工业通风课程设计.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 卢雯静 学生学号 09601240416 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：卢雯静 学号：09601240416 专业：安全工程 1. 设计题目：某企业加工车间除尘系统设计 2. 设计期限：自 2011 年 12 月 5 日开始至 2011 年 12 月 18 日完成 3. 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）抛光车间排风量的计算 4. 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）高温炉 车间的通风除尘系统设计；（3）加工车间除尘系统平面图、轴测图 5. 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。 6.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 前言前言1 2 车间简介车间简介2 3 某车间除尘系统设计某车间除尘系统设计.3 3.1 系统划分3 3.2 排风罩的选择3 3.3 通风管道的设计3 3.3.1 风管敷设形式.3 3.3.2 风管断面形状的选择4 3.3.3 风管材料的选择4 3.4 除尘器的选择4 3.5 排风口位置的选定5 4 通风管道水力计算通风管道水力计算.6 4.1 抛光车间通风管道水力计算6 4.2 高温炉通风管道水力计算10 5 结束语结束语.14 参考文献参考文献15 附图附图15 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。为了改善居住建筑和生产车 间的空气条件，保护人民健康、提高劳动生产率，通风工程在工业生产中就显 得极为必要。通风工程在内容上基本上可分为工业通风和空气调节两部分。工 业通风的主要任务就是，控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温、高湿， 创造良好的生产环境和保护大气环境。 课程设计是理论和实践相结合的重要环节，也是培养学生实际动手能力的 有效途径。本次工业通风课程设计，要求通过给出的某车间生产概况、相关参 数和图纸，运用所学知识，查阅相关资料，自主设计出合理可行的通风除尘系 统方案。以此来培养学生运用工业通风与除尘及相关学科的理论和技术解决本 专业工业卫生方面的实际问题，提高学生在现场收集及利用资料进行制图、计 算的综合能力。 2 2 车间简介车间简介 某企业加工车间如图 1、图 2 所示，有 1#、2#、3#、4#、5#工作台，高度 均为 1.2m，1#、2#、3#为抛光机，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。 图 1 车间平面图 图 2 a-a 剖视图 3 3 某车间除尘系统设计某车间除尘系统设计 3.1 系统划分系统划分 由于抛光间和高温炉有不同的排风要求，生产流程、运行班次和运行时间 也不相同，因此该车间应划分为两个独立的通风除尘系统：抛光间通风除尘系 统和高温炉通风除尘系统。 3.2 排风罩的选择排风罩的选择 排风罩的设计原则，是要尽量用最小的排风量获得最佳的排风效果。 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，可以造成一定的诱导气流。可将排风罩设 在污染气流前方，让它直接进入罩内。因此抛光轮的排气罩应采用接受式侧排 气罩，排气罩口尺寸为 300mm*300mm。 高温炉产生高温烟气会带动污染物一起向上运动，因此可以采用热源上部 接受式排风罩，安在高温炉上部 0.6m 处（即 h=0.6m） 。因为h1.5，为低 p a 悬罩。由于易受横向气流影响，排风罩尺寸可按下式计算： 矩形： a=a+0.5h b=b+0.5h 由此得出高温炉上部接受罩罩口尺寸为 1300mm*1300mm。 3.3 通风管道的设计通风管道的设计 3.3.1 风管敷设形式 除尘风管应尽该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，如必须水平敷设或倾角小于 30 时，应采取措施，如加大流速、设清扫口 等。风管布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。弯头、三通等管件要安排得 当，与风管连接要合理，以减少阻力和噪声。 4 本次课程设计风管弯头多为 90 弯头。抛光车间有三个抛光机，因此为三 条风管汇合，采用四通管件。高温炉通风系统采用圆形三通。 3.3.2 风管断面形状的选择 风管截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、强度也大；圆形风管直径较小时比较容易制造，保温亦方便。 