大氣污染控制工程課程設計高偉

1、課程設計成績評定表課程設計評分（按下表要求評定）評分項目設計說明書質量（50分）圖紙質量（30分）任務完成情況（10分）學習態(tài)度（10分）合計（100分）得分指導教師評語 指導老師簽名： 年 月 日教研室主任審核意見 教研室主任簽名： 年 月 日大氣污染控制工程課程設計說明書題目：雙峰海螺水泥廠車間除塵系統(tǒng)設計 院 系：化學與生物工程學院班 級：環(huán)境工程0801 學 號：200829090119 姓 名：高偉 指導教師：宋劍飛 2011年 7 月 5 日大氣污染控制工程課程設計任務書一、 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，

2、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2 平面布置圖一份（A3）3 立面布置圖一份（A3）4 工藝流程圖一份（A4）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

3、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(shù)據(jù)1 設計題：雙峰海螺水泥廠車間除塵系統(tǒng)設計2 說明：本設計為新建項目進行設計（即為1997年1月1日后建成的項目）。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許濃度標準3 課題已知條件a. 車間面積與兩臺產(chǎn)生污染設備的位置見附圖一產(chǎn)生污染源設備的情況污染源：立方體1200 300 800操作條件：20 101.3kPa 污染源產(chǎn)生粉塵情況:以輕微的速度發(fā)散到尚屬平靜的空氣中b. 在該污染設備的頂部設計二個傘形集氣罩，

4、罩口邊須距污染面積H=600mm，才操作正常。在污染設備側部設計兩個側吸罩，罩口邊須距污染面積H=300mm，才操作正常。）c. 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15md. 所用除塵器：布袋除塵器e. 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 cm 附圖一 污染源水平放置（兩個污染源在同一水平線上）。雙擊，可轉換成Autocad圖。 目錄第1章 緒 論51.1 車間粉塵污染現(xiàn)狀61.1.1

5、 車間粉塵性質61.1.2 車間粉塵分類與污染狀況61.2 車間粉塵危害及治理71.2.1 粉塵危害71.2.2 粉塵治理原理71.3 課程設計背景、主要內容、意義與預期目標71.3.1 課程設計背景71.3.2 課程設計主要內容81.3.3 課程設計意義81.3.4 課程設計預期目標8第2章 集氣罩設計82.1 集氣罩選擇82.1.1 集氣罩集氣原理及類型82.1.2 集氣罩類型和選擇92.2 外部吸氣罩排風量的計算方法92.2.1 風量計算方法選擇92.2.2 設計示意圖102.2.3 風量計算10第3章 除塵器的選擇113.1 除塵器分類113.2 除塵設備選擇12第4章 管道、彎頭及三

6、通設計124.1 管道設計124.1.1 管道布置的一般原則134.2管道系統(tǒng)的設計與計算13管道內最低速度的確定13管徑的計算與實際速度的確定13實際速度的確定144.2.4 管段長度的確定144.3集氣罩和彎頭的確定154.4三通的確定15第5章 阻力平衡校核155.1 設計說明155.2 管段一的阻力計算165.3 管段二的阻力計算165.4 管段三的阻力計算175.5 管段四的阻力計算175.6 管段五的阻力計算175.7 并聯(lián)管壓力平衡185.8 除塵器總壓力損失計算18第6章 風機、電機選擇與計算186.1 風機的選擇187.1.1 通風機的風量186.1.2 通風機的風壓196.

7、1.3 風機及電機選型20復核電動機功率21第7章 廠房設計227.1 車間大門設計227.2 廠房總體布局22參考文獻23設計總結24第1章 緒 論大氣污染對工農業(yè)生產(chǎn)的危害十分嚴重，這些危害可影響經(jīng)濟發(fā)展，造成大量人力物力和財力的損失。大氣污染物對工業(yè)的危害主要有兩種：一是大氣中的酸性污染物和二氧化硫、二氧化氮等，對工業(yè)材料、設備和建筑設施的腐蝕；二是飄塵增多給精密儀器、設備的生產(chǎn)、安裝調試和使用帶來的不利影響。大氣污染對農業(yè)生產(chǎn)也造成很大危害。酸雨可以直接影響植物的正常生長，又可以通過滲入土壤及進入水體，引起土壤和水體酸化、有毒成分溶出，從而對動植物和水生生物產(chǎn)生毒害。嚴重的酸雨會使森林

