除尘工艺设计书王家兴

除尘设备工艺设计书 姓名：王佳兴 学号：15051304 一. 工艺流程的选择 在喷铝机为避雷针喷防锈铝膜时，会产生粉尘和氮氧化物，严重污染环境，所以要对其进行处理，设计除尘与净化设备，首先由已知条件可知，粉尘为铝粉，工作时温度有240度，是具有爆炸性的粉尘，所以作为安全第一的考虑，对防爆措施的设计是第一步。 在没有惰性气体保护的情况下，易燃粉体工艺很容易发生爆炸事故。对于惰性气体保护的工艺过程，很多事故发生在系统维修期间，或者入料、出料工艺单元。 所以防爆就要按照惰化和工艺两方面考虑。 惰化最重要的是确定氧含量的控制方案，即确定系统补充惰性气体的氧含量上限和触发系统停机的氧含量上上限。一般情况下，采用极限氧含量降低 3 -5个百分点作为上限，极限氧含量降低 1-2个百分点作为上限。如果极限氧含量本身很低，则采用极限氧含量的 1 / 4 作为氧含量上限。例如，对于镁粉，其氧含量上限可控制为 0 . 5 %。对于硫磺粉，氧含量上限可控制为 5 ％。进行惰化保护一般需要实时测定氧浓度，通常在系统中至少安装 2 个测试点。为例保证系统的密闭性，入料和出料单元应采用缓冲仓或双阀门的方式确保系统在任意时刻都是密封的。 抗爆设计就是增加设备的强度，以使爆炸发生时设备不会发生不可恢复的变形。对于易燃金属粉尘，抗爆设计应和惰化结合，至少设备应设置惰性气体紧急入口。因为设备内发生燃烧和爆炸后，温度会急剧升高，从而使设备的强度降低。抗爆设备的强度通常设计为 1 MPa 。 对于易燃粉尘，总结本质安全方法如下： (1）防止机械摩擦和碰挽预留足够的空间；使用青铜或铝制的防爆工具，尤其注意对于金属粉尘，不能使用铁制工具；在工具和设备的接触点设置缓冲物（如棉布包覆），操作小心： (2）静电防护应依照标准 《防止静电事故通用导则》进行生产工艺的防静电设计。一般来说，如果粉尘的最小点燃能力小于 10 mJ ，就应该考虑静电点燃：采用导电设备和导电设备部件：设备之间跨接并接地，尤其注意移动设备（如加料和出料的容器、移动式除尘器等; 地板应防静电，工作人员穿戴防静电工作服；接触粉尘位置（入料口、出料口、检查口）等附近设置接地触摸杆或扶手，操作前释放人体静电；使用湿式除尘器，干式除尘器滤材使用防静电滤料，或金属网。袋式除尘器和收尘器应采用防静电滤袋。防静电滤袋通过在普通滤布中织入金属丝的方法增强滤袋的导电性能．然后通过滤袋架将静电导入大地：在清理时使用天然纤维（如棉、棕等）制作的工具。 (3）防止其它点火源使用防爆电气设备，应根据设备所在的生产场所的危险区域分级和粉尘的最低着火温度选择粉尘防爆电气设备：生产场所危险区域划分的标准 GB 12476 . 3 （草案），该标准等同 IEC 61241-10 ．根据爆炸性粉尘空气混合物出现的频率和持续时间进行区域分级。粉尘层尽管没有和空气形成爆炸性混合物，在分级时也加以考虑。严格动火管理，动火时将相关设备拆卸到安全的地方进行。如必须现场动火，则进行局部惰性气体的保护，并用盲板法兰将动火段和工艺其它环节隔开。 (4）合理的设备布局设备的布局应保证发生爆炸时，人和设备的损失最低，因此除尘器和料仓应位于建筑物外，或建筑的高处。 (5）隔离工艺应划分为必要时可互相隔离的单元，并设阀门或可用盲板隔开的法兰．对于金属粉尘，宜采用石墨垫的球阀。 (6）改警流动状态料仓和除尘器的底部锥体与水平面夹角为65度以上，必要时在锥体上设置惰性气体吹扫口和振动器，防止积料。在进行设备维修时，该设计有利于设备内粉料的清理。 ( 7）减少危险物料减少处理的物料量：将粉体产品尽快从车间移走：在维修时清空系统内的粉体。 ( 8）粉尘浓度控制在维修易燃粉尘处理设备的过程中，控制粉尘浓度非常里要。在粉尘受到扰动而形成粉尘云的时候，应等待粉尘沉降后再操作．在进行除尘器或料仓维修时，

之后考虑对粉尘的去除，铝粉的中位直径为15微米，然后通过下表对各种除尘工艺进行对比，可知袋式除尘器的效率较高，所以我首先考虑了用袋式除尘器作为除尘装置的工艺设计。

