大氣污染控制課程設(shè)計(jì)除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、目錄一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書.2二、集氣罩的設(shè)計(jì).3 2.1集氣罩的基本形式.3 2.2集氣罩的設(shè)計(jì)原則.4 2.3集氣罩的選擇.4 2.4集氣罩的參數(shù)確定.4三、除塵器的設(shè)計(jì).7 3.1冶金粉塵的介紹.7 3.2除塵器的類型及優(yōu)缺點(diǎn).7 3.3除塵器的選型.7 3.4電除塵器的設(shè)計(jì)和選型.8四、確定計(jì)算環(huán)路進(jìn)行除塵系統(tǒng)管網(wǎng)阻力計(jì)算.9 4.1相關(guān)參數(shù).9 4.2管徑和壓力損失計(jì)算.10 4.3并聯(lián)管路壓力平衡.14 4.4除塵系統(tǒng)總壓力損失.14五、選擇通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī).15 5.1公式介紹.15 5.2選擇通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī).16參考文獻(xiàn).16一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 課程設(shè)計(jì)題目：除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)二、

2、設(shè)計(jì)參數(shù)和指標(biāo)：某冶金車間除塵系統(tǒng)管道布置如圖所示，系統(tǒng)內(nèi)的空氣平均溫度為20，該地區(qū)大氣壓力為1.013105pa。1、 設(shè)計(jì)參數(shù)1有三個(gè)集氣罩1、2、3，其流量分別為4850m3/h、3450 m3/h、3350m3/h。2、 設(shè)計(jì)指標(biāo) 氣體的含塵濃度為10g/m3，93%。32三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、 集氣罩的設(shè)計(jì)；2、 除塵器的設(shè)計(jì)，確定除塵器的型號(hào)；3、 確定計(jì)算環(huán)路，進(jìn)行除塵系統(tǒng)管網(wǎng)阻力計(jì)算；4、 風(fēng)機(jī)、電機(jī)的選擇。四、 課程設(shè)計(jì)結(jié)果：書面報(bào)告1、 正文：宋體，5號(hào)字；1號(hào)標(biāo)題小四號(hào)字；2、 行間距：20磅；3、 頁眉（大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)）、頁碼：如 -1-；4、 所有公式必須用

3、公式編輯器進(jìn)行編輯；5、 表格必須三線表?；W(xué)院鹽湖系環(huán)境工程教研室二、集氣罩的設(shè)計(jì)2.1集氣罩的基本形式 按罩口氣流流動(dòng)方式可將集氣罩分為兩大類:吸氣式集氣罩和吹吸式集氣罩。利用吸氣氣流捕集污染空氣的集氣罩稱為吸氣式集氣罩,而吹吸式集氣罩則是利用吹吸氣流來控制污染物擴(kuò)散的裝置。按集氣罩與污染源的相對(duì)位置及圍擋情況,還可以將吸氣式集氣罩分為密閉罩、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩。(1)密閉罩 密閉罩是將污染源的局部或整體封閉起來的一種集氣罩.其特點(diǎn)為所需排風(fēng)量小,控制效果好,且不受室內(nèi)橫向氣流的干擾。 按密閉罩的阻擋范圍和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可將其分為局部密閉罩、整體密閉罩和大容積密閉罩。a.局部密

4、閉罩: 容積比較小,工藝設(shè)備大部分露在罩外,方便操作和設(shè)備檢修,一般適用于污染氣流速度較小的,且連續(xù)發(fā)散的地點(diǎn)。b.整體密閉罩 容積較大,將污染源全部或大部分密閉起來,只把設(shè)備需要經(jīng)常觀察和維修的部分留在罩外,罩本身基本上成為獨(dú)立整體,容易做到嚴(yán)密,適用于有振動(dòng)且氣流速度較大的場(chǎng)合。c.大容積密閉罩: 罩內(nèi)容積大,可以緩沖污染氣流,減少局部正壓,設(shè)備檢修可在罩內(nèi)進(jìn)行.適用于多點(diǎn)、陣發(fā)性、污染氣流速度大的設(shè)備或地點(diǎn)。(2) 排氣柜 排氣柜也成為箱式集氣罩。由于生產(chǎn)工藝需要,在罩上開有較大的操作孔。操作時(shí),通過空口吸入的氣流來控制污染物外溢。其特點(diǎn)是控制效果好,排風(fēng)量比密閉罩大,而小于其他形式集氣

