喷淋塔自动加药装置设计说明书(14页).doc

-喷淋塔自动加药装置设计说明书-第 14 页喷淋塔自动加药装置设计说明书喷淋塔自动加药装置设计说明书 一、高锰酸钾几个重要特性 1、高锰酸钾粉末放置时间太长会吸潮板结； 高锰酸钾粉末本身不吸收水分，但其中的少量杂质会吸收水分而结成饼块。 2、高锰酸钾在水中的溶解度为/100ml； 3、高锰酸钾溶液具有一定的腐蚀性； 4、高锰酸钾溶液具有强氧化性，其作为氧化剂的反应产物是锰的氧化物，是土壤成分之一，不会造成环境污染； 5、高锰酸钾能破坏部分有机化合物中的碳碳双键，将这部分有机化合物降解； 6、高锰酸钾溶液在空气中的保存时间不长。 医学上用于口腔消炎的高锰酸钾溶液浓度为%，其在空气中的存放时间仅有2小时。浓度越高其保存时间会越长。 二、在喷淋塔循环冷却水中投放高锰酸钾的作用 1、利用高锰酸钾的强氧化性杀灭部分细菌、微生物； 2、除去部分有机污染物。 三、原有方案 原有方案采用的是干粉投料的方式，依靠“插板阀+翻板阀”的装置进行投料，在投料的过程中计量不准确。 四、新方案 新方案采用溶液加药的方式。具体做法是：将高锰酸钾粉末投进搅拌罐中配置成一定浓度的高锰酸钾溶液，再用水泵定量抽取到喷淋塔中。采用新方案主要是为了使投药量更加准确、高效。 1、新方案目标参数 喷淋塔内高锰酸钾浓度控制在%范围内； 搅拌罐内高锰酸钾的浓度控制在5g/100ml左右； 喷淋塔每周换水量大于50%，每月清空一次； 每季度人工加高锰酸钾粉料1次。 人工加高锰酸钾粉料1次。） 2、新方案中需要解决的几个问题： 搅拌罐中的高锰酸钾溶液如何保证浓度？ 解决方法：用小型螺旋机来投放高锰酸钾粉末，通过控制螺旋输送机的运转时间来控制每次的投放量，而且螺旋机自带破拱机构，可以防止粉末板结，保证粉末的输送连续、均匀；另外，用液位传感器来控制每次的补水量。 从搅拌罐到喷淋塔的高锰酸钾溶液投放量如何保证？ 解决方法：用计量泵定量加药。 如何避免设备被高锰酸钾溶液腐蚀？ 解决方法：搅拌罐采用SUS321不锈钢材料，喷淋塔采用SUS304不锈钢材料，输送管道采用SUS321不锈钢管。 3、新方案所需的设备 新方案所需的设备主要有：搅拌罐、小型螺旋输送机、搅拌器、液位计、液位传感器、干粉料位计、计量泵、Y型过滤器、脉冲阻尼器、背压阀、安全阀、密度计、管路、支架等，详见图纸。 4、加药流程 喷淋塔水箱加药流程：喷淋塔加药设定两个程序，程序一为喷淋塔水箱清空的首次加料，程序二为过程排放50%的加料。具体步骤如下： 首次加料：喷淋塔水箱进水泵启动，计量泵延时一定时间后启动，达到设定的加药量后计量泵关闭，水箱水位到达设定位置后停止进水； 过程加料：喷淋塔运行一段时间后排水阀自动打开，当水位达到水位感应器设定的水位下限后自动关闭；此时喷淋塔补水阀打开，计量泵同时启动，达到设定的加药量后计量泵关闭，水箱水位到达设定位置后停止进水； 喷淋塔的首次加药靠人工调试，将喷淋塔内的溶液浓度调至%。从第二次加药起靠加药装置自动加药，具体步骤如下： 喷淋塔启动之后计量泵相继启动，边加药边喷淋，达到设定的加药量后计量泵关闭； 喷淋塔运行4小时后排水阀自动打开，当水位达到液位计的水位下限后自动关闭； 喷淋塔补水阀打开，补水量流量计控制，达到设定的补水量后补水阀自动关闭； 以上步骤重复2次之后，搅拌罐内的高锰酸钾基本被计量泵抽完。 搅拌罐加药流程： 搅拌罐的低液位传感器发出信号，搅拌罐补水阀打开，同时小型螺旋机开启，边加料边补水。当水位达到高水位传感器时，补水阀关闭；当小型螺旋机达到设定的运行时间时也自动关闭。 补水阀关闭后搅拌机自动开启，当达到设定的时间后自动关闭； 搅拌罐中的溶液配制完毕，溶液中的少量杂质开始沉淀，搅拌罐人工排放清洁1次/年。 搅拌罐中的溶液配制完毕，溶液中的少量杂质开始沉淀，为下一次供药做好准备。 5、选型与计算 以10万风量的喷淋塔为例，喷淋塔内的储水量为23吨，假设喷淋塔内的溶液浓度为%，每周小时循环水的更新量为吨。 搅拌罐 喷淋塔内溶液的高锰酸钾含量为： 23×103×%= 每周喷淋塔内的高锰酸钾消耗量为50%，每月重新配药一次，则搅拌罐中高锰酸钾溶液1次的配置量为： Q1=×50%÷5%=115kg 取实际溶液的储备系数为20%，则实际溶液的储备量为 Q=Q1/ = 115×=138kg 通常装料系数取，初步计算取，可得搅拌罐的容量为： Q2=Q / =138 / =184kg 因为搅拌罐内的溶液浓度为5%，假设5g高锰酸钾溶于95g水中后，溶液的体积增加2mL，则可粗略估算溶液的密度为： ?100m=/ml V水?V95?2搅拌罐外形确定为圆柱体，通常搅拌装置的高度与直径的比为：1，经计算，取直径为D=，高为h=。 