洛阳理工学院毕业设计论文 ************大学 毕 业 设 计(论 文) 题目 铜加工熔炼车间粉尘污染及回收利用工程设计 姓 名 ** 系 (部) ************** 系 专 业 环境工程 *** 指导教师 201×年×月××日 I 洛阳理工学院毕业设计论文 摘要 铜及铜合金的产品有 : 铸造产品,压力加工产品,后者又可分为板、 带、管、棒、线、条、箔、型材、粉末制品等多种形式;铜及铜合金生产 技术主要是指合金熔炼、铸锭、压力加工以及特殊工艺等。近半个世纪以 来,铜加工技术得到了迅速的发展,铜加工业已经高度自动化,成为现代 化大工业的重要组成部分 [ 1 ] 。 但是,铜冶炼炼工业存在存在着严重的污染及浪费问题,大量含铜粉 尘进入空气中,不仅污染了空气,影响了人们的正常生活;另外,粉尘中 含有铜,不加以回收利用,也造成了资源的浪费,在资源日益短缺的现在, 我们更应该倡导绿色生产,循环生产,已达到可持续发展的目的。 关键词:铜加工,冶炼粉尘,粉尘污染,回收利用 II 洛阳理工学院毕业设计论文 Copper smelting processing workshop pollution and recycling engineering summary dust Products are: copper and copper alloy casting products, pressure processing products, which in turn can be divided into the plate, belt, tubes, rods, wire, strip, foil, profiles, powder products, and other forms; Copper and copper alloy production technology mainly refers to the alloy smelting, casting, pressure processing and special process. Nearly half a century, the copper processing technology got rapid development, copper processing industry has been highly automated, become an important part of modern industrial. Copper smelting smelting industry, however, there are serious pollution and waste problems, a lot of copper dust into the atmosphere, not only pollute the air, has affected people's normal life; In addition, the dust contained copper, don't try to recycle, also caused the waste of resources, in the growing resources shortage now, we should advocate green production, production cycle, has reached the purpose of sustainable development. Keywords: copper processing, smelting dust, dust pollution, and recycling III 洛阳理工学院毕业设计论文 目 录 前言 ………………………………………………………………………… .............. ……1 第一章 铜加工熔炼工艺的现状 ……………………………… ..................... …… 2 1.1 国际铜熔炼加工工业的现状 ……………………………… ......................... …… 2 1.2 中国铜加工熔炼工业现状 …………………………………… ............... ….. …… 3 第二章 熔炉粉尘的性质 ...................................................................... ..................4 2.1 粉尘组成 ............................................................................................................4 2.2 熔炉粉尘的特点 ..............................................................................................4 第三章 除尘常用方法及原理 ...............................................................................6 3.1 脉冲袋式除尘器 .............................................................................................6 3.2 XDC 型系列反吹风布袋收尘器 .................................................. .................11 3.3 抗结露布袋除尘器 .......................................................................................11 3.4 立式、旋伞、宽极距静电除尘器 ..............................................................11 3.5 反吹风袋式除尘器 .........................................................................................12 第四章 实验设计与方案确定 ............................................................................13 4.1 实验设计原理 ...............................................................................................13 4.2 反吹风袋式除尘器实验设计 ......................................................................13 4.3 脉冲袋式除尘器实验设计 ..........................................................................19 4.4 实验数据处理 ........................................................................ .......................22 第五章 工程设计 .................................................................................................23 5.1 初步设计方案 ...............................................................................................23 5.2 选择清灰系统 ...............................................................................................23 IV 洛阳理工学院毕业设计论文 5.3 喷吹管 ...........................................................................................................25 5.4 文丘里 ........................................................................................................26 总结 .....................................................................................................................27 致谢 .............................................................. .......................................................28 参考文献 .............................................................................................................29 V 洛阳理工学院毕业设计论文 前言 近几年来,我国铜加工熔炼每年的产品量都特别大。到 2012 年,世界 铜加工产量约 2100 万吨,其中,中国铜产量达到 920 万吨,居世界第一位 [ 2] ,约占世界总产量的 1/3 。世界上生产铜材的国家主要有:中、美、日、 德、等。其中,中国为铜材主要进口国,而日本和德国则为铜主要出口国。 在铜熔炼技术原来越现代化的今天, 资源的回收利用变得越来越紧迫, 一方面,熔炼粉尘造成了环境的污染,对人体的健康有一定的影响;另一 方面,也造成了资源的浪费。因此,研究粉尘的回收利用变得越来越重要。 本文在研究了铜熔炼车间现状的基础上, 通过设 计实验确定了回收熔 炼粉尘的方法及工艺,希望通过此工艺,能对我国的铜熔炼现状有一定的 帮助。 -1- 洛阳理工学院毕业设计论文 第一章 铜加工熔炼工艺的现状 随着全球经济的迅速发展,特别是中国经济的稳定、持续、快速发展, 作为高新技术发展和经济支柱性原材料的铜材需求越来越大,我国铜加工 行业发展迅猛。现在,我国已成为世界重要的铜材消费、生产和贸易大国, 产量已多年居世界第一,产品质量逐年提高,品种不断增加,工艺技术创 新越来越先进,现代化的铜加工已初步建立和形成。弊端是,我国铜加工 工业广而不强、技术经济指标不够精确、企业规模集约化程度不高、生产 装备先进与落后并存的现状尚未彻底改变。面临以上问题,我国铜加工行 业正在不断探寻通过技术创新,发展多流程工艺,提高自动化水平,节约 资源,以确保中国铜加工工业继续稳定、持续、快速发展。我国铜加工业 未来发展应在优胜劣汰、企业集约和做大做强、做专做精的基础上,发展 高端的先进的铜加工产品,逐步减少污染严重和能耗高、污染较重的普通 产品的生产 [ 3 ] 。 1.1 国际铜熔炼加工工业的现状 近几年来,世界其他国家铜产量相对比较稳定,中国铜加工产量以每 年 15% 左右的速度稳步增长。 