工业通风课程设计1.doc

课课 程程 设设 计计 课题名称 某企业加工车间除尘系统设计 专业名称 安全工程 所在班级 安本 0904 学生姓名 罗煦晖 学生学号 09601240415 指导教师 刘美英 湖南工学院 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 安全与环境工程 系 安全工程 专业 学生姓名：罗煦晖 学号：09601240415 专业：安全工程 设计题目：某企业加工车间除尘系统设计 1. 设计期限：自 2011 年 12 月 5 日开始至 2011 年 12 月 18 日完成 2. 设计原始资料：（1）某企业加工车间平面布局；（2）抛光机基本情况； （3）高温炉基本情况；（4）抛光机和高温炉生产过程中产生的污染物种类 及粒径范围；（5）抛光车间和高温炉车间排风量的计算；（6）相关参考书 籍、资料、文献。 3设计完成的主要内容：（1）抛光机粉尘捕集与除尘系统设计；（2）排除余 热的通风系统设计；（3）通风系统轴测图和平面图；（4）选择适用的除尘 器；（5）选择合适的风机及配套电机。 4提交设计（设计说明书与图纸等）及要求：提交某企业加工车间通风系统设 计说明书一份和设计图纸一张。要求语句通顺、层次清楚、推理逻辑性强， 设计改进明确、可实施性强。报告要求用小四号宋体、a4 纸型打印；图纸 部分要求运用 auto cad 严格按照作图规范绘制，采用国际统一标准符号和 单位制，并打印。 5发题日期：2011 年 12 月 1 日 指导老师（签名）： 学 生（签名）： 目目 录录 1 前言1 2 车间简介.2 3 通风系统设计3 3.1 系统划分3 3.2 排风罩的确定3 3.3 风管截面的选择及敷设3 3.3.1 截面的选择3 3.3.2 风管敷设形式4 3.4 排风口位置的确定4 3.5 除尘器的选择4 3.6 风量及水力计算5 3.6.1 抛光车间的风量及水力计算5 3.6.2 高温炉车间的风量及水力计算11 3.7 风机的确定14 4 结束语.15 参考文献16 1 1 1 前言前言 如今，社会经济水平迅速提高，工业也随之蓬勃发展起来。但人们不能仅 仅着眼于生产效率上，应有长远目光，放眼未来，投入大量精力在改善车间空 气环境和防止大气污染上，控制工业有害物对室内外空气环境的影响和破环。 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、影响生产过程的顺利运行。粉尘，是生产车间的主要污染物质，很多生 产过程如水泥、耐火材料、有色金属冶炼、铸造等都会散发大量粉尘，如果任 意向大气不加限制的排放，将污染大气，危害人类健康。为了控制工业污染物 的产生和扩散，必须了解工业污染物产生的原因和散发的机理，认识各种工业 污染物对人体及工业生产造成的危害，明确室内外环境空气要求达到的卫生标 准和排放标准规定的控制目标，阐明改善环境空气条件的综合措施。要解决这 些问题当务之急是需要有一套针对性强且效率高的通风除尘系统。 本次课程设计主要是运用通风除尘技术知识对某企业加工车间的通风除尘 系统进行设计。提出通风除尘系统的设计方案，并进行详细设计，通过针对某 企业生产车间内产生的颗粒物，对其进行分析，设计出合理的通风除尘系统， 目的在于利用除尘系统把车间内的有害气体捕集起来，经过净化处理，使之达 到规定标准后排至室外，使车间内有害物浓度不超过国家卫生标准规定的最高 允许浓度，保持车间的清洁环境，维护人体健康，保证生产车间系统的安全、 舒适、节能、高效运行。 2 2 2 车间简介车间简介 某企业加工车间如图 1 和图 2 所示，有 1#、2#、3#、4#、5#共 5 个工作台， 高度均为 1.2m，1#、2#、3#为抛光机，抛光的目的主要是为了去掉金属表面的 污垢及加亮镀件。每台抛光机有 2 个抛光轮，抛光间产生粉尘，粉尘的成分有： 抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘） 。4#、5#为高温炉，生产过程中产 生高温含尘烟气，粒径范围约为 0.010-20um，粒径范围炉内温度为 500，室 温为 20，尺寸为 1.0m*1.0m，房间高 9m，窗台高 1.0m，窗户高 5m。该车间 无通风除尘系统，对于像该车间这种粉尘危害特别严重的车间，若无通风除尘 系统，严重的粉尘堆积会危害人的健康。另外，了解车间的布局图有助于规划 通风除尘系统空间，为确切安置风机，除尘器和风管的组合等位置提供依据， 另外还能节约风管的材料，合理利用空间。 图 1 车间平面图 1：100 （单位：mm） 图 2 车间剖视图 1：100 （单位：mm） 3 3 3 通风系统设计通风系统设计 3.13.1 系统划分系统划分 由于高温炉和抛光车间有不同的排风要求，空气处理要求不同，参数不同， 并且生产流程不同，运行班次、时间不同，所以设计为两个除尘系统。