大气污染控制工程课程设计旋风除尘器.docx
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大气污染控制工程课程设计旋风除尘器
本文系贵州大学环境科学专业大气污染与治理课程设计（仅供学习交流使用）
大气污染治理课程设计任务书
一、设计题目：
旋风除尘器的设计
二、设计内容：
三、设计要求：
四、课程设计的配套教材及参考资料
旋风除尘器设计说明书
一、课程设计题目
二、课程设计的目的
三、课程设计的内容
四、旋风除尘器的特点及选用注意事项
五、旋风除尘器的结构和除尘机理及除尘效率影响因素
六、旋风除尘器型号选择
七、XCX旋风除尘器设计计算
八、结束语
大气污染治理课程设计任务书
班级：
-----------姓名：
-----学号：
-----------
一、设计题目：
旋风除尘器的设计
二、设计内容：
一个焦炉装煤车在装煤过程中形成尘源。
通过管道接入地面除尘系统，经过旋风除尘器除尘后外排。
主要设计参数：
（1）处理风量为（3800）m3/h。
烟气温度约50℃。
（2）除尘器入口含尘质量浓度为（30）g/m3。
（3）除尘器入口含尘气流速度（23）m/s。
根据上述参数完成旋风除尘器的设计计算及图纸绘制。
三、设计要求：
（1）设计说明书
主要内容：
封面、目录、设计任务书、除尘器的选择理由及其结构和工作原理、除尘器的设计与计算、结语。
（2）图纸
A3号图纸，完成除尘器结构示意图和除尘器剖面图，标出设备尺寸。
（3）设计时间：
贵州大学2008～2009年度第一学期第19周
（4）设计计算说明书和图纸均鼓励采用计算机制作。
四、课程设计的配套教材及参考资料
[1]郝吉明，马广大等编著.《大气污染控制工程》，北京：
高等教育出版社.2002
[2]NoeldeNevers主编.《大气污染控制工程》（影印版）（第2版）.北京：
清华大学出版社.2000
[3]刘景良主编.《大气污染控制工程》，北京：
中国轻工业出版社.2002
[4]粱丽明，彭林著.《城市大气有机物污染》，北京：
煤炭工业出版社.2000
[5]赵毅，李守信主编.《有害气体控制工程》，北京：
化学工业出版社.2001
[6]林肇信主编.《大气污染控制工程》北京：
高等教育出版社.1991
旋风除尘器设计说明书
一、课程设计题目
旋风除尘器的设计
二、课程设计的目的
通过《大气污染控制工程》课程设计，巩固学习成果，加深对《大气污染控制工程》课程的学习与理解，使学生应用规范、手册与文献资料，进一步掌握设计原则、方法步骤，达到巩固、消化课程的主要内容，锻炼独立工作能力，对旋风除尘器的外形结构、管道系统及总体规划做到一般的技术设计深度，绘制旋风除尘器的结构图（包括：
正视图、俯视图、剖面图），掌握旋风除尘器的设计方法，培养和提高计算能力、设计和绘图水平。
在老师指导下，基本能独立完成一个旋风除尘器的工艺设计，锻炼和提高学生分析及解决问题的能力。
三、课程设计的内容
1、根据含尘浓度、粒度分布、密度等特征及除尘要求、允许阻力和制造条件等全面分析，合理地选择旋风除尘器的类型。
2、拟定旋风除尘器的各项工艺参数。
3、确定旋风除尘器的外形结构及相关尺寸安装位置。
4、绘制旋风除尘器的三视图（正视图、剖视图、俯视图）。
四、旋风除尘器的特点及选用注意事项
旋风除尘器是一种利用含尘气体旋转产生离心力，将尘粒从含尘气流中分离出来的除尘设备，能有效收集粒径在5-10μm以上的尘粒，且结构简单，造价低廉，维护工作量少，粉尘适应性强，时目前应用较多的一种除尘设备。
1、旋风除尘器一般适用于净化密度大、粒度较粗的非纤维性粉尘，其中高效旋风除尘器对细尘也有较好的净化效果。
旋风除尘器对入口粉尘浓度变化适应性较好，可处理含尘浓度高的气体。
2、旋风除尘器一般只适用于温度在400摄氏度以下的非腐蚀性气体。
对腐蚀性气体于，旋风除尘器需要用防腐蚀材料，或采取防腐蚀措施。
对于高温气体，应采取冷却措施。
3、根据适用允许的压力降确定进气口气速v，如果制造厂已提供有各种操作温度下进口气速与压力降的关系，则根据工艺允许的压降就可选定气速v。
4、确定旋风除尘器的进口截面A、入口宽度b和高度h，根据由下式决定进口截面积A
A=bh=Q/v
其中Q为烟气流量
5、确定各部分的几何尺寸，有进口截面积A和入口宽度b及高度h定出各部分几何尺寸。
6、风量波动时将引起入口风速的波动，对除尘效率和压力损失影响较大，因而旋风除尘器不适用于气量波动较大的场合。
7、用于净化粉尘浓度高或磨损性强的粉尘时，应对易磨损部位采用、耐磨处理。
旋风除尘器不宜净化粘结性粉尘，当处理相对湿度较高的含尘气体时，应注意避免因结露而造成粘结。
8、设计和运行中应特别注意防止旋风除尘器底部漏风，以避免效率下降，因而必须采用气密性好的卸尘装置或其他防止底部漏风的措施。
9、旋风除尘器一般不宜串联适用，当必须串联时，应采用不同尺寸和性能的旋风除尘器，并将效率低者作为前级净化装置。
10、当必须并联适用旋风除尘器时，应合理的设计联接各除尘器的分风管和汇风管，尽可能使每台除尘器的处理风量相等，以避免除尘器之间产生的串流，使总效率降低，因而宜对各除尘器单设灰斗。
五、旋风除尘器的结构和除尘机理及除尘效率影响因素
1、旋风除尘器的结构和除尘机理
普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体、排气管和排灰口等组成，气流流动状况如图所示。
