矿选煤厂筛分车间除尘系统模块设计 摘要：随着煤炭行业的快速地发展，由煤炭工业的发展引起的环境污染也慢慢变得严重并且也慢慢变得受到人们的重视，人们对生活质量特别是生活环境质量的要求同时也在提高。环境污染，如大气污染对人们赖以生存的大气环境造成了极大的影响，大气污染对环境的破坏是巨大的，它对我们的生活环境造成了许多的危害，已经成为人类亟待解决的问题之一。大气污染中粉尘颗粒物对环境造成的污染占据了重要的部分，严重影响了人们的身心健康。除尘系统的设计，不仅是环境保护方面的重要内容之一，它同时也对企业的经济效益和对外形象产生影响。本次对除尘系统的设计，就是建立在对环境保护发展的基础上的。本文对除尘系统方案的提出、系统的设计计算及除尘器和风机等设备的选型等各个方面都进行了论述。通过对设计对象的深入了解，通过对系统阻力、风量等的计算，提出了合理的除尘方案，选用合适的除尘设备和管路组合成有效的除尘系统。最终达到预定的设计目标。 关键词：大气污染；除尘系统；环境保护；除尘器；阻力。 目 录 1 引言 4 2．概述 5 2.1 选煤厂概况 5 2.2 选煤厂工艺流程 5 2.3选煤方法 5 2.4选煤厂的粉尘危害程度及产尘原因 6 2.4.1粉尘危害 6 2.4.2选煤厂粉尘现状及起尘原因分析 8 2.5选煤厂粉尘测定与分析 9 3.粉尘性质分析 10 3.1粉尘的分类 10 3.2粉尘的物理特性 11 3.2.1粉尘的密度 12 3.2.2粉尘的比表面积 13 3.2.3粉尘的含水量及其润湿性 13 3.2.4粉尘的粘附性 13 3.2.5粉尘的安息角 14 3.2.6粒径与分散度 14 3.2.7 凝聚性 14 4 除尘方案的确定 14 4.1除尘系统的选择 15 4.1.1除尘系统的分类及特点 15 4.1.2除尘系统的设计要点： 15 4.1.3除尘系统的设计步骤 16 4.2除尘设备的选用 16 4.2.1常用除尘设备的分类及特点 16 4.2.2除尘器工作机理 17 4.2.3常用除尘器的选用原则 18 4.2.4除尘器的性能及评价指标 19 4.2.5常用除尘设备的维护 20 4.3除尘器发展展望 20 4.4除尘方案的比较选择 21 4.4.1除尘方案的初步选择 21 4.4.2除尘方案的可行性分析 22 5 除尘系统设计 23 5.1吸尘罩的选择和设计 23 5.1.1局部吸尘罩的选择 24 5.1.2密闭罩的选择 25 5.1.3密闭罩的确定 26 5.2系统排风量的确定 26 5.2.1排风量的确定原则 27 5.2.2密闭罩排风量的确定 28 5.2.3密闭罩上开启口及缝隙的总面积 30 5.2.4设备连接 31 5.3除尘器的选择 31 5.3.1旋风除尘器的优点 31 5.3.2 旋风除尘器的选型步骤 31 5.3.3 旋风除尘器的确定 32 5.3.4 袋式除尘器的选择 34 5.4管道的选择设计与阻力计算 36 5.4.1风管材料的选择 36 5.4.2风管布置原则 37 5.4.3风管管径的确定 37 5.5管道压力损失计算 39 5.5.1 压力损失计算步骤 40 5.5.2 压力损失计算步骤 40 5.6风机的选型计算及其它 47 5.6.1 风机的选型原则 47 5.6.2 风机选型计算 48 6结 论 43 致 谢 49 1 引言 随着煤炭行业的高速发展，由于煤炭的不断发展引起的环境污染也越来越严重并且也慢慢的受到人们的重视，人们对生活品质特别是生活环境质量的要求同时也在提高。环境污染，如大气污染对人们赖以生存的大气环境造成了极大的影响，大气污染对环境的破坏是巨大的，它对我们的生活环境造成了许多的危害，慢慢的变成了人类亟待解决的问题之一。大气污染中粉尘颗粒物对环境能够造成的污染占据了重要的部分，严重影响了人们的身心健康，其中的可吸入颗粒物过多进入人体对人体的危害也是很大的。因此，对粉尘污染的防治是十分重要的。 近年来，随着人类对大气污染的认识进一步加深，人们对大气污染的控制也在逐步完善，各个国家都制定了相应的大气排放标准，各个企业工厂烟气必须在规定范围内才允许排放。另一方面，人们对环境保护投入的人力物力也在逐渐增加。很多科学家都致力于除尘系统的研究并且取得了很多建设性的成果。 除尘系统的设计安装与维护都是十分复杂的，需要花费企业巨大的人力与财力。而它的益处也是显而易见的，合理的除尘系统不仅能减少污染，而且可以为企业减少各项成本，是企业提高效益的有潜力的一点。因此对于除尘系统的设计就显得尤为重要。 选煤厂的生产过程要经过装卸、输送、转运、筛分破碎等一系列运输和工艺加工过程，其结果是产生大量煤尘，严重污染环境。尤其是在筛分破碎车间，室内空气平均含尘浓度由几十mg/m3到几百mg/m3 ，个别尘源点附近甚至达到几千 mg/m3大大超过了国家规定的卫生标准值，致使运行人员难以监控设备，设备磨损严重，电器绝缘水平下降，给安全生产和工人的身心健康及环境带来极大的危害。 本次设计的内容是天安一矿选煤厂筛分车间的除尘系统设计，本文将主要针对对筛分车间的八台振动筛的除尘、抑尘展开，最终使设计结果达到企业的要求和国家的排放标准，并在此基础上尽可能的降低投资费用，便于工人操作检修和维护，找到合适的收支平衡点。 2．概述 2.1 选煤厂概况 天安一矿井田面积km2,设计能力150万吨／年，去年实际生产煤炭万吨。主导产品混煤为“省优质产品”， 主导商品煤为三分之一焦混煤和洗混煤，低硫、低灰，发热量稳定，广泛用于电力、冶金、建材、化工、陶瓷、供热等行业，产品畅销华东和中南五省，网络辐射安徽、江西、福建、上海等地。批“高产高效矿井”。该矿洗煤厂为配套洗煤厂，拥有优质动力煤的生产工艺，生产能力为40万吨／年。在各种不同生产，可以接触到不同性质的粉尘。如在采矿、开山采石、建筑施工、铸造、耐火材料及陶瓷等行业，主要接触的粉尘是石英的混合粉尘；石棉开采、加工制造石棉制品时接触的是石棉或含石棉的混合粉尘；焊接、金属加工、冶炼时接触金属及其化合物粉尘、农业、粮食加工、制糖工业、动物管理及纺织工业等，接触植物或动物性有机粉尘为主。 m，细尘，粒径10~40μm，在明亮光线下肉眼可以看见；显微尘，粒径0.25—10μm，用光学显微镜可以观察；亚显微尘，粒径小于0.25μm，需用电子显微镜才能观察到。不同粒径的粉尘在呼吸器官中沉着的位置也不同，又分为：可吸入性粉尘即可以吸入呼吸器官，直径约大于10μm的粉尘；微细粒子直径小于2.5μm的细粒粉尘，微细粉尘会沉降于人体肺泡中。 3）按形状分类 不同形状的粉尘可以分为： a三相等长粒子，即长、宽、高的尺寸相同或接近的粒子，如正多边形及其他与之接近的不规则形状粒细子； b 片形粒子，既两方向的长度比第三方向长得多，如薄片状、鳞片状年粒子； c 纤维形粒子，既在一个方向上长得多的粒子，如柱状、针状、纤维粒子； d 球形粒子，外形成圆形或椭圆形。 4）按化学特性分类： 由粉尘的湿润性、粘性、燃烧爆炸性、导电性、流动性可以区分不同属性的粉尘。如按粉尘的湿润性能够分为湿润角小于90o的亲水性粉尘和湿润角大于90o的疏水性粉尘；按粉尘的黏性力分为拉断力小于60Pa的不粘尘，60—300Pa的微粘尘，300—600Pa的中粘尘，大于600Pa的强粘尘；按粉尘燃烧、爆炸性分为易燃、易爆粉尘和一般粉尘；按粉尘流动性可分为安息角小于30o的流动行好的粉尘，安息角为30o—45o的流动中等的粉尘既安息角大于45o的流动性差的粉尘。按粉尘的导电性和静电除尘的难易分为大于1011Ω.cm的高比电阻粉尘，104—1011Ω.cm的中比电阻粉尘，小于104 Ω.cm的低比电阻粉尘。 