某車間除塵系統(tǒng)設計

1、目 錄第1章 課程設計任務書3第2章 局部排風除塵系統(tǒng)的組成72.1 集氣罩72.2 除塵設備72.3 風機82.4 風管.8 2.5 其他設備.,.8第3章 除塵系統(tǒng)設計計算93.1 集氣罩的設計計算93.1.1集氣罩的集氣原理93.1.2 集氣罩的設計103.1.3 集氣罩設計小結123.2管道的設計133.2.1管道設計的原則133.2.2管道分段計算143.2.3并聯(lián)管路壓力平衡計算173.2.4 除塵系統(tǒng)總壓力損失183.2.5 管段設計小結183.3 通風機、電動機的選擇203.3.1通風機的分類及性能203.3.2通風機的應用203.3.3風機、電動機的選擇213.3.4風機、電

2、動機小結223.4 除塵器的選擇233.4.1 除塵器簡介233.4.2 除塵器計算243.4.3 除塵器的選擇小結25第4章 車間布置26第5章 總結27第6章 參考文獻28某車間除塵系統(tǒng)設計第1章 課程設計任務書一、 目的：課程設計的目的在于進一步鞏固和加深課程理論知識，并能結合實踐，學以致用。本設計為車間除塵系統(tǒng)的設計，使學生得到一次綜合訓練。特別是：1 工程設計的基本方法、步驟，技術資料的查找與運用；2 基本計算方法和繪圖能力的訓練；3 綜合運用本課程及其有關的理論知識，解決工程中的實際問題；4 熟悉、貫徹國家環(huán)境保護法及其有關政策。二、 任務與要求學生在限定時間內，必須在老師指導下獨

3、立、全面地完成此規(guī)定的設計。其內容包括：1 設計說明書一份，設計計算書一份2 平面布置圖一份3 立面布置圖一份4 軸側圖一份三、 設計內容1 集氣罩的設計控制點控制速度V的確定集氣罩排風量、尺寸的確定2 管道的初步設計管內流速確定管道直徑確定彎頭設計直管長確定三通設計計算3 壓損平衡計算分段計算壓力校核4 總壓損計算5 選風機、校核6 電機選擇、校核7 車間大門設計四、 設計課題與有關數據1 設計題：某車間除塵系統(tǒng)設計說明：本設計為新建項目進行設計。項目設計完成后的驗收標準有：大氣污染物綜合排放標準GB16297-96表2中二級標準；工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準TJ36-79車間空氣中有害物質的最高容

4、許濃度標準；2 課題已知條件a. 車間面積與兩臺產生污染設備的位置見附圖一b. 產生污染源設備的情況污染源：兩個污染源水平放置，立方體 L × W × H 1200×600×1000(mm)操作條件：20 101.3kPa 污染源產生粉塵情況：污染源產生輕礦物粉塵，以輕微速度發(fā)散到尚屬平靜的空氣中。c. 在該污染設備的頂部設計二個傘形集氣罩，罩口邊須距污染面積H=600mm，才操作正常。d. 管道和集氣罩均用鋼板制作鋼管相對粗糙度 K=0.15排氣筒口離地面高12me. 所用除塵器：LD14型布袋除塵器布，該布袋除塵器阻力為980Pa，長4.5m，寬2.

5、2m，除塵器進口高度3.6m，出口高度8.9m。f. 有關尺寸車間長寬高分別為：18米*12米*12米。墻厚 240mm 方塊柱 300 x300車間大門 可取2010x2010窗臺到地面距離 民用房 900700mm 工業(yè)用房 1.0-2.0cm 倉 庫 1.52.0 m附圖一：車間平面及兩個污染源的位置 第2章 局部排氣通風系統(tǒng)的組成局部排氣通風基本原理是通過控制局部氣流，使局部工作范圍不受有害物的污染，并且造成符合要求的空氣環(huán)境。典型的局部排氣通風系統(tǒng)如圖2所示，通常由下述幾個部分組成。2.1集氣罩集氣罩是捕集含塵有害氣體的設備裝置。通過集氣罩口的氣流運動，可在有害物散發(fā)地點直接捕集有害

