喷淋塔自动加药装置设计说明书doc资料.doc

喷淋塔自动加药装置设计说明书

喷淋塔自动加药装置设计说明书

　　　　　　　　喷淋塔自动加药装置设计说明书 　　一、高锰酸钾几个重要特性 　　1、高锰酸钾粉末放置时间太长会吸潮板结； 　　高锰酸钾粉末本身不吸收水分，但其中的少量杂质会吸收水分而结成饼块。 2、高锰酸钾在水中的溶解度为/100ml； 3、高锰酸钾溶液具有一定的腐蚀性； 　　4、高锰酸钾溶液具有强氧化性，其作为氧化剂的反应产物是锰的氧化物，是土壤成分之一，不会造成环境污染； 　　5、高锰酸钾能破坏部分有机化合物中的碳碳双键，将这部分有机化合物降解； 　　6、高锰酸钾溶液在空气中的保存时间不长。 　　医学上用于口腔消炎的高锰酸钾溶液浓度为%，其在空气中的存放时间仅有2小时。浓度越高其保存时间会越长。 二、在喷淋塔循环冷却水中投放高锰酸钾的作用 1、利用高锰酸钾的强氧化性杀灭部分细菌、微生物； 2、除去部分有机污染物。 三、原有方案 　　原有方案采用的是干粉投料的方式，依靠“插板阀+翻板阀”的装置进行投料，在投料的过程中计量不准确。 四、新方案 　　新方案采用溶液加药的方式。具体做法是：将高锰酸钾粉末投进搅拌罐中配置成一定浓度的高锰酸钾溶液，再用水泵定量抽取到喷淋塔中。采用新方案主要是为了使投药量更加准确、高效。 1、新方案目标参数 　　① 喷淋塔内高锰酸钾浓度控制在%~%范围内； ② 搅拌罐内高锰酸钾的浓度控制在5g/100ml左右； ③ 喷淋塔每周换水量大于50%，每月清空一次； 　　④ 每季度人工加高锰酸钾粉料1次。 　　　　人工加高锰酸钾粉料1次。） 2、新方案中需要解决的几个问题： 　　① 搅拌罐中的高锰酸钾溶液如何保证浓度？ 　　解决方法：用小型螺旋机来投放高锰酸钾粉末，通过控制螺旋输送机的运转时间来控制每次的投放量，而且螺旋机自带破拱机构，可以防止粉末板结，保证粉末的输送连续、均匀；另外，用液位传感器来控制每次的补水量。 　　② 从搅拌罐到喷淋塔的高锰酸钾溶液投放量如何保证？ 解决方法：用计量泵定量加药。 ③ 如何避免设备被高锰酸钾溶液腐蚀？ 　　解决方法：搅拌罐采用SUS321不锈钢材料，喷淋塔采用SUS304不锈钢材料，输送管道采用SUS321不锈钢管。 3、新方案所需的设备 　　新方案所需的设备主要有：搅拌罐、小型螺旋输送机、搅拌器、液位计、液位传感器、干粉料位计、计量泵、Y型过滤器、脉冲阻尼器、背压阀、安全阀、密度计、管路、支架等，详见图纸。 4、加药流程 　　喷淋塔水箱加药流程：喷淋塔加药设定两个程序，程序一为喷淋塔水箱清空的首次加料，程序二为过程排放50%的加料。具体步骤如下： 　　① 首次加料：喷淋塔水箱进水泵启动，计量泵延时一定时间后启动，达到设定的加药量后计量泵关闭，水箱水位到达设定位置后停止进水； 　　② 过程加料：喷淋塔运行一段时间后排水阀自动打开，当水位达到水位感应器设定的水位下限后自动关闭；此时喷淋塔补水阀打开，计量泵同时启动，达到设定的加药量后计量泵关闭，水箱水位到达设定位置后停止进水； 　　喷淋塔的首次加药靠人工调试，将喷淋塔内的溶液浓度调至%。从第二　　　　次加药起靠加药装置自动加药，具体步骤如下： 　　③ 喷淋塔启动之后计量泵相继启动，边加药边喷淋，达到设定的加药量后计量泵关闭； 　　④ 喷淋塔运行4小时后排水阀自动打开，当水位达到液位计的水位下限后自动关闭； 　　⑤ 喷淋塔补水阀打开，补水量流量计控制，达到设定的补水量后补水阀自动关闭； 　　以上步骤重复2次之后，搅拌罐内的高锰酸钾基本被计量泵抽完。 搅拌罐加药流程： 　　① 搅拌罐的低液位传感器发出信号，搅拌罐补水阀打开，同时小型螺旋机开启，边加料边补水。当水位达到高水位传感器时，补水阀关闭；当小型螺旋机达到设定的运行时间时也自动关闭。 　　② 补水阀关闭后搅拌机自动开启，当达到设定的时间后自动关闭； ③ 搅拌罐中的溶液配制完毕，溶液中的少量杂质开始沉淀，搅拌罐人工排放清洁1次/年。 　　搅拌罐中的溶液配制完毕，溶液中的少量杂质开始沉淀，为下一次供药做好准备。 5、选型与计算 　　以10万风量的喷淋塔为例，喷淋塔内的储水量为23吨，假设喷淋塔内的溶液浓度为%，每周小时循环水的更新量为吨。 搅拌罐 　　喷淋塔内溶液的高锰酸钾含量为： 23×103×%= 　　每周喷淋塔内的高锰酸钾消耗量为50%，每月重新配药一次，则搅拌罐中高锰酸钾溶液1次的配置量为： 　　Q1=×50%÷5%=115kg 　　取实际溶液的储备系数为20%，则实际溶液的储备量为 　　Q=Q1/ = 115×=138kg 　　通常装料系数取~，初步计算取，可得搅拌罐的容量为： 　　　　Q2=Q / =138 / =184kg 　　因为搅拌罐内的溶液浓度为5%，假设5g高锰酸钾溶于95g水中后，溶液的体积增加2mL，则可粗略估算溶液的密度为： 　　??100m==/ml 　　V水??V95?2搅拌罐外形确定为圆柱体，通常搅拌装置的高度与直径的比为：1~，经计算，取直径为D=，高为h=。 小型螺旋机 　　螺旋机的输送量计算公式为： 　　Q=60πD2S nψr C/4-----------------------------------------------------------① Q= nψr C 　　式中：Q——螺旋机的输送量　　　　　　 D——螺旋叶片直径　　　　　　S——螺距　　　　　　　　n——螺旋机转速　　　　　　ψ——物料填充系数　　　　　　 r ——物料容积密度　　　　　　 C——螺旋机的倾斜角度系数　　　　 　　表1 　　物料 物料容积密度 填充系数 物料特性系数 物料特性系数 物料阻力系数 单位 煤粉 t/m3 ψ 水泥 生料 碎石 石灰 ~ ~ ~ ~ 35 35 75 —— K1 75 35 表2 　　K2 ξ 倾斜角 0° ≤5° ≤10° ≤15° ≤20° 倾斜度系数 　　　　螺旋叶片形式选实体螺旋叶片，螺距S=。初选螺旋叶片直径为D=60mm，转速为n=30r/min。 　　搅拌罐每月需补充高锰酸钾粉末的质量为： 184×4×5%= 　　取高锰酸钾的容积密度为/m3，填充系数为，阻力系数取。 公式①可得 　　Q?60?????30????1/4 　　 =　　= 　　　　螺旋叶片的极限转速计算公式为 　　nmax?K2/D-----------------------------------------------------------------------② 参考表1，高锰酸钾的特性系数K2取75，公式②可得 　　nmax?75/=306＞30 　　　　螺旋机的轴功率计算公式为： 　　N0?QK3(?Ln?H)/367 ---------------------------------------------------------③ 式中：N0——螺旋输送机轴功率　　　　 Q——螺旋输送机输送量　　　　　　K3——功率储备系数，K3=~　　?——物料阻力系数，见表1 　　 Ln——螺旋输送机的水平投影长度　　　　 H——螺旋输送机的垂直投影长度　　　　于螺旋机还自带破拱机构，破拱机构所消耗的功率按10倍轴功率计算，螺旋叶片的水平投影长度取。则螺旋机的计算功率为：

