课 程 设 计 任 务 书

课 程 设 计 任 务 书

1 前 言

1.1 概述

水泥业发展迅猛造成水泥粉尘污染急剧上升，严重污染环境，影响人们的生活。我国水泥工业每年向大气排放的粉尘、烟尘在1000万吨以上，成为我国粉尘污染的大户；其他如：二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、氟化物的污染也占有相当的比重。水泥生产的过程可简单地分为生料制备、烧成和水泥粉磨三个主要过程。在生产中必须处理大量的粉体并进行高温煅烧；常温含尘气体和高温含尘烟气是水泥工业的最主要的污染物。粉尘对人体的危害，根据其理化性质及进入人体的量不同，可引起不同的病变。如呼吸性系统疾病，中毒等现象。因此，将尘源有效控制是防止粉尘外逸的一项有效措施。

水泥生料靠球磨机磨碎，磨机出料时扬尘较多，加之生产上需要抽风引导物料流动，生料磨必然产生大量的含尘废弃。生料磨除尘一直是水泥厂的难点，但直到现在还没有引起人们的足够重视；生料磨除尘的难点在于该部分含尘气体中含有较高的湿度，废气中的湿含量随各厂的工艺条件不同而有较大的区别。许多厂没有烘干设备，雨季原材料中的水分较高，这部分水气给生料磨除尘带来很大困难，无论采用何种除尘设备都必须考虑这个问题。袋式除尘器作为一种高效除尘设备已被广泛应用于水泥工业的各个生产环节；随着水泥生产工艺技术的不断进步，许多生产环节只能用袋式除尘器才能达到生产的需要和满足国家的排放要求；也就是说，在水泥工业现在的袋式除尘器已不仅仅是环保设备，而是必不可少的生产设备了。

2 除尘系统设计方案的确定

2.1 设计依据和原则

水泥厂生料磨及水泥磨废气中颗粒直径比较大，同温度都比较低，生料磨水份含量比较大，因此滤料选用拒水防油涤纶毡，清灰方式采用逆气流反吹的方式进行。袋式除尘器的合理选型是影响滤袋寿命的关键。选择过小，将会使滤料的过滤风速提高，从而大幅度降低滤袋的使用寿命。选择过大，则又将增加投资，造成不必要的浪费。在选型时，充分考虑烟气性质、粉尘浓度等一系列因素，选择合适的除尘器。

2.2 除尘器的确定与讨论

2.2.1 原始数据

废气排放量Qv12000Nm3/h 含尘浓度为C15g/Nm3 露点30℃左右 废气温度50℃左右

2.2.2 除尘器至少应达到的除尘效率

式中：

C——标准状态下烟气含尘浓度，mg/ m；

C——标准状态下废气排放标准中规定值，mg/ m。

所以求得

水泥工业大气污染物排放标准如下图

2.2.3 各类除尘器的对比与选择

表1 各除尘器除尘范围

除尘器除尘效率对比如下

表2 除尘器除尘效率

系统实际总风量为12000m/h，理论上达标除尘效率为99.7%.由于旋风除尘器旋风筒灰斗处锁风不严密，效率偏低，达不到要求；通过上面的图表对比以及粉尘的特性，可以确定袋式除尘器对该除尘过程有更优越的表现。因此，拟定选择袋式除尘器。

2.2.4 相关数据的选取及计算

过滤速度为v1.8m/min 滤袋直径D300mm 滤袋长度3000mm

总过滤面积

每个滤袋面积

滤袋条数

2.2.5 除尘器型号的确定

通过上面的计算可以找到比较适合处理该粉尘的除尘器，以及相关的数据

型号确定为LHF-120C型系列回转反吹袋式除尘器

LHF性能参数如下：

注：设备阻力<1570Pa 除尘效率>99.9%

LHF120除尘器尺寸表 

2.2.6 LHF120袋式除尘器的原理

LHF型大气回转反吹袋式除尘器是将旋风除尘机理和过滤式除尘机理有机结合，采用特殊的清灰方式进行清灰的新型除尘器。含尘气流切向进进除尘器后，先由旋风体将大颗粒粉尘分布落进灰斗，起低级除尘作用，微小尘粒悬浮于气体中，通过气流分面装置，均匀进进过滤室中，而被滤袋阻留，净化气流由主风机排出。随着过滤工况的进行，附着于滤袋外表面的粉尘层不断增厚，系统阻力逐渐增加，此时除尘器的自控装置发出指令，启动清灰机构逐一对滤袋进行反吹清灰，使滤袋阻力下降，维持除尘器的连续性工作。

