【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。垃圾焚燒后產(chǎn)生的尾氣中二惡英污染的擔(dān)憂。此外，旋風(fēng)除塵器亦可以作為高濃度除塵系統(tǒng)的預(yù)除塵器，能與其他類型高。研究和探討旋風(fēng)除塵器除塵效率影響因素，對(duì)提高其除塵效率。本課題以多管旋風(fēng)除塵器為重點(diǎn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)其幾何與工藝參數(shù)，繪制其結(jié)構(gòu)圖，使用UGNX軟件對(duì)主要部件進(jìn)行三維實(shí)體模擬。③裝置設(shè)計(jì)計(jì)算；④不低于3張零號(hào)圖紙的工作量；

　　

【正文】 氣量。計(jì)算公式如下： 2 2 2 2= C O SO N H OV V V V V? ? ?理 煙 (35) 其中： 2V Cw? 2 = SVw 2 = + V w理 空 22= 1 1 . 1 + 0 .8 + 0 . 0 1 6 1H O H H OV w w V 理 空 故： 2= 1 . 8 6 6 0 . 7 0 . 7 9 + 0 .8 1 1 .1 0 . 8 0 . 0 1 6 1C S N H H OV w w V w w w V? ? ? ? ?理理 煙 空 理 空 = 1 .8 6 6 1 5 . 3 5 % + 0 . 7 0 . 0 3 % + 0 . 7 9 1 . 6 7 + 0 . 8 0 . 5 0 % + 1 1 . 1 2 . 3 %? ? ? ? ? + 0 . 8 5 4 . 9 9 % + 0 . 0 1 6 1 1 . 6 7?? ? 3/m kg 式中： 2COV—— 煙氣中 2CO 的理論量， 3/m kg ； 2SOV—— 煙氣中 2SO 的理論量， 3/m kg ； 2NV—— 煙氣中 2N 的理論量， 3/m kg ； 2HOV—— 煙氣中 2HO的理論量， 3/m kg ； Nw —— 煙氣中 N 元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ； 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 26 2HOw—— 煙氣中 2HO的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 。 由理論煙氣量和過剩空氣系數(shù)可求得煙氣量： 2( 0 . 2 1 ) 1 . 8 6 6 1 1 . 1 0 . 7 0 . 8 1 . 2 4C H S N H OV V w w w w w?? ? ? ? ? ? ?理 空 或 ( 1 ) + . 0 ( 1 )V V V V??? ? ? ?理 煙 理 空 理 空0 1 6 (36) 式中： V —— 濕煙氣量， 3/m kg ； V理 空 —— 理論煙氣量， 3/m kg ； 本設(shè)計(jì)中， ?? ， ?理 空 3/m kg ， %Cw ? ， %Hw ? ，%Sw ? ， %Nw ? ， 2 %HOw ? ，則： 2( 0 . 2 1 ) 1 . 8 6 6 1 1 . 1 0 . 7 0 . 8 1 . 2 4C H S N H OV V w w w w w?? ? ? ? ? ? ?理 空 ( 1 . 3 0 . 2 1 ) 1 . 6 7 1 . 8 6 6 1 5 . 3 5 % 1 1 . 1 2 . 3 % 0 . 7 0 . 0 3 %? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 .8 0 .5 % 1 .2 4 5 4 .9 9 %? ? ? ? ? 3/m kg 焚燒爐小時(shí)煙氣量 yV (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 ) yV=GV? yV=GV? 1500 4575? ? ? 3m/h 取 5000 3m/h 分割粒徑的計(jì)算 旋風(fēng)除塵器的除塵效率與其結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)行條件等多種因素有關(guān)，目前主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定某一形式的除塵器在特定運(yùn)行條件下的除塵效率。但是，對(duì)除塵器內(nèi)氣流流型做適當(dāng)簡(jiǎn)化，抓住影響塵粒分離沉降的主要作用力，忽略次要的作用力，則可導(dǎo)出簡(jiǎn)化了的效率計(jì)算公式。 在旋風(fēng)除塵器內(nèi)，粒子的沉降主要取決于離心力 Fc 和向心運(yùn)動(dòng)氣流作用于塵粒上的阻力 FD。在內(nèi)外渦旋界面上，如果 Fc＞ FD，粒子在離心力推動(dòng)下移向外壁而被捕集；如果 FcFD，粒子在向心氣流的帶動(dòng)下進(jìn)入內(nèi)渦旋，最后由排出管 排出；如果 Fc=FD，作用在塵粒上的外力之和等于零，粒子在交界面上不停地垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 27 旋轉(zhuǎn)。