到 2012 年, 世界铜生产总产量约 2500 万吨, 其中中国产量相对最多,为 900 多万吨,约为直接总产量的三分之一。全 球铜加工的国家主要有:中、美、日等。同时,中国进口铜产量最多,而 日本和美国进口铜材较多。以美国等铜加工发达国家为例,铜加工工业在 20 世纪已基本完成了优胜劣汰的过程,并在全球范围内都进行加工贸易。 在未来,国际铜加工荣建的模式基本不会变化,全球铜加工企业数量基 本不会有太大变化,通过产量也会相对稳定,产能也不会有太大变化,而 -2- 洛阳理工学院毕业设计论文 产品品种将会越来越丰富,产品质量会更加牢靠、突出节能环保的要求, 详细来说:在铜加工的过程中,应该向着集约化方向发展;在铜加工设施 上,向着自动化方向发展;在企业规划上,向着更大更强和专而精方向发 展。 1.2 中国铜加工熔炼工业现状 进入 21 世纪以来, 我国铜材的需求更加紧迫, 产量也有了一定的增长, 年产量稳定在 900 万吨左右。 铜加工的种类也有了很大变化。其目标是向着高精度、更环保、更节 能的方向发展,很多产品已经走出不国门,不仅在国内,也在国外有了一 定的地位。产品质量也有了很大提高,产品水平已处在全球先进行列。我 国铜材生产厂家不仅可以按我国标准生产没也可按国际标准来生产产品。 我国牢固结合经济和科学发展的需求,传统铜生产已经逐步走向向现代铜 加工材的转变。这表明我国铜加工行业已经进一步国际化。为了使我国满 足国民需求和科学技术对铜材各方面的需要,各铜加工厂家还制定了许多 内部供货生产标准。中国铜加工产品约有 250 种合金,近千个品种,位居 世界前列。在世界的铜加工材品种中,产生出一大批出色产品和按国际标 准生产的产品,代表着我国现代铜加工技术先进方向。 -3- 洛阳理工学院毕业设计论文 第二章 熔炉粉尘的性质 2.1 粉尘组成 黄铜是铜合金,其主要合金元素为锌。 具有显著机械性能和抗压性 能,可以制成各种材料,如棒、型、线材等 [ 5 ] 。黄铜熔炼车间大都是采用 感应电炉和坩埚电阻炉来生产。熔炼的时候,将锌加入到熔炼炉,搅拌熔 化,一部分金属锌气化并很快氧化成氧化锌,被烟气所带走。氧化锌是 黄 铜熔炼炉的排放烟气中主要粉尘。若炉中有表面带有油脂、水等废金属残 屑时,熔炼后的烟气中含有水蒸气和未铁粉。黄铜熔炼炉除尘设计主要是 除去烟气中残留的的氧化锌粉尘。氧化锌呈白色粉末状,是一种微粒,能 作为重要的医药化工原料,对其回收一方面又重要的社会效益,另一方面 具有很好的经济效益。 2.2 熔炉粉尘的特点 最大废气量 m 3 /h 30000 粉尘温度 ℃ 60---110 表 2.1 粉尘基本参数 最高粉尘含量 mg/m 3 900 铜熔炼车间集气罩有伞形罩、密封罩两种罩型。烟气温度不高,一般 为 50-60 度;粉尘具有较高的比阻;粉尘密度约为 300-500mg/m 3 , 最高达 1500-2000mg/m 3, 具有很高的吸湿性,经稀释容易结板 [ 6 ] 。 氧化锌通常以白色粉末状或红锌矿石状存在。红锌矿含有的少量锰元 素使得矿石呈黄色,有的也呈红色。氧化锌粉末受热时,会有一部分氧原 -4- 洛阳理工学院毕业设计论文 子溢出 (800 度时溢出氧原子占总数的 0.007%) ,使得粉末显现黄色。当温 度下降到一定程度后晶体又恢复白色。 当温度达到 1975 ° C 时氧化锌能分解产生锌蒸气和氧气。 碳单质能够 用于锌的还原, 在高温高热条件下发生反应;氧化锌也是一种两性氧化物, 可溶于大多数酸,例如盐酸;难溶于水和乙醇,可以与强碱反应生成可溶 性锌酸盐; 氧化锌常用于牙科手术, 与浓氯化锌水溶液混合时可生成碱式氯化锌, 具有水泥硬化性质。氧化锌也可和磷酸反应生成四水合磷酸锌 (Zn 3 (PO 4 )2 · 4H2 O) 也具有类似的性质。 氧化锌与氯化橡胶、镁粉、亚麻籽油、铝粉接触可发生剧烈反应,有 生爆炸或起火的危险。氧化锌可以与硫化氢发生反应,在工业生产中该反 应常用来除去混合气体中的硫化氢; 一些含有氧化锌的软膏与水反应暴露在紫外线光下可生成过氧化氢 。 氧化锌粉尘很细小,有一定的回收利用价值,不可采用湿法除尘;由于比 电阻很高, 选用静电除尘设备也不合适;因而只能采用脉冲袋式除尘设备。 袋式除尘器按清灰方式不同可分为机械清灰袋式除尘器、反吹风式袋式除 尘器和脉冲袋式除尘器。 -5- 洛阳理工学院毕业设计论文 第三章 除尘常用方法及原理 3.1 脉冲袋式除尘器 黄铜冶炼车间的粉尘浓度很高,大都在 600g/m 3 以上。收集这样高浓 度的粉尘,可采用 FGM 脉冲袋式除尘器收尘,即可满足排放的要求,且 系统简单,相对阻力小,能耗较低 [ 7 ] 。 3.1.1 脉冲袋式除尘器工作原理 对于脉冲袋式除尘器,它属于一种干式滤尘收尘装置,由上部箱体、 中部箱体、下部箱体 ( 灰斗 ) 、清灰系统及排灰机构等组成。它的一个最重 要的部分是滤袋,脉冲袋式除尘器的滤袋选用用纺织的滤布掺杂非纺织的 毛毡制成,是利用织物的过滤作用对烟尘进行过滤。当烟尘进入袋式除尘 器时,比重大、颗粒大的粉尘,在重力的作用下沉降下来,落入灰斗,使 气体得到净化。粉尘被阻留,该产品的目的就是清理有害粉尘,掺 杂较细 小粉尘的气体通过滤料时,被截留,这样可以保护环境。从产品的整体功 能特点来看,它更适用于捕集粒径微小、干燥的粉尘。 当设备正常运行时, 含尘气体经进风口落入灰斗, 气体体积急速膨胀, 其中一部分较大的尘粒在自然沉降或惯性碰撞的作用下落入灰斗,剩下的 大部分尘粒在上升气流的带动下进入袋室,经过滤袋过滤后,尘粒被截留 在滤袋的外侧。经过滤袋净化的气体在滤袋内部进入上箱体,最终由排气 口排入大气,从而达到清除烟尘的目的。当阻力足够大时,随着过滤的进 行,滤袋阻力也随之增大,自动清灰控制器会发出清灰命令,第一步将提 升阀关闭,阻断过滤气流;第二步,清灰控制器向脉冲电磁阀发出信号, -6- 洛阳理工学院毕业设计论文 滤袋迅速膨胀,随着脉冲阀的作用,强烈抖动,导致滤袋外侧附着的粉尘 落下,从而达到清灰的目的。 