抛光车 间通风除尘系统和高温炉车间通风除尘系统。除尘系统包括局部排风罩、风管、 净化设备（除尘器） 、风机。 3.23.2 排风罩的确定排风罩的确定 局部排风罩的设计原则：（1）局部排风罩应尽可能包围获靠近有害物发 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）已 被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区。设计时要充分考虑操作人员的位 置和活动范围。 （4）排风罩应力求结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸 维修。 （5）和工业密切配合，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。 （6）要尽可能避免或减弱干扰气流如穿堂风、送风气流 等的影响。在高温炉车间系统中，因为热气流做上升运动，所以选用上部吸 气罩，吸气罩尺寸为：300（mm） 300（mm） 。抛光车间则采用接受式侧排风 罩，排风罩尺寸为：300（mm） 300（mm） 。 3.33.3 风管截面的选择及敷设风管截面的选择及敷设 3.3.13.3.1 截面的选择截面的选择 风管截面形状有圆形和矩形两种。在相同面积时圆形风管的阻力小、省材 料、强度大；圆形风管直径较小时易制造，保温方便。当风管流速较高，风管 直径较小时，例如除尘系统和高速空调系统系统都用圆形风管。因本设计属于 除尘系统，管内流速较高，阻力较大，故采用圆形风管，具体尺寸在风管水力 计算表中列出。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 4 种软管，如塑料软管、橡胶软管及金属软管等。风管材料应优先选择非燃烧材 料制作，根据使用要求和就地取材的原则选用。除尘系统因管壁磨损大，钢板 是最常用的材料，易于工业化加工制作，安装方便，通常采厚度为1.53.0mm 的钢板。 3.3.23.3.2 风管敷设形式风管敷设形式 风管布置的原则 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，倾斜敷设时与水平面夹角最好大于 45。 3）输送含有蒸汽、雾滴的气体时，应有不小于 5的坡度，以排除积液， 并应在风管的最低点和风机底部装设水封泄液管。 4）在除尘系统中，为防止风管堵塞，风管直径不宜小于下列数值： 排送细小粉尘 80 排送较粗粉尘（如木屑） 100 排送粗粉尘（有小块物体） 130 5）排除含有剧毒物质的正压风管，不应穿过其他房间。 6）风管上应设置必要的调节和测量装置或预留安装测量装置的接口。调节 和测量装置应设在便于操作和观察的地点。 7）风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。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。 3.43.4 排风口位置的确定排风口位置的确定 高温炉车间和抛光车间产生的污染物经除尘器净化已无需经大气扩散稀释， 可考虑在风管上设置风帽用来防止雨水进入风管。一般情况下，通风排气立管 出口至少应高出屋面 0.5m，因为厂房高度 h=9m，所以排气立管至少应距地 9.5m。 3.53.5 除尘器的选择除尘器的选择 除尘器选择应全面考虑各种影响因素，如处理风量，除尘效率，阻力，投 5 资，维护管理等。各种常用除尘器的综合性能以及分级效率分别见表 1 和表 2。 表 1 除尘器的性能 除尘器名称适用的粒 径范围 （um） 效率 （%） 阻力 (pa) 设备费运行费 重力沉降室5050 50-130 少少 惯性除尘器 20-5050-70300-800 少少 旋风除尘器 5-1560-90800-1500 少中 水浴除尘器 1-1080-95600-1200 少中下 卧式旋风水膜 除尘器 595-98800-1200 中中 冲激式除尘器 5951000-1600 中中上 电除尘器 0.5-190-9850-130 大中上 袋式除尘器 0.5-195-991000-1500 中上大 文丘里除尘器 0.5-190-984000-10000 少大 表 2 除尘器的分机效率 不同粒径下的分级效率(%)除尘器 名称全效率 （%）055101020204444 带挡板的沉降 室 58.67.522438099 简单的旋风 65.31233578291 长椎体旋风 84.240799299.5100 电除尘器 97.09094.59799.5100 喷淋塔 94.5729698100100 文丘里除尘器 （ p=7.5kpa） 99.59999.5100100100 袋式除尘器 99.799.5100100100100 综合比较上面两表中除尘器的性能和除尘效率，抛光车间采用袋式除尘器， 高温炉车间采用旋风除尘器。