　　　　　　　　N1?11N0 代入公式③可得 　　N1=11×××/367 = kw 所需的电动机功率为 　　N?N1/? -------------------------------------------------------------------④ 式中，N——螺旋机所需电机功率　　　　　　η——驱动装置的传动效率，η= 所以可得：N=/= kw 　　综上所述，初步选取功率为，转速为30r/min的减速电机，螺旋叶片直径为60mm 。 搅拌器 　　搅拌器的核心部件是桨叶。桨叶基本上可以分为以下几种类型：桨式、涡轮式、推进式、锚式、框式、螺旋式等。详见图1。 　　根据表3和表4，初步选取符合使用要求的桨叶形式有：直叶涡轮式、桨式、推进式、折叶开启涡轮式。于在同样排量下，折叶式比直叶式的功耗少，操作　　费用低，另外，折叶涡轮的制作比较简单，所以最终选择折叶开启涡轮式桨叶。　　　　　　　　图1 各种桨叶形式 　　　　表3流态及物性对各搅拌操作的影响程度 　　搅拌操作目的 循环速率 均相系混合 分散 低粘度液 高粘度液 液-液相系 气-液相系 固体悬浮 溶解 结晶 萃取 吸收 传热 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 流动状态 连续相 湍流扩散 ◎ ◎ ◎ ◎ * * ○ ○ 剪切流 ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ○ 相对速度　　◎ ◎ ○ 粘度差 ◎ ○　　◎ 密度差 ◎ ◎ ◎ ○ 物性 扩散系数 ○ ◎　　 ○ ○ 表面张力 ○ ○　　◎ 导热系数　　 ◎ 粒径分布及浓度　　◎ ◎　　粘度 密度 比热 ○ ◎ ○　　◎ ○ ○ ○　　○ 注：1、表中◎○表示该因素的影响程度，◎＞○； 　　 2、*对于萃取、晶析等操作，流动状态影响程度还不清楚。 　　　　　　表4 搅拌器形式和适用条件表 　　搅拌器型式 流动状态 对流湍流剪切循环 扩散 流 低粘度混合 搅拌目的 高粘分散 溶解 固体气体结晶 传热 液相度液悬浮 吸收 反应 混合传热反应 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆　　◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆　　◆　　◆ ◆ ◆　　 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆　　◆ ◆ ◆ ◆ ◆　　搅拌容器容积m3 转速最高范围粘度r/min Pa·s 涡轮式 桨式 推进式 折叶开启涡轮式 布鲁马金式 锚式 螺杆式 螺带式 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆　　◆ ◆ ◆　　◆ ◆ ◆ ◆ ◆　　1~100 1~200 1~300 1~300 50 50 2 50 50 100 100 100 1~1000 1~500 1~1000 1~300 1~100 1~100 1~50 1~50 1~300 1~100 ~50 ~50　　注：有◆者为可用，空白者为不详或不适用。　　　　于市场上的折页涡轮较多的是4叶，所以优先选择4叶折叶开启涡轮，倾斜角为45°。 　　通常2~4叶涡轮的经验计算公式为 　　111~，此处取。 　　3241W/D= 　　4D/T= 　　C/D=~，此处取 　　式中，D——搅拌器叶轮直径　　　　　　 T——搅拌罐直径　　　　　　 W——叶片宽度　　　　　　　　C——搅拌器叶轮离罐底的高度　　　　 　　所以，可得涡轮直径为 　　1D??800?267mm，圆整为260mm。 　　3叶片的宽度为 　　1W=×270= mm 　　4搅拌器的安装高度为 C=×270=324 mm 　　折叶涡轮的叶端线速度常取3~7m/s，此处取5m/s。线速度的计算公式为： v=πDn/60 -------------------------------------------------------------------⑤ 式中，v——叶端线速度　　　　　　D——涡轮直径　　　　　　 n——涡轮转速　　　　　　 公式⑤可得叶轮的转速为 　　60v ?D60?5　　= 　　?　　n?　　=367 r/min 　　于搅拌罐内的液位与搅拌罐的直径之比H/T＜2，所以采用单层桨叶。 高锰酸钾溶液的雷诺数Re计算公式为