實(shí)際上由于各種隨機(jī)因素的影響，處于這種平衡狀態(tài)的塵粒有 50％的可能性進(jìn)人內(nèi)渦旋，也有 50％的可能性移向外壁，它的除塵效率為 50％。此時(shí)的粒徑即為除塵器的分割直徑，用 de 表示。因?yàn)?Fc= FD，對(duì)于球形粒子，由斯托克斯定律得到： 23 00 36Te p e rvd d vr? ? ??? 式中： 0Tv —— 交界面處氣流的切向速度， m/s； 分割粒徑： 120215 2201818 10 0 210 0 36. 98rp tvrdevm??????? ????????? ? ? ? ?? ?????? (37) 此時(shí)旋風(fēng)除塵器的分割粒徑為： ? m。 de 愈小，說明除塵效率越高，性能愈好。 渦流指數(shù) 的計(jì)算 筒體直徑 ，排氣管直徑 ， ? = 105Pa ? s，排氣管下緣至錐頂高度 ， Q=5000m3/h=，接近圓筒壁處的氣流切向速度近似等于氣流入口速度，即 15 m/s，取內(nèi)外渦旋交界圓柱的直徑 d0=： 對(duì)外渦旋， n＜ 1，實(shí)驗(yàn)證明 n 值可用亞歷山大（ Ale－ caner）提出的公式估算： ? ? 0 . 30 . 1 41 1 0 . 6 7 283TnD ????? ? ? ???? ?? (38) 則 n= 式中： D—— 旋風(fēng)除塵器筒體直徑， m； T—— 氣體溫度， K。 對(duì)內(nèi)渦旋， n=﹣ 1，則有 切向速度 Tv 表達(dá)式為： 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 28 nTvR?常 數(shù) (39) 式中： R—— 氣流質(zhì)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑，即距除塵器軸心的距離， m； n—— 由流型決定的渦旋指數(shù)。 速度的計(jì)算 在內(nèi)外渦旋的交界圓柱面上， n=0， vT =常數(shù)，氣流切向速度 vT 達(dá)到了最大值。實(shí)驗(yàn)測(cè)出其徑向位置在 （ 0． 6－ 0． 7） d 處 氣流在交界面上的切向速度：? ?0 . 6 21 . 21 5 3 6 . 9 8 /0 . 7 0 . 4Tv m s??? ? ?????? 旋轉(zhuǎn)氣流的徑向速度，因內(nèi)、外 旋流性質(zhì)不同，其矢量方向不同。根據(jù)塔林登（ Terllnden）測(cè)量的結(jié)果，可以近似認(rèn)為氣流通過這個(gè)圓柱面時(shí)的平均速度就是外渦旋氣流的平均徑向速度 vr ，即： 002rQv rh?? (310) 則 渦旋氣流的平均徑向速度： 式中： Q—— 旋風(fēng)除塵器處理氣量， m3/s； r0， h0—— 交界圓柱面的半徑和高度， m。 關(guān)于軸向速度，與徑向速度類似，視內(nèi)、外渦旋而定。外渦旋的軸向速度向下，內(nèi)渦旋的軸向速度向上。在內(nèi)渦旋，隨著氣流逐漸上升，軸向速度不斷增大，在排出管底部達(dá)到最大值。由于軸向速度變化較小，所以沿軸向幾乎不產(chǎn)生壓力差。在旋轉(zhuǎn)方向上壓力變化也很小。徑向的全壓和靜壓變化非常顯著，但動(dòng)壓變化不大。 壓降 的 計(jì)算 在評(píng)價(jià)旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)和性能時(shí)的一個(gè)重要指標(biāo)時(shí)氣流通過旋風(fēng)器時(shí)的壓力損失，亦稱壓力降。旋風(fēng)除塵器的壓力損失與其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件等有關(guān)。理論計(jì)算是困難的，主 要靠試驗(yàn)確定。 實(shí)驗(yàn)表明，旋風(fēng)除塵器的用壓力損失 p? 一般與氣體入口速度的平方成正比，即 ： 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 29 2112pv???? (311) 式中： ? —— 氣體的密度， kg/m3 1v —— 氣體入口速度， m/s； ? —— 局部阻力系數(shù)。 壓損系數(shù) ? 為無因次數(shù)，一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，對(duì)一定結(jié)構(gòu)形式的除塵器， ?為一常數(shù)值。在缺少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，可用下式估算： 216Ad?? (312) 式中： A—— 旋風(fēng)除塵器進(jìn)口面積， m2； d—— 旋風(fēng)除塵器出氣口直徑， m。 ? =（ 273247。 423） =216Ad??=16 ?? 2112pv???? = 21 9 .3 0 .8 3 4 1 5 8 7 32 Pa? ? ? ? 除塵效率的計(jì)算 由分級(jí)效率與總除塵效率之間的關(guān)系 ： S1i=S1g1i， S2i=S2g2i ， S3i=S3g3i (313) 3 3 31 1 12 2 21 1 1231 1 P=P+iiiiiiiiiiiiiS g gS g gS g gS g ggg??????????