5、罩。(3) 外部集氣罩 由于工藝條件的限制,有時(shí)無法對(duì)污染源進(jìn)行密封,則只能在其周圍附近設(shè)置外部集氣罩。外部集氣罩依靠罩口外吸入氣流的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)捕集污染物的目的。外部集氣罩形式多樣,按集氣罩與污染源的相對(duì)位置可將其分為四類:上部集氣罩,下部集氣罩,側(cè)吸罩和槽邊集氣罩。 由于外部集氣罩吸氣方向與污染氣流運(yùn)動(dòng)方向往往不一致,一般需要較大的風(fēng)量才能控制污染氣流的擴(kuò)散,而且容易受室內(nèi)橫向氣流的干擾,致使捕集效率降低。(4) 接受式集氣罩 有些生產(chǎn)過程或設(shè)備本身會(huì)產(chǎn)生或誘導(dǎo)氣流運(yùn)動(dòng),并帶動(dòng)污染物一起運(yùn)動(dòng),如由于加熱或慣性作用形成的污染氣流。接受式集氣罩即沿污染氣流流動(dòng)方向設(shè)置集氣罩口,污染氣流便可借助自

6、身的流動(dòng)能量進(jìn)入罩口。(5) 吹吸式集氣罩 當(dāng)外部集氣罩與污染源距離較大,單純的依靠罩口的抽吸作用往往控制不了污染物的擴(kuò)散.則可以在外部集氣罩的對(duì)面設(shè)置吹氣口,將污染氣流吹向外部集氣罩的吸氣口,以提高控制效果。一般把這類依靠吹吸氣流的綜合作用來控制污染氣流擴(kuò)散的集氣方式稱為吹吸式集氣罩。由于吹出氣流的速度衰減的慢,以及氣幕的作用,使室內(nèi)空氣混入量大為減少,所以達(dá)到同樣的控制效果時(shí),要比單純采用外部集氣罩節(jié)約風(fēng)量,且不易受室內(nèi)橫向氣流的干擾。2.2集氣罩的設(shè)計(jì)原則集氣罩的設(shè)計(jì)原則:a.對(duì)發(fā)散粉塵和有害氣體的工藝流程與設(shè)備應(yīng)采取密閉措施,盡量采用密閉罩.b.當(dāng)不能或不便采用密閉罩時(shí),可根據(jù)工藝要求

7、和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件選擇適宜的其他開敞式集氣罩,集氣罩應(yīng)盡可能包圍或靠近有害污染源,使污染物局限在較小的空間內(nèi),并盡可能的減少吸氣范圍.c.集氣罩的吸氣方向應(yīng)盡可能與污染氣流一致方向,充分利用污染氣流的初始動(dòng)能.d.保證控制污染物的條件下,盡量減少集氣罩的開口面積,以減少排氣量.e.集氣罩的結(jié)構(gòu)不應(yīng)該妨礙人工操作和設(shè)備維修.f.防止集氣罩周圍的紊流,應(yīng)盡可能避免或減弱干擾氣流,穿堂風(fēng)和送風(fēng)氣流等對(duì)吸氣氣流的影響.2.3集氣罩的選擇1) 由于在冶金車間中，污染源不集中,重礦物粉塵擴(kuò)散范圍大,無法對(duì)污染源進(jìn)行密閉，則只能在其附近設(shè)置外部集氣罩。2) 外部集氣罩依靠罩口外吸入氣流的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)捕集污染物的目

8、的，因此根據(jù)圖中集氣罩的方位和集氣的效果：1、2、3集氣罩均用外部集氣罩（四周有邊圓形罩口）；其中，1集氣罩用側(cè)吸罩，2、3集氣罩用上部集氣罩。3) 為了提高集氣罩的控制效果，減少無效氣流的吸入，罩口增加法蘭邊，而且集氣罩的擴(kuò)張角不應(yīng)大于60。2.4 集氣罩的參數(shù)確定2.4.1 公式介紹 外部集氣罩吸風(fēng)量的計(jì)算，罩口為圓形或矩形(寬長(zhǎng)比bl0.2)，沿罩子軸線的氣流速度衰減公式為1：式中：u0罩口氣流速度，m/s； ux控制點(diǎn)的控制速度，m/s； c與集氣罩的結(jié)構(gòu)形狀和設(shè)置情況有關(guān)的系數(shù)，前面無障礙，有邊的集氣罩取c=0.752。 x罩口到控制點(diǎn)的距離，m； a0罩口面積，m3； 外部集氣罩吸