8、衰亡和魚類絕跡。粉塵屬于氣溶膠狀態(tài)污染物之一：懸浮于氣體介質中的小固體顆粒，受重力作用能夠發(fā)生沉降，但在一段時間內能保持懸浮狀態(tài)。車間空氣中有害物質的最高允許濃度，就生產(chǎn)性粉塵（Dust）而言一般不能超過10mg/m3 。粒徑大小1-200微米。空氣污染物在車間內的擴散機理是污染物依附于氣流運動而擴散的。對于生產(chǎn)過程中散發(fā)到車間空氣中的污染物，只要采取合理的通風方式，控制住室內二次氣流的運動，就可以控制污染物的擴散和飛揚，從而達到改善車間內外空氣環(huán)境質量的目的。局部排氣通風方式，就是在局部污染源設置集氣罩，將污染氣流捕集起來并經(jīng)凈化裝置后排至室外。這就是控制車間空氣污染最常用、最有效的方法。所

9、以本設計就是依據(jù)這個原理，設計一個車間除塵系統(tǒng)，主要包括的部分有：集氣罩、風管、凈化設備、風機、煙囪五個部分。通過這幾個部分的設計才能完成整個系統(tǒng)的設計工作。1.1 車間粉塵污染現(xiàn)狀 車間粉塵性質a) 粉塵的分散度：粉塵是由粒徑不同的塵粒組成，粉塵的分散度是指不同粒徑的粉塵所占的重量百分比。粉塵中微細顆粒占的百分比大，表示分散度高，粗顆粒占的百分比大，表示分散度低，分散度高的粉塵不易被除塵器捕集。b) 粉塵的密度；指單位體積內粉塵的重量c) 粉塵的粘附性：指粉塵塵粒間相互凝聚的能力，粉塵的粒徑越小，粘附性越強。d) 粉塵的荷電性：由于塵粒間的摩擦、碰撞和吸附使粉塵具有荷電性。e) 粉塵的濕潤性

10、：粉塵是否容易被水濕潤，對除塵器的效能有很大影響f) 粉塵的燃暴性：有些粉塵（如鎂粉、炭化鈣粉）與水接觸后會引起自燃或爆炸，有些粉塵在空氣中達到一定濃度時，若存在著能量足夠的火源，也會引起爆炸。1.1.2 車間粉塵分類與污染狀況車間粉塵分類1、機械振動性產(chǎn)塵：由于機械振動，使機械設備內、外產(chǎn)生壓力差，而造成粉塵飛揚。如鄂式破碎機進料口和卸料口。 2、機械高、低速旋轉型產(chǎn)塵：機械部件的旋轉帶動風速，使周圍空氣形成旋轉氣流，造成粉塵飛揚。 3、物料運動型產(chǎn)塵：物料借助自身的重力，由上而下墜落，造成的粉塵。污染狀況水泥工業(yè)每年粉塵排放量約占全國工業(yè)粉塵排放量的40%,是我國主要大氣粉塵污染源。隨著國

11、家對水泥行業(yè)粉塵排放量的一再嚴格限定,水泥行業(yè)在生產(chǎn)技術與除塵技術方面有了飛速發(fā)展。1.2 車間粉塵危害及治理 粉塵危害1、對人體的危害：生產(chǎn)過程中，有塵作業(yè)工人長時間吸入粉塵，能引起肺部組織纖維化病變，硬化，喪失正常的呼吸功能，導致塵肺病。塵肺病是無法痊愈的職業(yè)病。此外，部分粉塵還可以引發(fā)其他疾病，如造成刺激性疾?。r青煙塵、石灰、皮毛引起的皮炎），急性中毒（如鉛煙、錳塵等），致癌率增高（如石棉、放射性物質粉塵）。2、對生產(chǎn)的影響：（1）、對產(chǎn)品的質量、精度的影響。（2）對設備的影響，增加轉動部件的磨損。（3）造成材料的消耗等3、對環(huán)境的影響：造成環(huán)境污染內、破壞生態(tài)環(huán)境 1.2.2 粉塵治

