【導讀】本設計是對某水泥廠回轉(zhuǎn)窯尾除塵系統(tǒng)進行的改造設計。41m涇陽型偏心立筒預熱器回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線，其生產(chǎn)能力為5萬噸每年普通硅酸鹽。煙氣溫度：180℃；標準狀況下入口煙氣含塵濃度：≤80g/m3；煙塵露點：35-40℃；中的二級標準；二氧化硫的排放濃度為200mg·m-3，氮氧化物的排放濃度為。氣排放過程中對二氧化硫和氮氧化物最新要求添加填料塔。從而能夠更好地完成對尾氣的。處理，并最終能夠達到設計所要求的標準，盡可能做到無污染排放。

　　

【正文】 為 二氧化硫 日 平均 濃度為 80ug m3，二氧化氮日平均 濃度 為 150ug m3。 . 泛點氣速 1) 吸收液 確定 尾氣 包含 多種組分， 考慮到 2SO 與 xNO 都能被 23NaCO 溶液吸收 ，同時在水中 2NO 溶解度較高， 選取 1%的 23NaCO 溶液來吸收 尾氣含有 氣 態(tài)污染物 。一般水泥 窯 尾氣中的這兩種 氣體的含量 較少 。由于 NOX的組分 比較 復雜， 考慮到 NOX主要 組分 為 N0 和 NO2，在填料揚州大學 本科生畢業(yè)設計 23 塔設計前又存在換熱器降溫，常溫下 N0在有空氣條件下轉(zhuǎn)化為 NO2，所 以 為便 于 計算 最終NOX去除以去除 NO2為主。 2) 計算所需吸收液的質(zhì)量 這兩種氣體和溶質(zhì)反映的方程式如下 主： 2 2 3 2 3 2SO Na CO Na SO CO? ? ? 副； 32232 2 N a H S OOHSOCONa ??? 用 32CONa 吸收煙氣中的 2SO ，得到含 32SONa 和 3NaHSO 的混合溶液，再用 32CONa 中和掉吸收液中的 3NaHSO ，最后經(jīng)凈化、濃縮結(jié)晶去除，結(jié)晶體也可回收利用。 2233222 CON a N ON a N OCONaNO ???? 根據(jù)摩爾質(zhì)量守恒定律計算出每小時所需要的溶質(zhì)的質(zhì)量 kgmmm xnosocona )92106164 (936429210664106232 ??????? 則吸收液的總的質(zhì)量為 M=30℃時 1%的 23NaCO 液的密度和水的密度接近，取 L? =30℃時的氣體密度近似等與空氣的密度為 則每小時吸收液體積為： mMV LL ??? ? 進出水泵以及循環(huán)泵選用型號為 ISO8065160 的水泵，其技術(shù)性能如下表： 表 23 泵性能 型號 流量（ hm/3 ） 揚程（ 3m ） 軸功率（ kW ） ISO8065160 30 36 3) 空塔氣速度計算 填料的泛點氣速可由貝恩－霍根關(guān)聯(lián)式計算，即 揚州大學 本科生畢業(yè)設計 24 由上式計算泛點氣速，誤差在 15％以內(nèi)。 選用 25 1mm的塑料鮑爾環(huán)亂堆 ，其相關(guān)參數(shù)： 。 07m P a ///1943332?????Ltmmmma?? smsmu F /??? . 填料塔直徑 1) 空塔氣速的確定 根據(jù)經(jīng)驗公式一般空塔氣速與泛點氣速的比值偽 ~，取 則空塔氣速為 =。 2) 確定填料塔的直徑 理論塔直徑為 mvQD 3600/936424439。 ????? ?? 對填料塔直 徑進行圓整取 D=1800mm 則此時： smu /? ， ??Fuu符合要求。 揚州大學 本科生畢業(yè)設計 25 . 填料層高度 1) 填料層高度 OG OGZ H N? OGOGHN ?? 氣 向 總 傳 質(zhì) 單 元 高 度液 向 總 傳 質(zhì) 單 元 數(shù) 2) 求各個氣體組分的體積分數(shù) 由理想氣體 狀態(tài)方程 nPTPV? 可以得到 氣體 在標態(tài)下的體積為 30 2 7 3 2 7 339。 9 3 6 4 2 8 4 3 7 02 7 3 3 0 3Q Q mt? ? ? ?? SO2在標態(tài)的體積為 2 32 2 . 