6、物而控制其在車間的擴散，保證室內工作區(qū)有害物濃度不超過國家衛(wèi)生標準的要求。集氣罩設計應該考慮實際環(huán)境，工作場合，以與工作場合匹配為宜，從而最大程度上收集有害氣體，減少擴散。2.2除塵器為了保護大氣環(huán)境或回收原材料，當排氣中的粉塵含量超過排放標準時，必須采用除塵器進行處理，達到排放標準后再排入大氣。2.3風機 風機由電動機帶動，為空氣流動提供動力。為了防止風機的磨損和腐蝕，一般把它裝置在除塵設備的后面。2.4風管 風管用于連接該系統(tǒng)的各個設備，提供氣體流動的道路。風管布置要合理，力求短、直、順。風管布置設計的好壞關系到管內流體的壓力損失大小，從而影響了風機的選擇。2.5其他輔助設備其他輔助設備包

7、括清灰除塵設備等，保障系統(tǒng)的運行。第3章 除塵系統(tǒng)設計計算除塵系統(tǒng)通常由集氣罩、通風管道、除塵器、通風機、電動機、煙囪等部分組成。本章節(jié)將對各部分進行詳細計算與選擇。3.1 集氣罩的設計計算污染物捕集裝置按氣流流動的方式分為吸氣式和吹氣式兩大類。吸氣捕集裝置按其形狀分為兩類：集氣罩和集氣管。對密閉的生產設備，若污染物在設備內部發(fā)生時，會通過設備的孔和縫隙逸到車間內，如果設備內部允許微負壓存在時，則可采用集氣管捕集污染物，如果設備內部不允許微負壓存在或污染物發(fā)生在污染源的表面時，則可用集氣罩進行捕集。集氣罩種類繁多，應用廣泛。按集氣罩與污染源的相對位置及圍擋情況，可把集氣罩分為三類：密閉集氣罩、

8、半封閉集氣罩、外部集氣罩。外部集氣罩又可分為上部吸氣罩、下部吸氣罩、側吸罩。根據要求，本設計采用上部吸氣罩。3.1.1 集氣罩的設計由題目設計條件和要求可知，本設計采用外部集氣罩中的冷過程上部集氣罩。對于外部集氣罩排風量的確定多采用控制速度法。（1）控制點控制速度Vx的確定本設計中，污染源產生輕礦物粉塵，以輕微速度發(fā)散到尚屬平靜的空氣中，所以污染源的控制速度按大氣污染控制工程中表13-2可得表13-2 外部集氣罩污染源控制速度vx污染物的產生狀況舉例控制速度/以輕微速度放散到相當平靜的空氣中某些化學槽的液面蒸發(fā)，如去油槽等0.25-0.5以輕微速度放散到尚屬平靜的空氣中低速輸料機，如檢選膠帶機

9、；粉料裝袋摩擦壓磚機壓磚噴漆箱；焊接臺；電鍍槽 等0.5-1.0以相當大的速度放散出來，或放散到空氣運動迅速的區(qū)域破碎機；高速膠帶運輸的轉運點；物料混合；粉料裝卸等1.0-2.5以高速放散出來，或放散到空氣運動迅速的區(qū)域磨床、砂輪機、磨磚、切磚機、噴砂、噴漆等2.5-10取0.51.0 m/s之間。本設計選用vx=0.6 m/s。（2）集氣罩排風量、尺寸的確定；本設計中污染源尺寸為L × W × H 1200×600×1000(mm)，故適宜采用矩形集氣罩，長、寬分別以a、b表示。由環(huán)境工程設計手冊P48圖1.3.13得集氣罩計算示意圖如下：題目已知罩口

10、邊距污染面積H=600mm，則有a=b=為保證罩口吸氣速度均勻，吸氣罩的擴張角不應大于60°，本設計中取45°，則集氣罩高度為h=。為提高集氣罩的控制效果，減少無效氣流的吸入，罩口加設法蘭邊。法蘭邊寬150-200mm，本設計取160mm ，則集氣罩總高為h=h+ 160=840+160=1000mm集氣罩置于污染源上的排風量可按下式（環(huán)境工程設計手冊P48，式1.3.12）計算：式中 Q-排風量（m3.s-1）K-考慮沿高度速度分布不均的安全系數，通常取K=1.4P-罩口敞開面周長（m）H-罩口距污染源的距離（0.6m） u-控制速度（m/s）則可得集氣罩排風量由于兩個污

11、染源完全相同，則集氣罩計算相同?？偱棚L量Qz： Qz=2Q=2×10015.2=20030.4m3/h由圖一可知，污染源邊緣距墻中心線600mm，墻厚240mm，集氣罩外邊緣距污染源邊緣240mm，則集氣罩外邊緣距墻內邊緣為600-120-240=240mm。3.1.3 集氣罩設計小結有以上設計計算，集氣罩相關參數如下： 長a=1680mm，寬b=1080mm，高h=1000mm，擴張角=45°，排風量Q=20030.4m3/h集氣罩邊緣距墻240mm。3.2管道的設計在凈化系統(tǒng)中用以輸送氣流的管道稱為風管，通過風管使系統(tǒng)的設備和部件連成一個整體。管段設計主要是根據集氣罩的