3.1.2 技术特点 3.1.2.1 采用扩散器加侧向进气方式 现在所使用的袋式除尘器一般为上进气式和下进气式,选用侧向进气 的方式比较少见。本设计选用扩散器兼侧向进气方式,它的主要特点有: ( 1 )降低了机械运行阻力,是进入滤袋的气流更加均匀 ; ( 2 )增加了清灰 效果,从而避免了清灰时粉尘下落与气流方向不同向的问题, ; ( 3 )此进气 方式同样可以一次设计多个滤袋束,其结构紧凑,能处理较大烟气量,可 有效减少投资,同时节省占地面积; ( 4 )低流速降低了烟尘对滤袋的摩擦 磨损,增加了滤袋的使用年限。 ( 5 )侧向进气方式,其进入袋室的流速较 低,一方面加快了颗粒的预分离,能有效去除粉尘中的较大颗粒,一方面 又是进入滤袋的气流较为均匀,降低了对各个滤袋的冲击负荷。 3.1.2.2 、采用圆扁型滤袋且按同心圆方式布置滤袋束 单个滤袋束最多可以布置大约 1156 个滤袋,滤袋长度为每根 8m ,单 个滤袋束最大过滤面积为 400m 2 ,选用弹性卷与花板固定。滤袋的内部含 有圆扁型袋笼,为方便安装,将袋分成三节,这样方便拆卸且使用方便。 典型的模块化设计是根据实际情况每个设备可设计为单室、双室和多室。 使用圆扁型的优点是在同样过滤面积条件下使滤袋的布置更加合理,占用 地方更小。在本设计采用圆扁型滤袋主要是考虑到回转清灰。它的缺点四 个角的空间得不到充分利用。 3.1.3 常见问题 -7- 洛阳理工学院毕业设计论文 3.1.3.1 除尘效果差,排放粉尘浓度过高 脉冲袋式除尘器是很高效的除尘设备,当发现故障时要立即处理,以 免影响除尘效率。常见问题为除尘器的排气筒出口处冒灰,粉尘排放量增 大,一般从以下几个步骤查找可能原因: ①确保滤袋安装正确。刚安装的新滤袋由于空隙较大,刚使用不久的 粉尘通过率很高,很难达到最佳的过滤效果,粉尘的通过率较大。使用一 段时间后,粉尘逐渐在滤袋外面堆积形成一层很厚粉尘层,减小滤袋外表 面的空隙,除尘效率相对提高,这样可除去烟尘气体 99% 以上。所以一般 在测定脉冲袋式除尘器的效率要在连续使用 2 个月后测定则更为精确。 ②常用的脉冲袋式除尘器,主要依靠缝制于滤袋口的弹性胀圈将滤袋 嵌压在花板孔内。脉冲袋式除尘器的安装过程中,要确保滤袋的安装准确 无误。一旦滤袋口的弹性胀圈没有与天花板密合完全,就会导致气流直 接 进入除尘室,排气筒出口将会冒烟。在检查时可以逐个检查滤袋的安装情 况,当发现有缝隙的要立即压紧,行了改装优化:在每个花板孔上方焊接 一个套圈,套圈高度为 30mm 且与花板孔同心,密封,而且使滤袋的拆卸 更为简捷。 ③滤袋出现破损时会导致含尘气体外排,同时除尘器的排气筒出口会 冒烟。对于可以离线清灰的大型脉冲袋式除尘器,一般采用如下方法确定 破袋的位置:注意观察排气筒出口,对每个仓室进行清灰,依次关闭每个 仓室的出气阀,当有破损的滤袋被检测出来时,排气筒出口冒烟停止。如 果只有多个滤袋破损, 密封住该花板孔,这样可确保排放的粉尘浓度达标。 需要更换滤袋时,应该一次更换除尘器的所有滤袋,这样,可以保证每个 滤袋具有相同的阻力。 当只能更换几条滤袋时,应先把新滤袋的袋口封闭, 放入除尘灰中一段时间,是新滤袋的阻力增加。 ④检查进风管道与出风管道只用隔板隔开的除尘器,赢家茶馆到的焊 接是否无缝隙。 确保中间通道被完全分隔,这是除尘器安装当中另一重点。 -8- 洛阳理工学院毕业设计论文 3.1.3.2 出现粘袋现象,使除尘器的运行阻力增大 运行阻力的大小对除尘器的正常运行相当重要。 通常高效率的袋式除尘 器,不仅除尘效率高,而且运行阻力不大,一般能维持在 1500Pa 左右。当 除尘器的滤袋需要清灰时,一部分粉尘粘在滤袋上不能有效去除,这样就 会大大降低除尘器的除尘效率,要杜绝这种情况的发生,这种情况通常叫 做粘袋现象。滤袋表面逐渐堆积和阻塞而粘袋,既使滤袋容易破损,而且 使脉冲袋式除尘器的运行阻力不断增大,风机的运行负荷增大,同时也造 成运行费用不断增加。选择在除尘器上安装压力检测装置,可以有效地监 控它的运行阻力。在对除尘器进行性能的测试中发现,有些脉冲袋式除尘 器的运行阻力能超过 1500Pa ,有些甚至高达 3500Pa, 运行状态相当不好。造 成脉冲袋式除尘器运行阻力过高的因素很多,实际晕相 中,主要从以下几 个方面进行检查: ( 1 )滤袋每次清灰的时间太短,清灰间隔时间太长,滤袋不能保持良 好的清灰状态,这样除尘器在过滤的时候,就会使运行阻力升高过快。一 般的脉冲袋式除尘器,清灰过程所用的时间,在 0.06-0.6s 范围内可调。两 次清灰间隔之间的时间称做清灰周期, 一般为 0-35min 。 适当延长清灰时间, 改变除尘器的清灰状态,适当增加流入滤袋内缩空气量;缩短清灰周期的 同时也可采用连续清灰的方式,这样就可以更彻底清灰,使滤袋能保持较 好的运行状态,降低运行阻力,提高清灰效率。 ( 2 )脉冲袋式除尘器在处理高温、高湿气体过程中,当气体温度低于 露点时,水汽就会凝结成露,使滤袋潮湿,这样滤袋表面就会附着大量的 粉尘,填塞滤袋的缝隙,造成滤袋粘袋,此时喷吹压缩空气也不能将粉尘 彻底清除。粘袋状态的脉冲袋式除尘器丧失清灰功能,运行阻力增大。为 了防止这种袋式除尘器结露粘袋情况的发生,在运行过程中就必须保持其 处理温度要高于露点温度。 当除尘器在用于处理高温、高湿气体的除尘时, 为了保证运行状况良好,必须在入口处安装温度检测装置进行检测,同时 在滤室壳体外加保温材料进行保温,以免运行温度过高。在除尘器停止运 行前,应该把除尘器内残留的气体完全排出去,同时换上干燥的空气,这 -9- 洛阳理工学院毕业设计论文 样可防止结露,即在设备停止运转的时候,除尘器的风机必须延长运行一 段时间后再关闭。 ( 3) 脉冲袋式除尘器一般都是在负压的状态下运行,当设备泄露的时 候,就会吸入一部分外界空气和雨水,一旦进入,就会使滤袋受潮板结, 使运行阻力增大。