文丘里湿式除尘器工艺设计 环保设备设计手册

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文丘里湿式除尘器工艺设计

南京工程学院

课程设计说明书设计题目：文丘里湿式除尘器工艺设计

课程名称：除尘与输灰系统及设备

院（系、部）：环境工程学院

专业：电力环保

班级：

姓名：

学号：

起止日期：2014.12.22~2014.12.26

指导老师：张雯娣

一．绪论....................................... - 1 -

二、前言....................................... - 1 -

三、设计任务 ................................... - 2 -

（一）主要技术参数 ........................... - 3 - （二）烟气量的计算 ........................... - 3 -

四、设计原则 ................................... - 5 -

五、设计计算 ................................... - 6 -

（一）、步骤 ................................. - 6 - （二）、计算 ................................. - 6 -

六、参考文献 ...................................- 11 -

七、设计图纸 ...................................- 11 -

八、设计结论 ...................................- 11 -

一．绪论

本次课程设计要求设计出一台文丘里湿式除尘器，其除尘效率要在90%以上，出口含尘浓度要低于30mg／m3，其中捕滴器为倒锥形。

此次设计要计算标态下烟气流量、工况下烟气流量、烟气含尘浓度，文丘里管与捕滴器尺寸设计，具体内容包括文丘里管尺寸、筒体直径、进气蜗壳、出口蜗壳的设计。

二、前言

文丘里湿式除尘器主要由文丘里管和捕滴器组成，文丘里管实际上是整个除尘器的预处理部分。

在文丘里湿式除尘器中所进行的除尘过程，可分为雾化、凝聚和除雾三个过程，前两个过程在文丘里管内进行，后一个过程在捕滴器内完成。文丘里管由收缩管、喉管、喷水装置和扩散管组成。在收缩管和喉管的中气液两相的相对流速很大，从喷嘴喷射出来的液滴，在高速气流的冲击下，进一步雾化成更细的雾滴。同时，气体完全被水所饱和，尘粒表面附着的气膜被冲破，使尘粒被水润湿。

经过文丘里管预处理的烟气切向引入捕滴器下部，在捕滴器中，由于剧烈的旋转运动，依靠离心力的作用将烟尘和灰水滴抛向捕滴器的器碧，并被器壁上的水膜翰附，随水膜流入下部灰斗。净化后的烟气从捕滴器的上部排出，经引风机送入烟囱。

湿式除尘器要得到较高的除尘效率，必须造成较高的气液相对运动速度和非常细小的液滴，文氏管就是为了适应这个要求而发展起来并使用。

三、设计任务

设计一台文丘里湿式除尘器，要求除尘效率在90%，飞灰率为29%，排尘浓度小于30mg ／m 3，且捕滴器为倒锥形捕滴器。

计算标态下烟气流量、工况下烟气流量、烟气含尘浓度，文丘里管与捕滴器尺寸的设计。

设计具体内容包括文丘里管尺寸、筒体直径、进气涡轮、出口涡轮的设计。

（一）主要技术参数

锅炉型号：双锅筒横置式燃烧炉 最大蒸发量35t/h ，出口蒸汽压力39MP 设计耗煤量：4.2t/h 烟气正常工作温度：140° 烟气最高工作温度：165° 空气过剩系数：5.21=α 飞灰率=29%

烟气在锅炉出口前阻力：850Pa

煤质成分：（1）%2.63=Y C %3=Y H %6=Y O %1=Y N %8.0=Y S %14=Y A %12=Y W %18=Y V 烟尘排放量按照附件中一般地区的排放标准执行

（二）烟气量的计算

理论需要量：

kg mol 2.4605.20.577.652=++

理论空气量：

m 344.621

100

10004.2242.60=??

实际烟气量：

()()kg m Q S 37.381000

.4

221812015.2144.61007944.61000

4.22152

5.07.52=?+-?+?

+?++=

标态下烟气流量：

)(3h m Q Q S 设计耗煤量?=

烟气含尘浓度：

)(3m mg Q A C S

Y

?=飞灰率

工况下烟气流量：

)(3

s m T

T Q Q "=

" T" —实际烟气温度 T —标准状态温度

四、设计原则

1、工作原理

文丘里管的除尘过程，可分为雾化、凝聚和脱水三个环节，前两个环节在文丘里管中进行，后一个环节在脱水器中完成。含尘气体由进气管进入收缩管后流速逐渐增大，在喉管气体流速达到最大值。在收缩管中气液两相之间的相对流速很大。从喷嘴喷射出来的水滴，在高速气流冲击下雾化，能量由高速气流提供。 在喉口处气体和水充分接触，并达到饱和，尘粒表面附着的气膜被冲破，使尘粒被水润湿，发生激烈的凝聚。在扩散管中，气流速度减小，压力回升，以尘粒为凝结核的凝聚作用完成，凝聚成较大的含尘水滴，更易于被捕集。粒径较大的含尘水滴进入脱水器后，在重力、离心力等作用下，干净气体与水尘分离，达到降温及除尘之目的。 2、设计原则

本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：

（1）基础数据可靠，总体布局合理。

（2）避免二次污染，降低能耗，近期远期结合，满足安全要求。 （3）采用成熟、合理先进的处理工艺，处理能力符合处理要求。

（4）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数。 （5）采用耐腐蚀设备及材料，以延长设备的使用寿命。