9、風(fēng)量公式： 于是：2.4.2相關(guān)參數(shù)的確定 污染源的控制速度vx3污染物的產(chǎn)生狀況舉例控制速度m/s以輕微的速度放散到相當(dāng)平靜的空氣中蒸氣的蒸發(fā),氣體或煙氣敞口容器中外逸0.25-0.5以輕微的速度放散到尚屬平靜的空氣中噴漆室內(nèi)噴漆,斷續(xù)的傾倒有塵屑的干物料到容器中,焊接0.5-1.0以相當(dāng)大的速度放散出來,或放散到空氣運(yùn)動(dòng)迅速的區(qū)域翻砂,脫模,高速(大于1m/s)皮帶運(yùn)輸機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn),混合,裝袋或裝箱1.0-2.5以高速放散出來,或是放散到空氣運(yùn)動(dòng)迅速的區(qū)域磨床,重破碎,在巖石表面工作2.5-10 冶金車間中多為重礦物粉塵，因此粉塵的控制速度取為1.5m/s,控制距離取為0.2m。2.4.3集

10、氣罩參數(shù)的計(jì)算號(hào)集氣罩：已知排風(fēng)量，查表（大氣污染控制工程書表132），控制速度取為，控制距離根據(jù)公式： 代入數(shù)據(jù)得：解得： 取反算排風(fēng)量： 核算后排風(fēng)量符合要求號(hào)集氣罩：已知排風(fēng)量，查表（大氣污染控制工程書表132），控制速度取為，控制距離根據(jù)公式： 代入數(shù)據(jù)得：解得： 取反算排風(fēng)量： 核算后排風(fēng)量符合要求號(hào)集氣罩：已知排風(fēng)量，查表（大氣污染控制工程書表132），控制速度取為，控制距離根據(jù)公式： 代入數(shù)據(jù)得：解得： 取反算排風(fēng)量： 核算后排風(fēng)量符合要求三、除塵器的設(shè)計(jì)3.1冶金粉塵的介紹3.1.1冶金粉塵的概述鋼鐵冶煉粉塵是鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉末狀物質(zhì)，是鋼鐵工業(yè)的主要大氣污染物之一。冶金

11、粉塵分為：由物料的破碎,篩分,運(yùn)輸過程和堆料場(chǎng)所散發(fā)的粉塵,一般稱為工業(yè)粉塵；在鋼鐵冶煉、加工過程各種爐窯排放的高溫?zé)煔庵泻械臒焿m.3.1.2冶金粉塵的物理性質(zhì)粉塵的性質(zhì)與其發(fā)生源有關(guān)。一般由物料的破碎,篩分,輸送過程散發(fā)到空氣中的粉塵,其化學(xué)成分,真密度等物理性質(zhì)與原物料近似,顆粒較粗,大顆粒可達(dá)數(shù)百微米,爐窯煙塵是在金屬冶煉或加熱過程中,因物理化學(xué)過程產(chǎn)生的升華物或蒸氣,在空氣中凝結(jié)或氧化而形成的固體顆粒物,如氧氣轉(zhuǎn)爐煙塵,吹氧平爐煙塵,電爐煙塵等,主要是金屬氧化物,顆粒很細(xì),大都是隨高溫?zé)煔饨?jīng)煙囪排放的。3.2除塵器的類型及優(yōu)缺點(diǎn)1. 重力沉降室 通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除

12、塵裝置.優(yōu)點(diǎn)有:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,投資少,壓力損失小(一般為50130pa),維修管理容易.但它的體積大,效率低,只能作為高效除塵的預(yù)除塵裝置,除去較大和較重的粒子.2. 旋風(fēng)除塵器 旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置.它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用廣泛,種類繁多等優(yōu)點(diǎn).3. 電除塵器 電除塵器是含氣體在通過高壓電場(chǎng)進(jìn)行的電離的過程,使塵粒荷電,并在電場(chǎng)力的作用下使塵粒沉積在集塵極上,將塵粒從含塵氣體中分離出來的一種除塵設(shè)備.其優(yōu)點(diǎn)壓力損失小,處理煙氣量大,耗能低,對(duì)細(xì)粉塵有很高的捕集效率,可在高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作.4袋式除塵器 袋式除塵器是使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝

13、置,采用濾紙或玻璃纖維等填充層作濾料的空氣過濾器,主要用于通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)方面的氣體凈化.5. 濕式除塵器 濕式除塵器是使含塵氣體與液體(一般為水)密切接觸,利用水滴和顆粒的慣性碰撞及其他作用捕集顆粒,或使粒徑增大的裝置.3.3除塵器的選型 選擇除塵器時(shí)必須全面考慮有關(guān)因素,如除塵效率,壓力損失,一次投資,維護(hù)管理等,其中最只要的是除塵效率,以下問題要特別引起注意:a.選用的除塵器必須滿足排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放要求.b.粉塵顆粒的物理性質(zhì)對(duì)除塵器性能具有較大的影響.c.氣體的含塵濃度較高時(shí),在靜電除塵器或袋式除塵器前應(yīng)設(shè)置低阻力的與處理設(shè)備,去除較大顆粒,以使設(shè)備更好地發(fā)揮作用.d.煙氣溫度和其他性

14、質(zhì)也是選擇除塵設(shè)備時(shí)必須考慮的因素.e.選擇除塵器時(shí),必須同時(shí)考慮收集粉塵的處理問題.f.選擇除塵器時(shí)還必須考慮設(shè)備的位置,可利用的空間,環(huán)境條件等因素,設(shè)備的一次投資(設(shè)備,安裝和工程等)以及操作和維修費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)因素也必須考慮.通過以上對(duì)除塵器選擇原則要求的綜合考慮,以及對(duì)資料中幾種除塵器性能的了解和本設(shè)計(jì)題目中所給的一些設(shè)計(jì)參數(shù),我們初步選用電除塵器對(duì)冶金車間的污染顆粒進(jìn)行除塵.原因如下:a.根據(jù)除塵效率97%,可選擇下列:濕式除塵器,電式除塵器,袋式除塵器b.考慮污染物為重礦物粉塵,如果不改變其物理化學(xué)性質(zhì),可以對(duì)粉塵進(jìn)行回收利用,故在其他影響不大的情況下,做好不使用濕式除塵器.所以不采

15、用濕式除塵器.c.電除塵器的優(yōu)點(diǎn):壓力損失小,一般為200-500pa；處理煙氣量大，可達(dá)105-106m3/h；耗能低,大約0.2-0.4kwh/(1000m3)；對(duì)細(xì)粉塵有很高的捕集效率,可高于99%；可在高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作.3.4電除塵器的設(shè)計(jì)和選型3.4.1比集塵板表面積的確定根據(jù)公式：式中 : a -集塵極面積,m2； -集塵效率； q-處理氣量，m3/h； we-粉塵的有效驅(qū)進(jìn)速度,m/s。查大氣污染控制工程表6-4,可知飛灰的驅(qū)進(jìn)速度we=0.10-0.14m/s之間,故取we=0.12m/s。處理氣量：則： 3.4.2電除塵器的選型綜合以上各個(gè)因素，選擇wdn系列電除塵器

16、，其具體參數(shù)如下：型號(hào)有效截面積（m2）處理風(fēng)量（m3/h）電場(chǎng)清灰方式設(shè)備阻力（pa）允許溫度（）除塵效率外型尺寸電流ma/kv重量wdn-7718000頂部電機(jī)振打200999.652.87.640/10017.1四、確定計(jì)算環(huán)路進(jìn)行除塵系統(tǒng)管網(wǎng)阻力計(jì)算4.1相關(guān)參數(shù)4.1.1管道數(shù)據(jù)由管道布置圖可知管道數(shù)據(jù)：管段1： 管段2： 管段3： 管段4： 管段5： 管段6： 管段7： 4.1.2管件局部壓力損失系數(shù)表管件和閥件名稱值標(biāo)準(zhǔn)彎頭45，=0.7590，=0.7590方形彎頭1.3180回轉(zhuǎn)頭1.5活接管0.4彎管r/d30456075901051201.50.80.110.140.16

17、0.1750.190.202.00.070.100.120.140.150.160.17突然擴(kuò)大a1/a200.10.20.30.40.50.60.70.80.9110.810.640.490.360.250.160.090.040.011突然縮小a1/a200.10.20.30.40.50.60.70.80.910.50.470.450.380.340.30.250.200.150.0904.2管徑和壓力損失計(jì)算 根據(jù)（大氣污染控制工程書表134）可知：重礦物粉塵在水平管道中的最低氣流速度為16m/s。這里取。管段1：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表4”計(jì)算得：，實(shí)際流速動(dòng)壓為15.49mm

