某加工车间通风除尘系统设计.doc

课程设计说明书课程设计说明书( (计算书、论文计算书、论文) ) 题 目 某加工车间通风除尘系统设计 课 程 名 称 工业通风与防尘 院 （系） 土木与环境工程学院 专 业 班 级 安全工程（1）班 学 生 姓 名 刘 博 学 号 1142054117 设 计 地 点 指 导 教 师 李 改 设计起止时间：2014 年 5 月 12 日至 2014 年 5 月 25 日 成绩 目 录 1.1.前言前言1 1 2 2. .车间简介车间简介2 2 2.1 抛光间的基本情况.2 2.2 设计相关说明.2 3.3.生产车间除尘系统设计生产车间除尘系统设计4 4 3.1 通风除尘系统各部件的选择.4 3.1.1 系统划分 .4 3.1.2 排风罩的选择 .4 3.1.3 风管的设计 .5 3.1.4 除尘器的选择 .6 3.2 系统组合.9 3.3 通风除尘系统的阻力计算10 3.3.1 风量的计算.10 3.3.2 系统的水力计算 10 4 4. .结束语结束语1616 参考文献参考文献1616 工业通风课程设计刘博 0 1.1.前言前言 在工业生产过程中会散发各种有害物质（粉尘、有害蒸气和气体）以及余热和 余湿，如果不加以控制会使室内、外空气环境受到污染和破坏，危害人体的健 康、动植物生长，影响生产过程的正常运行。因此控制工业有害物对室内外空 气环境的影响和破环是当前非常重要的问题。要控制有害物的扩散改善车间环 境和防止大气污染，首先必须了解工业有害物产生的原因和散发的机理，认识 各种工业有害物对人体及工农业生产的危害，明确室内外环境要求达到的控制 目标（卫生标准和排放标准） ，提出改善空气环境的有效措施。 粉尘是占有害物质的大多数，粉尘是指粒径大小不等，能在空气中浮游的 固体微粒。粉尘的来源很广，冶金、机械、建材、轻工、电力等许多工业生产 部门都会产生大量的粉尘。粉尘对人体有很大的危害性，主要通过呼吸道进入 人体，其次是经皮肤进入人体，通过消化道进入人体的情况较少。粉尘对人体 健康的危害同粉尘的性质、粒径大小、浓度、与人体持续接触的时间、车间的 气象条件和进入人体的粉尘量等有关。 粉尘化学性质是危害人体的主要因素。有些毒性强的金属粉尘进入人体后 会引起中毒以至死亡，一般粉尘进入人体肺部后可能引起各种尘肺病。粉尘粒 径的大小是危害人体的另一重要因素。粉尘粒径小，粒子在空气中不易沉降， 也难于被捕捉，造成长期空气污染，同时易于随空气吸入人的呼吸道深部。粉 尘粒径小其化学活性增大，表面活性也增大，加剧了人体生理效应的发生与发 展。再有粉尘的表面可以吸附空气中的有害气体、液体以及细菌病毒等微生物， 它是污染物质的媒介物，还会和空气中的二氧化硫联合作用，加剧对人体的危 害。粉尘还能大量吸收太阳紫外线短波部分，严重影响儿童的生长发育。粉尘 对生产的影响主要是降低产品质量和机器工作精度；还使光照度和能见度降低， 影响室内作业的视野；有些粉尘如煤尘、铝尘和谷物粉尘在一定条件下会发生 爆炸，造成经济损失和人员伤亡。 工业通风课程设计刘博 1 2.2.车间简介车间简介 2.12.1 抛光间的基本情况抛光间的基本情况 某企业加工车间如附图 1、2 所示，有 1#、2#、3#工作台，已知 1#是磨削 机，尺寸为 0.5m0.5m，工作台高度 0.92m，磨削机工作时产生的粉尘主要成分 是石棉粉尘；2#、3#为抛光机，每台抛光机有一个抛光轮，抛光机工作时产生 粉尘，粉尘的成分有：抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘（石棉粉尘） 。车间具体平 面尺寸见图 1。 2.22.2 设计相关说明设计相关说明 2.2.1 磨削机 磨削机尺寸为 0.5m0.5m，排风罩可以采用侧吸罩，布置在工作台上，设 置法兰边，罩口宽 0.5m，高 0.2m，排风量可以按工作台上的侧吸罩（圆形吸气 口）计算。控制风速在 0.55 之间选取。 2.2.2 抛光机 抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。相关资料如下： 排风量的计算 一般按抛光轮的直径 d 计算：l=kd m3/h 式中：k每毫米轮径的排风量，m3/h。对于毡轮：k=4；对于布轮：k=6； d抛光轮直径，mm。 抛光轮为布轮，其直径为 d=200mm，抛光轮工作原理同砂轮，抛光轮的排 风罩应采用侧吸罩或密闭罩。 抛光车间除尘系统工艺流程应如下： 打磨抛光产生粉尘排风罩风管除尘器风机排放 工业通风课程设计刘博 2 3020 图 1：生产车间平面图 图 2：生产车间剖视图 工业通风课程设计刘博 3 3.3.