4.5.1重力沉降室设计计算 1、 沉降原理
重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置。含尘气流进入重力沉降室后，由于扩大了流动截面积而使气体流速大大降低，使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降[12]。 2、沉降速度的计算
本设计所处理的含尘气体是由烘干机和熔炼炉排出，最大排放烟气量q为6100m3/h。假设气体处于层流区，则沉降速度u为：
u?2gdp(?p??)18?
式中：dp—颗粒直径，取50μm；
?p—颗粒的密度，取2000kg/m3；
3
—气流的密度，取0.779kg/m； ?
-5—空气粘度，300℃取2.97×10Pa·s。 ?
9.8?(50?10?6)2?(2000?0.779)?0.09m2/s 得： u?18?2.97?10?5 3、沉降室尺寸的计算 沉降面积A:
A?q6100?3600??18m2 u0.092颗粒在沉降室中分离出来的条件是：
LH? vu 式中：L—沉降室的长度，m；
v—颗粒运动的水平分速度，取0.5m/s； H—沉降室的高度，取1.6m。
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1.6?0.5?8.7m，取为9m。 0.092A18?2m 沉降室的宽W为： W??L9 得： L?故沉降室的尺寸为9×2×1.6m。 4.5.2 U型管式冷却器选择
U形管式冷却器的结构特点是只有一块管板，换热管为U形，管子的两端固定在同一块管板上，其管程至少为两程。管束可以自由伸缩，当壳体与U形换热管有温差时，不会产生温差应力[13]。
本设计选用U形管式冷却器，利用水作为冷却剂。熔炼炉出口烟气1000℃，设计冷却到200℃。选用AES325-2.5-10型可满足设计要求。AES325-2.5-10型U形管式冷却器参数见表4.8：
表4.8 AES325-2.5-10型U形管式冷却器参数
DN mm 管长 M 管程数 U型管计算传设备净充水水型号规格 规格 热面积 重 m2 Kg 1395 重 Kg 370 325 3 4 Φ25 15.8 AES325-2.5-10 4.5.3除尘器设计计算 1、除尘器种类选择
选择除尘设备时，应首先考虑粉尘负荷、粒径大小、处理风量即允许排放浓度等因素，若有必要则再进一步深入了解粉尘的特性（粒径尺寸分布、平均与最大浓度、真密度、粘度等）及废气的特性（如压力损失、温度、湿度及其他成分等），以便作合适的选择。布袋除尘器是固体废物焚烧系统中最重要的除尘设备[14]。
本设计选用袋式除尘器。袋式除尘器是含尘气体通滤袋（简称布袋）滤去其中粉尘离子的分离捕集装置，是过滤式除尘器的一种。自从19 世纪中叶布袋除尘器开始用于工业生产以来，不断得到发展，特别是20 世纪50 年代，由于合成纤维滤料的出现脉
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冲清灰及滤袋自动检漏等新技术的应用，为袋式除尘器的进一步发展及应用开辟了广阔的前景。
通常认为袋式除尘器对尘粒的捕集分离过程包括以下两个过程：
（1）过滤材料对尘粒的捕集 当含尘气体通过过滤材料时，滤料层对尘粒的捕集是多种效应综合作用的结果。这些效应主要包括惯性碰撞、截留、扩散、静电和筛滤等效应。
（2）粉尘层对尘粒的捕集 过滤操作一定时间后，由于粘附等作用，尘粒在滤料网孔间产生架桥现象，使气流通过滤料的孔径变得很小，从而使滤料网孔及其表面迅速截留粉尘形成粉尘层。在清灰后依然截留一定厚度的粉尘，称为粉尘初层。由于粉尘初层中粉尘粒径通常避嫌微笑，因此筛滤、惯性、截留核扩散等作用都有所增加，使粉尘效率显著提高。由此可见，袋式除尘器的高效率，粉尘初层起着比滤料本身更为重要的作用。一般合成纤维布的网孔为20~50 μm，如为起毛的的则为5~10μm，用这样的滤料，只要设计得当，就是0.1μm的尘粒也能获得接近100%的除尘效率。 袋式除尘器主要有以下优点：