或或 (314) 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 30 表 旋風(fēng)除塵器分級(jí)效率 粒徑 間隔/ m? 質(zhì)量頻率 /% 分級(jí)效率 i? /% 進(jìn)口 g1i 出口 g2i 捕集 g3i (314) (314) (314) 三式平均 0～ 5 5～ 10 10～ 20 20～ 40 40～ 60 0 100 100 ﹥ 60 0 100 100 100 100 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 31 第四 章 多管旋風(fēng)除塵器的主體尺寸計(jì)算 多管旋風(fēng)除塵器 的 尺寸計(jì)算 旋風(fēng)體的設(shè)計(jì) (1)旋風(fēng)子直徑 旋風(fēng)子的直徑一般有φ 100mm、φ 150mm 和φ 250mm 等 3 種。單個(gè)旋風(fēng)子的除塵效率隨其直徑的 減小而提高。但是，由于各個(gè)旋風(fēng)子在制造時(shí)幾何尺寸難以保證，同時(shí)使用小直徑的旋風(fēng)子會(huì)相應(yīng)的增加旋風(fēng)子的數(shù)量，這樣會(huì)增加氣體分布不均勻的可能性，還會(huì)增加旋風(fēng)子之間氣體經(jīng)過總灰斗的溢流，所以，一般的旋風(fēng)子直徑采用φ 250mm[15]。 (2)導(dǎo)流片結(jié)構(gòu) 旋風(fēng)子內(nèi)導(dǎo)流片的常用結(jié)構(gòu)有螺旋型和花瓣型 。本設(shè)計(jì)采用螺旋型導(dǎo)流片，如圖 所示。 圖 旋風(fēng)子及其導(dǎo)流片結(jié)構(gòu) 螺旋型導(dǎo)流片阻力較低，不易被堵塞 ， 除塵效率則較花瓣型導(dǎo)流片低?；ò晷蛯?dǎo)流片雖有較高 的除塵效率，但容易堵塞。導(dǎo)流片和旋風(fēng)子的傾角采用 25176?；?0176。傾角 25176。有利于提高除塵效率，但是，壓力損失要比傾角為 30176。的大。本設(shè)計(jì)選擇傾角為 25176。的螺旋型導(dǎo)流片。 （ 3）氣流旋轉(zhuǎn)圈數(shù) 按圖 選取，依據(jù)進(jìn)口速度為 15m/s， 2cN? 。 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 32 圖 氣體的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和進(jìn)口速度的關(guān)系 (4)旋風(fēng)子處理能力 單個(gè)旋風(fēng)子的處理能力用下式計(jì)算： 23600 4Q D v??? ?????? (41) 式中： Q—— 單 個(gè)旋風(fēng)子的處理氣量， m3/h； D—— 旋風(fēng)子直徑， m； v—— 旋風(fēng)子截面氣速， m/s。 一般旋風(fēng)子截面氣速在 ～ 。進(jìn)一步增加氣速不能提高除塵效率，反而會(huì)增加旋風(fēng)子的磨蝕。當(dāng)氣速小于 ，除塵效率會(huì)明顯下降，并有可能被粉塵堵塞的危險(xiǎn)，本設(shè)計(jì)中截面氣速取 4m/s。 ? ? 223 6 0 0 3 6 0 0 0 . 2 5 4 7 0 6 . 8 544 38/Q D v mh???? ? ? ? ? ??????? (5)旋風(fēng)子數(shù)量 組合多管旋風(fēng)除塵器總的處理氣量由下式確定： ZQ nQ? (42) 式中： QZ—— 多管旋風(fēng)除塵器總的處理氣量， m3/h； Q—— 單個(gè)旋風(fēng)子的處理能力， m3/h； n—— 旋風(fēng)子數(shù)量。 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 33 所以， 5000 7 .17 0 6 .8 5 8ZQn Q? ? ? n取 8。 圖 旋風(fēng)子 示意圖 筒體的設(shè)計(jì) 8 個(gè)旋風(fēng)子均勻的排成一周，如圖 所示。每?jī)蓚€(gè)旋風(fēng)子的圓心與筒體的圓心成 45176。 即： 2er? ，所以 r =400mm。最外層旋風(fēng)子中心線至殼體內(nèi)部的尺寸為 200mm，所以 ? ?2 4 0 0 2 0 0 1 2 0 0 mm? ? ?， Di 取 1200mm。 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 34 圖 旋風(fēng)子排列方式 進(jìn)氣口、排氣口的設(shè)計(jì) (1)進(jìn)氣口尺寸的計(jì)算 ZQ Av? (43) 式中： Qz—— 進(jìn)氣口氣體流量， m3/h； A—— 進(jìn)氣口管面積， m2； v—— 進(jìn)氣口風(fēng)速， m/s。 多管旋風(fēng)除 塵器的入口速度一般為 10～ 20m/s，本設(shè)計(jì)取 15m/s。 3= 5 0 0 0 /220 .0 9Q Av m hzQzA r mv??? ? ? r=169mm； d=400mm 即：選取 DN400mm 式中 ： r—— 進(jìn)氣口半徑