18、水柱，即則摩擦壓力損失為:各管件局部壓力損失系數(shù)(查手冊(cè))為:集氣罩2:=0.12 ； 90彎頭(r/d=1.5) =0.25 ； 30直流三通=0.12 (對(duì)應(yīng)直通動(dòng)壓的局部壓力損失系數(shù)) 則局部壓力損失為： 管段2：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表3”計(jì)算得：，實(shí)際流速動(dòng)壓為17.91mm水柱，即則摩擦壓力損失為:各管件局部壓力損失系數(shù)(查手冊(cè))為:集氣罩1:=0.15 ； 90彎頭(r/d=1.5)兩個(gè)=0.25 ； 合流三通旁支管 則局部壓力損失為： 管段3：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表3”計(jì)算得：，實(shí)際流速動(dòng)壓為17.49mm水柱，即則摩擦壓力損失為:各管件局部壓力損失系數(shù)(查手

19、冊(cè))為:合流三通對(duì)應(yīng)總管動(dòng)壓的局部壓力損失系數(shù)=0.11 ；直流三通=0.12 (對(duì)應(yīng)直通動(dòng)壓的局部壓力損失系數(shù)) 則局部壓力損失為： 管段4：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表3”計(jì)算得：，實(shí)際流速動(dòng)壓為14.53mm水柱，即則摩擦壓力損失為:各管件局部壓力損失系數(shù)(查手冊(cè))為:集氣罩3:=0.19 ；90彎頭(r/d=1.5)=0.25 ； 合流三通旁支管 則局部壓力損失為： 管段5：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表3”計(jì)算得：，實(shí)際流速動(dòng)壓為17.08mm水柱，即則摩擦壓力損失為:各管件局部壓力損失系數(shù)(查手冊(cè))為:合流三通對(duì)應(yīng)總管動(dòng)壓的局部壓力損失系數(shù)=0.11 ； 除塵器的壓力損失為9

20、81pa(進(jìn)出口壓力損失忽略不計(jì)) 則局部壓力損失為： 管段6：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表3”計(jì)算得：，實(shí)際流速動(dòng)壓為17.08mm水柱，即則摩擦壓力損失為:各管件局部壓力損失系數(shù)(查手冊(cè))為:該管段局部壓損主要包括風(fēng)機(jī)進(jìn)出口以及排風(fēng)口傘形風(fēng)帽的壓力損失，若通風(fēng)機(jī)入口處變徑管壓力損失忽略不計(jì)，風(fēng)機(jī)出口（估算），傘形風(fēng)帽（） 則局部壓力損失為： 管段7：根據(jù)，查“全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表3”計(jì)算得：，實(shí)際流速動(dòng)壓為17.08mm水柱，即則摩擦壓力損失為:各管件局部壓力損失系數(shù)(查手冊(cè))為:該段有90彎頭（r/d=1.5）兩個(gè)： 則局部壓力損失為： 4.3并聯(lián)管路壓力平衡 節(jié)點(diǎn)壓力不平衡,采用

21、調(diào)整管徑的方法,進(jìn)行壓力平衡的調(diào)節(jié):據(jù)式: 調(diào)整后管徑為：圓整管取徑280mm則實(shí)際流速 節(jié)點(diǎn)壓力不平衡,采用調(diào)整管徑的方法,進(jìn)行壓力平衡的調(diào)節(jié):據(jù)式: 圓整管取徑320mm則實(shí)際流速 4.4除塵系統(tǒng)總壓力損失把上述結(jié)果填入計(jì)算表之中:管段編號(hào)流量q（m3/h）管長(zhǎng)l(m)管徑d（mm）流速(m/s)(m-1)動(dòng)壓摩擦壓力損失局部壓力損失系數(shù)局部壓力損失管段總壓力損失管段壓力損失累計(jì)備注134501128015.56 0.0667151.802111.377 0.4974.383185.7601664.202 壓力不平衡24850632016.75 0.0562175.51859.185 0.

22、85149.190208.37524850628021.88 0.0653301.154 117.992 0.85255.981373.97338300542016.64 0.0403171.40234.538 0.2339.42273.96043350628015.11 0.0668142.39457.072 0.6491.132148.20443350632011.57 0.057883.59428.990 0.6453.50082.491511650450016.48 0.0325167.38421.760 0.11999.4121021.172611650850016.48 0.0325167.38443.520 1.4234.338277.857711650450016.48 0.0325167.38421.760 0.583.692105.452五、選擇通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)5.1公式介紹5.1.1風(fēng)量計(jì)算公式選擇通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量按下式計(jì)算:式中: qv-管道計(jì)算的總風(fēng)量,m3/h k1-考慮系統(tǒng)漏風(fēng)所附加的安全系數(shù).一般管道取k1=0.1；除塵管道取k1=0.1-0.155.1.2風(fēng)壓的計(jì)算公式選擇通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓按下式計(jì)算:式中: p-管道計(jì)算的總