12、流量以及凈化設備的要求來完成必須的管道的參數設計。這主要包括：管內流速的確定；管道直徑的確定；彎頭的設計；直管長度的確定；三通設計計算；沿程阻力損失和局部阻力損失。本設計采用圓形風管來進行連接。3.2.1管道設計的原則 根據 蔣文舉.大氣污染控制工程，管道設計主要遵循以下原則。1. 管道系統(tǒng)布置應從總體布局考慮，統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局。力求簡單、緊湊，安裝、操作、維修方便，盡可能縮短管線長度，減少占地空間，適用、美觀、節(jié)省投資。2. 管道應盡量集中成列、平行敷設，并應盡量沿墻或柱子敷設。管徑大的或保溫管道應設在靠墻側。3. 管道與梁、柱、墻、設備及管道之間應有一定的距離，以滿足施工、運行、檢修和熱

13、脹冷縮的要求，一般不小于100-200mm。4. 管道應盡量避免遮擋室內采光和妨礙門窗啟閉；應不妨礙設備、管件、閥門和人孔的操作和檢修；應不妨礙起重機的工作。5. 管道通過人行道時，與地面凈距應不小于2m。6. 除塵管道力求順直，保證氣流暢通。分支管與水平管或傾斜主干管連接時，應從上部或側面接入；三通管的夾角一般不大于30°。7. 進行管道壓力損失計算時，管段長度一般按兩管件中心線之間的距離計算，不扣除管件（如三通、彎頭）本身的長度。8. 對并聯(lián)管道進行阻力平衡計算，除塵系統(tǒng)小于10%，否則進行管徑調整。3.2.2管道阻力分段計算圖3-1 管道設計簡圖圖3.11.管道內最低速度的確定

14、大氣污染控制工程 表13-4所列為除塵管道內最低氣體流速，可供設計參考。在本設計中，污染物為輕礦粉，查大氣污染控制工程 表13-4得水平管內最低流速為14 m/s，垂直管為12 m /s。考慮要用到垂直管和水平管兩部分，而用同一管徑。故取管內氣速：V1=14 m /s2.管徑的計算與實際速度的確定由Q=(d2V)/4得到：d=則有d1=550mm核算實際速度：V1=4Q/(d12)=14.9 m /s；查計算表知：動壓為 133.2Pa；當量阻力系數。三通管后的管徑d2：d2=774mm，圓整取d2=750mm；核算實際速度：V2=14.9 m /s ；查計算表知：動壓為 133.2Pa；當量

15、阻力系數。3.管段長度的確定總體設計草圖見圖3.1。由除塵器進口高度：3653 mm， 故管段1的長度L1=2000+7385=9385mm管段2的長度L2=2000mm管段3的長度L3=1615+1267=2882mm管段4的長度L4=3000+8890=11890mm管段5的長度L5=1200mm4.集氣罩和彎頭的確定查環(huán)境工程設計手冊 ：1、對集氣罩1，=0.11。2、對集氣罩2，=0.11。3、采用90°彎頭(R/d=1.5)阻力系數=0.18。5.三通的確定根據管徑與流量查環(huán)境工程設計手冊 ：采用30°直流三通（如圖3.2）：阻力系數1=0.02，阻力系數2=0.

16、21。圖3.26.管道阻力計算(1) 管段的阻力計算 摩擦壓力損失為 局部阻力包括集氣罩1、90°彎頭（R/d=1.5）和30°直流三通；故=0.11+0.18+1.02=0.31 則局部壓損為(2) 管段的阻力計算 摩擦壓力損失為 局部阻力包括集氣罩2、90°彎頭（R/d=1.5）和30°直流三通；故=0.11+0.21+0.18=0.50 則局部壓損為(3) 管段的阻力計算摩擦壓力損失為 局部阻力包括除塵器阻力、90°彎頭（R/d=1.5）和合流三通； 故局部壓損為(4) 管段的阻力計算摩擦壓力損失為 局部阻力有兩個90°彎頭（R

