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1、工艺与设备化 工 设 计 通 讯Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications 89第45卷第7期2019年7月1 设备组成袋式除尘器主要由框架（支架）、箱体、滤袋、清灰装置和压缩空气装置、差压装置和电控装置组成，图1为脉冲袋式除尘器的构造。金属钠生产工艺中灰尘浓度和气体量主要物料受温度影响，会导致烟尘浓度变化大、气量大，利用袋式除尘器的除尘性能不受尘源的粉尘浓度和气体量的影响，宜推荐使用袋式除尘器。1011121314987654321图1脉冲式布筒除尘器1.卸灰阀；2.支架；3.灰斗；4.箱体；5.滤袋；
2、6.袋笼；7.电磁脉冲阀；8.储气罐；9.喷管；10.清洁室；11.顶盖；12.环隙引射器；13.净化气体出口；14.含尘气体入口从图1可以看出，在每个滤袋里面装有圆筒形状的支撑袋笼，含有粉尘的气体从滤袋的外侧向内侧流动。所以粉尘被滤袋的外侧面的过滤捕集，洁净气体通过内侧从上部排出。洁净室设有压缩空气管，靠压缩空气碰出来的脉冲气流抖落粉尘。壳体、漏斗等振动式一样，处于封闭状态。2 设计计算1）烟尘介质浓度入口含尘质量浓度：（1）考虑钠烟含尘远离尘源（热源），相对受温度影响较小，故按各组分混合气体来处理；由理想气体状态方程：V=nRT=(m/M)RT及 RTMVmp/=3.4673338.314
3、80120=3.5kg/m3P 为气体出口压力，kPa；除尘管道压力为-19-3.5kPa（绝压120104.5kPa）T 为气体的温度，K；实际测量为333353KM 为气体的摩尔质量，7685kg/kmolR 为通用气体常数，8.314kJ/（kmol K）出口含尘浓度：必须低于环境保护法法规和国家卫生标准的指定值以下。GB 162971996 大气污染物综合排放标准规定出口粉尘浓度0.05g/m3，查阅 GB 90781996工业炉窑大气污染物排放标准，参考铅、铝、镍等金属相关规定，排气含尘浓度100mg/m3，即：出口含尘浓度应定为0.05g/m3。2）烟尘出口温度和压力：记录24h
4、中烟尘的温度和压力变化（见表1）。表1烟尘的温度和压力的变化时间02：00 05：00 08：0011：0014：0017：0021：00 00：00+1温度（K）285284287293295300288284压力（kPa）-4.7-6.5-7.2-9.4-13-19-8.6-3.53）处理尘源风量：按照现有烟气引风机确定处理风量：型号：g-26NO8D；风量10 400m3/h；全压3834Pa；电机功率1.5kW。取除尘器入口前压差利用压力公式计算入口流速：m/min4）烟尘气体组分比见表2表2烟尘气体组分比钠钙氧化钙 氧化钠钾*镁*钡*二氧化硅质量分数（%）59-6030-313.0-
5、3.56.5-7.00.025-0.0500.09-0.100.2-0.30.08-0.095）计算过滤面积：22160SVQSSSf+=+=S1为有效滤面积，m2；Q 为风量（处理风量是指进入除尘器的含尘气体工况流量包括漏风量），m3/h；Vf为为过滤速度，m/min；S2为滤袋清灰部分的过滤面积，m2；6）计算过滤速度：结合方法1）、2）、3）最终考虑确定过滤入口速度 Vf为3.8m/min；流速降低有利于提升过滤效率，摘要：电解氯化钠过程中，受物料高温影响，在电解槽顶部会产生部分盐粉尘和烟尘，在日常操作中，这些粒径10m盐粉尘会随空气进入呼吸道诱发呼吸道疾病，通常用楼顶风机将其直接引至室
6、外，这种操作不仅会对周边环境造成污染还不能从根本治理这一问题。袋式除尘器是利用由过滤介质制成袋状或筒状过滤元件来捕集含尘气体中粉尘的除尘设备。主要对过滤金属钠生产工艺中附带的轻微粒子、可吸入微粒物的袋式除尘器进行研究。关键词：金属钠；除尘器设计；金属钠烟尘中图分类号：X701.2文献标志码：B文章编号：10036490（2019）07008903Design of Metal Sodium Dust Cloth Bag Dust CollectorRen ShuaiAbstract：During the process of sodium chloride electrolysis，affec