5）其他分类中还有分为生产性粉尘和大气尘，纤维性粉尘和颗粒状，一次扬尘和二次性扬尘等。 3.2粉尘的物理特性 尘粒具有形状、粒径、密度、比表面积四大基本特性，还具有磨损性、荷电性、湿润性、黏着性以及爆炸性等重要性质。块壮物料破碎成细小的粉状微粒后，除了继续保持原有的主要物理化学性质外，还出现了许多新的特性，如爆炸性、带电性等。 大体上，粉尘的物理性质包括以下方面： 1）粉径分布，是指粉尘中各种粒径的粒子所占的百分比；密度，指粉尘的质量与同体积的4水质量之比；3）比电阻，指粉尘本体与其表面化学膜电阻率之和；4）可磨性，指粉尘被研磨的难易程度，用待测粉尘与标准粉尘在相同条件下研磨消耗能量或时间之比值表示；5）安息角（静止角、自然倾角），指粉尘自然堆放在水平面上形成圆锥体的底角；6）粘度，指粉尘之间一层对另一层的粘结力；7）亲水性，指粉尘与水接触时被水湿润的程度；8）爆炸极限，指粉尘在空气中遇有高温、明火等发生爆炸的最低质量浓度；9）含水率，指单位体积粉尘中含有水分的数量；10）比表面积，指单位质量粉尘中含有的内表面积与外表面积之和；11）粉尘形状，诸如片状、纤维状、球形等=6 (3-2) 对于非球型颗粒组成的粉尘，其比表面积定义为 Sm=6 （3-3） 式中 φm为—颗粒群的形状系数。即φm =。细砂平均φm =0.75；细煤粉φm =0.73；烟灰φm =0.55；纤维尘φm =0.30。 比表面积常用来表示粉尘的总体的细度，是研究通过粉尘层流体阻力以及研究化学反应、传质、传热现象的参数之一。 3.2.3粉尘的含水量及其润湿性 1）粉尘的含水量 粉尘中所含水分一般可分为三类： a 自由水:附着在表面或包含在凹面及细孔中的水分； b 结合水:紧密结合在颗粒内部，用一般干燥方法不易全部去除的水分； c 化学结合水: 是颗粒的组成部分，如结晶水。 通过干燥过程可以除去自由水和一部分结合水分，其余部分作为平衡水分残留，其量随干燥条件而变化。 3.2.4粉尘的粘附性 粉尘的粘附性是指粉尘颗粒之间凝聚的可能性或粉尘对器壁粘附堆积的可能性。粉尘颗粒由于凝聚变大，有利于提高除尘器的捕集效率，而从另一方面来说，粉尘对器壁的粘附会造成装置和管道的堵塞或引起故障。 一般认为，粘附现象与作用在颗粒之间的粘着力以及与固体壁面之间的作用力有关。时间证明，颗粒细，含水率高及荷电量大的粉尘易于粘附在器壁上，此外，还与粉尘的气流运动状况及壁面粗糙情况有关。所以在除尘系统或气流输送系统中，要根据经验选择适当的气流速度，并尽量把器壁加工光滑，以减少粉尘的粘附。 3.2.5粉尘的安息角 粉尘的安息角是指粉尘通过小孔连续地下落到水平板上时，堆积成的锥体母线与水平面的夹角（也叫静止角或堆积角）。安息角是粉尘物料所具有的动力特性之一。它与粉尘的种类、粒径、形状和含水量等因素有关。多数粉尘的安息角的平均值在35°～36°左右，对于同一种粉尘，粒径愈小，安息角愈大，表面愈光滑和愈接近球形的粒子，安息角愈小。含水率愈大，安息角愈大。安息角是设计除尘设施及管道的主要依据。 3.2.6粒径与分散度 尘粒如呈球形，可取其直径为粒径。但实际上尘粒的形状是很复杂的，多为不定形的。若要求得单一尘粒粒径需借用不同的方法测出起代表性尺寸，叫做尘粒粒径。用的较多的有显微镜粒径、Storkesl粒径、筛分粒径。 粉尘的各种粒级（某一粒径范围，如5～10μm，10～15μm等）所占质量或颗粒数的百分比（%），称为质量分散度或颗粒分散度。粉尘的粒径值是粉尘的主要特性之一，其粒径分布大部分是细尘粒还是粗尘粒，是最关键的数据。 粉尘分散度对除尘工作具有重要的意义，是除尘系统设计、管径计算以及选择除尘设施的主要依据之一。 3.2.7 凝聚性 粉尘微粒产生时的高温，尘粒表面的电荷、布朗运动和声波的震动以及磁力作用，可使尘粒相互撞击而引起凝聚。这一特殊性对除尘的原理和除尘效率起着不可忽视的作用。近年来发展的新型除尘器都设法利用这一特性，超声波除尘器就是利用声波使尘粒凝聚成微粒团，然后在送入旋风除尘器，这样，对于微小尘粒也能获得高效率。 4 除尘方案的确定 除尘方案的确定，就是选择最优的除尘系统，在满足除尘要求的条件下，尽量做到除尘设施的最佳配置，综合考虑各种因素，尽量满足技术和经济合理。 4.1除尘系统的选择 4.1.1除尘系统的分类及特点 4.1.1.1按除尘系统的配置特点和规模可分为： 1）就地除尘系统。除尘设施直接置于生产粉尘的设备上，基本不需要除尘管道。 2）分散除尘系统。把就近性质相同的产尘点用管道连接起来，共用一台除尘设备和除尘风机，是目前较为常用的除尘系统。 3）集中除尘系统。把整个车间或者几个车间的产尘点联结与一个除尘系统，共用一台除尘设备和风机，是目前常用的除尘系统。 4.1.1.2按常用的除尘设备可分为： 1）干式除尘系统。除尘设备用干式除尘器（旋风除尘器、电除尘器、袋式除尘器）不需要水和其他介质做除尘介质。 2）湿式除尘系统。除尘设备常用湿式除尘器（冲激式除尘器、文氏除尘器、水膜除尘器）需要水或其他介质做除尘介质。 3）干湿结合除尘系统。干式除尘器和湿式除尘器联合使用。 4.1.1.3按除尘设备的级数可分为： 1）单级除尘系统：除尘设备采用单级。目前工程上采用的绝大多数为此类除尘系统。 2）多级除尘系统：除尘设备采用二级或二级以上的除尘器，只有在单级不能满足排气标准时才采用多级。 4.1.1.4按除尘设备和风机的位置可分为： 1）负压除尘系统。除尘器位于通风机之前。通过通风机的气体已经经过除尘设备，含尘浓度变低，这样通风机所受的阻力大大降低，运行寿命长，适用于处理初浓度高的含尘气体。 2）正压除尘系统。除尘器位于通风机之后。可以降低能耗，但通风机所受的阻力加大，主要适用于处理初浓度低的含尘气体。 4.1.2除尘系统的设计要点： 1）对除尘系统进行合理的划分和规划。 2）采用适宜的尘源密闭罩或粉尘捕集设备，并且要符合各厂的实际情况。 3）根据粉尘的性质和气体的特性，采用适宜的除尘器和除尘风机。 4）合理地设计和布局除尘管道，除尘器，除尘风机 5）对分散和集中的除尘系统，应设置必要的调节阀门，以保证各扬尘点的风量，还需要设置必要的电气控制和辅助系统。 6）据粉尘的性质和气体的特性，选择合理的粉尘输送设备。 7）要尽可能采用节能技术，降低除尘系统的能耗。 8）要考虑设置必要的检修和维护空间。 4.1.3除尘系统的设计步骤 1）了解工艺流程，工艺设备及其配置情况，根据粉尘在工艺生产的全部过程中的散发情况，确定密闭罩形式和抽风点的位置。 2）根据工艺设备的工作情况和密闭状态，决定除尘点的风量。 3）根据工艺生产情况，抽风点的位置和数量，划分除尘系统。 4）根据抽风点气体中所含粉尘的性质、含尘浓度、气象条件、厂址状况，考虑除尘系统所要达到的具体环境标准，选择净化设备的形式及数量，并布置除尘器的具置。 5）布置管道位置具体走向，绘制平断面草图和系统图。 6）计算系统摩擦阻力和局部阻力。 7）选择风机和电机。 8）选择管道附件。 9）绘制工程图。 4.2除尘设备的选用 4.2.1常用除尘设备的分类及特点[3] 4.2.1.1按除尘机理分类 根据主要除尘机理的不同，目前常用的除尘器可以分为以下几类： 1）重力除尘，如重力沉降室； 2）惯性除尘，如惯性除尘器； 3）离心力除尘，如旋风除尘器； 4）过滤除尘，如袋式除尘器、颗粒程除尘器、纤维过滤器、纸过滤器； 5）洗涤除尘，如自激式除尘器、卧式旋风水膜除尘器； 6）静电除尘，如电除尘器。 