1274Pa。P=6P1+P2+P3+P4+P5+P6+P旋风+P布袋=6×182.81+92.83+68.33+118.95+221.86+156.48+852.07+1274=3881.38Pa3、管道计算数据汇总表4.管道计算汇总表管段编号流量（m3/s）管径（mm）流速（m/s）管长（m）管段总压损（Pa）同等管段段数管段压损累计(Pa)A1B1等0.6420020.382.0182.8163881.38B1B21.2828020.803.092.831B2B32.5640020.383.068.331B3C3.8449020.376.0118.951DE4.0351019.744.0221.861FG4.2352019.934.0156.481旋风除尘器3.84852.07布袋除尘器4.031274（五）风机和电机的选择：1、风量按设备漏风率5%来计算，则总风量为Q0=Q(1+5)(1+5)=3.84*1.05*1.05=4.23m3/s=15228m3/h考虑到安全问题，选择安全系数为0.2，则选择风机的计算风压： 3881.38*1.2=4657.66Pa2、选择C6-488C型号排尘离心风机，其技术参数如下：表5. C6-488C型机号排尘离心风机技术参数型号转速（r/min）风量（m3/h）全压（Pa）电动机型号功率/kwC6-488C125081-1953Y160L-415风机外形及安装尺寸(六) 排气烟囱的设计设计烟囱高度H=20m烟囱直径:=0.435m选取D=440mm除尘系统净化后的气体经过烟囱排向大气，排气烟囱的设计包括烟囱排气能力的计算、烟囱尺寸和材质的确定、等效烟囱的计算以及烟囱附属设施的设计等。烟囱设计的注意事项：1. 烟囱高度除遵守大气污染物综合排放标准排放速率标准值外，还应高出周围200m半径范围的建筑物5m以上；不能达到该要求的排气烟囱，应按其高度对应的排放速率标准值减少50%执行。2. 两个相同的污染物的烟囱，若其距离小于其几何高度之和，应合并视为一根等效排气烟囱，若有3根以上的近距排气烟囱，且排放同种污染物时，应以前2根的等效排气烟囱一次与第3、第4根排气烟囱取等效值。3. 若某排放烟囱的高度处于本标准列出的两个值之间，其执行的最高允许排放速率以内插法计算；当某排气烟囱的高度大于或小于本标准列出的最大值或最小值时，以外推法计算其最高允许排放速率。4. 新污染源的脾气其烟囱一般不低于15m。若某新污染源的排气烟囱必须低于15m时，其排放速率标准值按外推计算结果再减少50%。5. 新污染源的无组织排放应从严控制，一般情况下不应有无组织排放存在，无法避免的无组织排放应达到国家的标准值。6. 工业生产尾气确需燃烧排放的，其烟气黑度不得超过林格曼1级。四丶设计总结本次设计中 首先设计所需集气罩，并对风量的计算。 第二部分主要介绍了旋风除尘器的原理，性能影响因素，以及为运行选定参数，同时，对旋风除尘器各部分的尺寸进行了设计计算。 第三部分开始对脉冲袋式除尘器进行选择设计，并对一些参数进行计算和验算。 第四部分主要是管道进行设计计算，主要计算管道压力损失。 第五部分是风机和电机的选择设计。最后再对烟囱进行简单的计算和一些说明。五、结语无论国内还是国外，人们对大气污染的关注已由局地的或区域的污染扩展至全球气候变化，关注的污染物也不仅是常规的一次污染物，人们越来越关注二次污染物和一些微量的有毒有害物质对环境和人体健康的影响；大气污染控制也逐渐称为一门重点科研项目。在本次历时一周的课程设计制作过程中，我对大气污染控制方面的认识在不断深化，进一步巩固了环保与污染控制的概念，由于水平有限，在本次设计编写过程中难免会出现漏误之处，热忱希望读者提出批评和意见。参考文献周兴求，叶代启.环保设备设计手册M.北京：化学工业出版社，2004：19魏先勋，环境工程设计手册M.湖南：湖南科学出版社，2002：145GB3095-82，大气质量标准S.北京：中国标准出版社，2002张殿印 王纯主编，除尘工程设计手册，化学工业出版社，2003郝吉明 马广大 主编，大气污染控制工程，高等教育出版社，2002王志魁 主编，化工原理，化学工业出版社，2004中国石油集团上海工程有限公司 组织编写 金国淼 等编，除尘器， 化学工业出版社，2008全国通用通风管道计算表，中国建筑工业出版社，1977通风除尘设备设计手册专著胡传鼎著北京：化学工业出 版社，200318 / 18