水泥廠配料車間粉塵污染治理工程設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì) 課程名稱 大氣污染控制工程_題目名稱 水泥廠配料車間粉塵污染治理工程設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院_專業(yè)班級(jí) 08環(huán)境工程3班_學(xué) 號(hào) 3108008xxx_學(xué)生姓名 xxxxx_指導(dǎo)教師 顏幼平_ 2022年5月29日目 錄第一章 設(shè)計(jì)概述2 1.1 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料2 1.2 設(shè)計(jì)要求2第二章 設(shè)計(jì)計(jì)算2 2.1 集氣罩設(shè)計(jì)2 2.2 風(fēng)量計(jì)算3 2.3 旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)選型3 2.4 二級(jí)除塵器的設(shè)計(jì)選型7 2.5 管道系統(tǒng)壓力損失計(jì)算9 2.6 風(fēng)機(jī)和電機(jī)選擇12 2.7 排氣煙囪的設(shè)計(jì)13第三章 設(shè)計(jì)總結(jié)13參考資料14附圖1 車間平面布置圖附圖2 旋風(fēng)除塵器附圖3 布

2、袋除塵器第一章 設(shè)計(jì)概述1.1 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料l 計(jì)量皮帶寬度:450mml 配料皮帶寬度:700mml 皮帶轉(zhuǎn)換落差:500mml 設(shè)粉塵收集后,粉塵濃度為2000mg/m3,粉塵的粒徑分布如下表.粒徑間隔/m<10102020303040>40質(zhì)量頻率/%25252020101.2 設(shè)計(jì)要求l 排放濃度小于50 mg/m3l 設(shè)計(jì)二級(jí)除塵系統(tǒng),第一級(jí)為旋風(fēng)除塵器,第二級(jí)為電除塵器或者袋式除塵器l 計(jì)算旋風(fēng)除塵器的分級(jí)除塵效率和除塵系統(tǒng)的總效率l 選擇風(fēng)機(jī)和電機(jī)l 繪制除塵系統(tǒng)平面布置圖l 繪制除塵器本體結(jié)構(gòu)圖l 編制設(shè)計(jì)說明書第二章 設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 集氣罩設(shè)計(jì)集氣罩的設(shè)計(jì)原則：1

3、 改善排放粉塵有害物的工藝和環(huán)境，盡量減少粉塵排放及危害。2 集氣罩盡量靠近污染源并將其包圍起來。3 決定集氣罩的安裝位置和排氣方向。4 決定開口周圍的環(huán)境條件。5 防止集氣罩周圍的紊流。6 決定控制風(fēng)速。本設(shè)計(jì)采用密閉集氣罩，密閉罩設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)：密閉罩應(yīng)力求密閉，盡量減少罩上的孔洞和縫隙；密閉罩的設(shè)置應(yīng)不妨礙操作和便于檢修；應(yīng)注意罩內(nèi)氣流的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。 傳送帶上方采用局部密閉集氣罩，尺寸，共設(shè)置6個(gè)。2.2 風(fēng)量計(jì)算 對于局部集氣罩，取斷面風(fēng)速為 總風(fēng)量 2.3 旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)選型2.3.1 設(shè)計(jì)選型一級(jí)除塵系統(tǒng)采用旋風(fēng)除塵器，其特點(diǎn)是旋風(fēng)除塵器沒有運(yùn)動(dòng)部件，制作、管理十分方便；處理相同風(fēng)

4、量的情況下體積小，價(jià)格便宜；作為預(yù)除塵器使用時(shí)，可以立式安裝，亦可以臥式安裝，使用方便；處理大風(fēng)量是便于多臺(tái)聯(lián)合使用，效率阻力不受影響，但是也存在著除塵效率不高，磨損嚴(yán)重的問題。普通除塵器是由進(jìn)風(fēng)管、筒體、錐體和排氣管組成。含塵氣體進(jìn)入除塵器后，沿外壁由上而下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)域。當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流的大部分到達(dá)錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)，最后經(jīng)排出管排出。旋風(fēng)除塵器凈化氣量應(yīng)與實(shí)際需要處理的含塵氣體量一致。選擇除塵器直徑時(shí)應(yīng)盡量小些；旋風(fēng)除塵器入口風(fēng)速要保持1823m/s；選擇除塵器時(shí)，要根據(jù)工況考慮阻力損失及結(jié)構(gòu)形式，盡可能減少動(dòng)力消耗減少，便于制造維護(hù)；結(jié)構(gòu)密閉要好，確