4 2 2 . 4 0 . 6 8 4 3 7 0 1 7 . 71 0 0 0 1 0 0 0 6 4SO mVmM ??? ? ?? NO2在標態(tài)的體積為 mMmV XNO ?????? 以 NO2設計計算。 該氣體的體積分數(shù)為 X=3) 氣象總傳質(zhì)高度 HOG OG YH V K??? V ? 氣 向 組 分 的 單 位 摩 爾 流 量 （ Kmol/h) ）填料層體積傳質(zhì)系數(shù)（ hK Ya ?? 3k m o l / m )?? 2填 料 塔 的 截 面 積 （ m 具體參數(shù)： sk m olXtQV /)( 27393642)1(273 ????????? 222 ????? ?? 揚州大學 本科生畢業(yè)設計 26 求傳質(zhì)系數(shù) Pkk GaYa? Gk? — 氣 相總 體積吸收系數(shù) ( )/(10）2~0 .5（ 23 a tmsmk mol ??? ? ) P — 大氣壓強（ 98kPa） ?? Pkk GaYa )/(10)190~(9810）2~0 .5（ 233 smk m o l ????? 求出氣向傳質(zhì)高度 mk VH YaOG 11~)190~( 3 ?????? ?，選取 mHOG 5? 。 4) 計算傳質(zhì)單元數(shù) 12Y YOGY dN YY?? ?? Y1— 進氣的氣體體積分數(shù) Y2— 出氣的氣體體積分數(shù) 在此 Y? 約 為 0，求得 00 00 8 ????? ?? ?? YY dYYY dYNYYOG 5) 填料層的高度 mHNZ OGOG ???? 一般填料塔的實際裝填料層高度為計算填料層高度的 ~ 倍，取 倍則 : 填料塔的高度為 9=12m . 填料層的分層 選 用 25 25 的塑料鮑爾環(huán)亂堆，根據(jù) 填料 選擇規(guī)定，其分層高度定 為 5m，分為 4 層。 . 凈化性能 填料塔不僅可以除去氣態(tài)污染物，也可以去除粉塵，可以將氣態(tài)污染物以及將入口處濃度為 1g/m3的粉塵處理達標。 揚州大學 本科生畢業(yè)設計 27 . 排氣筒設計 1) 排氣筒 高度 根據(jù)水泥工業(yè)大氣污染物排放標準 (GB49152021)規(guī)定， 水泥窯單線生產(chǎn)能力低于240t/d，其排氣筒高度不得低于 30m。同時排氣筒 高度至少是其附屬設備的 2～ 倍，附屬結(jié)構(gòu)的最高高度約為 15m，則設計的 排氣筒 高度 選 為 30m，出口的風速度為 23m/s，則排氣筒 出口直徑為 。 2) 抬升高度的計算 排氣筒 氣熱排放速率 Nph TQCQ ?? pC — 標準狀態(tài)下定壓熱容（ cmkJC p 。?? 3/ ） T — 煙氣溫度和環(huán)境溫度差值（ K，環(huán)境溫度選為 ℃ ） QN— 標準狀態(tài)下體積流量（ m3/s） 則 排氣筒 熱排放速率為 sJTQCQ Nph / 0 )(2 9 ??????? 當 Qh≤ 1700KJ/s 或△ P＜ 35K， 排氣筒 抬升高度為 u QDuH hs )(2 ???? su － 排氣筒出口處煙氣排放速度（ m/s） u －煙囪口的平均風速度（ 2m/s） D－煙囪排出口的直徑（ m） mH )(2 ???????? 通過 screen3 模型預測二氧化硫和二氧化氮最大地面濃度分別為： 22ug/m3， 45ug/m3。出氣筒設計符合環(huán)境質(zhì)量二級標準要求。 揚州大學 本科生畢業(yè)設計 28 . 高程的計算 . 旋風除塵器計算 1) 進氣口的高度 根據(jù)設備的選型其進口的高度為 ， 基建的高度為 ， 則進氣口的高度為 ???H 2) 出氣口的高度 設備本身出口的高度為 ，基建的高度為 ， 其它高度為 則出氣口的高度 mH ???? . 袋式除塵器 的計算 1) 進出氣口的高度 設備的高度為 ，基建的高度為 ，為便于底部清灰在設備整體底部留出 1m高度，方便人員以及車輛進出。 