石灰窑除尘.docx

1、石灰窑除尘德龙环保石灰窑除尘系统根据石灰粉尘的相关特性以及石灰生产的生产工艺系统，包括采集和加工处理的各个工序（运输、干燥、破碎、筛分和包装等），在这些工艺过程中，会产生大量的粉尘泄漏，为了减少泄漏石灰粉尘对环境的危害，需要有良好的除尘系统。这些粉尘如果不及时的给予捕集回收，不仅污染了环境，严重影响岗位操作人员的身体健康，也浪费了宝贵的能源和资源。因此，凡是与粉尘有关的生产工序必须有防尘设计。除尘系统的设计计算包括除尘管道流量和阻力损失的设计计算、除尘设备阻力确定以及风机和电机的选择等，其中最主要是管道系统的阻力计算。本设计中，气体内所含的粉尘为石灰石粉尘，石灰石粉尘粒径较小，为了达到国家排放

2、标准，除尘系统中的除尘设备采用布袋除尘器。袋式除尘器是一种依靠过滤材料来实现分离含尘气体中粉尘的收尘装置。布袋除尘器的设计计算包括滤料的选择、清灰方式的选用、过滤风速的确定、烟气流量的确定、过滤面积的确定、滤袋数量与实际流速的确定、除尘器型号的确定、清灰喷吹制度的确定、除尘效率的核算等。1、绪论1.1.石灰粉尘的性质粉尘是指悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用能发生沉降，但在一段时间内能保持悬浮状态，尺寸范围一般为1200m 1。石灰石粉尘来源于对石灰石的采集和加工处理的各个工序（运输、干燥、破碎、筛分和包装等）等生产操作中。石灰石也叫方解石、碳酸钙，其主要成分是碳酸钙，是由方解石组成的一

3、种矿石，含有石英、白云石和粘土等杂质。用做建筑材料，烧制右灰，制造水泥、玻璃、纯碱和沉淀碳酸钙等。炼铁时用做熔剂。在设计时首先得对石灰粉尘的性质进行研究，根据石灰粉尘的特性来选择合适的除尘器。表1-1 石灰粉尘的理化指标2名称CaO/%MgO/%SiO2/%真比重/(gcm-3)堆积比/ (gcm-3)cm2指标40.33.16.72.591.01.151012表1-2 石灰粉尘粒径分布粒径/m404030302020101055中位径dc50百分比%11.613.651.218.54.20.9251.2石灰粉尘污染的危害石灰石是化学工业、冶金工业、建筑工业的基本原料。为了生产优质的化工产品、

4、水泥等产品，必须对石灰石原料进行加工处理，以满足生产需要。而在对石灰石的采集和加工处理的各个工序（运输、干燥、破碎、筛分和包装等）的生产操作中都会产生大量的粉尘，这些粉尘如果不及时的给予捕集回收，不仅污染了环境，严重影响岗位操作人员的身体健康，也浪费了宝贵的能源和资源。因此必须对石灰粉尘进行捕集。粉尘的危害的主要危害可以归纳为以下六个方面1：对人体健康的危害粉尘易引起人体疾病。粉尘污染物入侵入人体主要有三条途径：表面接触、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空气。其中以第三条途径最为重要。大气污染物对人体健康的危害主要表现为引起呼吸道疾病。在突然的高浓度污染物作用下，可造成急性中毒，甚至在短时

5、间内死亡。长期接触低浓度污染物，会引起支气管炎、支气管哮喘、肺气肿和肺癌等病症。此外，还发现一些尚未查明的可能与大气污染有关的疑难杂症。爆炸危害在同时具备氧气、点火源、可燃粉尘、容器四个条件，粉尘才会燃烧或爆炸。因此在采矿、粉末冶金粮食加工纺织等工艺普遍存在着粉尘爆炸危险。对能见度的影响粉尘污染最常见的后果之一就是大气能见度降低。大气能见度的降低，不仅会使人感到不愉快，而且会造成极大的心理影响，还会产生交通安全方面的危害。岗位操作时易发生误操作造成事故；长时间的能见度降低还会使视力疲劳，造成眼疾。对建筑物、植物、动物的影响大气污染对植物的危害，通常是发生在叶子结构中，因为叶子含有整棵植物的构造