4.2.1.2根据气体净化程度的不同，可以分为以下几类： 1）粗净化 主要除掉粗大的尘粒，一般用作多极除尘的第一级。 2）中净化 主要用于通风除尘系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过100mg/m－200mg/m。 3）细净化 主要用于通风空调系统的进风系统和再循环系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过1mg/m－2mg/m。 4）超净化 主要除掉1m以下的细小尘粒，用于清洁度要求较高的洁净房间，净化后的空气含尘浓度视工艺要求而定。 4.2.2除尘器工作机理 除尘器的工作原理都是以作用力为理论基础。根据力的性质不同，设计出不同的除尘器。 4.2.2.1机械除尘器工作机理 机械除尘器有沉降室，惯性除尘器和旋风除尘器三个类别。 沉降室工作原理是利用的是重力，所谓重力就是地球对物体的吸引力。在重力作用下含尘气体的中的粉尘在沉降室被分离出来。 惯性除尘器分离粉尘用的是惯性力。惯性力是反映物质自身运动状态的力，受到外力时，物质改变运动状态。在相同的作用力下惯性小的物体比惯性大的物体容易改变运动状态，即得到的加速度比较大，这对惯性小的粉尘分离是有利的。 旋风除尘器利用的是离心力。所谓离心力是指做圆周运动的物体对施于它的向心分离力。它是依据在旋转体的反作用力，利用离心力分离非均相系统的分离过程通称离心分离。它是依据在旋转过程中质量大的、旋转速度快的物质获得的离心力也大的原理进行工作的。 4.2.2.2电除尘器工作机理 电除尘器分离粉尘靠的是静电力即库仑力。除尘过程分为四个阶段。 1） 气体分离：在电晕级与集尘级之间施加支流高电压（40kv－70kv），使放电级发生电晕放电，气体分离，生成大量的自由电子和正离子。 2） 粉尘荷电气流通过电场空间时，自由电子、负离子与粉尘碰撞并附着其上，便实现了粉尘的荷电。 3） 粉尘沉降荷电持尘在电场中受静电力的作用被驱往集尘级，经过一定时间后达到集尘级表面，放出所带电荷并沉集其上。 4） 清灰 集尘级表面上的粉尘沉集到一定厚度后，用机械振打等方法将其清除掉，使之落入下部灰斗中。放电级也会附着少量粉尘，也需要进行定时清灰。 为保证静电除尘器在高效率下运行，必需将上述四个过程进行得十分有效。 4.2.2.3袋式除尘器过滤机理 袋式除尘器的过滤机理是一个综合效应的结果。粉尘一般由超细微粒到粗粒的各粒径按一定分散度曲线分布的。虽然滤布纤维间的孔隙也许大于100mm以上，但织物过滤却能捕集微粒粒子，过滤机理各种效应是重力、筛滤、惯性碰撞、钩附效应和扩散与静电吸引。当含尘气流流经滤布时，比滤布空隙大的颗粒，由于重力作用沉降了或因惯性作用被纤维挡住了，比滤布空隙小的颗粒和滤布的纤维发生碰撞后或经过时被纤维钩附在滤袋表面（即钩附效应）。较小的粒子，因分子间的布朗运动留在滤布的表面和空隙中，最微小的离子则可能随气流一起流经滤布跑掉了。 4.2.2.4湿式除尘器的工作原理 湿式除尘器的除尘原理属于短程机制，主要是除尘器内含尘气体与水接触有如下过程：温暖粒与预先分散的水膜或雾状液相接触；含尘气体冲击水层产生鼓泡形成细小水滴或水膜；较大的粒子（如大于1mm）在与水滴碰撞时被捕集，捕集效率取决于粒子的惯性及扩散程度。因为水滴与气流间有相对运动，并由于水滴周围有环境气膜作用，所以气体与水滴接近时，气体改变流向绕过水滴，而尘粒受惯性力和扩散的作用，保持原轨迹运动与水滴相撞。这样，在范围内尘粒都有可能与水滴相撞，然后由于水的作用凝聚成大颗粒，被水流带起。这说明，水滴小而多，比表面积大，接触尘粒机会就多，产生碰撞、扩散、凝聚效率也高。尘粒的容重、粒径与水滴的相对速度越大，碰撞凝聚效率越高；而液体的黏度、表面张力越大，水滴直径大，分散得不均匀，碰撞凝聚越低。实验与生产经验表明，亲水性粒子比疏水性粒子容易捕集，这是因为亲水性粒子容易通过水膜的缘故。此外，当尘粒直径和密度小，除尘效率明显降低。为了解决疏水性粉尘和细微粒子效率低的问题，可以往水中加入某些药剂来提高除尘效率。 4.2.3常用除尘器的选用原则 除尘设备的选择正确与否，是除尘系统运行的关键，必须根据粉尘的排放要求、工艺参数、废气的性质、粉尘性质、除尘设备的性能、经济条件和管理水平进行充分的调查研究，结合分析，选用适当的形式的除尘设备，并规定其型号，应按以下原则选用。 4.2.3.1粉尘的性质 如粉尘的粒径分布、浓度、粘附性、吸湿性、浸润性、水硬性、比电阻、爆炸性和纤维性等。 1）大颗粒部分可采用惯性除尘器、旋风除尘器；对细小的颗粒可用袋式除尘器和电除尘器。 2）对与袋式除尘器，入口烟气的含尘浓度在0.2—15g/m3为宜，电除尘器在30 g/m3为宜，如入口粉尘的含尘浓度过高可考虑采用二级除尘系统，第一级采用惯性或旋风除尘器。 3）对于纤维性和粘附性粉尘，不宜采用电除尘器。 4）对低比电阻和高比电阻的粉尘不宜采用电除尘器。 5）对水硬性粉尘不宜采用湿式除尘器。 6）对亲水性粉尘，通常采用湿式除尘器。 4.2.3.2含尘气体的性质 如温度、湿度、气体流量和成分等。 1）温度变化较大且含湿量较大的气体，不宜采用干式除尘设备。 2）气体流量变化较大的，不宜采用旋风除尘器、电除尘器，宜采用袋式除尘器。 3）处理可燃性和爆炸性气体，要采取一定的安全措施，可采用袋式除尘器和电除尘器。 4）要求排入大气的粉尘浓度，要根据排入大气的粉尘浓度和除尘设备入口的浓度，确定适宜的除尘设备。 5）除尘设备的一次性投资和运行费用。 6）与除尘设备相配套的而消耗的气体介质情况如：水、压缩空气和电等，压缩空气气源不稳定，质量不好不宜采用脉冲袋式除尘器。 7）除尘设备的维护管理繁简程度和用户管理水平。 8）粉尘是否有回收价值，有较高回收价值的粉尘宜采用干式除尘设备。 4.2.4除尘器的性能及评价指标 1）除尘器处理量。 2）除尘器的除尘效率及通过率。 3）除尘器的压力损失。 4）除尘器的基建投资与运行管理费用。 5）除尘器的使用寿命。 6）除尘器的占地面积或占用空间体积的大小。 4.2.5常用除尘设备的维护[4] 除尘器及其附属设备常因磨损、腐蚀、堵塞原因而引起设备穿孔、漏气或堵塞，致使除尘效率下降，甚至造成事故。 为使除尘器能长期保持良好的性能，必须定期或不定期地对除尘器及其附属设备进行检查和维护。 4.3除尘器发展展望 近年来国内外除尘设备的发展，着重在以下几个方面： 1）除尘设备趋向高效率 由于对烟尘排放浓度要求愈来愈严格，世界各地趋于发展高效率的除尘器。在工业大气污染控制中，电除尘器与袋式除尘器占了压倒优势。日本除尘设备销售额中，电除尘器及袋式除尘器占的比例分别为45.5%及44%，而湿式除尘器仅为5.5%，旋风为2.1%。我国新增加发电设备中主要以30×104KW以上大容量机组为主。为使大容量机组的风机不磨损，保证安全经济发电，要求经除尘器后烟气含尘浓度控制在较低水平。20世纪90年代后，我国新建火电机组和许多老的改造机组大量配备电除尘器，到上世纪末电除尘器几乎一统火电天下，设计除尘器效率也由98%~99%提高到99.2%~99.7%不少国家的排放标准规定，燃煤烟气排放到大气环境中的浓度不得高于50mg/m3。 2）发展处理大烟气量的除尘设备 当前，工艺设备朝大型化发展，相应需处理的烟气量也大大增加。如500t平炉的烟气量达50×104m3/h之多，600MW发电机组过滤烟气量达2.3×106m3/h，没有大型除尘设备是不能满足要求的。