除塵工藝設(shè)計書王家興

除塵設(shè)備工藝設(shè)計書姓名：王佳興學(xué)號：15051304工藝流程的選擇在噴鋁機(jī)為避雷針噴防銹鋁膜時，會產(chǎn)生粉塵和氮氧化物，嚴(yán)重污染環(huán)境，所以要對其進(jìn)行處理，設(shè)計除塵與凈化設(shè)備，首先由已知條件可知，粉塵為鋁粉，工作時溫度有240度，是具有爆炸性的粉塵，所以作為安全第一的考慮，對防爆措施的設(shè)計是第一步。在沒有惰性氣體保護(hù)的情況下，易燃粉體工藝很容易發(fā)生爆炸事故。對于惰性氣體保護(hù)的工藝過程，很多事故發(fā)生在系統(tǒng)維修期間，或者入料、出料工藝單元。所以防爆就要按照惰化和工藝兩方面考慮。惰化最重要的是確定氧含量的控制方案，即確定系統(tǒng)補(bǔ)充惰性氣體的氧含量上限和觸發(fā)系統(tǒng)停機(jī)的氧含量上上限。一般情況下，采用極限氧含量降低3-5個百分點(diǎn)作為上限，極限氧含量降低1-2個百分點(diǎn)作為上限。如果極限氧含量本身很低，則采用極限氧含量的1/4作為氧含量上限。例如，對于鎂粉，其氧含量上限可控制為0.5%。對于硫磺粉，氧含量上限可控制為5％。進(jìn)行惰化保護(hù)一般需要實(shí)時測定氧濃度，通常在系統(tǒng)中至少安裝2個測試點(diǎn)。為例保證系統(tǒng)的密閉性，入料和出料單元應(yīng)采用緩沖倉或雙閥門的方式確保系統(tǒng)在任意時刻都是密封的?？贡O(shè)計就是增加設(shè)備的強(qiáng)度，以使爆炸發(fā)生時設(shè)備不會發(fā)生不可恢復(fù)的變形。對于易燃金屬粉塵，抗爆設(shè)計應(yīng)和惰化結(jié)合，至少設(shè)備應(yīng)設(shè)置惰性氣體緊急入口。因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)發(fā)生燃燒和爆炸后，溫度會急劇升高，從而使設(shè)備的強(qiáng)度降低?？贡O(shè)備的強(qiáng)度通常設(shè)計為1MPa。對于易燃粉塵，總結(jié)本質(zhì)安全方法如下：（1）防止機(jī)械摩擦和碰挽預(yù)留足夠的空間；使用青銅或鋁制的防爆工具，尤其注意對于金屬粉塵，不能使用鐵制工具；在工具和設(shè)備的接觸點(diǎn)設(shè)置緩沖物（如棉布包覆），操作小心：（2）靜電防護(hù)應(yīng)依照標(biāo)準(zhǔn)《防止靜電事故通用導(dǎo)則》進(jìn)行生產(chǎn)工藝的防靜電設(shè)計。一般來說，如果粉塵的最小點(diǎn)燃能力小于10mJ，就應(yīng)該考慮靜電點(diǎn)燃：采用導(dǎo)電設(shè)備和導(dǎo)電設(shè)備部件：設(shè)備之間跨接并接地，尤其注意移動設(shè)備（如加料和出料的容器、移動式除塵器等;地板應(yīng)防靜電，工作人員穿戴防靜電工作服；接觸粉塵位置（入料口、出料口、檢查口）等附近設(shè)置接地觸摸桿或扶手，操作前釋放人體靜電；使用濕式除塵器，干式除塵器濾材使用防靜電濾料，或金屬網(wǎng)。袋式除塵器和收塵器應(yīng)采用防靜電濾袋。防靜電濾袋通過在普通濾布中織入金屬絲的方法增強(qiáng)濾袋的導(dǎo)電性能．然后通過濾袋架將靜電導(dǎo)入大地：在清理時使用天然纖維（如棉、棕等）制作的工具。（3）防止其它點(diǎn)火源使用防爆電氣設(shè)備，應(yīng)根據(jù)設(shè)備所在的生產(chǎn)場所的危險區(qū)域分級和粉塵的最低著火溫度選擇粉塵防爆電氣設(shè)備：生產(chǎn)場所危險區(qū)域劃分的標(biāo)準(zhǔn)GB12476.3（草案），該標(biāo)準(zhǔn)等同IEC61241-10．根據(jù)爆炸性粉塵空氣混合物出現(xiàn)的頻率和持續(xù)時間進(jìn)行區(qū)域分級。粉塵層盡管沒有和空氣形成爆炸性混合物，在分級時也加以考慮。嚴(yán)格動火管理，動火時將相關(guān)設(shè)備拆卸到安全的地方進(jìn)行。如必須現(xiàn)場動火，則進(jìn)行局部惰性氣體的保護(hù)，并用盲板法蘭將動火段和工藝其它環(huán)節(jié)隔開。