i——烟囱锥度,通常取i=0.02 ~ 0.03。
(3)、烟囱的抽力
?Sy?H?g(?K273273???y) (Pa)
273?tK273?ty式中 H——烟囱高度,m; tK——外界空气温度,℃; ty——烟囱内烟气平均温度,℃;
? ?K——标准状态下空气密度,kg/m3;
? ?y——标准状态下烟气密度,kg/m3。
(4)、系统阻力的计算 1).摩擦压力损失
L??2对于圆管 ?pL??? (Pa)
d2式中 L——管道长度,m; d——管道直径,m; ρ——烟气密度,kg/m3; υ——管中气流平均流速,m/s;
λ——摩擦阻力系数,是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度
查手
册得到(实际中对金属管道λ值可取0.02,对砖砌或混凝土管道λ值可取0.04)。 2). 局部压力损失
?p???K的函数。可以d??22 (Pa)
式中 ξ——异形管件得局部阻力系数,可在有关手册中查到,或通过实验获得; υ——与ξ相对应的断面平均气流速率,m/s; ρ——烟气密度,kg/m3。
4.、风机和电动机选择及计算 (1)、 风机风量的计算
Qy?1.1Vy'?273?tp101.325? (m3/h) 273B 6
式中 1.1——风量备用系数;
Vy'——标准状态下风机前风量,m3/h;
tp——风机前烟气温度,℃,若管道不太长,可以近似取锅炉排烟温度; B——当地大气压力,kPa。
(2)、 风机风压的计算
273?tp101.3251.293 (Pa) Hy?1.2(??h?Sy)??273?tyB?y式中 1.2——风压备用系数;
??h——系统总阻力,Pa;
Sy——烟囱抽力,Pa; tp——风机前烟气温度,℃;
ty——风机性能表中给出的试验气体温度,℃; ρy——标准状态下烟气密度,1.34kg/m3。
计算出风机风量Qy和风机风压Hy后,可按风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需风机的型号。
3. 、电动机功率的计算
Ne?式中 Qy——风机风量,m3/h;
Hy——风机风压,Pa;
QyHy?3600?1000??12 (kW)
?1——风机在全压头时的效率(一般风机为0.6,高效风机约为0.9); 当风机与电机直联传动时?2=1,用联轴器连接时?2?2——机械传动效率,
=0.95 ~ 0.98,用V形带传动时?2=0.95; β——电动机备用系数,对引风机,β=1.3。
根据电动机效率,风机的转速,传动方式选择电动机型号。
四、除尘系统的设定
1.、除尘系统:旋风除尘和袋式除尘二级除尘系统
2.、旋风除尘器的工作原理、应用及特点 (1)、旋风除尘器的应用及特点
旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从合尘气流中分离出来的除尘装置。它具有结构简单,体积较小,不需特殊的附属设备,造价较低.阻力中等,器内无运动部件,操作维修方便等优点。旋风除尘器一般用于捕集5-15微米以上的颗粒.除尘效率可达80%以上,近年来经改进后的特制旋风除尘器.其除尘效率可达95%以上。旋风除尘器的缺点是捕集微粒小于5微米的效
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率不高,
(2)、旋风除尘器的工作原理
旋风除尘器内气流与尘粒的运动概况:旋转气流的绝大部分沿器壁自圆简体,呈螺旋状由上向下向圆锥体底部运动,形成下降的外旋含尘气流,在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于气体的尘粒甩向器壁,尘粒一旦与器壁接触,便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿壁面下落进入集灰斗。旋转下降的气流在到达圆锥体底部后.沿除尘器的轴心部位转而向上.形成上升的内旋气流,并由除尘器的排气管排出。自进气口流人的另一小部分气流,则向旋风除尘器顶盖处流动,然后沿排气管外侧向下流动,当达到排气管下端时,即反转向上随上升的中心气流一同从诽气管排出,分散在其中的尘粒也随同被带走。
3.、 旋风除尘器的结构设计及选用 (1)、尺寸计算 1)烟气处理量:Q=936800 (m3/h)
2)初步选用XLP/B-10.6型旋风除尘器,处理烟气量大,将选用10个并联 ,取ξ=5.8
每个烟气处理量 936800/10=93680 (m3/h) u=(2△P/ρ ξ)0.5 =(2×900/(1.30×5.8)0.5=15.4m/s 在这里取u=15m/s △P=848﹤900
进口面积 A=Q/u= 93680/15/3600=1.735m2 根据XLP-B-10.6型旋风除尘器尺寸比例 入口宽度 b=(A/2)0.5=0.9314m
筒体直径 D=3.33b=3.102m