国外电除尘器已经发展到500～600m2，大型袋式除尘器的处理烟气量每小时可达几十万到数百万立方米，上万条滤袋集中在一起形成“袋房”，扁袋占用空间少，这种除尘装置正得到迅速发展。 3）着重研究提高现有高效率除尘器性能 国内外对电除尘器的供电方式、各种部件的结构、清灰、解决高比电阻粉尘捕集等方面做了大量工作，从而使电除尘器运行可靠，效率稳定。对于袋式除尘器着重于改进滤料及其清灰方式，使其适宜于高温、大烟气量的需要，扩大应用范围。湿式除尘器除了继续研究高效文丘里管除尘器外，主要研究低压降、低能耗以及污泥回收利用设备。 4）发展新型除尘设备 宽间距或脉冲高压电除尘器、环形喷吹袋式除尘器、顺气流喷吹袋式除尘器等等，都是近20年来发展起来的新型除尘设备。多种除尘机理共同作用的新型除尘设备也进展迅速，如带电水滴湿式洗涤器、带电袋式除尘器等。此外，还有利用高压水喷射、高压蒸汽喷射的除尘设备。但燃煤电厂的煤越磨越细，煤的含硫量越来越低，排放标准越来越严格，开发高效、低耗的新型除尘器已势在必行。 5）重视除尘机理及理论方面的研究 工业发达国家大都建立一些能对多种运行参数进行大范围调整的试验台，研究现有各种除尘设备的基本规律、计算方法，作为设计和改进设备的依据，另一方面探索一些新的除尘机理，试图应用到除尘设备中去。电子计算机技术也逐步渗入到除尘技术领域，使除尘设备的研究和应用提高到一个新的水平。 4.4除尘方案的比较选择 4.4.1除尘方案的初步选择 根据筛分车间产尘设备排风量大，产尘量大，粉尘浓度高，粗颗粒粉尘分散度较高等条件，并结合以上介绍的各种除尘系统和除尘设备的特点及除尘设计的设备选用原则，本设计初步拟订采用干式除尘系统进行除尘净化。经初步考虑有以下三种可行方案： 1）除尘器采用二个旋风除尘器串联的二级、负压、分散除尘系统。 2）除尘器只采用一个袋式除尘器的一级、负压、分散除尘系统。 3）除尘器采用一个旋风除尘器和一个袋式除尘器串联的二级、负压、分散除尘系统的方案。利用旋风除尘器处理风量大、阻力适中、结构简单、管理方便、费用低、对大颗粒粉尘除尘效率较高的特点，将含尘气流进行预处理，除掉其中的大部分粗颗粒粉尘，从而也减轻了袋式除尘器的工作强度，余下的细微颗粒再利用袋式除尘器对细微颗粒除尘效率高的特点，由袋式除尘器进行净化处理，然后将净化后的气体排出车间。除尘器收集的粉尘颗粒由排灰装置排出，进行另行处理。这种方法将旋风除尘器和袋式除尘器两者的优缺点进行优化组合，充分利用了袋式除尘器和旋风除尘器的优点，也最大限度的避开了袋式除尘器不能处理大粉尘量、设备阻力大、清灰麻烦、管理不便和旋风除尘器对细微颗粒除尘效率比较低、排出粉尘体积浓度比较高的不足。 由于这三种方案的除尘效率都接近都较高，也都可以达到国家有关除尘规范中要求的大气粉尘浓度的排放要求（150mg/m3）。但经过经济、技术等各项指标的对比，显然方案（3）更合理，更具实用性，所以初步采用方案（3）作为本次设计的除尘方案，即采用旋风除尘器作为一级除尘，袋式除尘器为二级除尘的二级、负压、分散除尘系统方案。 4.4.2除尘方案的可行性分析 由于筛分车间是上下两台共4套8台筛子，所以为了方便，减少复杂程度，采用上下两台一套除尘系统。其中前二套211-221，212-222，风量相同；后二套，213-223，214-224处理风量相同。前二套处理风量为20598m3/h，后二套处理风量为23772 m3/h，由于采用大容积密闭罩（见第5章第一节），所以假定粉尘中约30%的大颗粒在密闭罩内沉降，只有约70%的细微粉尘被吸进除尘管道内，在罩内落下的粉尘在每天的检修和歇班时间内用水进行冲洗，泥浆有沟槽排出。则其除尘器进口粉尘浓度分别为： C1==2447， mg/m3 （4-1） C2==2238， mg/m3 （4-2） 由下表通用旋风除尘器的分级效率可计算的粉尘通过旋风除尘器一级除尘后的出口粉尘浓度 表4—1通用旋风除尘器分级效率 各项参数 粉尘的粒径范围，mm 分级效率，% 0~5 5~10 10~20 ＞20 40 79 92 99.7 由前面给出的各个筛的粒径频率分布，则各套除尘系统的全效率和旋风除尘器出口粉尘浓度分别为： 211-221： η1=（38.5+18.5）×0.4+26.5×0.79+12×0.92+6.5×0.997=61% 旋风除尘器出口浓度为 2447×（1-0.61）=954，mg/ m3 212-222： η2=（30.5+21.5）×0.4+26×0.79×15.5×0.92×6.5×0.997=62.08 旋风除尘器出口浓度为 2447×（1-0.6208）=928，mg/ m3 213-223： η3=（34.5+20）×.4+29×0.79+13×0.92+3.5×0.997=60.1% 旋风除尘器出口浓度为 2238×（1-0.601）=893，mg/ m3 214-224：η4=（37.5+20）×0.4+24.5×0.79+12×0.92+6.5×0.997=61% 旋风除尘器出口浓度为 2238×（1-0.61）=873，mg/ m3 各套除尘系统中粉尘经过一级除尘后的粉尘浓度都大于100 mg/ m3，不能满足排放要求，因此需要经过除尘，袋式除尘器的除尘效率近似取99.7%，则各套系统的出口粉尘浓度分别为： 211-221：954×（1-0.997）=2.86 ，mg/ m3 212-222：928×（1-0.997）= 2.78，mg/ m3 213-223：893×（1-0.997）=2.68，mg/ m3 214-224：873×（1-0.997）= 2.62，mg/ m3 各套系统的出口粉尘浓度均满足排放要求。另外，方案（3）选用的设备以及其施工难度所要求的经济条件都是天安一矿所能接受的，因此方案（3）被证明是可行的。 5 除尘系统模块设计 除尘系统是目前应用最广泛，最有效的粉尘控制方式，能够满足严格的粉尘排放标准的要求。它是利用风机产生的动力，将含尘气体经抽风管道进入除尘设备内进行净化，净化后的气体经排气管道排气，回收的粉尘由排灰装置排出。一个完整的除尘系统应有集气罩、管道、除尘设备、除尘风机、排灰装置、电机及相应的电气控制系统与辅助系统构成。 除尘系统设计主要包括：除尘系统的选择；集尘罩的选择和设计；管道的设计选择和阻力计算；除尘设备的设计和选型计算；风机的选型计算等。 5.1吸尘罩的选择和设计 局部排气罩是局部通风系统的重要组成部分，在局部通风系统中，局部排气罩（吸风口）是直接与有害物（有害气体粉尘）接触、控制和捕集有害物的构件，通过局部排风罩罩口的气流运动，可在有害物散发地点直接捕集有害物或控制其在车间内阔但，保证室内工作区有害物浓度不超过国家卫生标准的要求。它的性能好坏直接影响整个系统通风系统的优劣，设计完善、良好的排气罩，能在不妨碍工艺操作的前提下，用最少的排风量即可达到良好的控制效果。 5.1.1局部吸尘罩的选择 5.1.1.1局部吸尘罩的基本形式 按工作原理的不同，局部吸尘罩可分为以下几种基本形式。 1）密闭罩：密闭罩是将有害物散发源或整个设备全部密闭在罩内，使粉尘或有害气体限制在局部范围内，只留较小的工作孔对罩内抽风，排出其内污染空气，保护罩内负压，使罩内有害物不致溢出。这种装置适合于有害物散发量大，无方向性散发，才其它形式排风罩控制效果不理想的场所。密闭罩的控制效果好，处理风量小，不受外界因素干扰。但罩内检修不便，有的看不到罩内的工作状况。当工艺条件允许时，应优先考虑采用密闭罩。 