6、机理。粉尘附着于叶子表面会影响植物的长势，导致植物生长不良，这些有毒化合物会被吸收进植物组织，或成为植物表面污染而存在下去，动物吃了沾有毒素颗粒物的植物时，其健康会受到影响，并经过生物富集作用而进入人体内，从而影响人体健康。粉尘附着在建筑物的表面、玻璃幕墙上，引起污染、妨碍美观，造成重涂和清洗费用巨大。因粉尘遇水潮解后会腐蚀建筑物，影响建筑物的外观、使用和安全。对设备、产品的影响粉尘对设备和产品的损害也是严重的，这种损害包括玷污性损害和化学性损害两个方面。玷污性损害主要是粉尘、油烟等颗粒物落在器物上而造成的。化学性损害是由于污染物的化学作用使器物和材料腐蚀或损害。颗粒物因其具有腐蚀性，或惰性颗

7、粒物进入大气后因吸收或吸附了腐蚀性化学物质，而产生直接的化学性损害。对设备内部冲击磨损严重，引起产品质量下降，电子、医药等现代产品，在生产时要特别重视防止粉尘污染。对大气环境质量的影响TSP是评价大气质量的主要指标之一，往往是控制空气质量的关键。随着对人体健康的考虑，PM10的监测也逐渐被人们所重视。由此可见对于含有粉尘的气体的处理是非常重要的。1.3除尘净化设备的选择比较3除尘系统的设计中一个关键的环节就是除尘设备的选择。在设计前期研究中，对比现在在除尘系统中广泛使用的各种除尘器的技术性能后，我认为：静电除尘器、 湿式文丘里除尘器和袋式除尘器是目前国内外应用较广的3种高效除尘器;重力沉降室和

8、惯性除尘器属于低效除尘器;旋风除尘器和除文丘里以外的湿式除尘器属于中等效率除尘器。随着国家标准对环境质量要求的不断提高, 重力沉降室和惯性除尘器这种低效除尘器显然达不到除尘效果，因此在石灰窑的除尘系统设计中不能选择其作为净化装置。湿式除尘器虽除尘效率较高可以满足除尘要求但是因为其除尘过程中产生污水，形成二次污染，并且不能有效的回收石灰石资源，在此也不予考虑。综合环保要求和除尘效率，静电除尘器和袋式除尘器可满足石灰窑除尘系统中净化装置的要求，现对两者进行比较选择。在本设计中，袋式除尘器与静电除尘器相比，袋式除尘器具有如下优势：对微尘粒(15m)效率在99 %以上,还可以除去1m，甚至0. 1m

9、的尘粒，排放烟尘浓度小于50 mg/ m3，甚至可达10 mg/ m3以下；不受烟气成分、含尘浓度、颗粒分散度、比电阻等粉尘性质的影响；烟气量波动对袋式除尘器的影响很小；袋式除尘器结构比较简单，操作维护方便 ，主要的清灰过程均可由程序控制自动完成，不存在二次污染问题，运行和维护成本大大降低。袋式除尘器在除尘的同时，还具有脱硫及控制有害气体的作用。1.4净化设备的选择根据本设计中的各项数据和达到大气污染物综合排放标准 ，综合上文各项因数选择袋式除尘器作为本除尘系统中净化设备。过滤式除尘器，又称空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用滤纸或玻璃纤维等填充层作滤料的空气过滤器，

10、主要用于通风及空气调节方面的净化。本设计选择脉冲布袋除尘器。袋式除尘器的优点有：除尘效率高，一般可达99%以上；适应性强，可以捕集不同性质的粉尘，使用灵活，处理量大，结构简单，性能稳定可靠；有利于粉尘的回收利用等优点。滤袋靠袋口的的弹性涨圈嵌在花板上，不需绑扎。设置气流挡风板，引导气流并减少气流对滤袋的冲刷。除尘系统由集气吸尘罩、进气管道、除尘器、排灰装置、风机、消声器和排气烟囱组成。布袋除尘器的设计选型包括滤料的选择、清灰方式的选用、过滤风速的确定、烟气流量的确定、过滤面积的确定、滤袋数量与实际流速的确定、除尘器型号的确定、清灰喷吹制度的确定、除尘效率的核算等。除尘系统设计包括管网的设计计算