小型螺旋机 螺旋机的输送量计算公式为： Q=60D2S nr C/4- Q= nr C 式中：Q螺旋机的输送量 D螺旋叶片直径S螺距n螺旋机转速物料填充系数 r 物料容积密度 C螺旋机的倾斜角度系数 表1 物料 物料容积密度 填充系数 物料特性系数 物料特性系数 物料阻力系数 单位 煤粉 t/m3 水泥 生料 碎石 石灰 35 35 75 K1 75 35 表2 K2 倾斜角 0° 5° 10° 15° 20° 倾斜度系数 螺旋叶片形式选实体螺旋叶片，螺距S=。初选螺旋叶片直径为D=60mm，转速为n=30r/min。 搅拌罐每月需补充高锰酸钾粉末的质量为： 184×4×5%= 取高锰酸钾的容积密度为/m3，填充系数为，阻力系数取。 公式可得 Q?60?30?1/4 = 螺旋叶片的极限转速计算公式为 nmax?K2/D- 参考表1，高锰酸钾的特性系数K2取75，公式可得 nmax?75/=30630 螺旋机的轴功率计算公式为： N0?QK3(?Ln?H)/367 - 式中：N0螺旋输送机轴功率 Q螺旋输送机输送量K3功率储备系数，K3=?物料阻力系数，见表1 Ln螺旋输送机的水平投影长度 H螺旋输送机的垂直投影长度于螺旋机还自带破拱机构，破拱机构所消耗的功率按10倍轴功率计算，螺旋叶片的水平投影长度取。则螺旋机的计算功率为： N1?11N0 代入公式可得 N1=11×××/367 = kw 所需的电动机功率为 N?N1/? - 式中，N螺旋机所需电机功率驱动装置的传动效率，= 所以可得：N=/= kw 综上所述，初步选取功率为，转速为30r/min的减速电机，螺旋叶片直径为60mm 。 搅拌器 搅拌器的核心部件是桨叶。桨叶基本上可以分为以下几种类型：桨式、涡轮式、推进式、锚式、框式、螺旋式等。详见图1。 根据表3和表4，初步选取符合使用要求的桨叶形式有：直叶涡轮式、桨式、推进式、折叶开启涡轮式。于在同样排量下，折叶式比直叶式的功耗少，操作费用低，另外，折叶涡轮的制作比较简单，所以最终选择折叶开启涡轮式桨叶。图1 各种桨叶形式 表3流态及物性对各搅拌操作的影响程度 搅拌操作目的 循环速率 均相系混合 分散 低粘度液 高粘度液 液-液相系 气-液相系 固体悬浮 溶解 结晶 萃取 吸收 传热 流动状态 连续相 湍流扩散 * * 剪切流 相对速度 粘度差 密度差 物性 扩散系数 表面张力 导热系数 粒径分布及浓度 粘度 密度 比热 注：1、表中表示该因素的影响程度，； 2、*对于萃取、晶析等操作，流动状态影响程度还不清楚。 表4 搅拌器形式和适用条件表 搅拌器型式 流动状态 对流湍流剪切循环 扩散 流 低粘度混合 搅拌目的 高粘分散 溶解 固体气体结晶 传热 液相度液悬浮 吸收 反应 混合传热反应 搅拌容器容积m3 转速最高范围粘度r/min Pa·s 涡轮式 桨式 推进式 折叶开启涡轮式 布鲁马金式 锚式 螺杆式 螺带式 1100 1200 1300 1300 50 50 2 50 50 100 100 100 11000 1500 11000 1300 1100 1100 150 150 1300 1100 50 50注：有者为可用，空白者为不详或不适用。于市场上的折页涡轮较多的是4叶，所以优先选择4叶折叶开启涡轮，倾斜角为45°。 通常24叶涡轮的经验计算公式为 111，此处取。 3241W/D= 4D/T= C/D=，此处取 式中，D搅拌器叶轮直径 T搅拌罐直径 W叶片宽度C搅拌器叶轮离罐底的高度 所以，可得涡轮直径为 1D?800?267mm，圆整为260mm。 3叶片的宽度为 1W=×270= mm 4搅拌器的安装高度为 C=×270=324 mm 折叶涡轮的叶端线速度常取37m/s，此处取5m/s。线速度的计算公式为： v=Dn/60 - 式中，v叶端线速度D涡轮直径 n涡轮转速 公式可得叶轮的转速为 60v ?D60?5= ?n?=367 r/min 于搅拌罐内的液位与搅拌罐的直径之比H/T2，所以采用单层桨叶。 高锰酸钾溶液的雷诺数Re计算公式为 D2n?- - Re?g式中，D搅拌器直径n搅拌器转速液体密度液体粘度g重力加速度 公式代入数值，得 ?6?1034Re?10 ?31?10?搅拌功率的计算公式为： P?Np?n3D5- 式中，Np功率准数 n转速 溶液密度 D桨叶直径 功率准数的计算公式为 Np? ?10?H?A?B?3?Re?10?T?- ?W?D?式中， A?14?670?185?T?T?2?W?W?4? ?- ?T? ? T? B=10 ?W?D?W?K?4?7?- ?T?T?T?于D1W1W1?，?，所以?。 T3D4T1224代入数值，可得 1?1?A=14?670?12?3?W?1?185?4? T?12? = 1?1?1?K?4?7? 12?3?12? = ?103?10?Sin45? ?10?10?= P?103?63? =×103 w 搅拌机的机械效率取=，则搅拌机的功率为 33P1?P/?10/?10 w 所以搅拌器可选用功率为，转速为360r/min的减速电机。