（4）合理的設(shè)備布局設(shè)備的布局應(yīng)保證發(fā)生爆炸時，人和設(shè)備的損失最低，因此除塵器和料倉應(yīng)位于建筑物外，或建筑的高處。隔離工藝應(yīng)劃分為必要時可互相隔離的單元，并設(shè)閥門或可用盲板隔開的法蘭．對于金屬粉塵，宜采用石墨墊的球閥。改警流動狀態(tài)料倉和除塵器的底部錐體與水平面夾角為65度以上，必要時在錐體上設(shè)置惰性氣體吹掃口和振動器，防止積料。在進(jìn)行設(shè)備維修時，該設(shè)計有利于設(shè)備內(nèi)粉料的清理。(7)減少危險物料減少處理的物料量：將粉體產(chǎn)品盡快從車間移走：在維修時清空系統(tǒng)內(nèi)的粉體。(8)粉塵濃度控制在維修易燃粉塵處理設(shè)備的過程中，控制粉塵濃度非常里要。在粉塵受到擾動而形成粉塵云的時候，應(yīng)等待粉塵沉降后再操作．在進(jìn)行除塵器或料倉維修時，之后考慮對粉塵的去除，鋁粉的中位直徑為15微米，然后通過下表對各種除塵工藝進(jìn)行對比，可知袋式除塵器的效率較高，所以我首先考慮了用袋式除塵器作為除塵裝置的工藝設(shè)計。$5萍種除亡器的效率對比除塵器名稱不同粒徑時的分級效率推0~-55-1010-2020-44>44帶擋板的沉降室58.67.52243S090普通的旋鳳除塵器65.312■B578291長椎體旋風(fēng)除塵器84.240799299.5噴淋塔94.5729698100100電除塵器97.09094.59799.5100文丘里除塵器99,59999,5100100100袋式除塵器99,799.5100100ioa100其中有一種典型的袋式除塵器一一LD14-122，它的技術(shù)參數(shù)如下圖所示，可以作為設(shè)計參■7LD11-112型機(jī)械掘打蠱式除P器型號形式:數(shù)濾數(shù)過濾面積/n2處理氣St/(mS/h)壓力損失/Pa排出營數(shù)質(zhì)量/ks尺寸/mmALLD14-112單列81122213360098011199022506000由圖中除塵效率可知，滿足題干要求，所以暫且選擇此種袋式除塵器。其次可知除粉塵外，還有氮氧化物這種有害氣體需要去除，在《大氣污染控制工程》這門課程中，我們了解到氮氧化物的去除可以采取選擇性催化還原（SCR）法和選擇性非催化還原（SNCR）法，其中SNCR法需要較高溫度，所以采用SCR法把氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈴亩コＴ赟CR中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：尿素水解：（NH2）2CO+H2O—2NH3+CO2NOX還原：NO+NO2+2NH3—2N2+3H2ONH3氧化：4NH3+3O2—2N2+6H2O目前商業(yè)上應(yīng)用比較廣泛的是運(yùn)行溫度處于320-45CTC的中溫催化劑，當(dāng)反應(yīng)溫度低于300°C時，在催化劑表面會發(fā)生副反應(yīng)，NH3與S03和H20反應(yīng)生成（NH4）2S04或NH4HS04減少與NOx的反應(yīng)，生成物附著在催化劑表面，堵塞催化劑的通道和微孔，降低催化劑的活性。因此，對于此工藝的煙氣溫度240度不符合要求，要有煙氣加熱措施，需要在進(jìn)入袋式除塵器前加空氣預(yù)熱器，袋式除塵器的布袋也要選取耐高溫材料。SCR法流程：氨氣儲罐

空氣除塵器還要有配套的集氣裝置，要對集氣罩進(jìn)行設(shè)計，對集氣罩的設(shè)計有以下原則：集氣罩應(yīng)盡可能將污染源包起來，使污染物的擴(kuò)散限制在最小范圍內(nèi)，以便防止橫向氣流的干擾，減少排風(fēng)量。集氣罩的吸氣方向盡可能與污染氣流的運(yùn)動方向一致，充分的利用污染氣流的初始動能。盡量減少集氣罩的開口面積，減少排風(fēng)量。集氣罩的結(jié)構(gòu)不應(yīng)妨礙工人操作和設(shè)備檢修。吸入氣流不應(yīng)該經(jīng)過工人的呼吸區(qū)。由于污染源為圓形，故采用圓形口集氣罩。綜上所述，設(shè)計的具體工藝流程為污染源噴出的污染氣體，先由圓形集氣罩吸收，再通過管道進(jìn)入袋式除塵器，最后從連接在最后的煙囪中排入大氣。