在抛光车间，产生的粉尘有：抛光粉剂、粉末、 纤维质灰尘等（石棉粉尘） ，可选用袋式除尘器，在本设计中采用 mw30-9a9- 19-114 袋式除尘器。高温炉车间在生产过程中产生高温含尘烟气，炉内温no 度为 500，高温含尘烟气粒径范围为 0.010-20um，在本设计中采用旋风除尘 器，采用 xlp/a-5.4 型旋风除尘器。 6 3.63.6 风量及水力计算风量及水力计算 3.6.13.6.1 抛光车间的风量及水力计算抛光车间的风量及水力计算 1） 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=ad m3/h 式中：a与轮子材料有关的系数 布轮：a=6m3/hmm 毡轮：a=4m3/hmm d抛光轮直径 mm 抛光轮为布轮，其直径为 d=200mm，抛光轮中心标高 1.4m。 因为 l=ad m3/h ， 每台抛光机有 2 个抛光轮， 所以 l=26200=2400 m3/h=0.67 m3/s 各管段风量（l）： 管段 1：l1=2400 m3/h =0.67 m3/s 管段 2：l2=2400 m3/h =0.67 m3/s 管段 3：l3=2400 m3/h =0.67 m3/s 管段 4：l4= l1+l2+ l3=7200m3/h=2 m3/s 考虑到风管及除尘器漏风，管段 5 及 6 的计算风量为： 管段 5：l5=l4(1+5%)=72001.05=7560 m3/h =2.1 m3/s 管段 6：l6=l5=7560 m3/h =2.1 m3/s 选择最不利环路。本系统选择 1-4-除尘器-5-风机-6 为最不利环路。 确定合理的空气流速，根据下表查得各段风管的最小风速。 输送含有石棉粉尘的空气时，风管内最小风速为：垂直风管为 12m/s、水平风 管为 18m/s。 表 3 除尘风管的最小风速（m/s） 粉尘类别粉尘名称垂直风管水平风管 干锯末、小刨屑、纺织尘1012 木屑、刨花1214 干燥粗刨花、大块干木屑1416 潮湿粗刨花、大块湿木屑1820 纤维粉尘 棉絮810 7 麻1113 石棉粉尘1218 确定各管段断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力。 摩擦阻力计算：根据各管段风量及最小风速由附录 9 查得圆形管道直径和粉风 管单位长度的摩擦阻力（比摩阻） 。 管段 1：根据 l1=2400 m3/h（0.67 m3/s） 、v1=18m/s 查附录 9 得管径 d 和比摩 阻 rm，所选管道尽量符合通风管道统一规格。 d1=210 mm rm1=18 pa/m 动 压 =1.2182=194.4 pa 2 11 2 1 vpd 2 1 摩擦阻力 =189=162pa 11m1 lp m r 管段 2: 由 l2=2400 m3/h (0.67 m3/s)、v2=18m/s 查附录 9 得 d2=210 mm rm2=18 pa/m 动 压 =1.2182=194.4 pa 2 22 2 1 vpd 2 1 摩擦阻力 =185=90 pa 22m2 lp m r 管段 3: 由 l3=2400 m3/h（0.67 m3/s） 、v3=18 m/s 查附录 9 得 d3=210 mm rm3=18 pa/m 动 压 =1.2182=194.4 pa 2 33 2 1 vpd 2 1 摩擦阻力 =189=162 pa 33m3 lp m r 管段 4： 由 l4=7200 m3/h（2 m3/s） 、v4=18 m/s 查附录 9 得 d4=360 mm rm4=8 pa/m 动 压 =1.2182=194.4 pa 2 44 2 1 vpd 2 1 摩擦阻力 =85=40 pa 44m4 lp m r 管段 5： 由 l5=7560 m3/h（2.1 m3/s） 、v5=12 m/s 查附录 9 得 8 d5=480 mm rm5=3 pa/m 动 压 =1.2122=86.4 pa 2 55 2 1 vpd 2 1 摩擦阻力 =34=12 pa 55m5 lp m r 管段 6： 由 l6=7560 m3/h（2.1 m3/s） 、v6=12 m/s 查附录 9 得 d6=480 mm rm6=3 pa/m 动 压 =1.2122=86.4 pa 2 66 2 1 vpd 2 1 摩擦阻力 =39.5=28.5 pa 66m6 lp m r 2） 局部阻力计算 (1) 查书上表格和附录，确定各管段局部阻力系数。 管段 1： a.接收式矩形侧排风罩（=40）1 个 查表 得 1=0.16 b.90圆形弯头（r=1.5d ）1 个 查附录 10 得 2=0.17 c.135圆形弯头（r=1.5d ）2 查附录 10 得 1 个 3=0.192=0.21 d.圆形四通（14）如图 3 所示： 图 3 合流四通图 v1/v2=1 查压出四通局部阻力系数表得： 4=0.2 74 . 