因此必须要求除尘器密封严格,维持较低的漏风率。设 备在安装的过程中,焊接的条件和质量非常重要。全部的焊接工艺必须按 照相应标准、相应规范进行,一次焊接完成后,要采取二次焊接,这样做 可以保证焊接的质量更加可靠。脉冲袋式除尘器的检查门一般必须采用橡 胶来密封,需要及时更换清洗。在每次运行后要仔细检查各卸灰阀以及法 兰,确保密封完好。降低除尘器的漏风量,这样做可以有效保护每个滤袋 避免粘袋的发生,保证除尘器在小阻力下正常的进行。 ( 4) 脉冲袋式除尘器通常采用压缩空气进行清灰,压缩空气中含有很 多油、水等杂质,如过不经过净化,直接喷入滤袋内,会使除尘器滤袋受 污受潮而发生结露的情况。当除尘器处理高温、高湿气体的时候,万一喷 入冷的空气,冷热交会时如果如达到露点,就会使滤袋表面发生结露,吸 附大量的粉尘后形成板结。 为了避免冷热压缩空气杂质而导致的糊袋板结, 必须制定相应的工作制度,务必坚持每天定时打开储气罐、气源三联件、 脉冲阀分气包等装置的排污阀排除油水等污物。 3.1.3.3 电磁脉冲阀漏气 脉冲袋式除尘气的关键部件是电磁脉冲阀, 堪称脉冲袋式除尘器的 “大 脑” , 其性能好坏直接影响到除尘器运行的效果的良好与否。漏风漏气是电 磁脉冲阀常见的故障。 当出现电磁脉冲阀漏气时,分气包的气压急剧下降, 这样会除尘器的所有的脉冲阀都不能正常工作,如果除尘器运行阻力持 续 增加,就会使通风量迅速降低。通常造成电磁脉冲阀漏风漏气的常见故障 有以下几个部分: ①脉冲阀的膜片缺失或损坏。这时需要关闭脉冲阀的分气包的阀门, 然后打开脉冲阀阀门进行检查,发现膜片损坏时,要立即更换。 - 10 - 洛阳理工学院毕业设计论文 ②出气口端面与膜片的垫片间有铁锈、铁渣、焊渣等杂质,三者无法 密合紧密,会导致电磁脉冲阀漏气的发生。为了清除干净,就必须打开脉 冲阀,然后彻底清除杂质。安装脉冲袋式除尘器各部分的过程中,必须先 通气来吹扫压缩空气的管道,吹除铁锈、焊渣等杂物,然后再安装脉冲阀 和分气包等装置,只有这样做才能有效避免脉冲阀漏气。 ③淹没式脉冲阀在运行中,一旦气包中的喷吹管出现漏洞,将会使压 缩的空气直接进入喷吹管而不经过脉冲阀而泄露掉。需要及时的修补或者 需要更换新的喷吹管就可清除脉冲阀漏气这种现象。 3.2 XDC 型系列反吹风布袋收尘器 3.2.1 原理 携带粉尘的气体经入口吹入装有倾斜板的预收尘室中,含尘气流方向 急剧改变,这时粗颗粒的粉尘会撞在导向板上而落入灰斗中,剩余的粉尘 随气流进入装有滤袋的过滤装置,粉尘就会附着在菱形滤袋的外表面,经 处理过的净气通过滤袋后,通过上下净化室的净化作用,然后经过风道排 出。滤袋织物表面的灰尘越来越厚,收尘器阻力变得越来越高,这时需要 利用反向气流进行清灰,这时清灰工作需要逐室进行。 ( 1 )技术特点 ①选用菱形过滤袋,②滤料层要选择厚一点的,收尘效率高 ③排气与反吹在一个阀体中同时进行④机体换袋方便,运行地部件较 少,维护也方便 3.3 抗结露布袋除尘器 3.3.1 工作原理 抗结露布袋除尘器有上进气、内虑式等类型,经过过滤后的干净的气体经 过净气室后由排风口排出,在清灰的时候,圆扁形电磁铁会控制阀门,实 现反吹缩袋清灰。 - 11 - 洛阳理工学院毕业设计论文 3.3.2 技术特点 该除尘器选用一台高效风机同时承担着吸尘和清灰的功能,易于维护,操 作方便简单;电动控制阀门,耗能较低,节省电能,设计采用内保温的措 施,260mm 抗结露滤袋,有效的避免滤袋的结露和堵塞状况的发生;使用 电磁继电器控制运行,价格便宜。 3.4 立式、旋伞、宽极距静电除尘器 ( 1 )基本结构及工作原理 该除尘器有 5 部分组成:电场本体、振打清灰系统、低压硅整流变 电器、电磁控制系统。它的工作原理是含尘气体在风机压力作用下,经过 进气管吹入除尘器,然后通过旋转分流装置,形成旋转气流,粉尘之间相 互膨胀产生电流,在电磁力的作用下得到分离。经分离后的粉尘落入灰斗 中,体积较小的粉尘随电流的作用被带走。经旋转被荷电的粉尘在电场力 的作用下,被电极所吸附后,排出所带的电荷,变成不带电中性粒子。机 械振打清灰装置将吸尘板上的粉尘振下,落入积灰斗中。粉尘掉落累积到 一定数量后,将被排灰装置排出积灰斗,经排灰净化后的气体通过与大气 联通的管路排入大气中,从而完成收尘过程。 3.5 反吹风袋式除尘器 反吹风袋式除尘器利用气流方向的变化来实现清灰,粉尘收到反向气 流的作用而被清除。反吹风袋式除尘器一般设有 4 个过滤室,两个过滤室进 行反吹风清灰,另外两个进行正常清灰。用作反吹风清灰的气流可以使空 气,也可以是经除尘室净化后的气体。反吹风袋式除尘器在处理高温高湿 烟气的时候,具有显著地优势,既可防止结露,又可确保不让粘情况的发 生。反吹风气流震动不剧烈,震动对滤袋的损伤较小,缺点是清灰能力较 弱,只能保证较低的过滤风速保证较高的除尘效率,所以为保证效率需要 很大的过滤面积。一般情况下,反吹风袋式除尘器滤袋的袋径较大,对打 - 12 - 洛阳理工学院毕业设计论文 烟气量的去除反吹风除尘器具有很大的优势,不仅能耗低,体积小,而且 操作简便易行。之前,由于脉冲袋式除尘器运行操作较为复杂,运行要求 较高,不便于操作,所以反吹风袋式除尘器应用较广。有的时候,反吹风 袋式除尘器系统运行一段时间后,由于时间较长,氧化锌及有很高的吸湿 性,极易粘袋,导致系统阻力越来越高。如果布袋板结,会影响车间运行 环境。而且,熔炼车间若掺入油、乳液、水等过多,会增大粉尘的含湿量, 使粘袋情况很容易发生。 - 13 - 洛阳理工学院毕业设计论文 第四章 实验设计与方案确定 4.1 实验设计原理 由于氧化锌颗粒粒径较小,不宜采用空隙较大的除尘器;同时具有 较高的比电阻,也不能选用静电除尘器。综上 所述,处理铜熔炼粉尘选用 袋式除尘器较为合适。 袋式除尘器分为机械振打袋式除尘器、反吹风袋式除尘器和脉冲袋式 除尘器。