11、、风机和电动机的选型计算等。1.5处理要求本设计中处理风量为17730m3/h。排放浓度30g/ m3,工作温度140。含尘气体经处理后，要求达到大气污染物综合排放标准，即浓度150mg/m3。2、除尘设备的设计计算本设计选用布袋除尘器作为净化设备，布袋除尘器的设计计算需包括滤料的选择、清灰方式的选用、过滤风速的确定、烟气流量的确定、过滤面积的确定、滤袋数量与实际流速的确定、除尘器型号的确定、清灰喷吹制度的确定、除尘效率的核算等。2.1滤料的选择袋式除尘器的滤料种类较多，按滤料材质分，有天然纤维的，合成纤维的，无机纤维的等；按滤料结构分，有滤布和毛毡两类。性能良好的滤料应容尘量大，吸湿性小，效

12、率高，阻力低，使用寿命长，同时具备耐温，耐磨，耐腐蚀，机械强度高等优点。滤料特性出与纤维本身的性质有关外，还与滤料的表面结构有很大关系。表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用用含尘浓度低，粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高。表面起毛的滤料（如羊毛毡）容尘量大，颗粒能进入到滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰。对细颗粒粉尘宜选用纤维较细，短，卷曲大不规则断面型滤料，结构以针刺毡为优。结合本设计中由于气体中所含有的粉尘为石灰石。从石灰石的性质考虑，对滤料吸湿性、耐磨、耐腐蚀、机械强度要求都不是很高，所以应该尽量选择尘容量大、效率高、使用寿命长的滤料。但是在本设计中含尘气体温度较高，所

13、以在选择滤料时，耐温性是一个重要的决定因素。从滤料的长期使用温度、最高承受温度、吸湿率、耐酸性、耐碱性、强度以及经济性等几个方面进行考虑，结合各方面因数，本设计选用针刺毛毡作为滤料。圆形滤桶 1306000mm。表2-1针刺毛毡各项性能指标4型号厚度/mm质量/(gm2)断裂强度/N断裂伸长率/%使用温度/透气度/(LM2S)化学稳定性原料 构成针刺毛毡ZNL-CE-021.5500纵向横向纵向横向连续瞬间190耐酸耐碱纤维层基布9005002015200240强中噁二唑芳纶线针刺毡采用无纺针刺法生产。用空间交错排列的纤维针刺成毡，并经过热定型，轧光等一系列工序制成，形成三维结构，表面平整光滑

14、。针刺毛毡具有以下特点、；孔隙率大，透气性能好，降低压损与能耗；净化效率高；使用寿命长；耐磨，耐腐蚀，化学稳定性强，各项指标见表2-12.2清灰方式的选用由于选择的是针刺毛毡滤料，结合脉冲喷吹类袋式除尘器的进气方式，包括上进气方式和下进气方式。下进气方式能避免气流对滤袋的冲击，从而提高滤袋的使用寿命。但由于在滤袋内气流流向和粉尘下落方向相反，阻碍了粉尘的下落，除尘器的压力损失增加，除尘效率有所下降。上进气方式克服了下进气方式的缺点，在一般情况下，前者比后者的压力损失降低30左右，除尘效率提高约0.04左右。为避免含尘气体直接冲刷滤袋，影响滤袋的使用寿命，一般上进气方式的除尘器都增设气流挡板，但

15、压力损失需增加23mmH2O。综合上述情况，选择下进气外滤式。2.3过滤风速的确定过滤风速的选取，需考虑织物的类别以及粉尘的性质，一般按除尘器样本推荐的数据及使用者的实践经验选取。一般来说，脉冲喷吹类袋式除尘器的过滤风速可以在1.53m/min范围内，参考除尘工程设计手册4第139页，在此初步选择过滤风速为2 m/min2.4含尘气体流量的确定由提供的材料可知，系统的抽风量Q=17730 m3/h，温度140，需转化为标准状况下的流量，同时考虑到集气罩混进的空气量，附加20的风量，参考自大气污染防治技术及工程应用5。根据气体状态方程PV=nRT，可将140下风量转化为标况下气体风量得Q=117