5、保不漏風(fēng)。2.3.1.1 旋風(fēng)除塵器壓力損失計(jì)算 選取旋風(fēng)除塵器型式為XLP/B，查參考資料1第169頁知局部阻力系數(shù)，取氣體密度，氣體入口速度，則壓力損失 符合參考資料1第177頁中的規(guī)定。2.3.1.2 旋風(fēng)除塵器筒體直徑計(jì)算進(jìn)口截面積入口寬度筒體直徑2.3.1.3 旋風(fēng)除塵器選型根據(jù)參考資料2，選取旋風(fēng)除塵器型號(hào)為XLP/B-9.4，尺寸見下表。(mm)HDEFa1×b1a2×b2c1c2c312345411013326301193.5280×560326×60652510556159405606061651972.3.2 運(yùn)行管理除塵器的漏風(fēng)對凈

6、化效率有顯著影響，尤其以除塵器的排灰口的漏風(fēng)更為嚴(yán)重。因?yàn)樾L(fēng)除塵器無論是在正壓下還是在負(fù)壓下運(yùn)行，其底部總是處于負(fù)壓狀態(tài)，如果除塵器底部密封不嚴(yán)密，從外部滲入的空氣會(huì)把正在落入灰斗的粉塵重新帶走。使除塵器效率顯著下降。旋風(fēng)除塵器漏風(fēng)有3種部位：(1)除塵器進(jìn)、出口連接法蘭處；(2)除塵器本體；(3)除塵器卸灰裝置。引起漏風(fēng)的原因是：(1)除塵器進(jìn)出口連接口處的漏風(fēng)主要是由于連接件使用不當(dāng)引起的，例如螺栓沒有擰緊，墊片不夠均勻，法蘭面不平整等。(2)除塵器的本體漏風(fēng)原因主要是磨損，特別是灰斗因?yàn)楹瑝m氣流在旋轉(zhuǎn)或沖擊除塵器本體時(shí)磨損特別嚴(yán)重，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)當(dāng)氣體含塵質(zhì)量濃度超過10g/m3，在不到

7、100天時(shí)間里可能磨壞3mm厚的鋼板。(3)旋風(fēng)除塵器卸灰裝置的漏風(fēng)。卸灰閥多用于機(jī)械自動(dòng)式，如重錘式等。這些閥嚴(yán)密性較差，稍有不當(dāng)，即產(chǎn)生漏風(fēng)，這是除塵器運(yùn)行管理的重要環(huán)節(jié)。除塵器一旦漏風(fēng)將嚴(yán)重影響除塵效率。據(jù)估算，旋風(fēng)除塵器灰斗或卸灰閥漏風(fēng)1，除塵效率下降5，慣性除塵器灰斗或卸灰閥漏風(fēng)1，除塵效率下降10。沉降室入口或出口的漏風(fēng)對除塵效率影響并不大，如果沉降室本體漏風(fēng)則對除塵效率有較大影響。因此，必須保持旋風(fēng)除塵器線管的氣密性，不允許有漏風(fēng)(正壓操作時(shí))和吸風(fēng)現(xiàn)象(負(fù)壓操作時(shí))。一般在制造后需要進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。防止磨損的技術(shù)措施：(1) 防止排塵口堵塞。防止堵塞的方法主要是選擇優(yōu)質(zhì)卸灰閥，

8、使用中加強(qiáng)對卸灰閥的調(diào)整和檢修。(2) 防止過多的氣體倒流入排塵口。使用卸灰閥要嚴(yán)密，配重得當(dāng)，減輕磨損。(3) 應(yīng)該常檢查除塵器有無因磨損而漏氣的現(xiàn)象以便及時(shí)采取措施。可以利用蚊香或香煙的煙氣靠近易漏風(fēng)處，仔細(xì)觀察有無漏氣。 (4)盡量避免焊縫和接頭。必須要有的焊縫應(yīng)磨平，法蘭連接應(yīng)仔細(xì)裝配好。 (5)在灰塵沖擊部位使用可以更換的抗磨板?；蛟黾幽湍?。如鑄石板、陶瓷板等。也可以用耐磨材料制造除塵器，例如，以陶瓷制造多管除塵器的旋風(fēng)子；用比較厚或優(yōu)質(zhì)的鋼板制造除塵器的圓錐部分。 (6)除塵器壁面的切向速度和入口氣流速度應(yīng)當(dāng)保持在臨界范圍以下。(7)采取有效的防腐措施，在除塵器的外殼一般要刷一層