7、ted by the high temperature of the material，some salt dust and smoke dust will be produced on the top of the electrolytic cell.In daily operation，these salt dust whose particle size is less than 10 micron will enter the respiratory tract with the air and induce respiratory diseases.Usually，the roof
8、fan is used to direct it outdoors.This kind of operation will not only cause air pollution to the surrounding environment，but also can not fundamentally control this problem.Problem.Bag filter is a kind of dedusting equipment which collects dust in dusty gas by making bag or cylindrical filter eleme
9、nts from filter medium.In this paper，the equipment design of the bag filter for filtering light particles and inhalable particles attached to the production process of sodium metal is studied.Key words：sodium metal；dust collector design；sodium metal dust金属钠烟尘布袋式除尘器设计工艺与设备化 工 设 计 通 讯Technology and Eq
10、uipmentChemical Engineering Design Communications90 第45卷第7期2019年7月于是滤袋过滤速度 Vf应选择为1.9m3/（m2 min）；4856.4728.360%10-110 400601=?FVQS（1）过滤速度可以按实际应用做精确的计算：如工程常用气布比（指每平方米滤袋表面积每分钟所过滤的气体量），方程式：qf=qnC1C2C3C4C5=1.71.11.11.10.841=1.90m3/（m2 min）qf为气布比，m3/（m2 min）；参考金属细粉、金属氧化物等取值1.7m3/（m2 min）qn为标准气布比，m3/（m2 mi
11、n）；C1为清灰方式的系数，脉冲清灰取1；C2为气体初始含尘浓度系数，如图2所示按曲线查找；8060402000.80.91.0系数C11.1100C2气体初始含尘质量浓度/(gm-1)图2系数C2C3为过滤的粉尘粒径分布影响的系数，如表3所示按粉尘粒径 dm查找；表3过滤的粉尘粒径分布影响的系数C3粉尘中位径（dm/m）100100505010103 3修正系数 C31.21.41.11.00.90.90.7C4为气体温度系数，其值如表4所示；表4温度修正系数C4温度（）20406080100120140160系数 C41.00.90.840.780.750.730.720.70C5为考虑气
12、体净化质量要求的系数，以净化后气体含尘量估算，其含尘量30mg/m3取1.0。低于10mg/m3取0.95；（2）根据流体阻力计算过滤速度，应使用 A.C.孟德里柯和 H.毕沙霍夫的公式：)1(1082.0md)m1(817p3/20325.0632ftzVhmmdVfT+=（3）过滤速度推荐值，查找表3袋式除尘器常用过滤速率，参考氧化铝、铁合金的升华物等取脉冲喷吹的方式、应考虑过滤速度为2m/min 加。表3袋式除尘器常用过滤速度（m/min）粉尘种类清灰方式振打与逆气流联合 脉冲喷吹反向吹风滑石粉、煤、喷砂清理尘、飞灰、陶瓷烧制粉尘、炭黑、颜料、高岭土、石灰石、砂尘、锡土矿、水泥（来自冷却
13、器）、搪瓷烧制0.70.82.03.00.60.9及铁合金的升华物，铸造尘、氧化铝、球磨机排出的水泥、碳化炉的升华物、石灰、刚玉、安福粉及其他肥料生产，塑料、淀粉0.50.751.52.50.450.55炭黑、氧化硅、锡锌的升华物以及其他在气体中由于冷凝和化学反应而形成的气溶胶、化妆粉、去污粉、奶粉、活性炭、水泥等0.450.50.82.00.330.45烟草、皮革粉、混合饲料，木材加工的粉尘，粗植物纤维（木麻、黄麻等）0.92.02.560.6石棉、纤维尘、石膏、珠光石、橡胶生产粉尘、盐、面粉、研磨工艺中的粉尘0.31.12.54.56）单条滤袋长径比计算滤筒长径比确定按过滤速度计算60qf