17、/d=1.5）； 故局部壓損為(5) 管段的阻力計算摩擦壓力損失為 改管段有90°彎頭（R/d=1.5）兩個；傘形風帽壓力損失=0.10；通風機出口壓力損失=0.10。故局部壓損(6) 并聯(lián)管壓力平衡故有：顯然壓力平衡，符合節(jié)點要求。(7) 除塵器總壓力損失計算除塵系統(tǒng)總壓損失為3.2.3 管段設計小結管段直徑550mm，距墻255mm，滿足管段設計要求；其彎頭為90°，R=1600mm；水平管段中心線距地面7m。管段直徑550mm，距墻255mm，滿足管段設計要求；其彎頭為60°，R=800mm，三通為=30°，支管長H=2000mm，直管部分安裝尺寸

18、2000mm。管段直徑750mm，距墻120mm，滿足管段設計要求；R=1600mm的90°彎頭三個，第一個彎頭之前的水平管長5.5m，第一個與第二個彎頭之間的水平管長3.5m，第二個與第三個彎頭之間的豎直管長為3.5m，進口中心線距地面距離為3.6m。管段(除塵器出風管)直徑7500mm，距墻200mm，滿足管段設計要求；R=1600mm的90°彎頭兩個，管段長為11.9m。管段(即煙囪)直徑7500mm，高為12m，傘形風帽h/D=0.5。管段設計結果如下表：表3-1管道計算表管段編號流量Q/m3s-1管長l/m管徑d/mm流速v/m-1/d/m-1動壓v2/2/Pa摩

19、擦損失PL/Pa局部壓損系數局部壓損Pm/Pa管段總壓損P/Pa管段壓損累計P/Pa2.789.3855014.90.0306133.238.250.3141.2979.542.782.055014.90.0306133.28.150.5066.6074.755.562.8875014.90.02133.27.680.31018.61026.285.5611.975014.90.02133.231.670.3647.9579.625.5612.075014.90.02133.231.970.5674.59106.561366.753.3 通風機、電動機的選擇3.3.1通風機的分類及性能大氣污染

20、控制工程中，常用通風機按其作用原理可分為離心式和軸流式兩種。（1）離心式通風機 分高壓、中壓、低壓三種，低壓P1000Pa;中壓1000P3000Pa；P3000Pa。（2）軸流式通風機 分高、低壓二種：低壓P500Pa；高壓P500Pa；通風機的性能參數主要有流量、壓力、功率、效率和轉速。另外，噪聲和振動的大小也是通風機的主要技術指標。流量也稱風量，以單位時間內流經通風機的氣體體積表示。壓力也稱風壓，是指氣體在通風機內壓力升高值，有靜壓、動壓和全壓之分。全壓等于通風機出口截面與進口截面上氣流全壓之差；靜壓等于通風機出口截面與進口截面上氣流靜壓之差；動壓是指通風機出口截面上氣流平均速度的動壓。

21、在同一截面上，氣流的全壓等于靜壓與動壓之和。功率是指通風機的輸入功率，即軸功率。通風機有效功率與軸功率之比稱為效率。通風機全壓效率可達90。 流量、風壓、功率和效率等參數之間有一定的函數關系，當其中一個參數發(fā)生變化時，其他各量也隨著變化。將它們之間的關系繪成曲線，稱為性能曲線。性能曲線形狀與通風機類型有關。改變通風機的風量和風壓，以滿足使用工況變化的要求稱為性能調節(jié)。3.3.3風機、電動機的選擇根據大氣污染控制工程計算風量與風壓：通風機風量 Q0=Q（1+ ） 通風機風壓 P0=P（1+ ） 其中：Q-管道計算總風量， -管道計算總壓損，Pa -考慮系統(tǒng)漏風所附加的安全系數，除塵管道取0.10

22、.15 -考慮管道計算誤差及系統(tǒng)漏風等因素所采用的安全系數，除塵管道取0.150.2則風量為 Q0=Q（1+K1）=20030.4×1.1=22033.44m3/h風壓為 P0=P（1+K2）=1292×1.2=2304Pa3、根據上述風量和風壓，查環(huán)境工程設計手冊 ：選排塵離心通風機BF4-72型，傳動方式C，轉速2240 r/min，全壓2253292 Pa，風量1240652300 ， 配套電動機為Y180M-2,22kW。復核電動機功率：故其配套電機滿足要求。配套電動機滿足要求。3.3.4風機、電動機小結 設計風量為22033.44m3/h-1，設計風壓為2304P