生产车间除尘系统设计生产车间除尘系统设计 3.13.1 通风除尘系统各部件的选择通风除尘系统各部件的选择 3.1.1 系统划分 根据系统划分的原则，抛光车间和磨削车间的空气处理要求相同、室内参 数要求相同，粉尘种类相同；又根据车间的布置，考虑到经济方面的问题，本 设计中车间所产生的粉尘由一个通风除尘系统捕集排除，此通风除尘系统由三 个排气罩并联、风管、除尘器、风机和风帽组成。 3.1.2 排风罩的选择 根据车间的布置，及抛光机和磨削机运行时粉尘的运动方向基本一致，除 尘系统中采用局部排风罩捕集粉尘。局部排风罩是局部排风系统的重要组成部 分。通过局部排风罩口的气流运动，可在有害物散发地点直接捕集有害物或控 制其在车间的扩散，保证室内工作区有害物不超过国家卫生标准的要求。设计 局部排风罩时应遵循以下原则： 1）局部排风罩应尽可能包围或靠近有害物发生源，使有害物局限于较小的 空间，尽可能减小其吸气范围，便于捕集和控制。 2）排风罩的吸气气流方向应尽可能与污染气流运动方向一致。 3）排风罩应力求结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸维修。 4）和工艺密切配合，使局部排风罩的配置与生产工艺协调一致，力求不影 响工艺操作。 工业通风课程设计刘博 4 图 3-1 工作台面、抛光轮及侧吸罩简图（侧视图与主视图） 抛光机操作的关键是要设法得到最大的抛光速率，以便尽快除去磨光时产 生的损伤层。因为抛光轮的转动速度极快，使得抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘 等（石棉粉尘）被甩出的速度极高，为充分捕集打磨抛光所产生的粉尘，抛光 轮的排气罩应采用侧吸罩，排气罩口尺寸为 300*300（高） ，与抛光罩相接，如 图 3-1 所示。 3.1.3 风管的设计 风管的布置 通风管道是通风和空调系统的重要组成部分。设计计算的目的是，在保证 要求的风量分配的前提下，合理确定风管布置和尺寸，使系统的初投资和运行 费用综合最优。通风管道系统的设计直接影响到通风空调系统的使用效果和技 术经济性能。 在此系统中风管的布置应遵循以下原则： 1）除尘系统的排风点不宜过多，以利各支管间阻力平衡； 2）除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设； 3）风管的布置应力求顺直，避免复杂的管件。弯头、三通等管件要安排得当， 与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。 风管断面形状的选择 风管断面形状有圆形和矩形两种。两者相比，在相同断面积时圆形风管的 阻力小、材料省、强度大，且风管直径较小时比较容易制造，保温亦方便。但 工业通风课程设计刘博 5 是圆形风管管件的放样、制作较矩形风管困难，布置时不易与建筑、结构配合， 明装时不易布置得美观。 除尘系统风管中流速较高，风管直径较小，采用圆形风管。 风管材料的选择 用作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、胶合板、纤维板、矿渣石 膏板、砖及混泥土等。需要经常移动的风管，则大多用柔性材料制成各种软管， 如塑料软管、橡胶软管及金属软管等。 风管材料应根据使用要求和就地取材的原则选用。 本设计中采用镀锌板作为风管材料，它易于工业化加工制作、安装方便、 能承受较高的温度，而且为免抛光织物局部磨损太快，抛光过程中要不断添加 微粉悬浮液，使抛光织物保持一定湿度，镀锌薄钢板具有一定的防腐性能，适 用于空气湿度较高或室内潮湿的通风系统。 除尘系统因管壁磨损大，通常采厚度为 1.53.0mm 的钢板。 排风口位置的确定 根据由工业通风（第四版 孙一坚主编）书中规定，在一般情况下，通风排气 立管出口至少高出屋面 0.5m，车间的高度为 6m,所以，该设计里面排风口设在 高度为 6.5m 的伞形风帽上。 3.1.4 除尘器的选择 选择除尘器时必须全面考虑各种因素的影响，如处理风量、除尘效率、阻 力、一次投资、维护管理等。还应特别考虑以下因素： 1）选用的除尘器必须满足排放标准规定的排空浓度。 2）粉尘的性质和粒径分布。粉尘的性质对除尘器的性能具有较大的影响。 3）气体的含尘浓度。气体的含尘浓度较高时，在电除尘器或袋式除尘器前 应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒，有利于它们更好地发挥作用。 4）气体的温度和性质。 5）选择除尘器时，必须同时考虑除尘器除下的处理问题。 各种常用除尘器的综合性能在表 3-2 中列出，可作为选择时的参考。 