14、DLV=按入口速度计算4qi2VD=两式相等即fi15VVDL=；Vf为滤袋过滤速度，m/min；Vi为滤袋入口速度，m/s；结合除尘器风机入口速度，与过滤速度最终确定，长为2 100mm，直径为280mm 宜最佳。7）单条滤袋过滤面积：Sd=DL=3.140.282.11.85m2式中，Sd为单条圆形滤袋的公称过滤面积，m2；D 为滤袋直径，0.28m；L 为滤袋长度，2.1m；（主要受除尘器现场空间制约）8）清灰周期除尘器单小时产灰量：g=10 400603.510-6=2.184 2.2t灰斗贮藏所需时间：t=V/g=26.51/2.213（h）9）灰斗设计灰斗容积：5.26ba2bab
15、aba26h22122111+=+?Vm2灰斗的安息角：16020002225-2650arctan-90=?26020002225-2650arctan-90=?10）设备助力计算：压力损失：p=pc+pf+pd=463+183.7+307=953（Pa）（1）结构压力损失pc=555.73Pa=555.733.5/4.2=463Pa（参考 除尘工程设计手册 及 全国通用通风管道计算表计算管道结果压力损失）（2）滤布压力损失pf=0Vi=7.21073.523.1510-619/9.8 =184.73（Pa）式中，0为清洁滤布的阻损系数，由除尘技术手册查出0=7.2107；为烟尘气体密度，3
16、.5kg/m3；为气体黏性系数，=23.1510-6Pa s；Vi为过滤风速，1.9m/min；（3）清洁滤布表面积附风尘压力损失pd=mVi=307.8（Pa）式中，为粉尘层的表面比阻力，取1091012；m 为烟尘堆积负荷为，0.11.0kg/m3；为烟尘气体密度，3.5kg/m3；为气体粘性系数，=23.1510-6Pa s；Vi为过滤风速，1.9m/min；11）气包设计气源汽包设计：KPRTVminnmin=4.22QP=根据上式计算的出汽包最小体积为0.259m3，即汽包设计应不小于259L 汽包。12）脉冲阀设计喷吹口孔径：71105.0nd22=?C（根据孔径选择出口阀 22）
17、3 设计工况考虑在熔融氯化钠电解法生产金属钠过程中可能会有少量氯气逃逸进入烟尘总管，故选择将风机置于除尘器之后，除尘器在负压状态下工作，这样含尘气体经净化后再进入风机，因此对风机的磨损较小，而且由于除尘器内属于负压状态能防止气体外泄，更加适用于这类高金属腐蚀性的粉尘。常规除尘器处理空气的粉尘浓度为0.5100g/m3（气体），为提高处理综合利用效率，本设计主要考虑几个方面：含尘气体的工艺与设备化 工 设 计 通 讯Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications 91第45卷第7期2019年7月石油化工装置工艺
18、复杂，多高温高压，易燃易爆，安全问题不容忽视。液位仪表，可以随时反映出装置的运转状况，与整个工厂的安全息息相关。液位计形式多样，选用一台合适的液位计至关重要，在一些高粘、结晶等场合，传统接触式液位计经常发生卡球、挂缆、泄漏、波动、虚假液位等现象，为解决这些问题，外测液位计应运而生。1 几种常用的远传液位计常规液位计中，差压式液位变送器、雷达液位计、磁致伸缩液位计、浮筒液位计等应用较为广泛，但它们因受自身测量原理影响，都存着一定的不足。1.1 差压式液位变送器双法兰（或单法兰）差压式变送器是利用罐内液位改变时，液位产生的静压也随之变化的原理工作的。优点：稳定性好，性价比高，不受罐内件影响。缺点：
19、需接触介质，受密度影响大，在毛细管过长时存在滞后。1.2 雷达液位计雷达液位计分非接触式雷达和导波雷达两种，原理是液位计向液面发射超高频电磁脉冲（导波雷达沿钢缆、探棒），然后测量发射波和回波的时差，从而计算出液面高度。摘要：在化工设计中，液位仪表的作用非常重要，但常规液位计因为受自身测量原理影响，大多需与工艺介质接触，在一些高压、高黏、结晶、自聚场合存在局限性。外测液位计采用声纳原理，安装于罐体外壁，与工艺介质实现了真正的隔离，是一种先进且前途广泛的新型液位计。对外测液位计的原理、结构进行了介绍，并与其他类型液位计进行了比较，最后对设计过程中，外测液位计选型应该注意的问题进行了探讨。关键词：外
