某機械加工車間除塵工藝設計

1、題目：某機械加工車間除塵系統(tǒng)工藝設計一、前言1 課題的背景、目的和意義1.1 背景在機械加工廠，常規(guī)的加工方法例如車削、銑削、磨削等，都需要切削液來幫助加工，切割液在加工中的作用主要有冷卻、潤滑、排屑和清洗的作用。但是，隨著高速加工技術的迅猛發(fā)展。加工過程中使用的切削液用量越來越大，其流量有時高達80100Lmin。大量切削液的使用造成了很多有害影響，如零件的生產成本大幅度提高，更會對環(huán)境造成嚴重的污染，對工人的身體健康造成危害等。干式加工是在加工過程中不采用切削液的一種加工方法。由于在加工過程中不采用切削液，所以可獲得潔凈無污染的切屑，省去了切削液及其處理的大量費用。這種加工方法從原理上來講

2、并不陌生。比如鑄鐵的干銑削加工就在實際生產中使用了很長時間。但是現(xiàn)在我們說的干式加工并不是只在鑄鐵材料的加工中應用。而是要在所有材料的加工中采用干式加工技術。目前，我國的機械加工技術向著精密、高速、自動化方向發(fā)展。1.1.1 加工產生粉塵的性質1)潤濕性粉塵顆粒能否與流體相互附著或附著的難易的性質稱為粉塵的潤濕性。粉塵的潤濕性與粉塵的性質，如顆粒生成條件、溫度、含水率、表面粗糙度、荷電性有關，還與其它的一些條件有關1。2)荷電性和導電性a荷電性粉塵在其運動及產生過程中，由于相互碰撞、摩擦、電暈放電及接觸帶電體等原因，幾乎總會帶有一定量的電荷。b粉塵的比電阻粉塵層的導電不僅靠粉塵顆粒本體內的電子

3、或離子發(fā)生容積導電，還靠顆粒表面吸附的水分和化學膜發(fā)生的表面導電。粉塵的比電阻是進行電除塵設計的主要技術參數(shù)。本次要處理的粉塵的比電阻在107109·cm ，在電除塵的使用范圍（1045×1010）之間 。3) 粉塵的爆炸性粉塵的爆炸性是指可燃物的劇烈氧化作用，在瞬間產生大量的熱量和燃燒產物，在空間造成很高的溫度和壓力。引起可燃物爆炸必須具備的條件有以下兩個：a 可燃物與空氣或氧氣構成的可燃混合物達到一定的濃度。b 存在能量足夠的火源。粉塵的這些性質對設計除塵器有極其重要的作用，如粉塵的密度（真，堆積密度）在除塵器的灰斗設計時是要考慮的一方面，根據(jù)粉塵的導電性和潤濕性可決定

4、是否采用濕式除塵法還是采用電除塵。除此之外，粉塵中各種粒級所占的質量分數(shù)，稱為質量分散度，如果粒徑小的粉塵百分比大，就表示粉塵的分散度高，粉塵的粒徑值是粉塵的重要特征只一，其粒徑分布大部分是細塵粒還是粗塵粒，是最關鍵的數(shù)據(jù)，對選除塵設備很重要。1.2 目的本課題的研究目的在于針對當前環(huán)境污染比較嚴重的機械加工粉塵飛揚進行電除塵系統(tǒng)的設計。通過對除塵系統(tǒng)的設計，對于機械加工過程中產生的各類粉塵，能夠根據(jù)相關標準進行排放，同時也滿足了日益嚴格的環(huán)保要求。更重要的是，通過本設計要達到將所學的專業(yè)知識融會貫通的目的，并將理論與實踐結合起來，為將來的工作奠定基礎。1.3 意義通過對常州市某廠機械加工車間

5、電除塵系統(tǒng)的設計，能夠深入了解電除塵系統(tǒng)的類型、以及它們各自的工作原理。并且還能掌握各種除塵器之間的優(yōu)缺點并通過比較選擇最合適的除塵設備。其次，對機械加工廠車間進行除塵是當今社會的一個比較受關注的話題，將所學知識與實踐相了解，參照前輩們的辛勤杰作，融入自己的新觀點來與社會緊密了解起來，本設計也為自己將來工作奠定良好的基礎。2 課題的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢；課題欲解決哪一方面的問題2.1 課題的現(xiàn)狀2.1.1 我國機械加工技術的現(xiàn)狀機械加工業(yè)發(fā)展的總趨勢為“四化”：柔性化使工藝裝備與工藝路線能適應于生產各種產品的需要；靈捷化使生產力推向市場準備時間為最短，使工廠機械靈活轉向；智能化柔性自動化的重要組成部