其次氣體的流動還必須要有通風(fēng)機(jī)作為基礎(chǔ)，除塵系統(tǒng)是依靠通風(fēng)機(jī)提供能量,使氣體流動。無論是設(shè)計除塵系統(tǒng)還是操作除塵系統(tǒng),都應(yīng)該對通風(fēng)機(jī)有一個透徹的了解,包括工作原理、性能參數(shù)、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理、型號說明、選擇依據(jù)、安裝方法。離心式通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造如圖4-1所示。它的主要部件是機(jī)殼,葉輪、機(jī)軸、吸氣口、排氣口。葉輪在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生離心力,將氣體從葉輪中甩出,匯集在機(jī)殼中,壓力增高,從出風(fēng)口排出,流人管道內(nèi)。m-l-1禺心通鳳機(jī)1-機(jī)殼』翠一葉輪I￡一機(jī)軽？丄一吸件口F5排花口根據(jù)《通風(fēng)除塵設(shè)備工藝設(shè)計手冊》，對鼓風(fēng)機(jī)的選用有如下規(guī)則：2.通鳳機(jī)的選甬選擇的通風(fēng)機(jī)不但要滿足管遒系統(tǒng)在工作時所必須的風(fēng)雖和Rjg,而且要使通鳳機(jī)在這樣的鳳批和風(fēng)壓T丄作時玻率帚鬲。際塵系繚常用藥風(fēng)機(jī)有如下幾種，(MC6-期型離業(yè)通磯機(jī)適用于排送含育木質(zhì)辭屑、殲維、塵土尊空氣視合物"有問.打、No4.No5.Nd6.禮No8.NEX&吃5七個機(jī)號"性能與選用件見表4】?表燈?(2)G-為型離心通城機(jī)適用于排送含塵、木質(zhì)碎屑、細(xì)陣殲維等氣休.風(fēng)機(jī)用持恬鋼板制作，耐薛挫輕妤?運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)?數(shù)率可達(dá)83%■”是日前星好曲髙玻除塵鳳機(jī)。t3)介応盤離心通鳳■機(jī)適用于排迭含育木屑*纖維和塵土等空吒整合物*敷率毘高対龍城?貝育在高含塵皇氣燉通過網(wǎng)機(jī)時才考慮選用。⑷4-7?惡心通風(fēng)機(jī)請過風(fēng)機(jī)的巴休存塵氓度在］50m?/mJ左右時可以選用°瑜髙效舉可達(dá)9%該塑風(fēng)機(jī)空氣動力性能建好*葉輪轉(zhuǎn)動平穗°中再太爭散他機(jī)廠都主產(chǎn)査機(jī)號寥、性能全的通鳳機(jī)可拱選用.⑸弘“型.毆9-前塑鹿心適惘機(jī)這類風(fēng)機(jī)屬高壓靈機(jī).適合總龜力趙過衣軌kM(XOOnjmH>Q)的除塵創(chuàng)僱用，要求含塵堆度不得超過15Cmg/M\(6)字1-兀砸離心通鳳機(jī)高駅煙T除塵時應(yīng)首先考慮醫(yī)用這類鳳機(jī)，但輸送謂弋的溫

度不得超過懿OC*熠氣除塵之岸才能進(jìn)人風(fēng)機(jī)，最髙效率可達(dá)們％°應(yīng)當(dāng)特別注倉，Y4-鬥鳳機(jī)的性能是按弋體溫度aooc.大氣壓力745kPa（7畀mmH?。），弋體密度0+745kjj/*的煙氣介質(zhì)計算的.在煙吒除塵霖址中’如宴際溫度與上述條陣不符，不&2O0C,應(yīng)按下武修正風(fēng)機(jī)所需的功率*_47314-273_47314-273(4-11)式中博——風(fēng)機(jī)慘正厲的功率*kWtN-——鳳機(jī)銘牌功率，kW（/——通過風(fēng)機(jī)弐律的實(shí)際遍度,r,根據(jù)題干已知條件，選取丫4-73型離心通風(fēng)機(jī)最為合適，具體參數(shù)由下一部分計算得出。相關(guān)參數(shù)的計算（1）集氣罩依據(jù)集氣罩設(shè)計原則，集氣罩直徑應(yīng)略大于噴鋁機(jī)直徑，選擇直徑為150mm的圓形集氣罩，其中：周長L=2nr=23.140.075=0.471m面積S=nr2=3.140.0752=0.0176m2集氣罩距污染源高度取H=0.05m由于題目沒有給出具體的控制速度，可以查閱相關(guān)查資料：農(nóng)1希舉源的控制速度旳污鍛物的產(chǎn)生狀況舉例控制速度/皿e以輕微的速度放散到相當(dāng)平靜的警r屮誌汽的憑發(fā).t體或煙氣敞口容器屮外逸025-0.5以輕微的速度放散到尚屬平靜的空豈中噴滾室內(nèi)噴漆，斷續(xù)地傾倒有工屑的干物料到容罪中,焊接0.570以相當(dāng)大的速度放散出來,或放散到空亀運(yùn)動迅速的區(qū)域翻砂、脫模、高速（大于i?