工业通风课程设计刘博 6 表 3-2 各种常用除尘器的综合性能 除尘器名称适用 的粒径范 围 （m） 效率 （） 阻力 （pa） 设备 费 运行 费 重力沉降室505050 130 少少 惯性除尘器20 50 50 70 300 800 少少 旋风除尘器51 5 60 90 800 1500 少中 水浴除尘器11 0 80 95 600 1200 少中下 卧式旋风水膜除 尘器 5 95 98 800 1200 中中 冲激式除尘器 5951000 1600 中中上 电除尘器 0.5 1 90 98 50 130 大中上 袋式除尘器 0.5 1 95 99 1000 1500 中上大 文丘里除尘器 0.5 1 90 98 4000 10000 少大 石棉粉尘的粒径一般为 0.51m，为达到较高的除尘效率，本设计中采 用脉冲喷吹清灰袋式除尘器，阻力较小，为 p =1200 pa。 c 袋式除尘器是一种高效除尘器，它利用纤维织物的过滤作用进行除尘。对 1.0m 的粉尘，效率高达 9899。它是利用棉、毛、人造纤维等加工的滤 料进行过滤的。含尘气体进入滤袋之内，在滤袋内表面将尘粒分离捕集，净化 工业通风课程设计刘博 7 后的空气透过滤袋从排气筒排出。 含尘气体通过滤料时，随着它们深入滤料内部，使纤维间空间逐渐减小， 最终形成附着在滤料表面的粉尘层（也称初层） 。袋式除尘器的过滤作用主要是 依靠这个初层及以后逐渐堆积起来的粉尘层进行的。这时的滤料只是起着形成 初层和支持它的骨架作用。因此即使网孔较大的滤布，只要设计合理，对 1m 左右的尘粒也能达到较高的除尘效率。随着粉尘在滤袋上的积聚，滤袋两侧的 压力增大，粉尘层内部的空隙变小，空气通过滤料孔眼时的流速增高。这样会 把粘附在缝隙间的尘粒带走，使除尘器效率下降。另外阻力过大，会使滤袋易 于损坏，通风系统风量下降。因此除尘器运行一段时间后，要及时进行清灰， 清灰时不能破坏初层，以免效率下降。 工业通风课程设计刘博 8 3.23.2 系统组合系统组合 通风管道路线的设计简图： 除尘器 风机 通风除尘系统的系统图 l=7.1m l=12.2m l=2.4m l=4m l=1m l=4m l=6.5 m ab 工业通风课程设计刘博 9 3.33.3 通风除尘系统的阻力计算通风除尘系统的阻力计算 3.3.1 风量的计算 1）磨削机风量计算 取 x=0.5m 、 vx=2m/s 有法兰边，故： l=0.75（5*0.52+0.5*0.2）*21200 m3/h 2) 抛光机风量计算 排风量的计算一般按抛光轮的直径 d 计算： l=kd m3/h 式中：k与轮子材料有关的系数（布轮：k=6m3/hmm） 把一个抛光车间的粉尘捕集并排出室外，使之达到卫生标准所需要的最大 风量为：l=kd=6200=1200 m3/h=0.33 m3/s 3.3.2 系统的水力计算 计算过程如下： 1）对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的风量。 2）选定最不利环路，本系统选择 1-3-5-除尘器-6-风机-7 为最不利环路。 3）根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路上各管段的断面尺寸 和单位长度摩擦阻力。 查有关资料，输送石棉粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管 12m/s、水平风管 18m/s。 考虑到除尘器及风管漏风，管段 6 及 7 的计算风量为： 36001.05=3780 m3/h=1.05 m3/s 管段 1 根据 l1=1200 m3/h(0.33 m3/s)、v1=18 m/s，由有关资料查出管径和比摩 阻。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。 d1=160 mm, rml=35 pa/m 同理可查得管段 3、5、6、7 的管径及比摩阻，具体结果见表 3-3。 工业通风课程设计刘博 10 4）确定管段 2、4 的管径及比摩阻，见表 3-3。 5）查附录，确定各管段的局部阻力系数。 表 3-3 管道水力计算表 （1）管段 1 吸收罩渐缩管 =0.1 90弯头（r/d=1.5）一个，=0.17 直流三通（13） （见图 3-4） 根据 =30 ； 321 22 2 3 2 2 3 1 3 2 3 1 fff 106 . 1 220 160 220 160 d d d d f f f f 53 . 0 ) 220 160 ( 2 3 2 f f 5 . 