23、a。本設計選用BF4-72型風機，轉速N=2240r/min，Q=121040m3/h，P=2990Pa；配套電機Y315M-6，功率為160KW。3.4 除塵器的選擇 一般，選擇除塵器必須從除塵技術、經濟排放標準三方面來考慮，合理選擇除塵器在工業(yè)生產中意義重大。3.4.1 除塵器簡介除塵器是把粉塵從煙氣中分離出來的設備，是除塵系統(tǒng)中起主要作用的部分。除塵器的性能用可處理的氣體量、氣體通過除塵器時的阻力損失和除塵效率來表達。除塵器按其作用原理分成以下五類 ：(1)機械式除塵器，包括重力除塵器、慣性除塵器、離心除塵器等。 (2)濕式除塵器，包括水浴式除塵器、泡沫式除塵器、文丘里管除塵器、水膜式除

24、塵器等。 (3)過濾式除塵器，包括布袋除塵器和顆粒層除塵器等。 (4)電除塵器。 (5)磁力除塵器。 現(xiàn)在工業(yè)中用的比較多的是電袋復合式除塵器及袋式除塵器。本設計采用袋式除塵器。袋式除塵器主要由濾袋、箱體、灰斗與清灰結構、排灰機構等幾個主要部分。布袋除塵器的工作原理：含塵氣體由灰斗上部進風口進入后，在擋風板的作用下，氣流向上流動，流速降低，部分大顆?；覊m由于慣性力的作用被分離出來落入灰斗。含塵氣體進入箱體經濾袋的過濾凈化，粉塵被阻在濾袋的外表面，凈化后的氣體經濾袋口進入上箱體，由出風口排出。隨著濾袋表面粉塵不斷增加，除塵器進出口壓差隨之上升，當除塵器阻力達到設定值時，控制系統(tǒng)發(fā)出清灰指令，清灰

25、系統(tǒng)開始工作。布袋除塵器優(yōu)缺點如下。布袋除塵器的優(yōu)點：（1）除塵效率高，可達99.99%以上；（2）附設備少，投資少；（3）結構簡單，操作方便，工作穩(wěn)定，便于回收干料，可以捕集不同性質粉塵；（4）布袋除塵器性能穩(wěn)定可靠，對負荷變化適應性好，便于管理，所收的干塵便于處理和回收利用；（5）能適合生產全過程除塵新理論，降低總量排放；（6）布袋除塵器適合于凈化含有爆炸危險或帶有火花的含塵氣體。布袋除塵器的缺點：（1）用于處理相對溫度高的含塵氣體時，應采取保溫措施，以免因結露而造成“糊袋”；（2）對于凈化有腐蝕性氣體時，應選用適宜的耐腐蝕濾料，處理高溫煙氣應采用降溫措施，入口濃度不宜大于15g/m3；（

26、3）阻力較大，一般壓力損失為10001500Pa；（4）占地面積大。3.4.2 除塵器計算由題目知，該布袋除塵器長4.5m，寬2.2m，進口高度3.6m，出口高度8.9m，壓力損失為980Pa。1）過濾風速確定V本設計中為輕礦物粉塵，機械振動清灰袋式除塵器，結構簡單、清灰效果好、清灰耗電少，適用于壓力損失為800-1200Pa，過濾風速為1.0-2.0m/min，本設計取1.0m/min。袋徑D一般取100-400mm，本設計取D=300mm。袋長L取2-6m，本設計取L=3mm。2）計算過濾面積A由上面計算可知除塵器處理風量為22033.44A=Q/60V=22033.44/60×

27、1.0=367.53）計算每只濾袋的過濾面積a a=DL=3.14×0.3×3=2.8264）計算濾袋數目nN=A/a=367.5/2.826=1303.4.3 除塵器的選擇小結根據以上計算，由環(huán)境工程設計手冊P174表1.6.44選用GCG8-6型袋式除塵器。該除塵器振打方式清灰，矩形箱體，玻璃纖維扁型濾袋，其具體參數如下：過濾面積:3168 最大風量:76000濾袋數目：960條 第4章 車間布置4.1 車間大門設計為便于設備維護管理，需在除塵器南面（圖中下）一側設大門，大門寬×高為:2010×2010mm。由于車間18m×12m，較大，可在西面(圖中左)另設一大門，尺寸為2010×2010mm。4.2 車間布置車間高12mm，總長18m，長度方向上4個方柱;長度方向3個窗，窗寬2m，高1.5m，距地面1.5m?？倢?2m，寬度方向3個方柱；寬度方向開2個窗，窗寬1m，高1.5m，距地面距離2m。墻厚240mm。第一個污染源中心線距左墻3m，兩污染源中心線相距6m，除塵器右邊緣距右墻邊緣200mm。集氣罩邊緣距后墻邊緣240mm，管段直徑550mm，距墻255mm，水平管段中心線距地面7.1m。管段直徑550mm，距墻255mm。管段直徑750mm，距墻120mm。管段(除塵器