2）柜式排风罩（通风柜）：柜式排风罩的结构和密闭罩相似，由于工艺操作需要，罩的一面可全部敞开操作人员也可以进入柜内工作。它可以切断室内干扰气流，防止室内形成局部涡流，使有害物得到较好控制。 3）外部吸气罩：由于工艺条件限制，生产设备不能密闭时，可以在有害物附近，依靠罩口的抽吸作用，在有害物发散地点造成一定的气流运动，把有害物吸入罩内。这类排风罩统称为外部吸气罩。 4）接受式排风罩：将由于有些生产过程或设备本身产生或诱导一定的气流运动，带动有害物一起运动时的情况，把排风罩设在污染气流前方，让它直接进入罩内。这类排风罩称为接受罩。 5）吹吸式排风罩：它是以射流作为动力，将有害物输送到罩口再由其排除，或者利用射流阻挡、控制有害物的扩散。这种把吹和吸结合的通风方法称为吹吸式通风。由于吹吸式通风依靠吹、吸气流联合工作进行有害物的控制和输送，它具有风量小、污染控制效果好、抗干扰能力强等特点。 5.1.1.2局部吸尘罩的设计注意事项 1）排气罩的设计、安装不能妨碍工艺操作和检修。要和工艺密切配合，使局部排气罩的配置与生产的基本工艺协调一致，力求影响工艺操作。 2）为了有效的捕集粉尘，局部排气罩应尽可能设置在污染源的上方包围或靠近有害物发生源，使有害物局限于较小的空间，尽量减少控制范围和敞开面积，便于捕集和控制。 3）吸尘罩的结构和形式应在满足生产的前提下，保持一定容积，而且排气罩的控制气流流动方向应尽可能与污染气流流动方向一致。 4）要防止周围外界不利因素的干扰。要尽可能避免或减弱干扰气流如穿堂风、送风气流对吸气气流的影响。 5）要避免被污染了的气流通过人员的呼吸区。设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围。 6）根据生产工艺及排尘特点，对污染源选择采用最佳的排气罩形式，力求以最小的风量控制风速。 7）局部排风量较大的车间，应考虑补风。 8）排风罩应力求简单、造价低，便于制作安装和拆卸维修。排气罩的阻力应尽量合理。 9）排风罩所使用的材料要求来源广泛，价格低廉，易于加工操作。如排除与腐蚀性的气体，设备材料应防腐。 10）在工艺条件允许的条件下，排气吸尘罩的开口面积应尽可能缩小，罩内风速取0.2—0.3m/s，以防止物料或系统能量的损失。 11）排气罩要重量轻，操作灵活，启闭方便，一般要设置调节阀门和检查孔。为了进行除尘系统的风量调整还应在干、支管上设测孔。 根据以上介绍对各种局部排气罩的介绍和分析并结合筛分车间呢一设备产尘的实际情况，本设计选用密闭罩进行粉尘捕集。 5.1.2密闭罩的选择 5.1.2.1密闭罩的形式 防止密闭罩随工艺设备及配置的不同，形式是多样的。 a 根据工艺设备的操作特点，密闭罩有固定式和移动式两种形式。 b 按照它和工艺设备的配置关系，可分为三类： 1）大容积密闭罩：指将产生粉尘的设备（包括传动机构）或地点全部封闭起来，形成独立的小室的密闭罩。其特点是：罩内容积大，可利用罩内循环气流消除或减少局部正压，防止粉尘外溢飞散，可使大颗粒粉尘沉降下来，设备检修可直接在罩内进行，清灰也方便。这种密闭罩适用于产尘量大、多点扬尘、检修频繁而不宜采用局部或整体密闭罩的情况。 2）整体密闭罩：指将产生粉尘的设备或地点大部分封闭起来，设备的传动设备部分留在外面的密闭罩。这种方式适用于具有振动的设备或产生气流速度较大的产尘点。 3）局部密闭罩：指将产生粉尘的设备或地点局部封闭起来，工艺设备留在外面的密闭罩。这种方式适用于产生气流速度较小、集中且连续的产尘点。 5.1.2.2密闭罩的选用原则及设计要点 1）密闭罩的形式基本上可分为局部密闭罩、整体密闭罩和大容积密闭罩。 2）抽风口应设在罩内正压较高处；抽风口不应设在含尘浓度高或飞溅区，尽量使带走的物料最少。 3）密闭罩的结构都必须保证在不影响设备运行的情况下，尽可能的减少缝隙和空口面积，做到严密； 4）密闭罩应尽可能避免连接在振动或往复的设备上。必要时采用软连接。 5）为工艺操作和检修拆卸的方便，密闭罩尽可能做成装配式的。 6）罩上设置的为了设备必要的操作、检修、观察与清扫用的操作门、观察窗、检修门应尽量小，并要开关灵活、严密。 5.1.3密闭罩的确定 根据生产车间的实际情况： 1）振动筛面面积大、产尘点多、发尘量大，而且为阵发性高速粉尘。 2）经实际应用验证，用整体密闭罩不能有效的防止粉尘由缝隙喷出。 3）振动筛的震动频率和幅度都很大，不宜将密闭罩整个安装在筛之上，这样会增加筛子的工作强度。 4）粉尘中大颗粒占尽30%左右，而且粒径大于74微米，利用大空间可以使其沉降，减少除尘系统的粉尘吸入量。 5）设备之间有充足的空间，而且经济上比较合理。 6）筛分车间为二班制，每班7小时，其余10小时用于设备的检修和除尘，时间充裕。 由以上各点，并结合各种密闭罩的特点，本设计选用大容积密闭罩。 5.2系统排风量的确定 除尘系统的排风量的选取和确定是关系到除尘系统的投资、运行效果的关键。排气量选取过大，将增加除尘系统的能力，加大系统的投资和运行费用，造成不必要的浪费；排气量选取过小，会影响除尘系统的捕集效果，不能完全有效的控制各扬尘地点的粉尘，因此需要认真进行除尘系统排气量的确定。 5.2.1排风量的确定原则 一般情况下密闭罩的排风量主要由两部分组成，即被运动物料带入密闭罩内的空气量与密闭罩不严密处吸入的空气量。在实践中，对于不同的设备，它们的工作特点、密闭罩的结构形式及尘化气流的运动规律各不相同，难以用一个统一的公式进行计算。目前大多数按经验公式确定。 常用的经验公式有： a 按截面风速计算排风量 （5-1） 式中 A——密闭罩有效净截面面积，m2 ——控制风速，取0.25—0.5m/s Q——密闭罩的排风量，m3/h b 按缝隙面积计算排风量 （5-2） 式中 Q——密闭罩的排风量，m3/h。 ——一些考虑不到的缝隙面积而增加的安全系数。一般取1.05—1.1。 ——密闭罩上开启口及缝隙的总面积。 V——通过缝隙或空口的风速，一般取1—4 m/s。 c 按换气次数计算排风量 （5-3） 式中 Q——密闭罩的排风量，m3/h S——密闭罩的容积，m3 N——换气次数。 由除尘系统排气量的设计原则： 1）按工艺设备出厂规定的排风量。 2）按工艺设备的有关技术参数进行计算确定排风量。 3）按尘源密闭罩的形式、控制风速进行计算确定排风量。 4）按类似除尘系统的经验公式和数据确定排风量。 这里选择按尘源密闭罩的形式、控制风速计算确定排风量。即大容积密闭罩的排风量为系统的排风量。 5.2.2密闭罩排风量的确定 按截面风速计算排风量适用于对大容积密闭罩排风量的计算，本设计采用此方法。 式中 A——密闭罩有效净截面面积，m2 ——控制风速，取0.25—0.5m/s Q——密闭罩的排风量，m3/h 5.2.2.1 A的确定 选用大容积密闭罩时，需考虑粒子向外喷射的最大水平距离才能确定罩的合适容积。 