0 2 . 021 . 0 17 . 0 61 . 0 4321 管段 2: a.接收式矩形侧排风罩（=40）1 个 查表 得 1=0.16 b.90圆形弯头（r=1.5d ）2 个 查表 得 2=20.17=0.34 5 . 034 . 0 61 . 0 21 9 管段 3：与管段 1 情况相同，74 . 0 管段 4:a.90圆形弯头（r=1.5d ）2 个 查表 得 2=20.17=0.34 b.除尘器进口变径管（渐扩管） 除尘器进口尺寸 260600 mm，变径管长度 l=250 mm, , =25.60.48 250 )360060 2 1 tan （ 查渐扩管的局部阻力系数表得 1=0.7 04 . 1 7 . 034 . 0 21 管段 5:a.除尘器出口变径管（渐缩管） 除尘器出口尺寸 400500mm，变径管长度 l=80mm, 5, =26.645 . 0 80 )400804 2 1 tan （ 由附录 10 得 1=0.1 b. 90圆形弯头（r=1.5d ）2 个 查表 得 2=20.17=0.34 c暂先近似选出一台风机，风机进口直径 d=450 mm, 而管段 4 的管 径 d4=360 mm，故采用渐扩管： 44 . 1 350315 450 4 f f 2 6 出 ,=24.20.45 100 )063450 2 1 tan （ 3=0.6 1.4.601 . 07 . 0 321 管段 6： a.风机出口渐扩管 风机出口尺寸 310350 mm,d6=480 mm, 变径管长度 l=300mm， ， 1.7 350315 490 4 f f 2 7 出 0.33 ， =18.2 300 )350450 2 1 tan （ 查通风机出口变径管阻力系数表得 1=0.05 b.带扩散管的伞形风帽（h/d0=0.5） 查得 2=0.6 10 65 . 0 6 . 005 . 0 21 计算各段的局部阻力。 局部阻力计算公式： （pa） ，计算结果见表 4。 d pz 表 4 抛光间管道水力计算表 管 段 编 号 风量 （m3 /h） 长 度 l （ m ） 管 径 d （ ） 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 摩擦 阻力 pm 管段 阻力 (pa) 备注 12400 921018194.40.74 143.8 18 162305.8 47200 536018194.41.04 202.1 840 242.1 57560 44801286.41.4 120.96 312 132.96 67560 9.54801286.40.65 56.16 3 28.584.66 22400 521018194.40.5 97.2 18 90187.2 阻力不 平衡 32400 921018194.40.74 143.8 18162 305.8 2 20019300.7 除尘 器 1200 2） 管路阻力平衡。 四通汇合点 a p1=305.8 pa p2=242.1 pa 10%20.8 305.8 242.1305.8 p pp 1 21 此处阻力不平衡，为使管段 1、2 达到阻力平衡，改变管段 2 的管径，增大 其阻力。 199.2mm 305.8 242.1 210 p p dd 225 . 0 225 . 0 2 2 22 根据通风管道通风统一规格，取=200 mm。其对应的阻力为 2 d 11 300.7pa 200 210 242.1 d d pp 225 . 0 225 . 0 2 2 22 10% %1.67 305.8 300.705.83 p pp 1 21 处于平衡状态，因此取 200mm。 计算系统的总阻力 =305.8+242.1+132.96+84.66+1200=1965.52 pa 3.6.23.6.2 高温炉车间的风量及水力计算高温炉车间的风量及水力计算 b-热源直径，m (b=1m) h-热源至计算断面的距离，m （通常在 1.5b 以下） h/b=0.90-7.4 取 h=1.24b z=h+1.26b 故 z=2.5b=2.5m 因有横向气流影响，故选用低悬排风罩：m5 . 115 . 15 . 1 ap h1.5 取 h=1.5m 3 1 a3 .13)20500(7 . 1 3 1 skjsjfq/389. 6/638948011 3 . 13 31 04. 0q lz smz/292 . 0 95 . 3 85 . 1 04 . 0 )5 . 2()38 . 6 (04 . 0 33/23/13/2 排风罩的尺寸， 扩大 200mm 即： 1.2m*1.2m smlll sz /565 . 0264 . 0 292 . 0 3 用假定流速法进行通风管道的水力计算如下: 1） 对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的风量。 