【毕业设计】某厂氧化锆生产中除尘系统的设计

重力沉降室重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置，可分为水平气流沉降室和垂直气流沉降室。

水平气流沉降室当含颗粒气流从入口管道进入比管道横截面积大得多的沉降室时，气流速度大大降低。

在流速降低的段时间内，较大的尘粒在沉降室内有足够的时间因重力作用而沉降下来并进入灰斗，净化气体从沉降室的另端排出。

垂直沉降室含尘气流从管道进入沉降室后，由于横截面积的扩大，气流速度大大降低，其中沉降速度大于气体速度的尘粒就沉降下来。

常见的垂直沉降室有屋顶式扩大烟管式及带有锥型导流器的扩大烟管式。

重力沉降室的主要优点是结构简单造价低投资少压力损失小，便于维护管理，可处理高温烟气。

其主要缺点是沉降小颗粒的效果低，般只能除去以上的颗粒，占地面积大，体积也大。

重力沉降室主要用作高效除尘的预除尘装置。

作为预除尘，不适合本设计。

惯性分离器惯性除尘器是在沉降室内设置各种形式的挡板，使含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。

回旋气流的曲率半径愈小，愈能分离捕集细小的粒子。

显然这种惯性除尘器，除借助惯性力作用外，还利用了离心力和重力的作用。

惯性除尘器可分为以气流中粒子冲击挡板捕集较粗粒子的冲击式和通过改变气流流动方向而捕集较细粒子的反转式。

冲击式惯性除尘器有单级多级和迷宫型。

反转式惯性除尘器有弯管型百叶窗型多层隔板型。

多层隔板型的塔式除尘装置主要用于烟雾的分离。

惯性除尘器用语净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘具有较高除尘效率。

对粘结性和纤维性粉尘，则因易堵塞而不采用。

由于惯性除尘器的净化效率不高，故般只用于多级除尘中的第级除尘，捕集以上的粗尘粒。

压力损失依型式而定，般为。

净化效率不高，不适合本设计。

旋风除尘器旋风除尘器通常是使含尘气流作旋转运动，利用离心力使颗粒从气流中分离并捕集下来的装置。

切向入口的旋风分离器，颗粒沿圆筒壁旋转下降，通过排尘口进入下部的卸尘装置，净化的气体通过排气管排出。

切向进入式分为直入型和蜗壳型，前者入口管外壁与筒体相切，后者入口管内壁与筒体相切，入口管外壁采用渐开线型式，渐开角为等。

轴向进入式利用固定的导流叶轮使气流旋转，导流叶轮有花瓣式螺旋式等型式。

与切向进入式相比，相同压力损失下，能处理约倍的气体量且气流分配均匀。

轴向进入式又分为逆转型和正交型。

旋风除尘器结构简单，占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大。

可用各种材料制造，能用于高温高压及有腐蚀性气体，并可直接回收干颗粒物等优点。

旋风除尘器般用来捕集以上的颗粒物，除尘效率可达，其主要缺点是对捕集颗粒的效率不高。

因此，不能作为本设计的除尘装置湿式除尘器湿式除尘器是利用液滴或液膜洗涤含尘气流使粉尘与气流分离沉降的装置。

湿式除尘器有水膜除尘器喷淋塔文丘里洗涤器冲击式除尘器和旋流板塔等。

起原理是利用水形成液网液膜或液滴与尘粒发生惯性碰撞扩散效应黏附扩散漂移与热漂移凝聚等作用，达到捕集分离尘粒，并兼备吸收气态污染物的目地可以处理高温废气黏性颗粒和液滴，除尘效率较高。

主要缺点是能耗较大，废液和泥浆需要处理净化的气体从湿式除尘器排除时，般都带有水滴，需附有脱水装置去除这部分水滴，并防止在寒冷地区使用时的冻结。

小于特别是的粉尘，由于粉尘和水滴表面都存在着层气膜，粉尘很难被水湿润，只有当两者以较高相对速度运动时，才能相互附着凝并。

因此，不适合处理量大粉尘细小含酸性气体的焚烧烟气处理。

静电除尘器静电除尘器是利用高压电场使颗粒荷电，在库仑力作用下使颗粒与气流分离沉降的装置。

静电除尘去几乎可以捕集切细微粉尘及雾状液滴，其捕集粒径范伟在，粉尘粒径时，除尘效率可高达以上由于静电除尘器利用库仑力捕集粉尘，流经除尘器的阻力很小，约并可处理从低温低压到高温高压器。

