铸造车间负压除尘系统的设计(编辑修改稿)

铸造车间负压除尘系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

通常温度越高，旋风除尘器压力损失越小；气体密度增加，压力损失也增加。 黏度的影响在计算除尘器压力损失时常忽略不计。 但从临界粒径的计算公式中知道，临界粒径与 黏度的平方根成正比。 所以除尘效率是随着气体的黏度的增加而降低。 由于温度升高，气体黏度增加，当进口气速等条件保持不变时，除尘效率也略有降低。 气体流量为常数时，黏度对除尘效率的影响可按下式近似计算： （ 27） 式中 、 ──分别为条件 、 条件下的总除尘效率， %； 、 ──分别为条件 、 条件下的气体黏度， kg•s/m2。 需求分级除尘效率曲线上的粒径等于给定曲线的粒径乘 ，从而得到新的分级除尘效率曲线。 气体黏度变化，直接与温度的改变有关，因此必将引起实际流量 的变化。 所以在修正黏度时还需对气体流量加以修正。 旋风除尘 器的除尘效率，随粉尘浓度增加而提高。 这是因为含尘浓度大时，粉尘的凝聚与团聚性能提高，使较小的尘粒凝聚在一起而被捕集。 另外，在含尘浓度大时，大颗粒向器壁移动产生一个空气曳力，也会将小颗粒夹带至器壁而被分离。 大颗粒对小颗粒的撞击也使小颗粒有可能被捕集。 但值得注意的是，含尘浓度增加后除尘效率虽有提高，可是排气管排出之粉尘的绝对量也会大大增加。 总除尘效率随含尘浓度的变化可用式（ 28）估算。 （ 28） 式中 、 ──分别为 、 条件下的含尘浓度， g/m3(标 )。 粉尘浓度对旋风除尘器的压力损失有影响。 处理含尘气体的压力损失要比处理清洁空气时小，当进口尘浓度为 1～ 2g/m3(标 )时，压力损失可以降低到近清洁气体的 60%。 尘浓增至 2～ 50g/m3(标 )时，压力损失下降缓慢，但在浓度超过 50g/m3(标 )时，压力损失又迅速下降。 这是因为气体中即使含有少量颗粒，也会使气体的内摩擦力增加。 由于分离到器壁的颗粒产生摩擦，使旋流速度降低，减小了离心力。 因而，压力损失也就下降。 含尘浓度变化对压力损失的影响，近似表示为： （ 29） 式中 ──含尘气体的压力损失， Pa； ──清洁气体的压力损失， Pa； ──进口的粉尘浓度， g/m3(标 )。 （三）固体粉尘的物理性质 固体粉尘的物理性质主要指颗粒大小 、密度 与粉尘的粒级分布。 关于粉尘的粒级分布与旋风除尘器的分级除尘效率关系，见分级除尘效率计算。 （即粒径 ）对旋风除尘器性能影响 较大粒径的颗粒在旋风除尘器中会产生较大的离心力，有利于分离。 所以，在粉尘筛分组成中，凡大颗粒所占有的百分数越大，总除尘效率越高。 对旋风除尘器性能影响 粉尘单颗粒密度 对除尘效率有着重要的影响。 临界粒径计算式中， 或 和颗粒密度 的平方根成反比， 越大， 或 越小，除尘效率也越高。 它们的关系是： 由上式所得的结果，按等除尘效率原则，在给定分级除尘效率曲线上做图，即可求得新的分级除尘效率曲线。 影响旋风除尘器性能的因素，除上述外，除尘器内壁粗糙度也会影响旋风除尘器的性能。 浓缩在壁面附近的粉尘微粒，可因粗糙的表面引起旋流，使一些粉尘微粒被抛入上升的气流，进入排气管，降低了除尘效率。 所以在旋风除尘器的设计中应避免没有打光的焊缝，粗劣的法兰连接点，设计不当的进口等。 旋风除尘器轴心处具 有很高的负压，所以此处的泄漏程度对除尘效率有着一定的影响。 在旋风除尘器设计时，应考虑排灰口及料腿的密封。 另外，气体的湿度（含湿量）过大将会引起粉尘黏壁，甚至堵塞。 以致大大的降低旋风除尘器的性能。 3 除尘器结构设计计算 选择旋风除尘器的型式 旋风除尘器的分类 旋风除尘器的种类繁多，分类方法也各有不同。 （ 1）按其性能分类：可分类为高效旋风除尘器。 其筒体直径较小，用来分离较细的粉尘，除尘效率在 95%以上；高流量旋风除尘器。 筒体直径较大，用于处理很大的气体流 量，其除尘效率为 50～ 80%； 介于上述两者之间的通用旋风除尘器。 