参考XLP/B型旋风除尘器产品系列,取D=3102mm, 3) 选型论证
a×b=0.0882 m2
u=Q/A=15.4 m/s △ P=ξu2ρ/2=116.1
因为采用的是并联,所以要乘一个压力系数变化116.1×1.1=128 Pa﹤900 Pa 符合要求。
4)XLP/B型旋风除尘器外形尺寸由:
表五 XLP/B型旋风除尘器外形尺寸
型号 D XLP3102 De 1861 H 7134 外形尺寸 /mm L 5273 b 931 D3 1334 质量/kg 578 8
/B 排出管直径De=0.6D;锥体长度H=2.3D;筒体长度L=1.7D;排灰口直径D3=0.43D (2)、XLP/B型旋风除尘器的分割粒径、分级效率和总效率的计算 表六 XLP/B型旋风除尘器
平均粒径/μm 粒径分布/% 分级效率/% 总效率/% 0.5 3 13.3 3 20 35.9 7.5 15 54.9 15 20 70.9 25 16 81.9 67.2 35 10 87.9 45 6 91.6 55 3 94 >60 7 100 bc50=0.27(μ D/3.14(ρp-ρ )u=6 (μm)
经过预除尘后(一级处理),烟尘浓度是15.5764×(1-67.2﹪)=5.109g/ m3
二级除尘的效率将要达到:(5.190-0.2)/5.190=96.15﹪ 4.、脉冲袋式除尘器的工作原理、应用及特点 (1)、袋式除尘器的分类
常用袋式除尘器有简易袋除尘器、机械振打袋式除尘器、脉冲喷吹袋式除尘器和气环式袋式除尘器。
脉冲袋式除尘器有侧喷脉冲、顺喷脉冲、对喷脉冲、气箱脉冲、大型分室脉冲、旁插扁袋脉冲、离线脉冲、环隙喷吹、回转清灰脉冲袋式除尘器等多种形式。
(2)、脉冲袋式除尘器的工作原理
含尘空气进气口进入除尘箱,因气体突然扩张,流速骤然降低,颗料较粗的粉尘,靠其自重力向下沉降,落入灰斗。细小粉尘通过各种效应被吸附在滤袋外壁,经滤袋过滤后的净化空气,通过文氏管进入上箱体,从出气口排出,被吸附在滤袋外壁的粉尘,随着时间的增长,越积越厚,除尘器阻力逐渐上升,处理的气体量不断减少,为了使除尘器经常保持有效状态,设备阻力稳定在一定的范围内,就需要清除吸附在滤袋外面的积灰。
(3)、脉冲袋式除尘器的应用
消灰过程是由控制仪按规定要求对各个电磁脉冲阀发出指令,依次打开阀门,顺序向各组滤袋内喷吹高压空气。于是,气包内压缩空气经由喷吹管的孔眼穿过文氏管进入滤袋(称为一次风)。而当喷吹的高速气流通过文氏管——引射器的一刹那,数位于一次的周围空气被诱导同时进入袋内(称二次风)。由于这一、二次风形成一股与过滤气流相反的强有力逆向气流射入袋内,使滤袋在一瞬
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间急剧从收缩——膨胀——收缩,以及气流反向作用,逐将吸附在袋壁外面的粉尘清除下来。由于清灰时向袋内喷吹高压空气是在几组滤袋间依次进行的,并不切断需要处理的含尘空气。所以在清灰过程中,除尘器的压力损失和被处理的含尘气体量都几何不变。这一点就是脉冲袋式除尘器的先进性之一。
(4)、脉冲袋式除尘器的特点:
清灰方式作用强度很大,而且其强度和频率都可以调节,所以清灰效果好。
5.、袋式除尘器的结构设计及选型
(1)、含尘气流的温度T=130℃,进气流量Q=936800m3/h, 含尘浓度
?=5.109g/ m3,
(2)、根据原始材料及锅炉含尘气体的性质条件,滤料选用玻璃纤维滤料。其具有过滤性能好、阻力低、化学性能好,价格便宜等优点;其清灰方式选用逆气流清灰法清灰;
(3)、参考《大气污染控制工程》,逆气流反吹清灰的过滤气速vf=0.5~2.0 m/min;选取vf =2.0 m/min。
(4)、参考《大气污染控制工程》,袋式除尘器的压力损失?p??pf??pP,通过清洁滤袋的压力损失?pf一般为100~130Pa,当压力损失?p接近1000Pa时一般需要对滤袋进行清灰。此处选取?pf为100 Pa。
(5)、参考《除尘设备》,锅炉中颗粒的比阻系数Rp=1.50 min/(g·m) (6)、参看《环境工程设计手册》,锅炉的堆积密度?P=1500Kg/m3,含尘气流达到国家标准的排放浓度?标=200mg/m3
(7)、参看《袋式除尘器的设计与应用》,相邻两滤袋安装的中心距为210~250mm,滤袋与花板边界距离为200mm,单元间隔大于相邻两滤袋的间隔。 (8)、含尘气体进气流速vi为18m/s,净气出口流速vo为3~8m/s 。 6.、过滤面积、滤袋数目的确定 袋式除尘器的过滤面积A=
Q936800??7806.7m2 60vf60?2.0根据《袋式除尘器的设计与应用》所述,滤袋长度L与直径D的比L/D的取值范围5~40,及滤袋尺寸的参考数据选取: L=1500mm, d=160mm.
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