由粒子向外喷射的水平初速度计算公式： （5-4） 式中——粒子向外喷射的水平初速度m/s ——振动筛的排气容积m3 ——排气面积m2 则得前二套，即211-221，212-222香蕉筛粒子向外喷射的水平初速度 ＝=0.14，m/s 213-223，214-224二套香蕉筛粒子向外喷射的水平初速度 ＝=0.16，m/s 又以初速度向外喷射的粒子的水平距离公式可知粒子速度衰减为零时的运动距离： （5-5） （5-6） 式中 ——粉尘密度，mg/m3 dp——粉尘粒径， ——动力粘性系数，1.8 将各粒径粉尘参数带入公式，可得各粒径粉尘的停止距离，见下表5-1： 表5-1 各粒径粉尘的停止距离 dp, 1 3.5 7.5 15 20 50 100 ,s 0.06 0.735 3.375 13.5 24 0.01 0.06 ,cm 1.8 4.4 0.01 0.04 0.07 0.45 1.8 由以上各粒径粒子的停止距离，同时考虑生产车间设备的形状和生产工艺流程，本设计将密闭罩体积取为：罩边距筛体0.5m，顶部距筛面0.3 m，则前二套系统即211-221和212-222的密闭罩有效净截面面积为： A1=（6.091+1.0）（2.445+1.0）—6.0912.445=9.536，m2 A2=(8.375+1.0) (3.1+1.0)—8.3753.1=12.475，m2 的确定 吸捕速度的确定应尽量合理，太大会增加系统的处理风量；太小会使粉尘喷出。一般要使粒子被吸走，（为粒子的沉降速度）。 已知 = （5-7） 由于除尘系统中的粉尘粒子一般都小于50微米，沉降运动按处于紊流区计算，所以 ＝ （5-8） 式中 ——粉尘密度 2.0103kg/m3 —气体密度 1.2103kg/m3 ——粉尘粒子直径 ——动力粘性系数 1.810-5PaS g——重力加速度 9.8m/s2 将已知各值代入上式，得各粒径粒子的沉降速度表(见表2) 表5-2 各粒径粒子沉降速度表 ， 10 20 50 100 150 200 ， m/s 2.4 9.6 0.06 0.24 0.54 0.96 结合上述条件取=0.3m/s带入式中，有：前二套的排风量 ，m3/h 后二套为 ，m3/h 则前二套系统的排风量为2Q1=20598，m3/h 后二套系统的排风量为23772， m3/h 5.2.3密闭罩上开启口及缝隙的总面积 按缝隙面积计算排风量 （5-9）式中 Q——密闭罩的排风量，m3/h。 ——一些考虑不到的缝隙面积而增加的安全系数。一般取1.05—1.1。 ——密闭罩上开启口及缝隙的总面积。 V——通过缝隙或空口的风速，一般取1—4 m/s。 （密闭罩内的最小负压值，一般取1.96—9.8Pa） m2 =2.35m2 所以，须在密闭罩两侧高2.5m处开一条0.5m2.0m的缝隙，加装百叶窗，叶片朝上防止粉尘外溢，进行吸风。 5.2.4设备连接 由于筛分车间是上下两台共4套8台，所以为了方便，减少复杂程度，采用上下两套除尘系统。而对于每套而言，上下两台是以并联方式由抽风机抽气形成负压。 5.3除尘器的选择 5.3.1旋风除尘器的优点 1）设备简单，造价低； 2）设有传动机构及运动的部件，维护修理方便； 3）可用于高温含尘烟气的净化； 4）可承受内外压力； 5）可干法清灰，可用它回收有价值的粉尘； 除尘器敷设耐磨，耐腐蚀内衬后，可用以净化含高腐蚀性的粉尘烟气； 5.3.2 旋风除尘器的选型步骤[7] 旋风除尘器的选择原则如下： 1）旋风除尘器净化气体量应与实际需要处理的含尘气体量一致。选择除尘器直径时应尽量小些。如果要求通过的风量较大，可采用若干小直径的旋风除尘器并联为宜。 2）旋风除尘器入口风速要保持10~23m/s，低于15m/s时其除尘效率下降；高于23m/s时，除尘效率提高不明显，但阻力损失增加，耗电量增高很多。 3）选择除尘器时，要根据工况考虑阻力损失及结构损失尽可能使之动力消耗减少，且便于制造维护。 4）旋风除尘器能捕集到的最小尘粒应于或稍小于被处理气体的粉尘粒度。 5）当含尘气体温度很高时，要注意保温，避免水分在除尘器内凝结。假如粉尘不吸收水分，露点为30℃~50℃时，除尘器温度最少应高出30℃左右；假如粉尘的吸水性较强（如水泥、石膏和含碱粉尘等），露点为20~50℃时，除尘器温度应高出露点温度40~50℃。 6）旋风除尘器结构的密闭要好，确保不漏风。尤其是负压操作，更应注意卸料锁风装置的可靠性。 7）易燃易爆粉尘（如煤粉）应设有防爆装置。防爆装置的通常做法是在入口管道上加一个安全防爆阀门。 8）当粉尘的黏性较小时，最大允许含尘质量浓度与旋风筒直径有关，即直径越大其允许含尘质量浓度也越大。具体关系见表。 表5-3 旋风除尘器直径与允许含尘质量浓度的关系 旋风除尘器直径，mm 800 600 400 200 100 60 40 允许含尘质量浓度，g·m-3 400 300 200 150 60 40 20 5.3.3 旋风除尘器的确定 由处理风量和除尘效率的要求，比较各种旋风除尘器的性能，四套均选用XS-10A型旋风除尘器。 5.3.3.1 XS 型双旋风除尘器 XS型双旋风除尘器的主要特点是具有下排气口和灰口的结构。含尘气体从入口进入大蜗壳，在旋转气流离心力的作用下，粉尘逐渐浓缩至大蜗壳的边壁上；同时在旋转过程中气流向下扩散变薄。当旋转到270°时，最边缘上的约15%~20%的浓缩气流携带大量粉尘进入小旋风分离器，未进入小旋风分离器的内层气流一部分进入平蜗壳，在大旋风筒中继续旋转分离；另一部分通过芯管壁之间的间隙与新进入除尘器的气体汇合，形成新的旋流气流，以增加细颗粒粉尘的捕集机会。这两部分气流净化后进入大旋风排气芯管，它与小旋风排气汇合后一同排出除尘器，粉尘则分别收集在大、小旋风筒下部的灰斗中。 XS型双旋风除尘器可分为XS-1-20AX型两种，本文选用的XS-10A型除尘器的主要技术性能及旋风除尘器的外形尺寸如下表： 表5-4 旋风除尘器的外形尺寸及技术性能指标 型号类别 大旋风筒直径，mm 进口风速，m/s 质量，kg 压力损失，Pa D0 D1 XS-10A 920 26 1180 253 956 856 型号类别 风量， m 3/h d 0 B H 0 H 1 XS-10A 20728 514 750 5422 2952 型号类别 H 2 R1 L 0 L B1 b XS-10A 1750 727 954 1500 618 206 型号类别 φ φ0 φ1 n-φ2 φ2 φ5 XS-10A 12 857 900 12-12 200 150 而对于XS型的除尘效率 由通用旋风除尘器分级效率分别为表5—5 前面我们已经论述并计算证明了本设计采用二级除尘的必要性和合理性（第4章第4节），这里就不再论述了。 表5-5 通用旋风除尘器分级效率 各项参数 粉尘的粒径范围，mm 分级效率，% 0~5 5~10 10~20 ＞20 40 79 92 99.7 5.3.4 袋式除尘器的选择 根据选型原则以及风量、厂房空间布置要求前二套和后二套系统分别选用脉冲喷吹袋式除尘器LCPM160-10-2000和LCPM160-10-2700，具体的参数和尺寸见表5—6 。其外形尺寸如表5—7及表5—8。设备图如图纸。 5.3.4.1脉冲喷吹袋式除尘器简介 脉冲喷吹袋式除尘器是以压缩空气为清灰动力，利用脉冲喷吹机构在瞬间放出压缩空气，诱导数倍的二次空气高速射入滤袋，使滤袋急剧膨胀，依靠冲击振动和反向气流清灰的袋式除尘器。 脉冲喷吹袋式除尘器是一种高效除尘净化设备，采用脉冲喷吹的清灰方式，具有清灰效果好净化效率高、处理气量大、滤袋寿命长、维修工作量小、运行安全可靠等优点；但脉冲控制系统较为复杂，维护管理水平要求较高，并需要压缩空气，而且当供给的压缩空气压力不能满足要求时，清灰效果会大大降低。 脉冲喷吹袋式除尘器具有多种形式，如逆喷、顺喷、对喷、环隙喷吹等。吹气源压力为低于0.4Mpa者称为低压喷吹；喷吹气源压力高于0.4Mpa者称为高压喷吹。 1）LCPM型侧喷脉冲除尘器 LCPM型侧喷低压脉冲除尘器的主要特点如下所述。 a 取消了喷吹管及每个滤袋上口的文氏管装置，设备阻力低，安装、维护、换袋简便。 