用于处理适当的中等气体流量，其除尘效率为 80～ 95%。 （ 2）按结构型式分类，可分为长锥体、圆筒体、扩散式、旁通型。 （ 3）按组合、安装情况分为内旋风除尘器（安装在反应器或其他设备内部）、外旋风除尘器、立式与卧式以及单筒与多管旋风除尘器。 （ 4）按气流导入情况分类，可分为切向导入或轴向导入，气流进入旋风除尘器后的流动路线──反转、直流，以及带二次风的形式，可概括地分为以下几种。 ①切流反转式旋风除尘器 这是旋风除尘器最常用的型式。 含尘气体由筒体的侧面沿切线方向导入。 气流在圆 筒部旋转向下，进入锥体，到达锥体的端点前反转向上。 清洁气流经排气管排出旋风除尘器。 根据不同的进口型式又可以分为蜗壳进口、螺旋面进口、狭缝进口。 为提高捕集能力，把排出气体中含尘浓度较高的气体以二次风形式引出后，经风机再重复导入旋风除尘器内。 这种狭逢进口的旋风除尘器，按二次风引入的方式又可分为切流二次风和轴流二次风。 ②轴流式旋风除尘器 轴流式旋风除尘器是利用导流叶片使气流在旋风除尘器内旋转。 除尘效率比切流式旋风除尘器低，但处理流量较大。 根据气体在旋风除尘器内的流动情况分为轴流反转式、轴流直流式。 轴流直流 式的压力损失最小，尤其适用于动力消耗不宜过大的地方，但除尘效率较低。 它同样可以把排出气体含尘浓度较大部分（或干净气体）以二次风的形式再导回旋风除尘器内，以提高除尘效率，此即成为龙卷风除尘器。 龙卷风除尘器按二次风导入的形式可分为切流二次风和轴流二次风。 旋风除尘器的选用 旋风除尘器的性能包括有三个技术性能（处理风量 、压力损失 、及除尘效率 ）和三个经济指标（基建投资和运转管理费、占地面积、使用寿命）。 在评价及选择旋风除尘器时，需全面考虑这些因素。 理想的旋风除尘器必须在技术上能满足工艺生产及环境保护对气体含尘的要求，在经济上是最合算的。 在具体设计选择型式时，要结合生产实际（气体含尘情况、粉尘的性质、粒度组成），参考国内外类似工厂的实践经验和先进技术，全面考虑，处理好三个技术性能指标的关系。 例如，在含尘浓度较高的化工生产，诸如像流态化反应、气流输送等，对于回收昂贵的细颗粒催化剂或其他产品，只要动力允许，提高 捕集效率η则是 主要的。 而对于分离颗粒较大的粗粉尘，就不需采用高效旋风除尘器，以免带来较大的动力损耗。 计技术要求 1． 处理气量 Q： 2600m3/h； 2． 空气密度ρ： ； 3． 粉尘密度ρ c： 1960kg/m3； 4． 空气黏度μ： ⅹ。 确定旋风除尘器进口速度 一般情 况下，进口的风速范围是 10～ 25m/s，风速过大会增大压力损失，但是过低的话会大大降低除尘效率。 所以，根据推荐：取 =22m/s 确定旋风除尘器的几何尺寸 （图 8） 图 8旋风除尘器的几何尺寸 由于矩形的进口管其整个高度均与筒壁相切，而圆形进口管与旋风除尘器器壁 只有一点相切，所以矩形的进口比圆形更加优越，故将旋风除尘器的进口设计成为矩形，即高为a ，宽度为 b ，另外，由于整个旋风除尘器的要求处理风量为 2600m3/h，所以将旋风除尘 器单体的处理风量定为 1300m3/h，则 （ 1）进口面积 jF =a *b =1300/(3600*22)= 根据比例关系，取 2ab ，得到 a ==180mm， b ==90mm 即旋风除尘器单体的高度 a 为 180mm，宽度 b 为 90mm。 （ 2） 筒 体尺寸 根据比例关系，取 b = 0D ，则 0D =4b ==360mm 筒体长度 h，取 h= 0D ，则 h=360*=540mm （ 3）椎体尺寸 椎体长度 Hh，取 Hh= 0D ， 则 Hh=2*360=720mm 排灰口直径 2D ，取 2D = 0D ，则 2D =*360=90mm （ 4） 出口管直径和插入深度 取出口管直径 ed = 0D ，则 ed =*360=180mm 取插入深度 ch = 0D ，则 ch =*360=252mm 计算进口过渡管的尺寸 由于含尘气体通过圆形气体输送管道进入过渡管，然后再进入到除尘器进口，所 以进口过渡管 设计为一端为圆形一端为矩形：取定气体输送管道中 的速度为 15m/s， 对于圆形管道的气体流量计算公式为： 23600 4 ngQ D v （ 31 ） 对于矩形管道的气体流量计算公式为： 3600 gQ ABv （ 32） 式中： Q──气体流量， m3/h； nD ──圆形管道的内径， m。 