16、20 m3/h。再考虑到集气罩混进的空气量，所以本设计计算中气体流量为：Q=Qs（1+20%）=14064 m3/h2.5过滤面积的确定总过滤面积的计算 根据通过除尘器的总气量和选定的过滤流速，按下式计算总过滤面积：式中 A总过滤面积，m2；Q通过除尘器的总气体量, m3/h；V过滤速度，m/min。代入数值得：=117.2 m2求出总过滤面积后，就可以确定袋式除尘器总体规模和尺寸。估算单条过滤面积 单条圆形滤袋的面积，通常用下式计算：a=DL式中 a单条圆形滤袋的公称面积，m2；D滤袋直径，m；L滤袋长度，m。代入数值： a=DL3.140.1362.45(m2)滤袋数量与实际流速的确定：滤

17、袋数量 n滤袋数量；A总过滤面积，m2；a单条圆形滤袋的公称面积，m2。代入数值：=47.82.6除尘器型号的选择根据计算所得到的数据选择长袋脉冲布袋除尘器, 长袋脉冲布袋除尘器各项参数见下表2-2。脉冲布袋除尘器的性能和结构特点见附录一。表2-2CD-168型低压长袋脉冲布袋除尘器各项参数型 号袋数过滤面积/m2风 速/m/min过滤风量 /(m2/h)效率 (%)外形尺寸 (长宽高)/mm重 量/(kg) CD -1681681202.5 -3.518100-2590099.53862 1480 43633200长袋脉冲布袋除尘器滤袋数n168，设计为一个除尘室，则实际过滤速度：1.95(

18、m/min)2.7脉冲时间一般而言，在脉冲时间大于0.1s后，除尘器压力损失降低很小，而在此前除尘器压力损失则迅速上升。同时，脉冲时间的增长会增加压缩空气消耗量，所以脉冲时间不宜太长6。这里选用0.2s。2.8脉冲周期当除尘器过滤风速小于3m/min入口含尘浓度为510kg/m3时，脉冲周期可取60120s，当含尘浓度小于5g/m3，脉冲周期可增至180s。当除尘器过滤风速大于3m/min，入口含尘浓度大于10g/m3时，则脉冲周期可取3060s。参考环保设备设计手册7针对本题过滤风速v2 (m/min)，含尘气流的初始浓度为30g/m3。脉冲周期这里选用30s。2.9脉冲喷吹耗用压缩空气量脉

19、冲喷吹耗用压缩空气量可按下式计算8： 式中 n脉冲阀数量，个； T脉冲周期，min； a附加系数，取1.2； q每个脉冲阀喷吹一次耗用的压缩空气量m3（在喷吹压力为57105Pa时，喷吹时间为0.10.2s，每个脉冲阀喷吹一次耗用的压缩空气量q0.010.03m3）。代入数值计算得0.0144 m3/min并设定喷吹压力为5105Pa，由于所需清灰气流不连续，需设置一个储气罐。2.10除尘器阻力的计算袋式除尘器的阻力由3部分组成：设备本体结构的阻力指气体从除尘器入口至出口的产生的阻力；滤袋的阻力，指未滤粉尘时滤料的阻力，约50150Pa；滤袋表面粉尘层的阻力了，粉尘层的阻力约为干净滤布的510

20、倍。如果把滤袋及其表面附着的粉尘层的阻力叫做过滤阻力，过滤阻力可以利用计算滤尘量的办法查表来求出过滤阻力的近似值。滤尘量可由下式计算参考除尘工程设计手册4第140页公式： =120（g/m3）式中 g滤袋的粉尘负荷，g/m2；ci气体的含尘质量浓度，g/m3；v过滤风速，m/min；t滤袋清灰周期，min。根据图表2-3中的数值进行内插法计算出净化设备的阻力。经过计算可得P=568 Pa 设备的本体结构阻力随过滤风速的提高而增大，而且各种不同大小和类别的袋式除尘器阻力均不相同，因此很难用某一种表达方式进行计算。一般的过滤风速为0.53 m/min时，本体阻力大体在50500Pa之间。但是，在考