含尘气流进入除尘器后，沿壳体向内壁由上向下做旋转运动，同时少量气体沿径运动到中心区域；当旋转气流的大部分到达锥体底部后，经锥体反弹转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。
气流做旋转运动时，沉落在离心力的作用下逐步移向内壁，到达内壁的尘粒在气流和重力的共同作用下沿壁面落入灰斗。
通常将旋转向下的外圈气流称为外涡旋，旋转向上的气流称为内涡旋，两者旋转方向是相同的。
气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部的压力下降，一部分气流带着细小的尘粒沿内壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后到达排出管下端附近被上升的内涡旋带走从排出管排出，这股气流称上涡旋。
2、除尘效率的影响因素
影响旋风除尘器的除尘效率的主要影响因素综合起来由：
二次效应、尺寸比例、烟尘的物理性质和操作变化。
二次效应对除尘效率的影响主要表现为：
在较小的粒径区间内，理应溢出的粒子由于集聚或者被较大尘粒撞向壁面而脱离气流被捕集，从而实际效率高于理论效率；在较大粒径区间，理应掉入灰斗的粒子反被弹回气流或沉积的气流被吹起最后随净化空气一起排走，脱离气流获得捕集，从而实际效率小于理论效率。
在旋风除尘器的顶部安装环状雾化器将水喷淋到旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应。
旋风除尘器的结构和各部分尺寸还很难用理论方法进行精确设计和计算，一般的方法时先通过对除尘器性能的影响因素做定性分析，做出模型设计，然后通过实验方法，调整模型尺寸，最后定性，并根据相似原理进行方大或缩放。
六、旋风除尘器型号选择
通过对处理气体数据分析，最终选择XCX型单管旋风除尘器处理废气。
1、XCX型旋风除尘器简介
XCX旋风除尘器属于长锥体旋风除尘器的一种，它具有体积小、用料省、除尘效率高的优点，适用与捕集非粘性的金属、矿物、纤维性粉尘、刨花和木屑，特别对纤维性的棉尘除尘率几乎为100%。
一般情况下除尘效率约为90%。
2、结构特点
a、有较长的锥体，一般采用锥体长度为筒体长度的2.8倍，用以提高除尘效率；
b、直筒段长度较短，位于蜗壳和锥体之间的直筒长度可根据进气口气速选择；
c、在排气管内设有弧形减阻器，增加减阻器的目的时降低除尘器的阻力系数，通过设置弧形减阻器可以使阻力系数下降10.5%，单除尘效率略微降低，约0.1%-0.3%。
3、主要性能
XCX型旋风除尘器系列共有14种规格，直径Φ200-1600mm，每级间距100mm。
单管处理气量为150-13100m3/h。
当进气口气速为26m/s时，总除尘效率为98.8%，压力损失为1450Pa。
XCX型旋风除尘器的最佳运行工况为进口气速为16-26m/s。
七、XCX旋风除尘器设计计算
1、根据废气污染物初始浓度C1=30g/m3及排放浓度C2=200mg/m3，则要求达到的除尘效率为：
2、选用XCX高效旋风除尘器，进口气速则筒体的直径
故可取D=0.9m即XCX-Φ900型高效旋风除尘器。
3、旋风除尘器的其他部件的尺寸：
a=b=0.24×0.9=0.216m=216mm
S=0.9×0.9=0.81m=810mm
d=0.5×0.9=0.45m=450mm
h=1.2×0.9=1.08m=1080mm
H=4.05×0.9=3.645m=3645mm
B=0.25×0.9=0.225m=225mm
4、压力损失计算。
XCX型旋风除尘器（带减阻器）的压损系数
ζ=3.90，粉尘密度,则压力损失为：
5、分级效率计算。
选择雷斯和利希特的径向混合模式有：
则分级效率公式的形式为：
（1-1）
对于ηi=0.5时的分割直径dc，有：
总除尘效率：
（1-2）
则根据粉煤灰的粒径分布的下表：
分级号
粒径范围
粒径个数
中点粒径
质量频度
分级效率
1
0-4
104
2
0.9235
2
4-6
160
5
0.9886
3
6-8
161
7
0.0151
0.9958
4
8-9
75
8.5
0.0125
0.9979
5
9-10
67
9.5
0.0156
0.9986
6
10-14
186
12
0.0873
0.9995
7
14-16
61
15
0.0723
0.9998
8
16-20
79
18
0.1253
0.9999
9
20-35
103
27.5
0.5824
1.0000
10
35-50
4
42.5
0.0835
1.0000
11
>50
0
∞
0
1.0000
总计
1000
0.9982
综上可知，XCX-900型高效旋风除尘器的设计除尘总效率为99.82%，满足除尘要求。
八、结束语
通过本次课程设计，我们进一步了解了旋风除尘器的构造、原理及特点，掌握了旋风除尘器的设计原则及要求，了解了旋风除尘器的除尘机理，了解了旋风除尘器的类型及现状，大大丰富了我对大气污染考控制方面的知识，为以后的工作积累了经验。
通过此次课程设计我们的解决困难和问题的能力得到了提高，专业知识也得到了加深。
..
附录
7.1清单
表3-5材料清单综合布线系统设备配置清单及报价
7.2平面布置图
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