A 、 B ──矩形管道的边长， m； gv ──管道内的气体流速， m/s。 因为进口过 渡管与两个旋风除尘器单体并排向连接，所以矩形那端的面积为两个进口面积之和，即为 2ab =2*180*90，而且现在已经确定了气流进入到了旋风除尘器进口的速度为 22m/s，另外在进入到进口过渡管之前，即在气流输送管道中的速度为 15m/s，又进入到进口过度管与流出的气体的流量是相等的，所以可以得到下列关系： 3600** nD * nD *15=3600*2***22 由此等式可以求得 nD =246mm 进口过渡管的圆形端的直径为 246 mm取其长度为 260mm。 具体尺寸如图 9所示： 图 9进口过渡管的基本尺寸 计算风量汇集箱的尺寸 由于两个旋风除尘器单体并联然后接到风量汇集箱，而每个旋风除尘器的出口管直径ed 为均 180，且两个旋风除尘器是并排放置，所以将风量汇集箱的尺寸定为如图 10 所示： 图 10 风量汇集箱的基本尺寸 其中， 风箱上、下盖的形状为矩形与半圆的组成，半圆所在圆的半径 R 为 360mm 风箱总长度为 600mm，宽度为 720 mm,体高度为 200mm。 计算出口过渡管的尺寸 因为气流从风量汇集箱经出口过渡管后进入到圆形的气流输送管道，所以把出口过渡管设计成一端为矩形，另外一端为圆形，且与输送管道连接的那端的直径可以适当的设计大点有助于气流的输送。 根据风量汇集箱的尺寸，将出口过渡管的尺寸定为如图 11 所示： 图 11出口过渡管的基本尺寸 其中，与风量汇集箱连接的矩形那端的尺寸为：长为 720 mm 宽为 200mm；而与气流输送管道连接的那端圆形直径为 400mm。 计算灰斗的尺寸 因为两并排放置的单筒旋风除尘器的筒径均为 360 mm,以将灰斗的尺寸设计如 12 图所示： 图 12灰斗的基本尺寸 其中，盖板直径为 720mm，厚度为 10mm，锥体高度为 600mm，圆筒直径 600mm，高度为 80mm，支承角铁直径为 640mm，厚度为 20mm，下端圆面的直径为 100mm。 旋风除尘器单体左外筒钢板展开尺寸 由于旋风除尘器的进口设计成下旋的型式，所以钢板展开后，最大高度为圆筒高度 540 mm,最小高度为圆筒高度 与进口高度之差，所以最小高度为 530180=向接的一部分展开后是水平的，这部分的长度可以又下面的计算得到：根据旋风除尘器左单体的零件图，出口管直径为 180 mm,半径为 90 mm，而筒体直径为 360 mm,径为 180 mm,在所构成的直角三角形中，所求的圆弧对应的圆心角的余弦值为 90/180=,该段圆弧所对应的圆心角为 =60176。 ，所以要求的圆弧长度为： *360*60/360=188 mm,钢板的总长度为： *360+6=1136 mm。 钢板展开图 的具体尺寸如图 13 所示： 图 13 左外筒钢板展开图 关风器的选择 因为含尘气流在进入到旋风除尘器进口之前的含尘浓度本身不是很大，所以在灰斗中的待处理的尘粒量不大，另外，由于灰斗的下端圆面的直径为 100mm，因此我选择了容量较小的 （ 5）型关风器，其主要技术参数见表 ： 型 号 （ 5） 叶轮直径 *宽度（ mm） 200*150 容 量（升） 4(5) 转 速（转、分） 40～ 60 配用动力（ KW） 外型尺寸（长 *宽 *高） mm 293*246*352 重 量（ Kg） 32 表 （ 5）型关风器的主要技术参数 此外，该。