6、分，它是柔性自動化的新發(fā)展和延伸；信息化機械制造業(yè)將是由信息主導的，并采用先進生產模式、先進制造系統(tǒng)、先進制造技術和先進組織合理方式的全新的機械制造業(yè)。21世紀初機械制造業(yè)的重要特征表現(xiàn)在它的全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化以及環(huán)保協(xié)調的綠色制造等，人類不僅要擺脫繁重的體力勞動，而且要從煩瑣的計算分析等腦力勞動中解放出來，以便有更多的經(jīng)理從事高層次的創(chuàng)造性勞動。智能化促進柔性化，它使生產系統(tǒng)具有更完善的判斷與適應能力。2.2 除塵器的發(fā)展趨勢從目前我國企業(yè)的承受能力、管理技術水平和國家排放標準來看，我國還缺乏生產應用大型除塵設備的能力，所研究開發(fā)的除塵器在未來一段時間內還是局限于小型簡單、效率較高、運行

7、費用低的設備。國內一些大型企業(yè)和公司，則可以借鑒或引進消化國外較為先進的設備，盡快提高我國除塵器生產落后的狀況;同時，國家也應該對有關法規(guī)的實施情況加強監(jiān)督，并不斷完善法規(guī)的制定，以促進我國除塵設備的發(fā)展。2.3 常用除塵器的類型、原理、特點2.3.1 噴淋式除塵器  噴淋式除塵器：在除塵器內水通過噴嘴噴成霧狀，當含塵煙氣通過霧狀空間時，因塵粒與液滴之間的碰撞、攔截和凝聚作用，塵粒隨液滴降落下來。這種除塵器構造簡單、阻力較小、操作方便。其突出的優(yōu)點是除塵器內設有很小的縫隙和孔口，可以處理含塵濃度較高的煙氣而不會導致堵塞。又因為它噴淋的液滴較粗，所以不需要霧狀噴嘴，這樣運行更可靠，噴琳

8、式除塵器可以使用循環(huán)水，直至洗液中顆粒物質達到相當高的程度為止，從而大大簡化了水處理設施。所以這種除塵器至今仍有不少企業(yè)采用。它的缺點是設備體積比較龐大，處理細粉塵的能力比較低，需用水量比較多、所以常用來去除粉塵粒徑大、含塵濃度高的煙氣。常用的噴淋式除塵器依照氣體和液體在除塵器內流動型式分為三種結構：順流噴淋式,即氣體和水滴以相同的方向流動逆流噴淋式,即液體逆著氣流噴射錯流噴淋式,即在垂直于氣流方向噴淋液體。2.3.2 布袋除塵器     布袋除塵器的工作機理是含塵煙氣通過過濾材料，塵粒被過濾下來，過濾材料捕集粗粒粉塵主要慣性碰撞作用，捕集細粒

9、粉塵主要擴散和篩分作用。顆粒因截留，慣性碰撞，靜電和擴散等作用，逐漸在濾袋表面形成粉塵層，常稱為粉塵初層。初層形成后，它成為袋式除塵器的主要過濾層，提高了除塵效率。布袋除塵器除塵效果的優(yōu)劣與多種因素有關，但主要取決于濾料。布袋除塵器的濾料就是合成纖維、天然纖維或玻璃纖維織成的布或氈。根據(jù)需要再把布或氈縫成圓筒或扁平形濾袋。根據(jù)煙氣性質，選擇出適合于應用條件的濾料。通常，在煙氣溫度低于120，要求濾料具有耐酸性和耐久性的情況下，常選用滌綸絨布和滌綸針刺氈；在處理高溫煙氣(<250)時，主要選用石墨化玻璃絲布；在某些特殊情況下，選用炭素纖維濾料等。布袋除塵器運行中控制煙氣通過濾料的速度(稱為