考虑到在现实生产中,粉尘产生量巨大,机械振打袋式除尘器受 机械力的作用,损坏较快,滤袋检修与更换工作量大,不利于规模化生产, 因此暂不考虑选用此除尘器。 本实验根据黄铜熔炼车间粉尘的性质,采用模拟粉尘对脉冲袋式除尘 器的各项性能进行检测,已选择能更好去陈粉尘的除尘器。 4.2 反吹风袋式除尘器实验设计 4.2.1 实验目的 ①了解除尘器性能试验台的结构及工作原理,掌握除尘器性能测试的 基本方法 ②了解除尘器运行工况对其效率和阻力的影响。 ③设定并测量除尘器的处理风量。 - 14 - 洛阳理工学院毕业设计论文 ④测定除尘器阻力与处理风量的关系。 ⑤测定除尘器效率与处理风量的关系。 4.2.2 实验装置 图 3-1 反吹风袋式除尘器 4.2.2.1 实验除尘器 实验除尘器为一小型离心式除尘器,在其底部设卸灰斗,每次实验结 束时可从此处将收集的灰尘取出。取灰时应注意一下两点: ( 1 )每次取灰时,应将灰斗中的灰尘清扫干净,以免剩留。 ( 2 )每次取灰后,应将灰斗的盖板盖严,不得漏风以免使下次测试造 成误差。 4.2.2.2 发尘装置 - 15 - 洛阳理工学院毕业设计论文 发尘装置为一振动式发尘器,其发尘量可通过调节漏斗的闸板开度进 行控制,漏出的粉尘可通过进灰口进入系统。 实验用粉尘可采用滑石粉、双飞粉、煤粉等干燥、松散的颗粒状粉尘。 4.2.3 工况点参数测量及计算方法 4.2.3.1 风量的设置和调定 根据除尘器的工作特性,本实验在测定除尘器的阻力、除尘效率与风 量的关系时,采用的除尘器进口风速范围为 10-20m/s ,分 4-6 个测定点, 可根据除尘器中的进口尺寸,计算出不同进口风速下的实验风量 Q ,在利 用已标定的孔板流量计“压差” - 空气流量曲线查出与 Q 相对应的压差值, 最后利用风量调节阀门调定孔板流量计所配微压计的指示达到该“压差” 值。 (当室温与标定时差别较大时应进行换算修正或重新标定) 。 4.2.3.2 测定除尘器阻力与风量关系 ( 1 )按上述方法调定除尘器某实验风量后,利用进、出口气管段上的 静压环和所配的微压计测定并计算出两处之间的静压差 ?P : f ?P ? K ? ?h f (p ) a 式中: K ——微压计比例系数 ?h ——微压计读值 动压差 ?P 。 d (p ) a ( 2 )计算在该风量下进、出气管段内的风速 V 、V ,动压头 P 、P 和 1 2d d1 d2 进、出气管段内的风速: V1 ? V2 ? Q ? ? R12 ? 3600 Q ? ? R2 ? 3600 2 (m ) s (m ) s - 16 - 洛阳理工学院毕业设计论文 式中: Q ——实验风量 R 1 , R 2 ——进、出气段风管半径 进、出气管段内的动压头: ( m 3 /h ) (m) Pd 1 ? Pd 2 ? V1 2 ? 2 V22 ? 2 ( pa ) ( pa ) (kg.s2/m4) 式中: ? ?? 空气密度 进、出气管的段内的动压差: ?Pd ? Pd 1 ? Pd 2 进气段附加阻力: ( pa ) ( 3 )计算除尘器前后管段的附加阻力 ? l ? ?Pf 1 ? ? ? 1 ? Pd 1 ? d1 ? ( pa ) 式中: ? ——摩擦阻力系数,铜板风筒可取 ? =0.025 l 1 ——静压环至除尘器进口距离(包括方圆接头) (m) d1 ——进气段管道直径 出气段附加阻力: (m) ? l2 ? ? ?Pf 2 ? ? ? ? ? ? d ? Pd 2 ? 2 ? ( pa ) 式中: ?——弯头局部阻力系数, ?? =0.18 l2 ——静压环至除尘器出口直管段长度 d2 ——出气段管道直径 附加阻力之和: (m) (m) ?Pf ? ?Pf 1 ? ?Pf 2 ( 4 )除尘器的阻力: ( pa ) ( pa ) ?P ? ?Pf ? ?Pd ? ? ?Pf ( 5 )改变风量 3 次,重复上述实验步骤,直至完成所选定的不同风量 - 17 - 洛阳理工学院毕业设计论文 下阻力的测定。 ( 6 )将所得到的几组实验数据描绘在以风量 Q 为横坐标,以阻力 ?P 为纵坐标的坐标图上,平滑地连接各实验点,从而得到 ?P ? Q 曲线,即为 除尘器的阻力与风量关系曲线。 4.2.3.3 .测定除尘器效率与风量的关系 ( 1 )按上述方法确定某风量后,称取不少于 1kg 的实验粉尘 G1 ,并 倒入发尘漏斗中。 ( 2 )启动发尘振动装置,控制除尘器入口空气含尘浓度 5-10g/m3(发 尘浓度预先调好) 。 ( 3 )发尘完毕后首先停止振动装置,约 1 分钟后停止风机。 ( 4 )待风机稳定后,打开灰斗,收集灰斗中粉尘并称重,即得 G2 。 ( 5 )计算除尘器的除尘效率: ?? G2 G1 (g) (g) 式中: G1 ——发尘量 G2 ——除尘器除下的粉尘量 ( 6 )改变风量,重复上述步骤,直至完成所选定不同风量下的除尘效 率的测定。 实验数据处理: ( 1 )除尘器的阻力与风量关系曲线( ?? ? Q ) 。 ( 2 )除尘效率与风量的关系曲线( ? ? Q ) 。 - 18 - 洛阳理工学院毕业设计论文 图 3-2 实验除尘器操作示意图 4.2.4 实验步骤 ( 1 )点击 “ 旋风除尘器 ” 下的 ok 按钮,进入 “ 旋风除尘器 ” 实验,如图 6-2 所示; ( 2 )点击 ,选择离心风机型号; ( 3 )点击左下角的 “ 性能参数 ” 按钮,即弹出 “ 风机铭牌 ” ,根据风机铭 牌,选择相应转速的离心风机; ( 4 )保证鼓风机 ( 5 )设置发尘器 ( 6 )调整主控阀 ( 7 )设计除尘器 口直径、烟气温度; ( 8 )读数。