袋式除尘器对操作温度的适应性较差，般为，如果烟气的温度太高，需要更换价格高昂的新型滤料以保证操作和维护要求锅炉运行中的负荷不稳定，尤其是在点炉，启动，停炉等情况下烟气的性质不同，也会影响袋式除尘器的使用寿命压力损失较大，般在，甚至更高若清灰系统失灵，将形成恶性循环，导致阻力急剧升高，甚至影响锅炉运行。

由于袋式除尘器压力损失大，风机的能耗非常高，并且烟尘量大，会导致更换滤袋频繁，滤袋的性能寿命也受温度的影响较大，故本设计不采用过滤式除尘器。

电熔氧化锆的除尘电熔耐火原料在生产过程中会产生大量的粉尘和有害气体，既污染环境又浪费资源，虽然大多数企业在工厂建设时都配套了除尘设施，但由于工艺条件复杂，除尘设施在配合上都有不同程度地存在些问题，除尘效果很难达到国家标准的要求。

在电熔耐火原料的生产中，般电熔刚玉的熔点在�以下，烟气温度相应的比较低，除尘的设计相对比较简单，除尘效果也比较好。

但电熔氧化锆熔点很高，比氧化铝高�左右，烟气温度高，除尘的设计相对比较复杂。

我们在年设计了条电熔氧化锆耐火材料生产线，该生产线采用的电弧炉，除尘设计中采用了水冷风管以及旋风布袋两级除尘的设计方案，除尘效果良好，有效地解决了电熔氧化锆原料生产中工作环境恶劣污染环境的问题。

�生产工艺概况该生产线生产的主要产品是电熔氧化锆砂和氧化锆空心球，采用的原料是工业氧化锆和稳定剂为氧化钇碳酸钙或氧化镁，熔融温度�以上。

熔化设备采用倾倒式电弧炉平面布置图如图所示，最大倾炉角度为�，电极可旋转，旋转最大角度为�炉子上方设加料平台，进行半机械化加料。

在冶炼过程中产生大量的高温含尘烟气和粉尘。

烟气成分主要为，其他为等含尘量约为�，根据加料的多少和冶炼的时段而不同。

粉尘成分主要为，其他为等，属碱性，密度约�，磨蚀性较强粒径分布为�的占。

�除尘设计电弧炉熔炼氧化锆时，炉气温度般为�，在冶炼后期般采用明弧操作，炉气温度高达以上。

除尘管路在靠近炉子的部位呈暗红色，非常容易发生将操作工人烫伤的意外事故。

为解决这问题，在除尘管路靠近炉子的部分设计了约长的水冷套，将烟气温度大幅度降低，既解决了容易发生将操作工人烫伤的危险，又解决了烟气温度过高而导致的布袋除尘器滤袋使用寿命降低的问题。

电弧炉上部设水冷式密闭炉盖，实为矮烟罩的作用，其上有检查孔为常开，可渗入炉外空气，补风兼使烟气温度降低。

炉盖可升降和旋转，密闭排烟量为�，烟气含尘浓度约为�。

烟气温度根据冶炼时间和炉外空气混合比的不同而有所差异。

为最大限度的减少烟尘对环境的污染，设计中对烟气采用了旋风除尘器和袋式除尘器二级除尘方案。

对电弧炉进行密闭抽风，烟气先经旋风除尘器级除尘后，再进入袋式除尘器进行二级除尘，净化后的气体经风机高空排放。

旋风除尘器为四筒式，袋式除尘器滤袋用诺梅克斯耐高温滤料，过滤面积。

采用脉冲清灰方式，过滤风速可提高到�左右，这样除尘器就可选用较小型号，减小了占地面积，体现了经济和实用。

通风机的选择也是决定除尘系统能否正常运行的个重要因素，风机过大，则较多物料会被抽走，影响工艺系统，电耗也会增多风机过小，则电弧炉设备的负压值不足，粉尘外逸，除尘效果不理想。