将旋风除尘和过滤式除尘两种机理组合，形成复合式产品，结构紧凑、占地面积小、滤袋寿命长、能耗低，除尘效率高。清灰原理独特，清灰效果好，反吹清灰气源引自净化后的清洁气流，缩小温差，避免结露；设置了能上下升降的屏蔽拖板，减少漏风，实现吸、停、吹三状态清灰。骨架分节组合，滤袋安装及更换方便。自动控制，操纵治理方便。该除尘器的除尘效率>99.9%。

2.2.7 该型号除尘器运行的可行性

从上面的两个表格对比中，该型号的袋式除尘器就可以较好的除去生料磨含尘气体。

2.2.8 LHF除尘器的构照图如下图

2.3 袋式除尘器的优点

袋式除尘器是一种高效除尘器

（1）除尘效率高，可捕集0.3nm以上的粉尘，使含尘气体净化到15mg/m3甚至以下。

（2）附属设备少，投资省，技术要求没有电除尘器那样高。

（3）能捕集电除尘难以回收的粉尘；并且在一定程度上能收集硝化物、硫化物等化合物。

（4）袋式除尘器收集含有爆炸危险或带有火花的含尘气体时安全性较高。

2.4 工艺流程图

LHF除尘器构照图

3 管网布置及计算

3.1 原则

根据磨机运行情况及磨机现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定各装置的位置，管道的布置也就是基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单、紧凑、管路短、占地面积小，并使安装、操作和检修方便。

3.2 管径的确定

根据相关资料及实际运行情况，本设计中废气入口速度为20m/s。

d= (m)

式中 Q—— 工况下管道内的烟气流量，m3/s;

—— 烟气流速，m/s

取=20m/s

则 d= (m)

圆整并选取风道

内径=d1=500—2×1.0=498 (mm)

由公式d= (m)

， 可计算出实际烟气流速：

4 烟囱的设计

4.1 烟囱高度的确定

工业炉窑大气污染物排放标准GB9078-1996，最低为15米，高出周围200米半径范围类建筑3米以上。达不到要求时严格50%执行。

表2-3-1 锅炉烟囱的高度

经查找若型号为2.2x6.5生料磨产量达到27t/h，综上所诉，选定烟囱的高度H为46米。

4.2 烟囱直径的计算

烟囱出口内径可按下式计算 d=0.0188 (m)

式中 Q——通过烟囱的总烟气量，m3/h;

W——按表2-3-2选取的烟囱出口烟气流速，m/s

表 2-3-2 烟囱出口烟气流速/(m/s)

选定 w=4m/s

d=0.0188 (m)

圆整取d=1.0m.

烟囱底部直径

(m)

式中 d2 ——烟囱出口直径，m;

H ——烟囱高度，m;

i ——烟囱锥度（通常取i=0.02~0.03）。

取i=0.02，

d1=1.03+2×0.02×46=2.9(m)

4.3 烟囱的抽力

SY=0.0342（Pa）

式中 H——烟囱高度，m;

——外界空气温度，-1℃（冬天时）

——烟囱内烟气平均温度，℃

B——当地大气压，Pa。

5 系统阻力的的计算

5.1 摩擦压力损失

对于圆管：

式中 L—管道长度值;钢管和砖砌的长度

d—管道直径，

ρ—烟气密度

v—管中气流平均速率

λ—摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度K/d的函数。可以查手册得到（实际中对金属管道λ值可取0.02，对砖砌或混凝土管道λ值可取0.04）。