　　　　　　　　D2n?------------------------------------------------------------- ----------⑥ Re??g式中，D——搅拌器直径　　　　　　n——搅拌器转速　　　　　　ρ——液体密度　　　　　　μ——液体粘度　　　　　　g——重力加速度　　　　　　 公式⑥代入数值，得 　　?6??1034Re???10 ?31?10?搅拌功率的计算公式为： 　　P?Np?n3D5----------------------------------------------------------------------⑦ 式中，Np——功率准数 　　n——转速　　　　　　 ρ——溶液密度　　　　　　 D——桨叶直径　　　　　　 功率准数的计算公式为 　　Np? 　　?10???H?A?B?3???Re?10???T??----------------⑧ 　　??W???D?式中， A?14????670????185???T???T????　　2?W??W??4?????　　?　　 ?　　----------------------⑨ ?　　T?　　 ? T?? 　　B=10 　　?W??D??W?　　K??4???????7??-----------------⑩ 　　?T??T??T?于　　D1W1W1?，?，所以?。 T3D4T1224代入数值，可得 　　　　1??1?A=14??670????12??3????W??1??185????4????? 　　T??12?????? = 　　1?1??1?K??4??????7??? 　　12?3??12? = 　　?103?????10???Sin45?　　 ???10??10??= 　　P???103?63? 　　 =×103 w 　　搅拌机的机械效率取η=，则搅拌机的功率为 　　33P1?P/???10/??10 w 　　所以搅拌器可选用功率为，转速为360r/min的减速电机。