進 出 氣口的高度為 mH ???? 。 . 填料塔的高程計算 1) 進氣口的高度 填料塔 本體進口高度為 ， 基建高度為 ， 則 進 氣口的高度為 mH ??? 2) 出氣口的高度 填料塔 本體由頂部直接排放其主體高度為 ， 基建高度為 ， 則出氣口的高度為 mH ??? 揚州大學 本科生畢業(yè)設計 29 . 風機房高度 設計流量 hmQ /140000 3? ，風機所需提供的能量參見后續(xù)章節(jié)，根據(jù)風機的設計流量以及所需提供的能量進行選型。 風機房頂部進氣，其 高度 為 3m， 側(cè)面出氣，其 高度 為 。 . 換熱器的高度 換熱器設計流量為 hmQ /140000 3? ； 換熱器的冷 卻劑選用水，熱水可回用； 氣體溫度溫度從 180℃降到 30℃，則換熱器散熱速率為： Npk TQCQ ?? pC — 標準狀態(tài)下定壓熱容（ cmkJC p 。?? 3/ ） T — 煙氣溫度和環(huán)境溫度差值（ K，環(huán)境溫度選為 ℃ ） QN— 標準狀態(tài)下體積流量（ m3/s） sJTQCQ Npk /)30180( ??????? 確定 進口高度 ，出口的高度 。 . 管道壓力損失和電機計算 . 常用的系數(shù)公式 管道 選擇全新的 鑄鐵管道，絕對粗糙度為 。 1) 彎頭損失計算公式 局部阻力系數(shù)： 2s 42 ??? ?? ? — 轉(zhuǎn)角管的角度 摩擦損失： 揚州大學 本科生畢業(yè)設計 30 gvH 221??? 2) 漸擴管損失計算公式 局部阻力系數(shù)： )1( 12AA??? 摩擦損失： gvH 222??? 3) 漸縮管損失計算公式 局部阻力系數(shù)： )1(21AA??? 摩擦損失： gvH 221??? 4) 直管沿程損失 計算公式 雷諾系數(shù) ： ??vD?Re ?— 流體的密度 ?— 管道中的氣體流速 D— 管道的直徑 ?— 流體在一定溫度下的粘滯系數(shù) Re＞ 2021 時 需要 根據(jù)莫迪圖來計算 Re≤ 2021 時由公式得 ： 64Re?? 揚州大學 本科生畢業(yè)設計 31 管道的摩擦損失 ： DgLvH 22??? ?— 管道的摩擦阻力系數(shù) L— 管道的長度 V— 管道的流動速度 D— 管道的直徑 g— 重力加速度 5) 矩形管的當量直徑 baabD ?? 2 a,b— 矩形的長和寬（ m） 6) 總能量損失 計算公式 gHQE ??? Q— 單位時間的流量（ m3/s） g— 重力加速度（ m/s2） ? — 流體的密度（ kg/m3） H— 總的摩擦損失（ Pa） . 回轉(zhuǎn)窯尾到旋風除塵器 1) 直管沿程損失計算 雷諾系數(shù)為 2 ?? ???? ??? vD 則可以得到摩擦阻力系數(shù)為 14 964Re64 ???? 摩擦損失為 PaDgLvH 22 ??? ?????? ? 揚州大學 本科生畢業(yè)設計 32 2) 漸擴管損失計算 局部的阻力系數(shù)為 2221 ????????? ?????????? ?? AA? 摩擦損失為 PagvH 22 ?????? ? 3) 總摩擦損失 計算 PapH ????? ? 4) 總能量損失 計算 JgHQE ??????? ? . 旋風除塵器到 袋式 除塵器 1) 彎頭損失計算 局部阻力 系數(shù) i i i i 4242 ????? ??? 旋風除塵器 出口氣體速度為 ，袋式除塵器前圓管氣速為 ， 圓管 直徑為 兩種規(guī)格彎頭共有 4個彎頭 ， 則 摩擦 損失為 PagvH 22 ?? ????? ? PagvH 22 ?? ????? ? 揚州大學 本科生畢業(yè)設計 33 2) 直管沿程損失計算 ① V=雷諾系數(shù)為 2 ?? ???? ??? vD 摩擦阻力系數(shù)為 ???? 摩擦 損失為 PaDgLvH 22 ??? ?????? ? ② V=雷諾系數(shù)為 2 ?? ???? ??? vD 摩