9、紅丹、二層耐腐漆或耐熱漆。 旋風(fēng)除塵器的堵塞和積灰主要發(fā)生在排塵口附近，其次發(fā)生在進(jìn)排氣的管道里。引起排塵口堵塞通常有兩個(gè)原因，一是大塊物料(如刨花、木片、木櫛等)或雜物(如從吸塵口進(jìn)入的塑料袋、碎紙、破布等)滯留在排塵口形成障礙物，之后其他粉塵在周圍堆積，形成堵塞。二是灰斗內(nèi)灰塵堆積過多，不能及時(shí)順暢排出。不論哪一種情況，排塵口堵塞嚴(yán)重都會(huì)增加磨損。降低除塵效率和加大設(shè)備的壓力損失。預(yù)防排塵口堵塞措施：(1)在吸氣口增加?xùn)啪W(wǎng)，既不增加吸風(fēng)效果，又能防止雜物吸入。(2)在排塵口上部增加手掏孔，其位置應(yīng)在易堵部位，大小以150x150ram的方孔即可。手掏孔蓋的法蘭處應(yīng)加墊片并涂密封膏，避免漏風(fēng)

10、。平時(shí)檢查維修中可用小錘敲打易堵處的壁板聽其聲音，以檢查是否有堵塞。 與袋式吸塵器、電除塵器不同，旋風(fēng)除塵器的進(jìn)氣口或排氣口形式通常不進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，所以在進(jìn)、排氣口略有粗糙直角、斜角等就會(huì)形成粉塵的粘附、加厚，直至半堵塞或堵塞。因?yàn)槌龎m器壓力損失的大小和內(nèi)部氣流強(qiáng)弱有直接關(guān)系，故可依靠測定壓力損失來檢查工作狀態(tài)正常與否。如果除塵器內(nèi)部有灰塵堵塞，壓力損失就上升或者壓力雖未上升，則氣體流量減小，遇到這兩種情況，都應(yīng)該檢查設(shè)備是否存在堵塞情況。避免和預(yù)防堵塞的第一個(gè)環(huán)節(jié)是從設(shè)計(jì)中考慮，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)粉塵性質(zhì)和氣體特點(diǎn)使除塵器進(jìn)、出口光滑。避免容易形成堵塞的直角、斜角。加工、制造設(shè)備時(shí)要打光突出的焊瘤

11、、結(jié)疤等。運(yùn)行管理旋風(fēng)除塵器要時(shí)常觀察壓力、流量的異常變化，并根據(jù)這些變化找出原因，及時(shí)消除。總之，防止旋風(fēng)除塵器的堵塞和積灰要做到：(1)灰斗內(nèi)的粉塵位應(yīng)在允許范圍內(nèi)；(2)排灰和運(yùn)灰工具良好；(3)及時(shí)清除灰斗中的灰塵；(4)防止貯灰和集灰系統(tǒng)中的粉塵接塊硬化。2.3.3 旋風(fēng)除塵器除塵效率計(jì)算 旋風(fēng)除塵器的筒體直徑、氣體進(jìn)口以及排氣管形狀和大小都是影響旋風(fēng)除塵器的主要因素。 渦流系數(shù)n 取氣流切向速度，內(nèi)外交界面圓柱直徑，交界面圓柱高度氣流在交界面的切向速度 外渦旋氣流平均徑向速度分隔粒徑 分級(jí)效率（經(jīng)驗(yàn)公式） 由此可以計(jì)算分級(jí)除塵效率和總效率。旋風(fēng)除塵器分級(jí)效率計(jì)算表粒徑范圍<1