20、测液位计；工艺介质；在线安装中图分类号：TH816文献标志码：B文章编号：10036490（2019）07009102Application of External Measuring Level Gauge in Chemical DesignYang HuiAbstract：In the design of chemical industry，the role of liquid level instrument is very important，but the conventional liquid level meter is mostly affected by the measu
21、rement principle because of its own measurement principle.It has limitations in some high pressure，high viscosity，crystallization and self-polymerization occasions.The external measuring level gauge adopts the sonar principle and is installed on the outer wall of the tank to achieve true isolation f
22、rom the process medium.It is an advanced and promising new liquid level gauge.In this paper，the principle and structure of the external liquid level gauge are introduced，and compared with other types of liquid level gauges.Finally，the problems that should be paid attention to in the selection proces
23、s of the external measuring liquid level gauge are discussed.Key words：external measuring level gauge；process medium；online installation外测式液位计在化工设计中的应用收稿日期：20190406作者简介：杨辉（1981），男，山东淄博人，工程师，主要从事化工、炼油行业的自动化设计工作。入口设在除尘器上部，粉尘沉降与气流方向一致，有利于粉尘沉降，除尘效率有所提高，设备阻力也可降低15%30%。将含尘气流由滤袋外侧流向内测，粉尘沉积在滤袋外表面上方便清灰，滤袋内要设
24、支撑骨架，因此滤袋磨损较大。脉冲捧吹，回转反吹等清灰方式多采用外滤形式。在开始运动的几分钟内，就在滤布的表面和里面形成一层粉尘的黏附层。这层黏附层又叫做一次黏附层或过滤膜。如果形成一次黏附层，那么该粘附层就起过滤捕集的作用。其原因是粉尘层内形成许多微孔产生筛分效果。随过滤时间变长过滤速度越低，微孔越小，粉尘层孔隙率越大，所以高效捕集过程，在很大程度上依赖于过滤速度。但粉尘层的过滤效果同样会使滤筒重量增加，实践操作中应综合考虑适当取舍。4 材质选型1）滤袋材质常用为聚酯（涤纶），以涤纶针刺过滤毡的应用最甚，其特点是：常温性能好，能连续在130下工作；弹性强度、耐磨及耐热性能均优于尼龙。但是在实践
25、过程中发现当环境温度降低，聚酯材质容易变硬，弹性强度下降脉冲阀的正常压力下也会使滤袋吹爆。影响设备使用寿命。后改用聚四氟乙烯（Teflon，也叫 PTFE），化学性能好，抗水性，抗氧化能力最强，具有优良的高温及低温性能，过滤效率高，但价格昂贵限制了大批量的使用。经过反复验证考虑，最终选择以聚酯热复合 PTFE 膜的材质膜，既有利于过滤效果、低压高通量连续工作和热学、力学性能，又能保留易清灰、寿命长的特点，还解决了价格昂贵的问题。2）电磁脉冲阀指在给出瞬间电信号时通过阀门气流，如同脉冲信号一样的短暂起伏的变化的阀门。国产脉冲阀根据工作形式不同一般有：直角式（或直通式）工作压力0.4 0.6MPa
26、；淹没式是0.20.6MPa；进口的一种阀门工作压力：0.060.86MPa，没有承受压力和应用力高低之区别；但由于厂家各不相同，对弹性膜片材质要求也各不相同。一般常见采用丁腈橡胶（使用温度-2080）和硅橡胶（使用温度-30200）两种，另外膜片中间夹层的尼龙纤维编织方式对膜片弹性力学性能也略有影响。参考文献1 白金香.静电除尘器改造为符合电袋符合除尘器技术及应用 J.兰太科技，2018（18）：54-56.2 戴丽燕，对粉尘粒径分布的探讨 J.劳动保护科学技术，2000.3 韩宁生.烟道气烟尘的估算法 J.环境科学，1985（4）.4 工业除尘器设备设计手册（上）M.北京：中国机械工业出版社，2016.