（1）袋式除尘器对净化含微米或亚微米数量级的粉尘粒子的除尘效率较高，一般可达99%，甚至可达 99.99%以上；
（2）这种除尘器捕集多种干性粉尘，特别是对于高比电阻粉尘，采用袋式除尘器净化要比用电除尘器的净化效率高很多 ；
（3）含尘气体浓度在相当大的范围内变化 对袋式除尘器的除尘效率和阻力影响不大；
（4）袋式除尘器可设计制造出适应不同气量的含尘气体的要求。除尘器的处理烟气量可从每小时几立方米到几百万立方米；
（5）袋式除尘器也可做成小型的，安装再散尘设备上或散尘设备附近，也可安装在车上做成移动式袋式过滤器，这种小巧、灵活的袋式除尘器特别适应于分散尘源的除尘；
（6）袋式除尘运行稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀问题，操作和维护简单。除尘器为上进下排外滤方式袋式除尘器，袋内设有弹簧骨架。清灰时，滤袋上、下同时一
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组气阀，用压缩空气自动定时对滤袋进行压力喷吹清灰。具有处理风量大，喷吹压力低且气量大，滤袋拆装方便等优点。
图4.4 袋式除尘器结构图
2、除尘器计算
烘干烟气量10000 m3/h，熔炼烟气量6100 m3/h。烟气含尘浓度较高，净过滤风速不超过1.0m/min（GB16297）.设计流速取0.8m/min 计算，则布袋的过滤面积：
S=16100÷（0.8×60）=335.42m2
布袋除尘器型号参数表如表4.9：
表4.9 布袋除尘器型号参数表
型号 处理风量（m3/h） A >100g/mn3 PPW32-3 5000 PPW32-4 6500 PPW325 9000 PPW32-6 PPW64-3 PPW64-5 PPW64-6 PPW64-7 11500 13000 18000 22000 26000 ≤B 100g/mn3 6900 8030 11160 13390 17800 22300 26700 31200 30
过滤风速（m/min） 总过滤面积（m2） 净过滤面积（m2） 收尘器室数（个） 滤袋总数（条） 448收尘器阻力（Pa） 出口气体含尘浓度（mg/m3n） 设备总重（kg） 96 64 3 96 128 96 4 128 160 128 5 160 1.0～1.2 192 256 160 192 6 4 192 256 1500～1700 <50 320 256 5 320 384 320 6 320 448 384 7 384 2400 3400 4400 5400 6900 8800 9700 11800 注：泰州祥荣机械制造有限公司数据
选用气箱脉冲袋式除尘器型号都为PPW64-7。 4.6污染气体处理系统
根据对生产工艺全流程及废气产生源的分析，本项目工艺废气污染物主要来源于烘干机以及熔炼炉排放的烟气，主要含有SO2以及NOx，必须经过处理，达标排放。 4.6.1双碱法脱硫
双碱法是先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收SO2 ,然后再用石灰乳或石对吸收液进行再生,由于在吸收和吸收液处理中,使用了不同类型的碱,故称为双碱法。钠钙双碱法是以碳酸钠或氢氧化钠溶液为第一碱吸收烟气中的SO2 ,然后再用石灰石或石灰作为第二碱,处理吸收液,再生后的吸收液送回吸收塔循环使用[14]。由于采用钠碱液作为吸收液,不存在结垢和浆料堵塞问题,且钠盐吸收速率比钙盐速率快,所需要的液气比低很多,可以节省动力消耗。钠钙双碱法在国外(如日本、美国) 已有大型化成功应用,在日本和美国至少有50 套双碱法脱硫装置,成功应用于电站和工业锅炉。 双碱法脱硫工艺原理如下： 吸收反应
二氧化硫吸收过程的主要反应式为:
2NaOH + SO2 →Na2SO3 + H2O NaCO3 + SO2 →Na2SO3 + CO2↑
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