/9）皮帶運(yùn)輸機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)*混舍、裝我或裝斛L0^2h5以制速放散出朮,或是放敵到空G運(yùn)動迅:速的宜威磨床，中破碎，在巖石表面工作2.5-10由題目的實(shí)際情況，選擇控制速度v=1m/s。Q=KPHe排風(fēng)量的計算可由經(jīng)驗(yàn) 公式計算。3/s m3/h式中：P-一-罩口敞開面周長,m：H-一-罩口至污染源距離，m：K一一考慮沿高度速度分布不均勻的安全系數(shù)，通常取K=1.4vx 控制速度。SCR法原始參數(shù)：流量：Q0=3Q=35.4m3/h進(jìn)口氮氧化物濃度：C1=1.9kg/h出口氮氧化物濃度：C1=0.47kg/h氮氧化物去除率：N= =75.3%（2）袋式除塵器基本參數(shù)即可取LD14-122表中參數(shù)，只需校核是否滿足實(shí)際情況要求，根據(jù)集氣罩排風(fēng)量算需要的濾袋面積。式中:vp 過濾氣速，vp=1.0~2.0m/niinqv-一-欲處理的煙氣量，m3/ho可知LD14-122袋式除塵器滿足實(shí)際要求，并可以適當(dāng)減少濾袋個數(shù)。根據(jù)題目中進(jìn)出口污染物濃度算所需除塵效率，除塵效率： 袋式除塵器的除塵效果為99.7，滿足要求。

管道設(shè)計由于圖中有兩個噴鋁機(jī)，管道的初步設(shè)計如圖：1.管徑的確定：先由實(shí)際情況取合適風(fēng)速，^8除塵濾件內(nèi)時低用建洽/h粉塵類別粉塵名稱垂戌鳳管(m/s)水平鳳管tn/s)礦物粉塵重礦物粉塵1416輕礦物粉塵1214灰土、沙塵16LBT細(xì)刖少1720金剛砂、剛玉粉1519由圖可知，可以去管內(nèi)風(fēng)速為15m/s。圖中連接集氣罩的三個支管流量為0.0329ms/s，由公式取支管管徑55mm。空氣運(yùn)動粘度取2.7x10-5Pas沿程損失系數(shù)：Re=—=30555 —=0.002099管流量即為兩倍支管流量0.0987ms/s，由公式取總管管徑75mm?？諝膺\(yùn)動粘度取2.7x10-5Pas沿程損失系數(shù)：Re=—=41666 —=0.001533管流量即為三倍支管流量0.0658ms/s，由公式取總管管徑90mm?？諝膺\(yùn)動粘度取2.7x10-5Pas沿程損失系數(shù)：Re=—=50000 —=0.001282.彎頭、三通的設(shè)計計算一共需要2個90°彎頭，2個45°彎頭，2個45°合流三通管，一個90°彎頭，g二0.24;一個45。彎頭，g二0.20;一個45。合流三通管：g=0.19;3.管段長度的計算由題干圖中可知，除塵器要放在室外，可以取各管長度：9處水平長度L=2.5m2處水平長度L=2.5m3處水平長度L=5m豎直部分長度取2.5m3.壓力損失的計算

管段1總長度5m, 0.00209,—個90°彎頭，g二0.24,一個45°合流三通管，g=0.19管徑55mm，風(fēng)速為15m/s,沿程壓力損失：AP 九PV2r11=l^ ? =27.57Pa11d2局部壓力損失：Apm1=&P2 =34.8Pa管段2第一段長度2.5m, 0.02,管徑55mm，第二段長度2.5m, 0.00153,管徑75mm，一個45°彎頭，g二0.24，一個45°合流三通管，g二0.19，風(fēng)速為15m/s,沿程壓力損失：九PV2△P22=l?? =13.78Pa22d2九PV2△P=l?? =7.40Pa2d2△P=△P+△P=21.18Pal2PV2局部壓力損失Ap= =45.6Pam2管段3第一段長度2.5m, 0.00209,管徑55mm，第二段長度5m, 0.00128,管徑90mm，一個45°彎頭，g二0.20，一個45°三通管，g二0.19，一個90°彎頭，g二0.24,風(fēng)速為15m/s，沿程壓力損失：九PV2△P=l?? =13.72Pad2九P