10、過濾速度)頗為重要。它定義為煙氣實際體積流量與濾布面積之比，所以也稱為氣布比。一般取過濾速度為0.52m/min，對于大于0.1µm的微粒效率可達99以上，設備阻力損失約為9801470Pa。2.3.3文丘里管除塵器      文丘里管除塵器由文丘里管凝聚器和除霧器兩部分組成。文丘里管凝聚器又由收縮管、喉管和擴散管組成。煙氣進入收縮管時流速逐漸增加，進入喉管時流速達到最大值，同時在喉管處加入壓力水。由于水在高速氣流下迅速霧化，煙氣中的塵粒被強制濕潤和凝聚。在擴散管凝聚過程繼續(xù)進行。最后，含塵的水在除霧器被分離出來，從而實現(xiàn)除塵的全過程

11、。文丘里管后面的除霧器有多種，如重力脫水器、彎頭脫水器、旋風脫水器、旋流板脫水器、沖擊式脫水器等。選用時，可以根據(jù)工作的可靠性、液體的霧化程度、是否需要吸收有害氣體和經(jīng)濟性綜合考慮。文丘里管除塵器的優(yōu)點是可以處理含塵濃度高的煙氣，且能除去0.05100µm的粉塵，效率可達99以上。然而由于其壓力損失大，耗能多，所以一般只用于處理塵徑細微或溫度較高的煙氣。2.3.4 旋風除塵器旋風除塵器是利用旋轉氣流所產生的離心力將塵粒從合塵氣流中分離出來的除塵裝置。它具有結構簡單，體積較小，不需特殊的附屬設備，造價較低阻力中等，器內無運動部件，操作維修方便等優(yōu)點。旋風除塵器一般用于捕集5-15微米以

12、上的顆粒除塵效率可達80以上，近年來經(jīng)改進后的特制旋風除塵器其除塵效率可達85以上。旋風除塵器的缺點是捕集微粒小于5微米的效率不高 旋風除塵器內氣流與塵粒的運動概況： 旋轉氣流的絕大部分沿器壁自圓簡體，呈螺旋狀由上向下向圓錐體底部運動，形成下降的外旋含塵氣流，在強烈旋轉過程中所產生的離心力將密度遠遠大于氣體的塵粒甩向器壁，塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣性力而靠入口速度的動量和自身的重力沿壁面下落進入集灰斗。旋轉下降的氣流在到達圓錐體底部后沿除塵器的軸心部位轉而向上形成上升的內旋氣流，并由除塵器的排氣管排出。自進氣口流人的另一小部分氣流，則向旋風除塵器頂蓋處流動，然后沿排氣管外側向下流動，當達到排

13、氣管下端時，即反轉向上隨上升的中心氣流一同從誹氣管排出，分散在其中的塵粒也隨同被帶走。近幾年的主要成果有：（1）多進口旋風除塵器，分割粒徑小于1.0m，在燃媒電廠鍋爐、水泥回轉窯、軋鋼加熱爐上應用，取得很好的效果。（2）旋流除塵器減阻桿，可保證在原除塵效率不降低的前程下，減少阻力約30%。在除塵效率降低小于3%時，減少阻力約70%。（3）陶瓷多管旋風除塵器。（4）帶有二次風的旋流器。2.3.5 脫硫除塵器高效組合式鍋爐煙氣脫硫除塵裝置設計應用高效旋流分離技術、結構獨特,采用焊接結構、高性能耐腐蝕耐磨損涂層與內置不銹鋼分離結構組合，下排煙方式；結構緊湊，占地面積小；安裝、管理簡便；可進行液位、P

14、H值監(jiān)測與調整全自動控制，有利于保持高效率運行；可充分利用鍋爐灰水、渣水、排污水作為脫硫吸收液，閉式循環(huán)，無二次污染。經(jīng)過XD型多管式旋風除塵器完成第一級除塵凈化的含微細粉塵和二氧化硫煙氣，由上部連接管切向進入TS/型高效組合式鍋爐煙氣脫硫除塵裝置，先被高速噴射、霧化的吸收液的充分撞擊過程中接觸混合，在經(jīng)旋流板與獨特的旋風分離器兩級高效脫水、分流，煙氣中的微細粉塵和二氧化硫在穿之中傳質過程中被吸收液吸收脫除，排入脫硫除塵裝置底部的循環(huán)沉淀池；再次凈化后的煙氣經(jīng)外置脫水器脫水后引入鍋爐引風機（負壓狀態(tài)）或煙囪（正壓狀態(tài)）。近幾年開發(fā)了10多種濕法除塵脫硫一體化凈化裝置。其中濕式麻石除塵器應用較廣