当风管中流速较高，风管直径较小时，例如除尘系统和高速空调系统都用 圆形风管。当风管断面尺寸大时，为了充分利用建筑空间，通常采用矩形风管。 例如民用建筑空调系统都采用矩形风管。 综上所述，结合该车间实际情况，本次设计均采用圆形风管。 3.3.3 风管材料的选择 风管材料应根据使用的要求和就地取材的原则选用。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，砖及混凝土等。钢 板是最常用的材料，有普通钢板和镀锌钢板两种。其优点是易于工业化加工制 作、安装方便、能承受较高温度。 一般通风系统采用厚度为 0.501.5mm 的钢板。本次设计即选用这种钢板。 3.4 除尘器的选择除尘器的选择 选择除尘器时应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。表 1，表 2 给出了各种除尘器的综合性能。 选择除尘器时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， 不同的除尘器对不同粒径的粉尘除尘效率是不同的，所以选择除尘器时首先必 须了解处理粉尘的粒径分布和各种除尘器的分级效率。 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，对于高温和高湿的气体不宜采用袋式除尘器。 5 5）选择除尘器时，必须同时考虑除尘器除下颗粒物的处理问题。 表 1 各种常用除尘器的综合性能表 表 2 除尘器的分级效率 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 抛光车间产生的粉尘成分有：抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘） ， 可以采用 mw30-5b 型脉冲反吹袋式除尘器除尘器，阻力 1200pa。 高温炉产生的高温含尘烟气粒径范围约为 0.010-20um，炉内温度为 500， 因此考虑旋风除尘器。本次设计采用 xlp/a-5.4 型旋风除尘器，阻力 700pa。 3.5 排风口位置的选定排风口位置的选定 抛光间和高温炉产生的污染物经除尘器净化已无需再经大气扩散稀释，可 以在风管上设置风帽以防止雨水进入风管。 一般情况下，通风用排气立管出口至少应高出屋面 0.50m。厂房高 9m，因 此排气立管应至少为 9.5m。 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505050130少少 惯性除尘器20505070300800少少 旋风除尘器51560908001500少中 水浴除尘器11080956001200少中下 卧式旋风水膜 除尘器 5 95988001200中中 冲激式除尘器 595 10001600中中上 电除尘器0.51909850130大中上 袋式除尘器0.51959910001500中上大 文丘里除尘器0.519098400010000少大 6 4 通风管道水力计算通风管道水力计算 4.1 抛光车间通风管道水力计算抛光车间通风管道水力计算 抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。抛光机排风量的 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，每台抛光机有两个抛光轮。 因此，抛光机的风量 l=2ad=26200=2400 m3/h=0.67 m3/s 用假定流速法进行通风管道的水力计算如下: （1）绘制通风系统轴测图，对各管段进行编号，标注长度和各排风点的排 风量。 （2）选定最不利环路，本系统选择 1-4-除尘器-5-风机-6 为最不利环路。 （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。由表 3 可知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。 考虑到除尘器及风管漏风，管段 5 及 6 的计算风量为 l=（24003） 1.05=7560 m3/h=2.1 m3/s。 管段 1 根据 l1=2400 m3/h（0.67 m3/s） 、v1=18m/s，由图 3 查出管径和单 位长度摩擦阻力。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。即 d1=220mm rm1=18pa/m 同理可查的管道 4、5、6 的管径及比摩阻，结果见水力计算表 5。 （4）确定管段 2、3 的管径及单位长度摩擦阻力，结果见水力计算表 5。 （5）查表确定各管段的局部阻力系数。 