12、理原理1）采用密閉管道輸送、密閉自動（機械）稱量、密閉設備加工，防止粉塵外逸；不能完全密閉的塵源，在不妨礙操作條件下，盡可能采用半封閉罩、隔離室等設施來隔絕、減少粉塵與工作場所空氣的接觸，將粉塵限制在局部范圍內，減弱粉塵的存在。 2）通過降低物料落差、適當降低溜槽傾斜度、隔絕氣流、減少誘導空氣量和設置空間（通道）等方法，抑制由于正壓造成的揚塵。3）為消除二次塵源、防止二次揚塵，應在設計中合理布置、盡量減少積塵平面，地面、墻壁應平整光滑、墻角呈圓角，便于清掃；使用副壓清掃裝置來消除逸散、沉積在地面、墻壁、構件和設備上的粉塵；對碳黑等污染大的粉塵作業(yè)及大量散發(fā)沉積粉塵的工作場所，則應采用防水地面、

13、墻壁、頂棚、構件和水沖洗的方法，清理積塵。嚴禁用吹掃方式清塵。1.3 課程設計背景、主要內容、意義與預期目標1.3.1 課程設計背景這學期學習了大氣污染控制工程這門課程，學習了大氣污染的基礎知識，在后期的學習中，特別是課本的第13章后，重點講了大氣污染控制工程的設備選型以及案例分析。為了更好的讓我們理解所學，老師安排了這次課程設計。1.3.2 課程設計主要內容雙峰海螺水泥廠車間除塵系統(tǒng)設計。老師給出必要條件，要求設計集氣罩、管道布局、三通設計、電機、廠房等詳細設計1.3.3 課程設計意義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，使我們得

14、到一次綜合訓練。特別是：工程設計的基本方法、步驟，技術資料的查找與運用；基本計算方法和繪圖能力的訓練；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；熟悉、貫徹國家環(huán)境保護法及其有關政策。1.3.4 課程設計預期目標按要求獨立完成設計任務，并畫出設計圖紙。羅列工程設計的基本方法、步驟。掌握基本計算方法和繪圖能力的訓練。熟悉、貫徹國家環(huán)境保護法及其有關政策。第2章 集氣罩設計2.1 集氣罩選擇2.1.1 集氣罩集氣原理及類型污染物捕集裝置按氣流流動方式分為吸氣式和吹吸式（吹吸罩）兩大類。吸氣捕集裝置按形狀可分為：集氣罩和集氣管。對密閉的生產(chǎn)設備，若污染物在設備內部發(fā)生時，會通過設備的孔和

15、縫隙逸散到車間內，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。對于密閉設備內部不允許微負壓存在或污染物發(fā)生在污染源的表面上時，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、半密閉集氣罩、外部集氣罩。這三類機器還可分為個各種型式。2.1.2 集氣罩類型和選擇由于工藝條件限制，有時無法對污染源進行密閉，只能在氣附近設置排氣罩，依靠罩口吸入氣流，將有害氣體吸入罩內，這類排氣罩稱為外部吸氣罩。由題設條件可知，本設計適宜采用外部集氣罩中的側吸罩。2.2 外部吸氣罩排風量的計算方法2.2.1 風量計算方法選擇目前多采用“控

16、制速度法”計算外部吸氣罩的排風量。從污染源散發(fā)出的污染物具有一定的擴散速度，該速度隨污染物擴散而慢慢減少。所謂控制速度系指罩口前污染物擴散方向的任意點上均能使污染物隨吸入氣流流入罩內并將其捕集所必須的最小吸氣速度。吸氣氣流有效作用范圍內的最遠點稱為控制點?？刂泣c距罩口的距離稱為控制距離。2.2.2 設計示意圖2.2.3 風量計算計算外部集氣罩排風量時，首先應根據(jù)工藝設備及操作要求，確定配風罩的形狀及尺寸，由此確定罩口面積；其次根據(jù)控制要求安排罩口幾何中心與控制點的距離x。表1 污染源控制風速有害散發(fā)情況vx實例在相當平靜的狀態(tài)下產(chǎn)生極低的擴散速度某些化學槽的液面蒸發(fā)，如去油槽等在較穩(wěn)定的狀態(tài)下