通过计算管路和各设备的阻力，按风量和风压选用�排尘离心通风机，置于除尘系统末端。

由于电弧炉为倾倒式电弧炉，故设计可脱开式炉内排烟。

排烟风管端口设活动套管，电弧炉炉盖上引出水冷排烟弯管，通过活动套管的左右位移实现两管的连接和脱开，设计和制作套管时注意其和排烟管的间隙不宜太大，并注意其操作的灵活和方便。

风管管路较长，利用了其较大的表面积自然冷却，省去了冷却设备烟气降温后，烟气量随之减少，除尘器的工况条件也得以改善。

除尘系统图如图所示�除尘系统运行情况除尘系统在投入使用后，运行平稳，工作区浓度排放浓度等指标均符合要求，达到设计目的。

根据实测数据，系统运行各项指标如下电弧炉除尘管道吸入烟气温度�旋风除尘器入口烟气温度�旋风除尘器出口烟气温度�袋式除尘器入口烟气温度�电弧炉后除尘管道吸入烟气量�含炉盖风除尘器前烟气量气袋式除尘器前烟气量含掺入空气量烟囱排放浓度国家标准为不大于工作区浓度国家标准为不大于�氧氯化锆二氧化锆在新能源领域具有较大的利用空间，蕴藏着巨大的市场潜力。

动力电池将在电动车工具等方面具有发展前景固体氧化物燃料电池将在大型工业电站大型船舶和舰艇的动力应用成为可能。

美国电气公司从年代开始研究管型，年两台管型分别在日本大阪美国南加州进行了几千小时实验运行。

并为荷兰公司建造管型。

德国公司从年起重点发展平板式，至今该公司的平板式功率已超过，居世界领先地位。

丹麦与澳大利亚分别进行了平板式开发日本与也在进行平板式开发，功率已达千瓦级。

中国科学院大连化物所从年开始进行研究，掌握了的阳级阴级制备方法和高温无机密封技术，并组装了平板式单电池，现正在进行薄膜型固体电解质制备工艺开发中科院上海硅酸盐所也正在固体电解质制备和平板式研究中科院化工冶金所年引进了俄罗斯块状叠层式电池组，研究成功新型，申请了专利专利号清华大学吉林大学华南理工大学等均在进行管型和平板型研究厂氧化锆生产中除尘系统的设计谭涛环境概述锆及其化合物在国防民品中应用越来越广。

特别是在结构陶瓷和功能陶瓷方面，涉及到机械电子能源等领域。

锆及其化合物的生产在我国发展不是很快，主要原因可能是原料锆精矿主要产于南非和澳大利亚所限制。

国内生产规模太小，吨年产量的企业尚无，晶安高科吨年产量算是国内最大企业。

据国家星火计划九五十五等攻关项目及二十世纪新材料丛书宋健题公布镍氢动力电池负极材料贮氢材料和燃料电池给锆及其化合物的应用提供了片光明前景。

高容量的合金比合金容量高中锆的研究应用表明，如生产吨合金以合金作为基准进行计算则需要锆吨。

燃料电池中的第三代高温固体氧化物燃料电池，最适宜的应用在大型工业电站，用稳定做为固体电解质加的，是锆化合物的个重要用途。

是今后电能的重要发展方向。

零排放的燃料电池被美国列为世纪十大高新技术之首。

加拿大政府已决定将燃料电池产业作为国家知识经济的支柱产业之加以发展。

企业界看到燃料电池巨大的市场潜力，纷纷投巨资组成联盟进行燃料电池的研究试验与生产。

氧氯化锆二氧化锆作为种重要的锆产品中间体，将具有巨大的市场潜力。

根据国内目前尚未有该方面的专著的特点，做点介绍，希望能与该领域的专