读 分析仪中入口烟尘的浓度,主流量的数值;读 U形 、引风机 至少一台运行; ,确定发尘量、特征粒径及级配; ,确定主流量; ,设置柱体直径、柱体长、入口直径、椎体厂、排 管所显示的除尘器能量损失,即阻力损失;读 分析仪 2 中出口烟尘的浓 度和除尘效率;记录数据,填入如表 6-1 所示的实验记录表; - 19 - 洛阳理工学院毕业设计论文 ( 9) 分别改变旋风除尘器设计参数、 发尘参数、 主流量、 鼓风 (引风) 、 风机型号等实验条件,重复 8 ,获取读数; ( 10 )处理实验数据,说明除尘器的阻力、除尘效率与风量关系曲线; 除尘器的最佳效率点等。 4.2.4 实验数据记录 表 3-1 反吹风除尘器实验数据记录 除尘 效率 工况 点 主流 量 m 3 /min 烟尘 入口 浓度 g/m 3 烟尘 出口 % 浓度 g/m 3 mmH 2 O 1 2 3 4 5 96.68 82.34 70.28 63.02 55.46 3.7 4.47 5.22 5.86 6.35 1.50 1.90 2.18 2.39 2.65 59.42 57.55 58.32 59.22 58.33 69 50 35 32 29 阻力 除尘 器 4.3 脉冲袋式除尘器实验设计 4.3.1 实验目的 ①初步了解脉冲袋式除尘器的工作原理 ②设计不同参数探究不同条件下脉冲袋是除尘器的效率及压力损失 ③测定除尘器阻力与处理风量的关系 ④测定除尘器效率与处理风量的关系 4.2.2 实验原理 - 20 - 洛阳理工学院毕业设计论文 设备正常工作时,含尘气体进入灰斗时,由于体积发生变化,一些颗 粒较大的尘粒在重力和摩擦力的作用下落入灰斗;一些尘粒继续随气流进 入除尘室,在滤袋的过滤作用下,尘粒被截留。洁净的气体从滤袋内部进 入箱体,然后由排气口排入空气,达到除尘的目的。当除尘器的阻力上升 到一定值时,报警装置发出清灰指令,自动振打清灰:首先提升阀门关闭, 切断气流;随后,随着脉冲阀把高压逆向气流送入袋内,滤袋体 积变大, 产生强烈抖动,是滤袋外侧的粉尘脱落,从而实现清灰。 4.3.3 实验装置 图 3-3 脉冲袋式除尘器 4.3.4 实验步骤 ( 1 )引风机吸入 正常工作时,在引风机的作用下,含尘气体被吸入进气总管,通过各进气 支管均匀地分配到各进气室 ; (2) 滤袋截灰 - 21 - 洛阳理工学院毕业设计论文 含尘气体涌入滤袋,大量粉尘被截留在滤袋上,而气流则透过滤袋达 到净化; ( 3 )压空反吹 随着滤袋织物表面附着粉尘的增厚,除尘器的阻力不断上升,需要定 期进行清灰。整个清灰过程主要通过高压储气室、电磁阀、喷吹 管及清灰 控制机构的动作来完成的。首先控制系统自动按顺序打开电磁阀,高压空 气通过喷吹管反吹,使粘附在滤袋上的粉尘受冲抖而脱落下来进入灰斗; ( 4 )回复过滤 反吹之后电磁阀关闭,对该系统清灰操作结束,滤袋恢复过滤状态; (5) 循环清灰过滤 控制系统再打开其它电磁阀,对别的滤袋实施清灰,所有滤袋经过清灰循 环后,从而达到了清灰的目的,除尘器全面恢复过滤状态; (6) 灰斗排灰 排灰装置与除尘器同时进行,应及时清灰,灰斗内尽量不要积灰,否则会 影响滤袋的使用寿命; ( 7 )排出干净烟气 ( 8 )净化后的气流通过滤室进入水膜除尘脱硫器。 4.3.5 实验数据 表 3-2 脉冲袋式除尘器实验数据记录 除尘 效率 工况 点 主流 量 m 3 /min 烟尘 入口 浓度 g/m 3 烟尘 出口 % 浓度 g/m 3 mmH 2 O 1 2 3 4 5 96.58 80.05 68.48 61.05 56.26 3.7 4.47 5.22 5.86 6.35 1.17 1.49 1.83 2.12 2.35 68.42 66.54 64.96 63.79 62.96 64 44 31 24 20 阻力 除尘 器 - 22 - 洛阳理工学院毕业设计论文 4.4 实验数据处理 69 68 67 70 60 50 40 30 20 10 0 56.26 61.05 68.48 主流量(m3/min) 80.05 96.58 66 65 64 63 62 61 60 除尘阻力(mmH2O) 除尘效率(% ) 除尘效率 除尘阻力 图 3-3 脉冲袋式除尘器效率和阻力与流量的关系 结合此图,可知,脉冲袋式除尘器在去除氧化锌的效率更高,阻力损 失也比反吹风袋式除尘器阻力损失更低,因此,选用脉冲袋式除尘器来处 理黄铜熔炼车间粉尘的回收及利用。 - 23 - 洛阳理工学院毕业设计论文 第五章 工程设计 5.1 初步设计方案 无论是设备改造项目或者全新的除尘器项目,首先必须确认场地的限 制,包括设备的安装位置(室内 / 室外) ,进出风口位置,风机位置负压除, 以及压缩气源管道位置等因素。 根据除尘室的排气量,来推断设计所处理风量。注意:充分考虑粉尘的 浓度温度等特性,按照实际的要求来选择除尘装置及其他设备。 根据实际要求,确定选用何种除尘设备。比如:在有场地限制时,如 果面积做够,则选用大型的除尘装置,各项指标要求更为严格;如果场地 叫嚣,则应充分利用资源,在除尘效率,处理风量与经济的综合考虑下, 选择除尘设备。 如果处理风量大(每小55万以上) ,可设计长袋式除尘器(至 9 米袋长) 。当大型除 尘器 (可区分9 个或更多的过滤室)所要接受的粉尘较为细小时,入口浓度高, 排放气体温度变化明显,清灰系统的要求也相对比较高,这时可以考虑采 用离线脉冲清灰方法。总之,必须综合考虑现场工况,结合设计师的 经验, 来确定项目的初步设计方案。 5.2 选择清灰系统 滤袋清灰设备通常是根据其清灰方法来区分种类。在国内常用的有: 气箱反吹;环隙喷吹。长袋低压脉冲和高效脉冲等。 机械振动是最常用的清灰方法;利用机械震动力将附着在滤袋表面的 粉尘震落,从而达到清灰的目的。但是,对于粘性较强便达不到很高的清 灰效果。 优点:利用机械力振打清灰,不需提供气流,经济合理。对于小型工 厂除尘较为常用。 缺点:只能提供离线清灰的方式,清灰时要先关闭进风口。 设备维护 检修较为复杂,修理耗时费力,且不经济。不能有效去除粘性较强的粉尘。 除尘器阻力相对较高,滤袋更换周期较短。 - 24 - 洛阳理工学院毕业设计论文 旋转脉冲除尘器,旋转脉冲除尘器含有一个低压脉冲阀,连接两个旋 转臂,对滤袋进行喷吹清灰。 