b 喷吹压力低，只需100~150kPa便可实现理想清灰，并采用了低压直通阀结构形式，易损件使用寿命超过1年。 c 滤袋笼骨可分硬骨架和弹簧骨架两种形式，可适用于不同用户的各种需求。 d 可掀的精巧小揭盖，在保证密封的前提下，开启灵活、自如，机外换袋方便。 表5-6 LCPM型脉冲除尘器性能参数 型号规格 滤袋长度，mm 滤袋数，条 分室数，个 过滤面积， m2 处理风量， m3·h 设备阻力，KPa LCPM160-10-2000 2000 160 10 120.5 7200~21600 1.029 LCPM160-10-2700 2700 160 10 160 9600~28800 1.029 表5-7 LCPM160-10-2000型除尘器外形尺寸 规格型号 h2 h2 h H H3 H2 H1 C B A LCPM160-10-2000 960 1803 2000 4399 3345 2965 2715 1493.5 3839 4139 型号规格 过滤风 m· min-1 除尘效率，% 耗气 量，m3 ·阀·次 电功率，KW 外形尺寸/长×宽×高，mm 设备重，kg LCPM160-10-2000 1~3 ≥99.5 0.15 1.5 4139×2042×4399 5900 LCPM160-10-2000 1~3 ≥99.5 0.15 1.5 4139×2042×4399 64000 型号规格 过滤风速， m·min-1 除尘效率，% 耗气量， m3·阀·次 电功率，KW 外形尺寸/长×宽×高，mm 设备重，kg LCPM160-10-2000 1~3 ≥99.5 0.15 1.5 4139×2042×4399 5900 LCPM160-10-2000 1~3 ≥99.5 0.15 1.5 4139×2042×4399 64000 表5-8 LCPM160-10-2700型除尘器外形尺寸 规格型号 h2 h2 h H H3 H2 H1 C B A LCPM160-10-2000 960 1803 2700 5039 3345 2965 2715 1493.5 3839 4139 1）构造特点 LCPM型侧喷低压脉冲除尘的构造见图纸。其构造特点是气包的喷吹装置放在除尘器侧部，上部不设喷吹管和导流文氏管。 a 上箱体，包括可掀小揭盖等。 b 中箱体，包括花板、滤袋及笼骨、矩形诱导管、低压气包、中箱体检查门、进风管、串风管等。 c 下箱体及灰斗，包括灰斗检查门、螺旋输送机及传动电机、出灰口、支腿等。 d 喷吹系统，包括脉冲电磁阀、脉冲控制仪。 2）工作原理及性能参数 含尘气体由进风口进入进风管内，通过初级沉降后，较粗颗粒尘及大部分粉尘在初级沉降及自身质量的作用下，沉降至灰斗中，并经螺旋输送机构将粉尘从出灰口排出；另一部分较细粉尘在引风机的作用下，进入中箱体并吸附在滤袋外表面上，洁净空气穿过滤袋进入箱体并流经矩形诱导管，汇集在出风箱内由出风管口排出。随着过滤工况的不断进行，积附在滤袋表面上的粉尘亦将不断增加，相应就会增加设备的运行阻力。为了保证系统的正常运行，必须进行清灰来达到降低设备阻力的目的。 由第4章计算结果可以看到，经过二级除尘粉尘浓度已经降得很低不但达到了工业排放标准＜100 mg/ m3，而且还达到了车间人体呼吸要求＜10 mg/ m3，所以经过净化后的气体不用排到外面大气中，可以在车间内循环使用，这不但节约了设计成本，还能够保持车间的热湿平衡，尤其对于冬天来说更为重要。 5.4管道的选择设计与阻力计算 5.4.1风管材料的选择 风管材料应根据使用要求和就地取材的原则选用。 薄钢板是最常用的材料，有普通钢板和镀锌钢板两种，他们的优点是易于工业化加工制作，安装方便，承受较高的温度，镀锌钢板具有一定的防腐性能。除尘系统管路因管壁磨损大，通常用厚1.5—3.0mm的钢板。这里采薄钢板。凤管的形状有圆形，矩形及配合建筑空间要求而确定的其它形状，为了最大限度地利用材料，实现风管制作，安装机械化工作，我国规定了风管统一规格，设计时风管尺寸直接按规定确定。这里采用圆形风管。 5.4.2风管布置原则 1）布置风管时，应于土建，工艺，电气，给排水等有关工种密切配合，协同工作，在生产工艺和现场条件允许的前提下，在满足净化要求的前提下，系统的管道应力求简单紧凑、操作、维护方便并使管路段，以减少运行费用，使占地和空间小，投资省，在可能条下，力求整齐美观。 2）为便于施工，检修，风管与梁、柱、墙、设备之间应保持一定的距离。一般保温管外表面距墙或保温管道外表面之间的距离不小于100—200mm，（大管取大值）；不保温管外表面距墙或不保温管道外表面之间的距离不小于150—200mm，要考虑安装焊接时的需要。 3）多个污染源的场合，可以分散布置多个独立系统；除尘系统的吸风点不宜超过5—6个，当吸风点之间的距离不大或各并联支管之间的有利损失仍可以平衡时，则吸风点的数量可以增加，但最多不超过20个。 4）除尘质量浓度较大时，除尘风管以垂直或倾斜（45°—60°）布置为宜，斜管段与水平夹角应大于粉尘的自然安息角，如果必须水平布置时，风管内应保持足够大的流速，并应采取方式防止积尘的措施，风管愈短愈好，为方便清扫，除尘管路在适当的部位应设置清扫口。 5）降低系统的阻力损失，管道弯头的曲率半径以取管径的1.5—2.0倍为宜；除尘支风管应尽可能从侧面或上部与主管连接，管道的三通及主管与主管的连接处，以取夹角小于35°为宜；管道渐扩管和渐缩管的扩张角以10°—20°为宜收缩角以25°为宜。 6）风机入口与管道的连接以渐扩管和渐缩管为好，风机出口管不应直接转弯，必须转弯时，转弯的方向应于叶轮旋转方向一致。 7）为系统启动方便，风机入口管道上应安装调节阀们，风机入口管道上应设置环境保护检测用的监测孔，必要时应考虑对风管作保温处理。除尘管道的压力必须保持平衡。 5.4.3风管管径的确定 圆形除尘管道的直径确定公式为： Q=3600 （5-10） Dn= （5-11） 式中 Dn——除尘管道直径，mm； Q——除尘管道内风量，m3/h； ——除尘管道内风速，m/s； 由规程可知煤尘除尘管道内要求的最小风速为：垂直风管11m/s，水平风管13m/s。管道内最大风速在16~18m/s之间。假设=17 m/s 5.4.3.1对于211-221，212-222两套系统 1）1管路 Dn1=＝=463.0，mm； 按统一标准取Dn1=450mm,壁厚2.0mm，则风管中的实际风速： ＝＝=17.9，m/s，Rm=7.5，Pa/m； 2）2管路 Dn2=＝=463.0，mm 按统一标准取Dn2=450mm ，壁厚2.0mm，则风管中的实际风速： ＝＝=17.9，m/s，Rm=7.5，Pa/m 3）3管路 Dn2=＝=654，mm； 按统一标准取Dn3=670mm，壁厚3.0~4.0mm，则风管中的实际风速 ＝＝=16.2，m/s，Rm=3.8，Pa/m； 而对于4，5管路管径及阻力大体同3管路。 5.4.3.2 对于213-223，214-224管路 假设=17m/s，那么管路图如下： 1）1管路 Dn1=＝=529.6，mm， 按统一标准取Dn1=530mm，壁厚2.0mm，则风管中的实际风速： ＝＝=16.97，m/s，Rm=6.7，Pa/m 2）2管路 Dn2=＝=463，mm， 按统一标准取Dn2=450mm，壁厚2.0mm，则风管中的实际风速： ＝＝=17.9，m/s，Rm=7.6，Pa/m 3）3管路 Dn2=＝=718，mm， 按统一标准取Dn3=700mm，壁厚3.0~4.0mm，则风管中的实际风速： ＝＝=17.8，m/s，Rm=3.8，Pa/m， 而对于4，5管路管径及阻力大体同3管路。 