0) 2400 1200 ( 3 2 l l 管 段 编 号 流量 （m3/h/m3/s） 长度 l（m ） 管径 d（mm ） 流速 v（m/s ） 动压 pd（pa ） 局部 阻力 系数 （ ） 局部阻 力 z(pa) 比摩阻 rm（pa/m ） 摩擦阻 力 rml(pa) 管段阻 力 rml+z（ pa） 备 注 1(1200)0.337.116018194.40.8155.5235248.5404.02 3(2400)0.662.422018194.40.238.881843.282.08 5(3600)1130018194.40.7136.081414150.08 6(3780)1.0543201286.40.2723.3352043.33 7(3780)1.056.53201286.40.651.84532.584.34 2(1200)0.3312.216018194.40.55106.9235427533.92 阻 力 不 平 衡 4(1200)0.33416018194.40.4587.4835140227.48 阻 力 不 平 衡 2(1200)0.3320018507 4(1200)0.3314018234.5 除尘器 1200 工业通风课程设计刘博 11 查得 =0.53 13 =0.1+0.17+0.53=0.8 图 3-4 合流三通 （1） 管段 2 吸收罩渐缩管 =0.1 90弯头（r/d=1.5）一个，=0.17 60弯头（r/d=1.5）一个，=0.15 合流三通（23） （见图 3-4）：= 0.13 23 =0.1+0.17+0.15+0.2=0.55 （2） 管段 3 直流三通（35） （见图 3-5） 根据 =30； 543 22 2 5 4 2 5 3 5 4 5 3 fff 1 300 160 300 220 d d d d f f f f 28 . 0 ) 300 160 ( 2 5 4 f f 33. 0) 3600 1200 ( 5 4 l l 查得 =0.2 35 工业通风课程设计刘博 12 图 3-5 合流三通 （3） 管段 4 吸收罩渐缩管 =0.1 60弯头（r/d=1.5）一个，=0.15 合流三通（45） （见图 3-5） ： =0.2 45 =0.1+0.15+0.2=0.45 （4） 管段 5 除尘器进口变径管（渐扩管） 除尘器进口尺寸 300*800mm，变径管长度 500mm,tg=5 . 0 500 300800 2 1 ）（ =26.5 =0.7 （5） 管段 6 除尘器出口变径管（渐缩管） 除尘器出口尺寸 300*800mm，变径管长度 400mm,tg=6 . 0 400 320800 2 1 ）（ =31 =0.1 风机进口渐扩管 先近似选出一台风机，风机进口直径 d =500mm，变径管长度 l=300mm 1 tg= 44 . 2 ) 320 500 ( 2 6 0 f f 3 . 0 300 320500 2 1 ）（ =16.7 =0.17 =0.1+0.17=0.27 (7)管段 7 风机出口渐扩管 风机出口尺寸 410*315mm d =320mm 7 工业通风课程设计刘博 13 =062 . 0 129. 0 08 . 0 7 出 f f 带扩散管的伞形风帽(h/=0.5) ： = 0.60 0 d =0.60 6）计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见表 3-3. 7）对并联管路进行阻力平衡。 （1） 汇合点 a p =404.02 pa p =533.92 pa 12 10 24 92.533 02.40492.533 2 12 p pp 为使管段 2 阻力与管段 1 的阻力达到平衡，改变管段 2 的管径，减小其阻力。 mm170 02.404 92.533 160 p p dd 225 . 0 225 . 0 2 2 22 根据通风管道统一规格，取=200mm。其对应的阻力 2 d pa 507 200 160 92.533 225. 0 2 p 10 不符合要求20 507 02.404507 2 1 2 p pp 此时仍处于不平衡状态。因此取 mm ，在运行时再辅以阀门调节，消200d2 除不平衡。 （2） 汇合点 b p +p =404.02+82.08=486.1 pa p =227.48 pa 134 10 31 431 )( pp ppp 53 1 . 486 48.227 1 . 486 为使管段 4 阻力与管段 1、3 总阻力达到平衡，改变管段 4 的管径，增大其阻力。 工业通风课程设计刘博 14 d =d160mm 44 225 . 0 4 4 p p 87.134 1 . 486 48.227 225 . 0 根据通风管道统一规格，取 d =140mm。其对应的阻力 4 pa 5 .234 140 160