优点 : 模块式结构,可设计在线或离线清灰。可用于电厂,冶炼厂等的 除尘。 缺点:结构复杂,不易制造和安装,且处理风量较小。需配置高压风 机使压缩气进入脉冲阀。 随着科学技术的发展,旋转脉冲除尘器的效率越来越高,处理风量也 朝着全方位的方向发展。本设计将着重介绍其清灰系统原理,包括部分滤 筒,扁袋和气箱清灰的设计建议。一个高效脉冲清灰系统的主要组成部分 包括: ( 1 )压缩空气过滤系统 在气包的进气口必须安装标准油污过滤三联件, 二级过滤网孔径是 5 毫米以 下。三联件上最好是带有压力表,否则必须在气包上独立安装压力表。 ( 2 )气包 设计圆形或方形截面积气包时必须考虑安全和质量要求,用户可参照《袋 式除尘器安全要求脉冲喷吹类袋式除尘器分期箱》 ,气包必须有足够容量, 满足喷吹气量。要求:建议在脉冲喷吹后气包内压降不超过原来储存压力 的 30% 。 气包的进气管口径尽量选大,满足补气速度。对大容量气包可设 计多个进气输入管路。 对于大容量气包,可用管道把多个气包连接成为一个贮气回路。 阀门安装 在气包的上部或侧面, 避免气包内的油污、 水分经过脉冲阀喷吹进滤袋。 每 个气包底部必须带有自动或手动污水排污阀,周期性的把容器 内的渣滓杂质向外排出。 如果气包按压力容器标准设计,并有足够大的容 积。其本体就是一个压缩气稳压气罐,不需另外安装。当气包前另外带有 稳压罐时,需要尽量把稳压罐位置靠近气包安装,防止压缩气在输送过程 中经过细长管道而损耗压力。 气包在加工过程中,必须用压缩气连续喷吹 清洗内部焊渣,然后才安装阀门。在车间测试脉冲阀,特别是“ 3 ”淹没罚 - 25 - 洛阳理工学院毕业设计论文 时,必须保证气包的压力和补气流量,否则脉冲阀将不能打开,或者漏气。 5.3 喷吹管 5.3.1 根据滤袋数来确定喷吹管的长度。 5.3.2 根据长度和材料来确定喷吹管的厚度和直径,使喷吹管更耐负荷, 不会轻易弯曲。 5.3.3 为保证除尘装置具有高效率,需要在喷吹管上安装超音速引流装置。 5.3.4 为保证气流量在第一个和最后一个滤袋的差别在 9% 之间,可设置不 同的喷吹管孔径来防止这种情况的发生。喷吹孔直径将是决定脉冲喷吹系 统气流量和清灰压力的最主要参数。 5.3.5 根据气包压力、脉冲阀阻力、喷吹管尺寸。喷吹孔数量等因素, 超音速脉冲气流的膨胀角度一般是 20 度左右,必须结合滤袋口径,根据设 计师的经验和实验数值,确定喷吹管离花板的最佳距离,保证喷吹气流可 以覆盖整条履带长度。 5.4 文丘里 比较常见的文丘里管有安装在花板下笼架内的埋入式文丘里和安装在花板 上的锥形文丘里。 4.4.1 埋入式文丘里的安装将导致接近滤袋口的滤料在 200-400mm 的 高度内无法清灰。 5.4.2 一般的误解是安装文丘里管可以增加引流量进入滤袋,但事实上恰 恰相反。 5.4.3 文丘里的主要功能是保护喷吹压力,把自然扩散气流集中起来在文 丘里底部圆周形成最大压力气流,有效的把清灰压力传送到滤袋底部。 总结 - 26 - 洛阳理工学院毕业设计论文 黄铜熔炼产品越来越成为国民经济中不可缺少的一部分。随着科学技 术的发展,铜的利用越来越广发,已经渗透到日常生活中的方方面面。 在铜熔炼技术原来越现代化的今天, 资源的回收利用变得越来越紧迫, 一方面,熔炼粉尘造成了环境的污染,对人体的健康有一定的影响;另一 方面,也造成了资源的浪费。因此,研究粉尘的回收利用变得越来越重要。 铜冶炼炼工业存在存在着严重的污染及浪费问题,大量含铜粉尘进入 空气中,不仅污染了空气,影响了人们的正常生活;另外,粉尘中含有铜, 不加以回收利用,也造成了资源的浪费,在资源日益短缺的现在,我们更 应该倡导绿色生产,循环生产,已达到可持续发展的目的。 在环境问题日益严重的今天,我们更应该注重环境保护问题,尽最大 可能回用可用资源,最大限度的降低污染,向着更加节约的方向发展。 致谢 - 27 - 洛阳理工学院毕业设计论文 完成这篇论文花了两三个月的时间,在这段时间,通过查阅书刊杂志, 我受益良多,不仅巩固了以前所学习的专业知识,同时也对专业外的知识 有了一定的了解。 首先,通过查阅书籍,我对我国铜加工的现状有了更加清楚的认识, 了解到铜加工的先进工艺以及各种不足。同时,我也对环境保护有了更深 层次的理解,环境保护迫在眉睫。 经过这次设计,我受益匪浅,不仅让我更深一步的掌握了相关的专业 知识,还了解了不少专业以外的知识,充实并扩展了我的学识,将理论知 识和实践结合起来, 培养了我独立思考问题的能力和实践操作的动手能力。 在本课题的设计中,由于自己某些方面的学识和经验不足,难免有错误和 不足之处,希望各位老师能够谅解,批评,指正。 这次设计中,有很多自己不懂的地方,多亏×××厌其烦的教导,使 我掌握论文写作的基本方法,经过他的耐心指导,我才顺利完成了自己的 论文。再次对×××教诲和鼓励表示感谢,有了他的帮助,使我从中学到 很多知识。 感谢各位评阅老师的评阅,感谢洛阳理工学院图书馆的各位老师和网 络,使我能获得做设计所需要的资料,使我可以更加顺利的完成该毕业设 计。 参考文献 - 28 - 洛阳理工学院毕业设计论文 [ 1 ]郝吉明,马广大 . 大气污染控制工程 . 高等教育出版社 .1998 [ 2 ]严兴忠,王文兴 . 有色冶金工业废气治理 . 中国环境科学出版社 .1993 [ 3 ]茹至刚 . 环境保护与治理 . 冶金工业出版社 .1988 [ 4 ]胡鉴仲,隋鹏程,等 . 袋式收尘器手册[ M ] . 北京:中国建筑工业出 版社, 1984 [ 5] 马明勇等 . 孤七区西东部特高含水期油藏挖潜方向探索 . 武汉大学出版 社 .2003 [ 6 ]向亚云 《钢铁冶炼技术工艺常见疑难问题解答及处理方法》 中国 科技文化出版社 [ 7] 《现代连铸新工艺、新技术与铸坯质量控制》当代中国音像出版社 田 燕翔主编 - 29 -