其中有一种典型的袋式除尘器——LD14-122，它的技术参数如下图所示，可以作为设计参照 由图中除尘效率可知，满足题干要求，所以暂且选择此种袋式除尘器。 其次可知除粉尘外，还有氮氧化物这种有害气体需要去除，在《大气污染控制工程》这门课程中，我们了解到氮氧化物的去除可以采取选择性催化还原（SCR）法和选择性非催化还原（SNCR）法，其中SNCR法需要较高温度，所以采用SCR法把氮氧化物转化为氮气从而去除。 在SCR中发生的化学反应如下： 尿素水解：(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2 NOX还原：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O NH3氧化：4NH3+3O2→2N2+6H2O

目前商业上应用比较广泛的是运行温度处于320-45CTC的中温催化剂，当反应温度低于300°C时，在催化剂表面会发生副反应，NH3与S03和H20反应生成（NH4) 2S04或 NH4HS04减少与NOx的反应，生成物附着在催化剂表面，堵塞催化剂的通道和微孔，降低催化剂的活性。因此，对于此工艺的烟气温度240度不符合要求，要有烟气加热措施，需要在进入袋式除尘器前加空气预热器，袋式除尘器的布袋也要选取耐高温材料。

SCR法流程：

氨气储罐 除尘器还要有配套的集气装置，要对集气罩进行设计，对集气罩的设计有以下原则： 1. 集气罩应尽可能将污染源包起来，使污染物的扩散限制在最小范围内，以便防止横向气流的干扰，减少排风量。 2. 集气罩的吸气方向尽可能与污染气流的运动方向一致，充分的利用污染气流的初始动能。 3. 尽量减少集气罩的开口面积，减少排风量。 4.集气罩的结构不应妨碍工人操作和设备检修。 5.吸入气流不应该经过工人的呼吸区。

由于污染源为圆形，故采用圆形口集气罩。 综上所述，设计的具体工艺流程为污染源喷出的污染气体，先由圆形集气罩吸收，再通

空气 加热器 除尘器 过管道进入袋式除尘器，最后从连接在最后的烟囱中排入大气。 其次气体的流动还必须要有通风机作为基础，除尘系统是依靠通风机提供能量,使气体流动。无论是设计除尘系统还是操作除尘系统,都应该对通风机有一个透彻的了解,包括工作原理、性能参数、运转机理、型号说明、选择依据、安装方法。 离心式通风机的构造如图4-1所示。它的主要部件是机壳,叶轮、机轴、吸气口、排气口。叶轮在旋转时产生离心力,将气体从叶轮中甩出,汇集在机壳中,压力增高,从出风口排出,流人管道内。

根据《通风除尘设备工艺设计手册》，对鼓风机的选用有如下规则： 根据题干已知条件，选取Y4-73型离心通风机最为合适，具体参数由下一部分计算得出。

二. 相关参数的计算 （1）集气罩

依据集气罩设计原则，集气罩直径应略大于喷铝机直径，选择直径为150mm的圆形集气罩，其中：

周长L= 2 π r = 2 3.14 0.075 = 0.471 m

面积S= π r2 = 3.14 0.0752 = 0.0176 m2 集气罩距污染源高度取H=0.05 m

由于题目没有给出具体的控制速度，可以查阅相关查资料： 由题目的实际情况，选择控制速度v=1m/s。 排风量的计算可由经验公式计算。 3/s m3/h

（2）SCR法 原始参数： 流量：Q0 = 3Q = 35.4 m3/h 进口氮氧化物浓度： C1 = 1.9 kg/h 出口氮氧化物浓度： C1 = 0.47 kg/h

氮氧化物去除率： N = = 75.3 %

（2）袋式除尘器 基本参数即可取LD14-122表中参数，只需校核是否满足实际情况要求， 根据集气罩排风量算需要的滤袋面积。

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可知LD14-122袋式除尘器满足实际要求，并可以适当减少滤袋个数。 根据题目中进出口污染物浓度算所需除尘效率，

除尘效率：

袋式除尘器的除尘效果为99.7，满足要求。 （3）管道设计 由于图中有两个喷铝机，管道的初步设计如图： 1. 管径的确定： 先由实际情况取合适风速，

由图可知，可以去管内风速为15m/s。 图中连接集气罩的三个支管流量为0.0329 m3/s，由公式

取支管管径55 mm。

空气运动粘度取2.7×10-5 Pa·s 沿程损失系数： Re= = 30555 = 0.00209

○2管流量即为两倍支管流量0.0987 m3/s，由公式

取总管管径75 mm。

空气运动粘度取2.7×10-5 Pa·s 沿程损失系数： Re= = 41666 = 0.00153

○3管流量即为三倍支管流量0.0658 m3/s，由公式

取总管管径90 mm。 空气运动粘度取2.7×10-5 Pa·s 沿程损失系数： Re= = 50000 = 0.00128

2. 弯头、三通的设计计算 一共需要2个90°弯头，2个45°弯头，2个45°合流三通管， 一个90°弯头， 0.24； 一个45°弯头，0.20； 一个45°合流三通管：0.19； 3. 管段长度的计算

由题干图中可知，除尘器要放在室外，可以取各管长度： ○1处水平长度L=2.5m

○2处水平长度L=2.5m

○3处水平长度L=5 m

竖直部分长度取2.5m

3. 压力损失的计算