15、，具有我國特色。脫硫效率一般在60%左右，但耐磨、防腐、脫水、防結垢及堵塞等問題還需繼續(xù)改進。2.3.6 電除塵器電除塵器是利用靜電力實現(xiàn)塵粒與煙氣流分離的一種裝置。電除塵器的原理2是：含塵氣體以較低的速度進入電除塵器，通過一個足以使氣體電力的靜電場，產生大量的正負離子荷電子并使粉塵荷電，絕大部分荷電粉塵在電場力的作用下向擊集塵板運動，并在集塵極上沉積，從而達到粉塵和氣體分離的目的。當粉塵達到一定厚度時，通過清灰機構是粉塵落下，可見，電除塵器的工作原理涉及：氣體的電離，粒子荷電，粒子沉積和清灰過程。特點：a 除塵塵效率高： 除塵裝置可以很方便的通過加長電場長度達到99%以上的除塵效率。當前，我

16、國普遍使用三個電場的電除塵器，當煙氣中粉塵狀態(tài)處于一般狀態(tài)時，其捕集效率可達99%以上。國外工業(yè)化國家目前普遍使用5個電場的電除塵器，收塵效率在99.9%以上。b處理煙氣量大：電除塵器易模塊化，可以很方便地實現(xiàn)裝置的大型化。目前單臺電除塵器處理氣量已達2106 m3/h。這樣大的氣量用袋式除塵器或旋風除塵器來處理是很難想象的。即使勉強做到也是不經(jīng)濟的。c捕集到的粉塵干燥：因為粉塵以干燥的形態(tài)被捕集，有利于粉塵的輸送和再利用，減少二次污染。d煙氣阻力小，總的能耗低：電除塵器的能耗主要是由煙氣阻力損失、供電裝置、電加熱保溫和振打電機等能耗組成。其他煙氣除塵裝置的煙氣阻力占總能耗的90%以上，其數(shù)值

17、是靜電除塵器的58倍，電除塵器的煙氣阻力，不管裝置的體積有多大，一般僅200Pa左右；即使4個電場、5個電場也不會超過300Pa。由于總的能耗低，有很少更換易損件，所以運行費用比袋除塵器、文丘里除塵器等要小得多。e捕集能力強： 電除塵器可以捕集0.1µm的微小粒子，而且捕集效率很高，可以達到99%。對于濕式電除塵器，不僅能去除煙氣中的粉塵粒子，而且對水霧和酸霧有一定去除效果。此外，當煙氣的性質發(fā)生變化時，電除塵器還能保持良好的除塵效率，這是其它類型除塵器不能比擬的優(yōu)點。當比電阻小于104·cm 和大于1011·cm時電除塵器的正常過程受到干擾。需要對煙氣調質。f易

18、于維護保養(yǎng)：電除塵器如果品種規(guī)格選的恰當，又有良好的制造安裝質量，日常的維護保養(yǎng)量是很少的。電除塵器的操作運行以全部實行自動化，實現(xiàn)了智能化即自動選擇瞬時操作運行方式。g一次性投資大：電除塵器和其他除塵器相比，結構較復雜，耗用鋼材較多，每個電場需配用一套高壓電源及控制設備，因此價格較大。但是靜電除塵裝置設備費用加上35年的運行費用比大多數(shù)其他除塵設備的要低。h安裝調試有一定的困難：由于電除塵器的體積較大，電氣系統(tǒng)多而復雜，致使在安裝調試過程比較繁瑣3。2.4 本課題所要解決的問題在機械加工的過程中難免出現(xiàn)一些對環(huán)境不利的影響物質，因此必須采取相應的除塵設施來處理。電除塵器處理煙氣量大，除塵效果