17、，產(chǎn)生較低的擴散速度低速輸料機，如檢選膠帶機；粉料裝袋；摩擦壓磚機壓磚噴漆箱；焊接臺；電鍍槽 及酸洗槽等在空氣快速流動的狀態(tài)下，大量產(chǎn)生有害物破碎機；高速膠帶運輸?shù)霓D運點；物料混合；粉料裝卸等在空氣流動很快的狀態(tài)下，有害物以很高的慣性速度擴散2.5-10磨床、砂輪機、磨磚、切磚機、噴砂、噴漆等(一) 控制點控制速度ux的確定本設計中，污染源產(chǎn)生輕礦物粉塵，從輕微速度發(fā)散到上述平靜的空氣中，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，取0.51.0m/s之間。本設計選用VX=1.0m/s。(二) 控集氣罩排風量、尺寸的確定1. 由于氣體只能從側面流入罩內，為避免橫向氣流干擾，要求H盡

18、可能0.3L，由于題設中已給出H=0.3m，因此，L1m，取L=2m。2. 由于吸氣流易受橫向氣流的影響，所以靠墻布置。由于墻厚240mm，污染源中心距離墻中心680mm，因此污染源距墻邊B=680-240/2=560mm，由此可知集氣罩寬： 2B=2560mm=1120mm=1.12m。3. 為保證罩口吸氣速度均勻，本設計中取為30o。4. 排風量按下式計算： 式中：P罩口敞開面周長（m） H罩口至污染源距離（m）控制速度（m/s） K考慮沿高度速度分布不均勻的安全系數(shù)，通常取K=1.4。因為罩口四周無邊，前面無障礙，古取C=1.0.(三) 總排風量QZ由于本設計含有兩個收集裝備故第3章 除

19、塵器的選擇3.1 除塵器分類從含塵氣流中將粉塵分離出來并加以捕集的裝置稱除塵裝置或除塵器。除塵器是除塵系統(tǒng)中的主要組成部分，其性能好壞對全系統(tǒng)的運行效果有很大影響。按照除塵器的分離捕集粉塵的主要機理，可將其分為如下四類機械式除塵器 它是利用質量力（重力、慣性力和離心力等）的作用使粉塵與氣流分離沉降的裝置，包括重力沉降室、慣性除塵器和旋風除塵器等。電除塵器 它是利用高壓電場使塵粒荷電，在庫侖力的作用下使粉塵與氣流分離沉降的裝置。過濾式除塵器 它是使含塵氣流通過織物或多孔填料層進行過濾分離的裝置，包括袋式除塵器、顆粒層除塵器等。濕式除塵器 亦稱濕式洗滌器，它是利用了幾種除塵機理。3.2 除塵設備選

20、擇本設計除塵設備由題設給出，選擇袋式除塵器。第4章 管道、彎頭及三通設計4.1 管道設計各種凈化裝置組合成凈化系統(tǒng)，必須依靠完善的管道系統(tǒng)。因此，合理布置和設計管道系統(tǒng)是凈化系統(tǒng)設計的重要環(huán)節(jié)之一。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。該段設計主要是根據(jù)集氣罩的流量以及凈化設備的要求來完成必須的管道的參數(shù)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。綜合考慮本設計采用圓形風管來進行連接。首先設計管道的布置位置，然后對各管段進行編號，按最大壓損原則選擇計算環(huán)路，如下圖。4.1.1 管道布置的一般原則a) 管道

21、系統(tǒng)布置應該沖總體上考慮，各種管線統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局。b) 當集氣罩較多時，可以全部集中在一個凈化系統(tǒng)中，也可分為幾個凈化系統(tǒng)。c) 管道敷設分為明裝和暗設，應盡量明裝d) 管道應盡量集中成列、平行敷設，并應盡量沿墻或柱子敷設e) 管道與梁、柱、墻、設備及管道之間應有一定距離f) 管道應盡量避免遮擋室內采光和妨礙門窗的啟閉。g) 水平管道應有一定的坡度h) 管道與閥件的重量不宜支承在設備上i) 為了方便管網(wǎng)的管理和運行調節(jié)，管網(wǎng)系統(tǒng)不宜過大。j) 除塵管道力求順直，保證氣流通暢4.2管道系統(tǒng)的設計與計算4.2.1管道內最低速度的確定 在本設計中，污染物為輕礦粉，查大氣污染控制工程表14-2，得

22、水平管內最低流速為14m/s，垂直管為12m/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=15m/s。4.2.2管徑的計算與實際速度的確定由得代入數(shù)據(jù)：則有，圓整取核算實際速度公式為：代入數(shù)據(jù)，得查計算表知：動壓力為133.2Pa；當量阻力系數(shù)=0.0306。4.2.3實際速度的確定三通管后的管徑d2： d2 =667mm，圓整取d2 =680mm；核算實際速度：V2=4Q/()=14.44m/s；查表14-7，取=1.2，可得=125.10，=0.0149，=0.0219。查計算表知：動壓力為125.10Pa；當量阻力系數(shù)=0.0219。4.2.4 管段長度的確定