5.5管道压力损失计算 通风管道的压力损失计算是在系统和设备布置、风管材料、各送排风点的位置和风量均已确定的基础上进行的。其主要目的是，确定各管段的管径和阻力，保证系统内达到要求的风量分配。最后确定风机的型号和动力消耗。在有的情况下，风机的风量、风压已经确定，要由此去确定风管的直径。 风管的水力计算方法有假定流速法、就如前面所述那样，还有压损平均法和静压复得法等几种，目前常用的就是假定风速法。 为了保证各送、排风点达到预期的风量，两并联支管的阻力必须保持平衡。对除尘系统阻力差应不超过10%。之所以要保持管路平衡是因为，如果两条管路压力损失相差过大的话，那么就像并联电路电流分配一样，相应的风量分配会发生改变，影响除尘系统的正常工作。 5.5.1 压力损失计算步骤 1）对所要进行损失计算的系统管段进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。 2）选定最不利管路，并标出其顺序标号。 3）根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利管路上各管段的断面尺寸和单位长度的摩擦阻力。 4）在有分支管路的情况下，在它们的汇合点（一般为三通）进行管路压力平衡计算。如果不满足阻力平衡要求，则应重新确定。 a 确定设备如除尘器、风机的压力损失。 b 最后根据上述所得的压力损失，再结合其他修正值以及系统模块设计要求来选风机和电动机。 5.5.2 压力损失计算步骤 摩擦阻力计算公式[8] △P= （5-12） 式中 △P—气体管道摩擦阻力损失，Pa； λ—摩擦阻力系数； L—管道长度，m； v g—除尘管道内风速，m/s； ρg—气体密度，1.2kg/m3； R—管道水力半径，圆形管道R=D/4； 本系统用到的四种型号的管道，分别为450mm，530mm，670mm，700mm，这几种。 由局部阻力公式 △P= （5-13） 式中 △P—局部阻力，Pa； λ—局部阻力系数 ρ—气体密度，1.2 kg/m3； —除尘管道内风速，m/s； 5.5.2.1对于211-221，212-222 管路布置如图5-1： a 摩擦阻力 1）1管路，Dn1=450mm，=17.9 m/s，L=L1+L2+L3=1+2.15+7.8=11 ，m △P1=11×7.5=82.5 ，Pa 图5-1 小筛分破碎车间系统图 2）2管路，Dn2=450 mm，=17.9 m/s， L= L1+L2+L3=0.54+1.7+1.12=3.36， m △P2==3.36×7.5=25.2 ，Pa b 局部阻力 1）1管路，一个上吸罩，两个90°弯头，在A处一个30°合流三通，如图5-2 局部阻力系数分别为ζ=1.0，0.15，对于三通有： ， 查得ζ1=0.48，ζ2=0.20 则局部阻力为 △P1=（1+0.15×2+0.48）＝342 ，Pa 图5-2 2）2管路局部阻力损失 一个上吸罩和一个90°弯头，一个60°弯头，还有一个与1管路相交的三通，局部阻力系数分别为0.15，0.12，0.2 则局部阻力为 △P2=（1+0.15+0.12+0.2）=282 ，Pa 对1，2管路进行阻力平衡计算，则 1管路总阻力为：342+82.5=424.5，Pa 2管路总阻力为：282+25.2=307.4，Pa 27.6%＞10%， 不符合管路规范要求。必须重新计算，由公式： D2=D1 （5-14） 式中 D2—调整后的管道直径，mm P2—调整后的管道压力，Pa 则 D2=450=418 ，mm， 按统一标准取Dn2=420 mm，壁厚2mm，则风管中的实际风速： =＝=20.65 ，m/s，Rm=10.1 ，Pa/m 那么由压力调整公式： P2′=P1 （5-15） 式中 P2′—调整后的管道压力，Pa；则 P2′=P1=307.4×=417.7 ，Pa， 那么，管道的阻力平衡校核 ==-1.6%＜10%， 满足管路平衡要求。 5.5.2.2对于213-223，214-224 管路布置如图5-3 5-3 通风除尘系统布置图 图中：1.管路1；2.管路2；3.管路3；4.管路4；5.管路5。 摩擦阻力 1）1管路，Dn1=530mm，=16.97 m/s，L= L1+L2+L3=1.14+1.75+9.73=12.62， m △P1=6.7×12.62=84.554 ，Pa 2）2管路，Dn2=450mm，=17.9 m/s，L= L1+L2+L3=0.7+1.13+1.87=3.7， m △P2=3.7×7.6=28.12 ，Pa 局部阻力 1）1管路，一个上吸罩，两个90°弯头，一个合流三通 局部阻力系数分别为：ζ=1.0，0.15，对于三通： 又F1+F2≈F3，因此 ， 查得ζ1=0.212，ζ2=0.46 则局部阻力为 △P1=（1.0+0.15×2+0.212）=261.26， Pa 2）2管路，一个上吸罩，一个90°弯头弯头，一个60°弯头，一个合流三通支管，那么阻力系数分别为1.0，0.15，0.12，0.46 则局部阻力为 △P2=（1.0+0.15+0.12+0.46）=332.58 ，Pa 对1，2管路进行阻力平衡计算，则 1管路总阻力为：261.26+84.554=346.314 ，Pa 2管路总阻力为：332.58+28.12=360.7 ，Pa -4.2%＜10%， 满足管路平衡要求。 同时在每套由前筛到后一筛水平由于高度差，在进旋风除尘器前有一弯管，取水平6m，又竖直高差都基本为6m，局部阻力系数为ζ=0.1，则这一阻力分别是： 对于211，212两组为 △P=0.1×=15 ，Pa 对于213，214两组为 △P=0.1×=19 ，Pa 每个旋风除尘器出口上部和袋式除尘器入口前还有个90°弯头，则这部分阻力： 211.212类： △P1=（0.15+0.15）×=47 ，Pa 213.214类： △P=（0.15+0.15）×=57 ，Pa 对于从旋风除尘器出去到袋式除尘器的长度，对于211.212类的为6.9m，而213.214类的分别为7m。 则这部分摩擦阻力分别为 P1=3.8×6.9=26.22Pa，P2=3.8×7=26.6 ，Pa 那么个系统的管网总压力损失也就是最不利管路压力损失分别为： 对于211.212类的除尘系统管网总压力损失为：424.5+15+47+26.22=512.72， Pa 除尘器的压力损失为：253+1029=1282，Pa 则 Pf=（512.72×1.15+1282）×1.05=1965， Pa 对于211.212类的除尘系统管网总压力损失为：307.4+19+57+26.6=410，Pa 除尘器的压力损失为：470+1029=1499，Pa 则 Pf=（410×1.15+1499）×1.05=2069，Pa 由于从袋式除尘器到风机的距离很短，因此能不计此部分的管路摩擦阻力损失。 5.5.2.3 除尘器阻力计算 根据各个进入除尘器的管径同除尘器的入口尺寸参数做比较，其尺寸相差并不大，所以这部分的局部阻力损失很小，对选风机等没有大的影响，所以这部分阻力不计算在内。 5.6风机的选型计算及其它 通风机选型是除尘设计的重要环节，通风机选型是否适当不仅关系到除尘系统能
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