19、較好，效率高，但在實際運行和操作過程中出現(xiàn)許多問題。因此，如何對電除塵系統(tǒng)的設計和改進，能夠盡量減少電除塵器的體積，更有效地處理機械加工后產生的廢棄污染物，使其能根據(jù)相關標準進行處理排放。二、設計方案的確定1 方案的原理、特點與選擇依據(jù)電除塵器的工作原理是:煙氣通過電除塵器主體結構前的煙道時，使煙塵帶正電荷，然后煙氣進人設置多層陰極板的電除塵器通道。由于帶正電荷煙塵與陰極電板的相互吸附作用，使煙氣中的顆粒煙塵吸附在陰極上，定時打擊陰極板，使具有一定厚度的煙塵在自重和振動的雙重作用下跌落在電除塵器結構下方的灰斗中，從而達到清除煙氣中煙塵的目的。1.1 工藝流程的確定對管道系統(tǒng)的布置，四個轉運站采

20、用對稱布置方式，這樣布置的好處是減少節(jié)點平衡，是很復雜的管道簡單化，減少計算和調試的次數(shù)，而對于5個混勻槽才用的是集合管。集合管除塵系統(tǒng)，是將所有的抽風支管，全部或大部分連于支管上，然后同除塵凈化設備和通風設備相連，在集合管內一般保持較低的空氣速度，這樣就可以避免枝狀除塵系統(tǒng)的許多缺點。這種系統(tǒng)的特點是：1)可以直接關閉任何抽風支管，而對其余的局部抽塵罩幾整個系統(tǒng)的工作沒重大影響2)局部抽風罩的抽風量變化范圍較寬，有一定的自動調節(jié)風量和風壓的能力，因而可以改變任何一個局部抽風罩的抽風量而對整個系統(tǒng)的運行影響不大。3)因為集合管內氣速較低，部分粗顆粒在此被分離出來，這樣不僅減小了設備的負荷，而且

21、減輕對總管幾主要設備的磨損。集合管除塵系統(tǒng)，所連接的支管數(shù)不應超過20個，集合管的橫斷面積按其中的速度為1.5-5m/s條件確定，這是設計集合管的最基本的條件，由于集合管中的速度較低，氣體在其中的流動阻力很小，因而集合管能起到壓力平衡的作用。1.2 方案的選擇依據(jù)目前而言，選除塵器時必須全面考慮有關因素1，如除塵效率，壓力損失，一次投資，維修管理，其中最重要的是除塵效率。以下問題要特別引起注意：1）用的除塵器必須滿足排放標準規(guī)定的排放要求。對于運行狀況不穩(wěn)定的系統(tǒng)，要注意煙氣處理量變化對除塵效率和壓力損失的影響。如旋風除塵器除塵效率和壓力損失，隨處理量的增加而增加；但大多數(shù)除塵器的效率卻隨處理

22、量的增加而下降。2）粉塵顆粒的物理性質對除塵器性能有較大影響粘性大的粉塵容易黏結在除塵器表面，不宜采用干法除塵；比電阻過大或過小的粉塵不宜采用電除塵；纖維性或憎水性粉塵不宜用濕法除塵。不同粉塵對不同粒徑顆粒的除塵效率是完全不同的，選擇除塵器時必須首先了解欲捕集粉塵的粒徑分布，再根據(jù)除塵器分級效率和除塵要求選擇適當?shù)某龎m器。3）氣體的含塵濃度含塵濃度很高時，在靜電除塵器或袋式除塵器前應設置低阻力的預凈化設備，去除較大塵粒，以使設備更好的發(fā)揮作用。一般袋式除塵器理想含塵濃度為0.210g/ m3,電除塵器希望含塵濃度在30g/m3以下。4）煙氣溫度和其他性質是選擇除塵設備時考慮的因素；5）選擇除塵器時，需考慮收集粉塵的處理問題；6）選擇除塵器需要考慮的其他因素選擇除塵器，除了考慮除塵效率和出口濃度還要考慮設備的位置，可利用的空間、環(huán)境條件等因素，設備的一次投資以及操作和維修費用等經(jīng)濟因素。需要指出的是：任何除塵系統(tǒng)的一次投資知識總費用的一部分，所以，僅以一次投資作為選擇系統(tǒng)的準則是不全面的，還需考慮其他費用，包括安裝費，動力消耗，裝置雜項開支以及維修費。三、階段性設計計劃、設計目標與應用價值第1周：查找并完成與本課題相關的外文翻譯。第2、3周：查閱并搜