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石灰窑除尘器系统设计方案

2018-10-30 11:28:57

文章摘要:

慧阳环保为了保护环境和岗位操作人员健康,设计选用布袋除尘器作为石灰窑粉尘的净化设备,下文主要介绍了石灰窑除尘器的除尘设备计算与管网的计算,供大家参考。

根据石灰粉尘特性以及石灰窑生产的工艺系统,包括采集和加工处理的各个工序(运输、干燥、破碎、筛分和包装等)中,会产生大量的粉尘泄漏,为了减少石灰粉尘对环境的危害,要配备良好的除尘系统。为了保护环境,和岗位操作人员健康,凡是与粉尘有关的生产工序有防尘设计。
 
石灰窑除尘器设备的选择比较
除尘系统的设计中一个关键的环节就是除尘设备的选择。在设计前期研究中,对比现在除尘系统中广泛使用的各种除尘器的技术性能后,我认为:静电除尘器、湿式文丘里除尘器和袋式除尘器是目前应用较广的3种除尘器。重力沉降室和惯性除尘器属于低效除尘器;旋风除尘器和除文丘里以外的湿式除尘器属于中等效率除尘器。随着标准对环境质量要求的不断提高,重力沉降室和惯性除尘器这种低效除尘器显然达不到除尘效果,因此在石灰窑的除尘系统设计中不能选择其作为净化装置。湿式除尘器虽除尘效率较高可以满足除尘要求但是因为其除尘过程中产生污水,形成二次污染,并且不能的回收石灰石资源,在此也不予考虑。综合环保要求和除尘效率,静电除尘器和袋式除尘器可满足石灰窑除尘系统中净化装置的要求,现对两者进行比较选择。
在本设计中,袋式除尘器与静电除尘器相比,袋式除尘器具有如下优势:对微尘粒(1~5μm)效率在以上,还可以除去1μm,甚至0.1μm的尘粒,排放烟尘浓度小于20mg/m3,甚至可达10mg/m3以下;不受烟气成分、含尘浓度、颗粒分散度、比电阻等粉尘性质的影响;烟气量波动对袋式除尘器的影响很小;袋式除尘器结构比较简单,操作维护方便,主要的清灰过程均可由程序控制自动完成,不存在二次污染问题,运行和维护成本降低。袋式除尘器在除尘的同时,还具有脱硫及控制气体的作用。
石灰窑除尘设备的设计计算
慧阳环保设计选用布袋除尘器作为净化设备,设计计算需包括滤料的选择、清灰方式的选用、过滤风速的确定、烟气流量的确定、过滤面积的确定、滤袋数量与实际流速的确定、除尘器型号的确定、清灰喷吹制度的确定、除尘效率的核算等。
1、滤料的选择
袋式除尘器的滤料种类较多,按滤料材质分,有纤维的,合成纤维的,无机纤维的等;按滤料结构分,有滤布和毛毡两类。性能良好的滤料应容尘量大,吸湿性小,,阻力低,使用寿命长,同时具备耐温,,蚀,机械等优点。滤料特性出与纤维本身的性质有关外,还与滤料的表面结构有很大关系。表面光滑的滤料容尘量小,清灰方便,适用用含尘浓度低,粘性大的粉尘,采用的过滤速度不宜过高。表面起毛的滤料(如羊毛毡)容尘量大,颗粒能进入到滤料内部,可以采用较高的过滤速度,但及时清灰。
2、清灰方式的选用
由于选择的是针刺毛毡滤料,结合脉冲喷吹类袋式除尘器的进气方式,包括上进气方式和下进气方式。下进气方式能避免气流对滤袋的冲击,从而提高滤袋的使用寿命。但由于在滤袋内气流流向和粉尘下落方向相反,阻碍了粉尘的下落,除尘器的压力损失增加,除尘效率有所下降。上进气方式克服了下进气方式的缺点,在一般情况下,前者比后者的压力损失降低30%左右,除尘效率提高约0.04%左右。为避免含尘气体直接冲刷滤袋,影响滤袋的使用寿命,一般上进气方式的除尘器都增设气流挡板,但压力损失需增加2~3mmH2O。综合上述情况,选择下进气外滤式。
3、过滤风速的确定
过滤风速的选取需考虑织物的类别以及粉尘的性质,一般按除尘器样本推荐的数据及使用者的实践经验选取。一般来说,脉冲喷吹类袋式除尘器的过滤风速可以在1.5~3m/min范围内,参考《除尘工程设计手册》,在此初步选择过滤风速为2m/min。
4、含尘气体流量的确定
由提供的材料可知,系统的抽风量Q=17730m3/h,温度140℃,需转化为标准状况下的流量,同时考虑到集气罩混进的空气量,附加20%的风量,参考自《大气污染防治技术及工程应用》[5]。根据气体状态方程PV=nRT,可将140℃下风量转化为标况下气体风量得 Q=11720m3/h。再考虑到集气罩混进的空气量,所以本设计计算中气体流量为: Q=Qs×(1+20%)=14064m3/h
5、过滤面积的确定
①总过滤面积的计算根据通过除尘器的总气量和选定的过滤流速
②估算单条过滤面积单条圆形滤袋的面积
6、除尘器型号的选择:根据以上计算所的数据选择长袋脉冲布袋除尘器
7、脉冲时间 一般而言,在脉冲时间大于0.1s后,除尘器压力损失降低很小,而在此前除尘器压力损失则上升。同时,脉冲时间的增长会增加压缩空气消耗量,所以脉冲时间不宜太长[6] 。这里选用0.2s。
8、脉冲周期 当除尘器过滤风速小于3m/min入口含尘浓度为5~10kg/m3时,脉冲周期可取60~120s,当含尘浓度小于5g/m3,脉冲周期可增至180s。当除尘器过滤风速大于3m/min,入口含尘浓度大于10g/m3时,则脉冲周期可取30~60s。参考《环保设备设计手册》[7]  针对本题过滤风速v=2(m/min),含尘气流的初始浓度为30g/m3。脉冲周期这里选用30s。
9、脉冲喷吹耗用压缩空气量(具体计算方式请联系慧阳环保技术部)
10、除尘器阻力的计算
袋式除尘器的阻力由3部分组成:⑴设备本体结构的阻力指气体从除尘器入口至出口的产生的阻力;⑵滤袋的阻力,指未滤粉尘时滤料的阻力,约50~150Pa;⑶滤袋表面粉尘层的阻力了,粉尘层的阻力约为干净滤布的5~10倍。
 
石灰窑除尘系统管网的计算
除尘系统设计计算除了除尘设备的选型计算外,还包括除尘管道的流量计算和阻力损失的设计计算以及风机和电机的选择。其中主要是管道系统的阻力计算,管道的设计对除尘系统的能量消耗、工作能力和除尘效果有直接的影响。
除尘系统设计的计算步骤:
①绘制管网计算草图,为了便于计算可在图上注明节点编号和各管段的风量、管长、局部阻力系数等计算参数
②分析管网的结构特性,建立各环路的组合关系。从主环路(即环路)开始,以“主、次”为序,将各管段的有关计算参数填入风管设计计算表。
③通过技术经济分析选择合理的主环路管内设计风速,并计算主环路中各管段的管径和压力损失值 
④用假定流速、反算管径、计算风压损失的方法求出各支路(管段)的压力损失,并计算出主、支环在并联结点处的风压平衡率