12、010-2020-3030-40>40平均粒徑范圍/ 515253540質(zhì)量百分?jǐn)?shù)2525202010分級(jí)效率6895989999總效率1723.819.619.81090.22.4 二級(jí)除塵器的設(shè)計(jì)選型2.4.1 二級(jí)除塵器的選型計(jì)算 為安全起見，取旋風(fēng)除塵器總效率為 二級(jí)除塵系統(tǒng)的進(jìn)口濃度 出口濃度為，則二級(jí)除塵效率最低為二級(jí)除塵系統(tǒng)采用袋式除塵器，袋式除塵器的過濾機(jī)理主要有截留、慣性沉降、擴(kuò)散沉降、重力沉降、靜電沉降。主要優(yōu)點(diǎn)有：除塵效率高，適應(yīng)性強(qiáng)，使用靈活，結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定。根據(jù)參考資料3，本設(shè)計(jì)采用MC60-脈沖袋式除塵器。該除塵器處理風(fēng)量，過濾面積，脈沖閥10個(gè)，設(shè)備質(zhì)量

13、，除塵效率，以97%計(jì)。具體尺寸見下圖表。ABCD1970204021201160出口濃度 符合處理要求2.4.2 濾料的選擇濾料的種類很多，按濾料纖維可分為三類：天然纖維、合成纖維和無機(jī)纖維。由這三種濾料纖維及編織工藝的不同派生出名目繁多、使用途徑各不相同的各種濾料。水泥行業(yè)使用的濾料首先對濾料的耐溫性能要求非常高，其次是附著灰量大、化學(xué)負(fù)荷重。從實(shí)用的角度出發(fā)，選擇濾料應(yīng)遵循以下幾條原則： （1）能耐與要求處理的含塵氣體溫度相適應(yīng)的溫度。 （2）過濾性能好，流體阻力低，適合用于所處理的粉塵特性。 （3）濾料質(zhì)地均勻，機(jī)械強(qiáng)度高，收縮率低，使用壽命長。 （4）化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿。 （5）濾

14、料經(jīng)濟(jì)并方便采購。本設(shè)計(jì)采用滌綸作為濾料，因?yàn)橥ㄟ^綜合的比較，滌綸的耐磨損性和過濾性能都較好，也能達(dá)到耐酸耐堿的要求，價(jià)格便宜，缺點(diǎn)在于耐濕熱性較差，但在水泥的配料產(chǎn)房這種環(huán)境下使用，已經(jīng)能滿足需要。2.5 管道系統(tǒng)壓力損失計(jì)算管道布置如下：管段1=7m（六條管道數(shù)據(jù)相同），管段2=3.5m，管段3=5m，管段4=6.5m， 管段5=8m，管段6=9m。全部管道使用無縫鋼管，其絕對粗糙度，大部分情況下，管道中氣流呈湍流狀態(tài)，對應(yīng)摩擦系數(shù)。根據(jù)參考資料3，水泥配料車間的粉塵最低氣流速度垂直管為，水平管為。取為。2.5.1 管段1 ，查參考資料5得：，實(shí)際流速，動(dòng)壓為，各管件局部壓力損失系數(shù)為：集

15、氣罩，90°彎頭，直流三通（對應(yīng)直通管動(dòng)壓的局部損失），。 則摩擦壓力損失為： 局部壓力損失為： 總壓力損失：2.5.2 管段2，查參考資料5得：，實(shí)際流速，動(dòng)壓為，（一個(gè)合流三通） 則摩擦壓力損失為： 局部壓力損失為：總壓力損失：2.5.3 管段3，查參考資料5得：，實(shí)際流速，動(dòng)壓為，（一個(gè)支流四通） 則摩擦壓力損失為： 局部壓力損失為：總壓力損失：2.5.4 管段4 ，查參考資料5得：，實(shí)際流速，動(dòng)壓為，各管件局部壓力損失系數(shù)為：90o彎頭2個(gè)，；除塵器出口處漸縮管，。 則摩擦壓力損失為： 局部壓力損失為：總壓力損失：2.5.5 管段5 ，查參考資料5得：，實(shí)際流速，動(dòng)壓為，各管