21、虑本体阻力时，应同时考虑一定的储备量。综合上述各阻力的参考和计算值，净化设备的阻力定为400Pa（设备本体阻力）+568Pa（过滤阻力）=968Pa，考虑到留有空余的压力，净化设备阻力取1000Pa表2-3不同滤尘量的滤袋过滤阻力4过滤风速/(m/min)滤袋粉尘负荷/(g/m)100200300400500600过滤阻力/Pa0.53003604104605005401.03704605204806306901.54505306106807508202.05206207107908809702.559070081090010003.065077090010002.11 除尘效率的核算由材料可

22、知，含尘气体的进气含尘浓度Co30g/m3,设定除尘器的效率99.6 %。根据公式：计算得C120mg/m380mm（除尘系统最小管径）4 3.3管道中的阻力计算含尘气体在管道中流动时，会发生含尘气体和管壁摩擦而引起的摩擦压力损失，以及含尘气体在经过各种管道附件或设备而引起的局部压力损失。含尘气体管道的摩擦损失含尘气体管道的摩擦阻力损失包括气体管道的摩擦阻力损失和由于粉尘的流动所引起的附加摩擦损失。对于圆形管道，含尘气体管道的摩擦阻力损失为：式中 Cg含尘气体中粉刺的质量浓度， kg/kg； C气体的含尘浓度，g/m3； vg气体在管道中的速度，m/s； Sg粉尘在管道中的速度，m/s； 气体

23、密度，kg/m3。在一般情况下，由于含尘气体管道中Cg值很小，且vg/Sg值接近1，因此，上式可以简化为：式中 PL气体的管道摩擦阻力损失，Pa； 摩擦阻力系数，查表； L管道长度，m； Dn圆形管道内径，m； 气体密度，kg/m3本除尘系统的管道材料选为焊接钢管，取0.1局部阻力损失局部阻力损失在管件形状和流动状态不变时正比于动压，可按下式计算：局部阻力系数查书除尘工程设计手册P367表中得管道的总压力损失除尘系统管道的总压力损失是直管的摩擦压力损失和管道中的局部压力损失之和：式中 m流体压力损失附加系数，m=1.151.20，取1.16针对本设计中的情况开始管道计算管段：据Q=14064

24、m3/h，v=18m/s，管道直径Dn=530mm，/Dn=0.189，动压为194.4 Pa。则摩擦压力损失为： =340.189194.4 =1249，2 Pa各管件局部压损系数查手册为：集气罩，矩形断面罩，=75，=0.17（查除尘技术手册4）3个90弯头R/D=1.5，=0.15矩形扩散出风口F1/F0=6, =60,=1。=0.17+30.15+1=1.62局部压损P1=1.62194.4=314.9 Pa管道的总压力损失为： =1.16（1249.2+314.9） =1814.36 Pa管段：气体流量同管段，即Q=14064 m3/h，v=9m/s，管道直径Dn=744mm，取Dn

25、=750mm，实际风速为v=8.87m/s，/Dn=0.133，动压为47.21.则摩擦压力损失为： =80.13347.21=50.23 Pa各管件局部压损系数查手册为：矩形扩散出风口F1/F0=6, =60,=1；2个90弯头R/D=1.5，=0.15。=1+20.15=1.3局部压损：P2=1.347.21=61.37管道的总压力损失为： =1.16(50.23+61.37) =129.46 Pa管段：气体流量Q=14064 m3/h，实际风速为v=8.87m/s，Dn=750mm，/Dn=0.133，动压为47.21 Pa。则摩擦压力损失为： =150.13347.21 =94.18 Pa该管段局部压力损失主要包括风机进出口及排风口伞形风帽的压力损失，若风机入口处变径管压力损失忽略不计，风机出风口=0.1（估算），伞形风帽（h/D0=0.5）=1.3。=0.1+1.3=1.4局部压损：P3= =1.447.21 =66.1Pa管道的总压力损失为： =1.16（94.18+66.1） =185.9 Pa将上述计算结果填入下例管道计算表3-1表3-1 管道阻力计算表管段编号流量Q/ m3h-1管长L/m管径Dn/m风速v/ms-