由于选定的除尘器的进、出口的直径不同，所以圆管摩擦压力损失的计算分为两个部分。

对于φ500圆管 L=9.5m

5.2 局部压力损失

式中: ξ—异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得；

v—与ξ相对应的断面平均气流速率，m/s；

ρ—烟气密度，k g/m3

5.2.1 两个渐缩管及两个90度弯道计算图如下

5.2.1.1 图2中a为渐缩图

时

取 =17.1 m/s

图2 除尘器进口前管道示意图

5.2.1.2 图2中c为渐缩管

查表得当面积比为0.4时，

5.2.1.3 图2中b、c均为90°弯头

D=500,取R=D，则

所以两个弯头=2×38=76

5.2.2 渐缩管，两个弯道的阻力计算如下图

①图3中b、c均为90°弯头

D=500,取R=D，则

两个弯头=2×38=76

②渐扩管阻力计算

查表得当面积比为0.4时，

图3除尘器出口至风机入口管道示

5.2.3 三通管局部阻力计算

，则

对于T形三通合流，

T型三通管示意

系统总的阻力

62.8+16.5＋56.2＋76＋76＋59.5＋128.9＋90.9＋800＋1400=2766.8Pa

（其中磨机出口前阻力为800，除尘器阻力为1400

6 风机和电动机选择及计算

6.1 标准状态下风机风量计算

式中 1.1—风量备用系数；

Q—标准状态下风机前表态下风量，m3 / h ；

tp—风机前烟气温度，℃，若管道不太长，可以近似取排烟温度；

B—当地大气压力，kPa。

已知Q=12000m3/h；tp＝50℃；B＝101,325kPa

=15617.6m3/h

6.2 风机风压的计算

式中 1.2—风压备用系数；—系统总阻力，Pa；

Sy—烟囱抽力，Pa；

tp—风机前烟气温度；

ty—风机性能表中给出的试验用气体温度，℃；

ρy—标准状况下含尘气体密度，

已知：＝2766.8Pa，tp＝50℃，ρy＝1.13kg/m3;

Sy＝92.32Pa，B＝101.3kPa,查得ty＝250℃

代入

= 2268Pa

由上面计算出风机风量Q y和风机风压H y，所选风机的型号如下表：

6.3 电动机功率的计算

式中 Qy—风机风量，m3 / h；

Hy—风机风压，Pa；

η1—风机在全压头时的效率（一般风机为0.6，高效风机约为0.9）；

η2—机械传动效率，当风机与电机直联传动时η2=1，用联轴器连接时η2 =0.95～0.98，用V形带传动时η2 =0.95 ；

β—电动机备用系数，对引风机，β=1.3

已知Qy 13203.6m3/h，Hy = 1668.5 Pa，η1＝0.6，η2 =0.95

代入

＝22.44Kw

根据计算得的电动机的功率、风机的转速、传动方式选择电动机型号为：

Y200L-4型电动机。

7 参考文献

[1] 郝吉明，马广大主编，大气污染控制工程，北京：高等教育出版社，2002

[2] 何争光，闾裕林主编，大气污染控制工程及应用实例，北京：化学工业出版社教材出版中心，2004

[3] 郑明主编，环保设备—原理设计应用，北京，化学工业出版社，2007

[4] 王玉彬主编，大气环境工程师实用手册，北京：中国环境科学出版社，2003

[5] 郭静，阮宜纶主编，大气污染控制工程，北京：化学工业出版社教材出版中心，2001

[6] 风机样本，各类风机生产厂家

[7] 黄学敏，张承中主编，大气污染案控制工程实践教程，北京：化学工业出版社

8 课程设计总结

经过一个星期的不断查找资料，不断地对不符合的部分进行修改，终于把课程设计任务所要求的设计内容顺利的完成了。我的设计任务是某生料磨排风除尘系统的工艺设计，一开始接触该题目时，一脸的茫然不知该如何做起，经过与同组人员的讨论、老师的指导、自己动手查阅大量的相关资料、上网搜寻相关数据，找到符合自己所需要的除尘设备、风机、电动机、烟囱的计算以及CAD制图。

当然，在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书，为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅环保设备手册及案例是十分必要的，同时也是必不可少的。在这次设计过程中通过同学的帮助、老师的指导和自己的努力，我学到了许多东西，锻炼了解决实际问题的能力。课程设计要有耐心，既要独立思考又要勤于请教，要学会利用网络资源和图书馆资源解决实际问题。

本设计也有一定的不足之处。比如说，粉尘处理与回收系统尚未完善，如果能够改进工艺，既能够达标又能回收利用所捕集的粉尘，回收价值应该很可观；在工艺选择上比较单一，如果能够再结合利用重力除尘器或者旋风除尘器作为预处理布袋除尘器，那样效果会更好。另外，袋式除尘器也有自身的缺点:对于不同类型气体，应选用相应类型的布袋；且需要经常更换布袋，布袋消耗量较大；收集湿度高的含尘气体时，应采取保湿措施，以免因结露而造成“糊袋”，因此布袋除尘器对气体的湿度有一定的要求；阻力较大，一般压力损失为1000～1500Pa。

9 致谢

在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢穆季林老师在课程设计上给予的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题。同时感谢院系为我们提供良好的设计环境。最后向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！