16、件局部壓力損失系數(shù)為：90o彎頭2個(gè)，；除塵器出口處漸縮管，。 則摩擦壓力損失為： 局部壓力損失為：總壓力損失：2.5.6 管段6 ，查參考資料5得：，實(shí)際流速，動(dòng)壓為，各管件局部壓力損失系數(shù)為：風(fēng)機(jī)出口，；傘形風(fēng)帽，。 則摩擦壓力損失為： 局部壓力損失為：總壓力損失：2.5.7 總壓力損失旋風(fēng)除塵器壓力損失布袋除塵器壓力損失取總壓力損失2.5.8 管道計(jì)算表編號(hào)流量Qm3/h長度(m)管徑mm實(shí)際流速m/s動(dòng)壓/Pa局部阻力系數(shù)局部阻力/Pa/d摩擦阻力/Pa總壓損/Pa11152716016.6165.50.4777.80.184213.2291223043.522017.3179.60.

17、1119.80.089556.376.134608532016.2157.60.2437.80.056444.482.2469126.540015.5144.30.686.60.043040.3126.956912840015.5144.30.686.60.043049.6136.266912940015.5144.31.42020.043055.8257.8旋風(fēng)除塵器壓力損失為786.3Pa，布袋除塵器壓力損失為1400Pa，總壓損3156.5Pa2.6 風(fēng)機(jī)和電機(jī)選擇取風(fēng)量附加安全系數(shù)，風(fēng)壓附加安全系數(shù)。選擇風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)量：選擇風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)壓：根據(jù)此要求選擇 采用9-26型通風(fēng)機(jī)，主要性能

18、參數(shù)如下，外型尺寸如圖所示。轉(zhuǎn)速(r/min)流量(m3/h)全壓/Pa內(nèi)功率/%內(nèi)功率/kW所需功率/kW配套電動(dòng)機(jī)型號(hào)功率/kW29008346700074.921.1524.3Y200L1-2302.7 排氣煙囪的設(shè)計(jì)除塵系統(tǒng)凈化后的氣體經(jīng)過煙囪排向大氣，排氣煙囪的設(shè)計(jì)包括煙囪排氣能力的計(jì)算、煙囪尺寸和材質(zhì)的確定、等效煙囪的計(jì)算以及煙囪附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)等。煙囪設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)： a.煙囪高度除遵守大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)排放速率標(biāo)準(zhǔn)值外，還應(yīng)高出周圍200m半徑范圍的建筑物5m以上；不能達(dá)到該要求的排氣煙囪，應(yīng)按其高度對應(yīng)的排放速率標(biāo)準(zhǔn)值減少50%執(zhí)行。 b.兩個(gè)相同的污染物的煙囪，若其距離小

19、于其幾何高度之和，應(yīng)合并視為一根等效排氣煙囪，若有3根以上的近距排氣煙囪，且排放同種污染物時(shí)，應(yīng)以前2根的等效排氣煙囪一次與第3、第4根排氣煙囪取等效值。 c.若某排放煙囪的高度處于本標(biāo)準(zhǔn)列出的兩個(gè)值之間，其執(zhí)行的最高允許排放速率以內(nèi)插法計(jì)算；當(dāng)某排氣煙囪的高度大于或小于本標(biāo)準(zhǔn)列出的最大值或最小值時(shí)，以外推法計(jì)算其最高允許排放速率。 d.新污染源的脾氣其煙囪一般不低于15m。若某新污染源的排氣煙囪必須低于15m時(shí)，其排放速率標(biāo)準(zhǔn)值按外推計(jì)算結(jié)果再減少50%。 e.新污染源的無組織排放應(yīng)從嚴(yán)控制，一般情況下不應(yīng)有無組織排放存在，無法避免的無組織排放應(yīng)達(dá)到國家的標(biāo)準(zhǔn)值。 f.工業(yè)生產(chǎn)尾氣確需燃燒排放的，其煙氣黑度不得超過林格曼1級(jí)。本設(shè)計(jì)最終采用15m煙囪高度。第三章 設(shè)計(jì)總結(jié)這次的課程設(shè)計(jì)是針對一個(gè)水泥廠的配料車間進(jìn)行的，包括管道、集氣罩、除塵器及其他附屬設(shè)備等，可以說從收集到排放，全面概括了一個(gè)除塵的工藝流程，也使我對整個(gè)粉塵治理有了宏觀上的認(rèn)識(shí)和了解。對于各種設(shè)備的選擇，除了考慮性能和外型，還要考慮其運(yùn)行期間