23、總體設計草圖由除塵器進口高度：3600mm，故管段1的長度L1=6200+4200+1120=11520mm管段2的長度L2=4200+1120=5320mm管段3的長度L3=8800mm管段4的長度L4=3000+8890=11890mm管段5的長度L5=12000mm4.3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、 采用彎頭(R/d=1.5) 阻力系數(shù) =0.18。4.4三通的確定 根據(jù)管徑與流量查環(huán)境工程設計手冊 ： 采用直流三通（如圖3.2）：阻力系數(shù) =0.02，阻力系數(shù) =0.21。第5章 阻力平衡校核5.1 設計說

24、明5.2 管段一的阻力計算摩擦壓力損失為局部阻力包括集氣罩1、彎頭(R/d=1.5)和直流三通：則局部壓損為5.3 管段二的阻力計算摩擦壓力損失為 局部阻力包括集氣罩2、彎頭(R/d=1.5)和直流三通：則局部壓損為5.4 管段三的阻力計算 摩擦壓力損失為 局部阻力包括除塵器阻力、彎頭(R/d=1.5)和合流三通： 故局部壓損為5.5 管段四的阻力計算 摩擦壓力損失為 局部阻力有2個彎頭(R/d=1.5)： 故局部壓損為5.6 管段五的阻力計算 摩擦壓力損失為該管段有彎頭(R/d=1.5)兩個；傘行風帽壓力損失=0.10；通風機出口壓力損失=0.10。故局部壓損為5.7 并聯(lián)管壓力平衡 故有：

25、 顯然壓力平衡，符合節(jié)點要求。 5.8 除塵器總壓力損失計算 除塵系統(tǒng)總壓損失為第6章 風機、電機選擇與計算6.1 風機的選擇根據(jù)輸送氣體的性質（氣體的含塵濃度，腐蝕性與爆炸性成分的含量、溫度、濕度等）及風量、風壓范圍來選擇合適的風機。如高溫、高含塵濃度煙氣，易燃易爆煙氣，在風機選擇時要考慮能滿足煙氣性能的風機類型。6.1.1 通風機的風量可按以下公式計算式中 通風機風量（）Q管道系統(tǒng)的總風量（）考慮系統(tǒng)漏風時的安全系數(shù)。一般管道取=0-0.1；除塵系統(tǒng)管道取=0.1-0.2.本設計取0.2.代入數(shù)據(jù)，得6.1.2 通風機的風壓按下式計算式中 通風機風壓（Pa）管道系統(tǒng)的總阻力損失（Pa）安全

26、系數(shù)，一般管道取=0.10.15，除塵管道取=0.150.20、通風機性能表中給出的空氣密度、壓力和溫度，通常=101326pa,對于通風機=293K，=1.2kg/m3。本設計中近似等于1。故取=0.2代入數(shù)據(jù)，得6.1.3 風機及電機選型根據(jù)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4-72型，機號8，傳動方式C，轉速2240r/min，全壓2472-1844 Pa，風量17920-31000m3/h，配套電動機為Y180M-2，22kW。相關參數(shù)如下轉速（r/min）流量（m3/h）全壓（pa）內效率（%）內功率（kw）所需功率（kw）電動機三角帶主軸皮帶輪電機皮帶輪電機導軌31502405170375.81.492.04Y90l-22.2A180*24*A2ST0203-03ST0203-036.1.4復核電動機功率電動機所需功率按下式計算式中 K電動機備用系數(shù)，對于通風機，當電動機功率為25kw時，取K=1.2，當電動機功率大于5kw時，取K=1.15，對于引風機，取K=1.3；通風機的全壓效率，可由通風機樣本中查的，一般取=0.50.7機械傳動效率，一般直聯(lián)傳動效率取=1.0，聯(lián)軸器傳動取=0.98，V帶傳動取=0.95本設計中，取=0.6，=0.95代入數(shù)據(jù)，得故其配套電機滿足要求第7章 廠房設計7.1 車間大門設計 車大門寬度由設計已知條件給