（6）废气处理系统的设计考虑事故的排放，设备备用等保护措施

五、设计计算

（一）、步骤

已知除尘效率跟文氏管的压力损失有关，而压力损失又与喉管处的气体流速、喉管面积及长度、气体密度有关。所以设计除尘效率在90%的除尘器，需要控制流速及相关尺寸等。

文丘里管进口烟气流量Q=5.318m 3/h 、烟气温度t 1=140℃、进口烟气含尘浓度Ｃj ＝48.507mg/m 3。

需要设计尺寸的各个设备：文丘里管（收缩管、喉管、扩散管）、连接管、捕滴器（进气蜗壳、出气蜗壳、筒体）。

（二）、计算

a .标态下烟气流量：Q =Qs ×设计耗煤量=8.37×4.2×103=35154m 3/h

b.工况下烟气流量

：h

m

T QT Q /692.5318115

.273)

15.273140(35154""3

=+?==

c.烟气含尘浓度:

3

36

/mg 1085.41037.8%1429.0m

C ?=??=

文丘里管的的计算：采用卧式圆形文丘里管 d.喉管：取h

v =55m/s

2

1

2686.03600F m v Q h

t h ==

m

v Q h

t h 585.03600129.1d 1

=?

=

585

.0h =≈h d L m

e.收缩管：取s

m /0.12v 1=

251

=α

m

v Q 253.13600129.1d 1

1

1=?

=

m ctg d L h

694.22

2d 1

1

1

=?-=α f.扩散管：取s

m /20v 2=

82

=α

C

55t =?

h

m t t Q Q t /383.4609927327331

2

12t =++?

=

m

v Q t 903.03600129.1d 2

2

2=?

=

m ctg d L h

537.32

2d 2

2

2

=?-=α

3.供水方式的选择：径向内喷

4.捕滴器的设计计算：采用倒锥型 a.筒体计算

进口烟道处筒体内径：取s

m v /5.6f =—

m

v Q D t 583.10188

.0f

2j ==—

供水装置处筒体内径：取s

m /5.4v s =—

C

75t 3=

h m Q Q t /691.4481185

273752733

2

3

t =++?=

m

v Q D t s 876.10188

.0s

3==—

筒体的计算参考内径：s

D D =0

湿段高度：取0.21=S D H m

752.321

==S D H

干段高度：取10

.1=S

D h

m

h 064.2=

筒体锥角

：

472.42arc 21

4

=-=H D D tg

j s α

进口蜗壳底壁至灰斗高度：m

D h 2814.015.001== 倒锥筒体供水装置的上高度：m D 1876.01.0h 03==， 倒锥体最小内直径

：m

tg a h D D 531.12

)224

3

1

j

1

=+-=α

（

倒锥体内最大直径

：m

tg

h D D

s 891.12

24

,

32

=+=α

排灰管直径，一般取Φ=400mm ，排灰管的垂直高度应大于600mm

灰斗高度

：

m

475.0168.0-42.012==D h

烟气引出收缩段高度：取m D h 688.19.003

== 引出收缩段小头直径

：取m

D d

938.05.003

==

引出段锥顶角：

52.31)8.15.0(20

2=-=D D D arctg β

b.进气蜗壳

进口尺寸：取s

m v /223=

0.13

3

=b a

2

3

2

33763.03600m v Q b a t ==

?

所以

m

b a 802.033==

进口蜗壳顶板处筒体内径：m tg a D D j W 613.12

4

32=+=α 进口蜗壳底板处筒体内径：

553

.124

31=-=αtg

a D D j W

短管长度：取m

D l W 8065.05.021== 进口短管内侧壁斜切角：取 103=α

斜切点距x 轴距离

：m D l

W 276.02sin 232

2

==

α

蜗壳外侧壁与y 轴距离

：m D b l

W 521.12cos 2

32

33

=+

=α

蜗壳半径：取m l R W 521.13==

蜗壳顶板中心与x 轴间距离：m

D R l

W W W 715.05.0222

=-=

蜗壳顶板实际包角

：

11029032

=+=αα

W

蜗壳底板中心与x 轴间距离

：m

D R l

W W W 745.05.0121

=-=

蜗壳底板实际包角： 7029031=-=ααW c.出口蜗壳

出口蜗壳内径：取m D d 407.175.004==

蜗壳引出口速度：取s m v /124= 引出口截面尺寸：167.136004

3

44==

?v Q b a t

取0

.24

4

=b

a

所以528.14

=a

764.04=b

蜗壳下部高度：取m D h 1876.01.004==

主要设备

表1 文丘里管

表2 捕滴器筒体

表3 进气蜗壳

表4 出口蜗壳

六、参考文献

[1] 郝吉明,马广大.大气污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2002 [2] 唐敬麟,张禄虎.除尘装置系统及设备设计选用手册[M].北京:化学工业出版社,2003

[3] 周兴求.环保设备设计手册.大气污染控制设备[M].北京:化学工业出版社,2003

[4] 陈鸿飞.除尘与分离技术[M].北京:冶金工业出版社,2007

[5] 中国石化集团上海工程有限公司.除尘器[M].上海:化学工业出版社,200

七、设计图纸 八、设计结论

本次采用卧式圆形文丘里管，供水方式选用径向内喷，经计算效率可达到

90%以上，出口粉尘浓度小于3/30m mg 。

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