2）确定最不利环路，本系统选择 1-3-除尘器-4-风机-5 为最不利环路。 3）根据各管段的风量及选定的流速，通过线算图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。 管道输送的是高温含尘气体，主要为煤尘，查资料得，假定垂直风管风速 为 11m/s,水平风管风速为 13m/s。考虑到除尘器及风管漏风，管段 4 和 5 的计 算风量为 4003.2m/h. zlrp m smfvls/264 . 0 44. 06 . 0)12 . 1 (6 . 0 322 12 管段 1：根据、，由附录 9 查出管)/565 . 0(/01.620 33 1 smhml smv/11 1 径和单位长度摩擦阻力。在选管径时应尽量符合通风管道统一规格。 mmd250 1 mpr aml /6 同理可查管段 2,3,4,5 的管径及比摩阻，具体结果见表。 (1) 查附录 10，确定各管段局部阻力系数。 旋风除尘器要求气密性非常高，所以可以不用考虑除尘器的漏风。 mparkkr mbtm /2.706) 500273 20273 ( 825 . 0 0 同理可查的管道 3、4、5 的管径及进行温度修正后的比摩阻，结果见水力 计算表 8。 确定管段 2 的管径及单位长度摩擦阻力，结果见水力计算表 7。 (2) 局部阻力计算 查有关表格，确定各管段局部阻力系数。 管段 1： a.矩形上部吸气罩（=60）1 个 表 2 风管入口（装设矩形排风罩）局部阻力 查表 得 1=0.13 b.90圆形弯头（r=1.5d ）1 个 查表 2=0.17 c.圆形三通（13）如图 5 所示 （r=1.5d ）：l3 /l1=0.5, 查表得,3=0.03 33 . 0 03 . 0 17 . 0 13 . 0 321 管段 2: 与管段 1 情况完全相同 33 . 0 03 . 0 17 . 0 13 . 0 321 管段 3: 除尘器进口变径管（渐缩管） 除尘器进口尺寸 140400 mm， ，=0.3635 . 0 504 4 400140 3 2 f ft 管段 4: a.除尘器出口变径管（渐扩管） 出口直径 320mm，变径管长 150mm 0.5 150 320704 2 1 tg =26.6 =0.7 13 b. 90圆形弯头（r=1.5d ）2 个 查表 3 得 2=20.17=0.34 c风机进口渐扩管：先近似选出一台风机，风机进口直径为 550mm，变径管长度 100mm。 ，=224 . 0 100 074550 2 1 tg ， 0.091.37 704 550 2 2 4 f ft =0.7+0.34+0.09=1.13 管段 5：风机出口渐缩管：出口尺寸 385440mm ，=0.0873 . 0 5 t f f 带扩散管的伞形风帽（） ，=0.605 . 0/ 0 dh 68 . 0 6 . 008 . 0 21 计算各段的局部阻力。 局部阻力计算公式： （pa） d pz （3）计算各管道的沿程摩擦阻力和局部摩擦阻力。计算结果见表 8。 常温下（20）空气密度为 1.2kg/m3，高温炉内（500）空气密度按下式 计算： 20 500 500 20 t t 所以高温炉内空气密度。 3 500 /45 . 0 mkg 表 5 高温炉通风管道水力计算 管 段 编 号 风量 （m3/h ） 长 度 l（ m） 管 径 （ ） 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 摩擦 阻力 pm 管段阻 力(pa) 12001.652401338.0250.3312.552.713.526.05 34003.25.54501338.0250.3613.692.815.429.09 44003.254701127.2251.1330.761.8939.76 54003.29.54701127.2250.6818.511.817.135.61 22001.652401338.0250.3312.552.713.526.05 14 除尘器700 （4）对并联管路进行阻力平衡 圆形三通汇合点： 由于管段 1 和管段 2 管路对称，风量相同，故两者阻力平衡。 （5）计算系统的总阻力 =26.05+29.09+39.76+35.61+700=830.51pa ）（zlrp m 3.73.7 风机的确定风机的确定 1） 根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。所以选用排尘通 风机。 2） 考虑到风管、设备的漏风及阻力计算的不精确，按下式的风量、风压选择 风机： pa pkp pf m3/h lkl lf 式中 pf风机的风压，pa； lf风机的风量，m3/h； kp风压附加系数，一般的送排风系统 kp =1.11.15； 除