7 表 3 除尘风管最小风速（m/s） 粉尘类型粉尘名称垂直风管水平风管 纤维粉尘 干锯末、小刨屑、纺织尘 木屑、刨花 干燥粗刨花、大块干木屑 潮湿粗刨花、大块湿木屑 棉 絮 麻 石棉粉尘 10 12 14 18 8 11 12 12 14 16 20 10 13 18 其他粉尘 轻质干粉尘（木工磨床粉尘、烟草灰） 煤 尘 焦炭粉尘 谷物粉尘 8 11 14 10 10 13 18 12 图 3 通风管道单位长度摩擦阻力线算图 1）管段 1 矩形伞形罩 =40，=0.13 90弯头（r/d=1.5）两个，=0.172=0.34 135弯头（r/d=1.5）一个，=0.21 四通（1-4） ，如图 4。 8 图 4 合流四通 根据 v2/v1=1 查表可知 =0.2 所以 =0.13+0.34+0.21+0.2=0.88 2）管段 4 90弯头（r/d=1.5）两个，=0.172=0.34 除尘器进口渐扩管：进口尺寸 390400mm，变径管长度为 60mm。 tg0.17，10，=1.38。所以 =0.025。 60 380-400 2 1）（ 4 f ft 所以 =0.34+0.025=0.365 3）管段 5 除尘器出口渐缩管：出口尺寸 505400mm 0.9，所以 =0.01 t f f5 90弯头（r/d=1.5）两个，=0.172=0.34 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。 tg0.35，20，1.31，=0.063 100 480-550 2 1）（ 2 5 480 550） （ f ft 所以 =0.01+0.34+0.063=0.413 4）管段 6 风机出口渐扩管：出口尺寸 385440mm，=1.06，0 t f f6 带扩散管的伞形风帽（） ，=0.605 . 0/ 0 dh 9 所以 =0.6 5）管段 2 管段 2 与管段 1 一样，故 =0.88 6）管段 3 矩形伞形罩 =40，=0.13 90弯头（r/d=1.5）两个，=0.172=0.34 四通（3-4） ，如图 4 和表 4，=0 所以 =0.13+0.34=0.47 （6）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 5。 （7）对并联管路进行阻力平衡 汇合点：，pap07.315 1 pap37.163 3 %10% 1 . 48 07.315 37.163-07.315- 1 31 p pp 为使管段 1、2、3 达成平衡，改变管段 3 的管径，增大其阻力。 根据式子 225 . 0 p p dd 调整后的管径，mm； d 原设计的管径，mm；d 原设计的支管阻力，pa;p 要求达到的支管阻力，pa。 p mm p p dd190) 07.315 37.163 (220 225 . 0 225 . 0 3 3 3 3 ）（ 符合风管统一规格，其对应的阻力为： pap23.313) 190 220 (37.163 225. 01 3 %10%58 . 0 07.315 23.31307.315- 1 31 p pp 此时处于平衡状态。 （8）计算系统的总阻力 10 =315.07+146.96+48.48+82.24+1200=1792.75pa ）（zlrp m 表 5 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 12400822018194.40.88171.0718144315.07 47200838018194.40.36570.969.576146.96 5756044801286.40.41335.683.212.8 48.48 675609.54801286.40.651.843.230.482.24 22400822018194.40.88171.0718144315.07 32400 422018194.40.4791.371872163.37 阻力不 平衡 3 19029313.23 除尘器 1200 （9）选择风机 风机风量 hmllf/8694756015 . 1 15 . 1 3 风机风压 pappf67.206175.179215 . 1 15 . 1 选用 c4-73-11no.4.5 型风机 hmlf/8900 3 papf2844 风机转速 n=3150r/min 皮带传动 配用 y160m1-2 型电动机，电动机功率 n=11kw 4.2 高温炉通风管道水力计算高温炉通风管道水力计算 高温炉排风量的计算：h=0.6m，热源截面积 11m，罩口尺寸 1.31.3m。 z=h+1.26b=0.6+1.261=1.86m 3 4 3 1 taftftatfq 3 4 )20500() 11 (7 . 1 11 skjsj/39 . 6 /63894807 . 1 3 4 收缩断面热射流流量smzqlz/19 . 0 86 . 1 39 . 6 04 . 0 04 . 0 323312331 所以总风量) 13 . 1 (5 . 019 . 0 2 fvll z hmsm/1926/535 . 0 33 用假定流速法进行通风管道的水力计算如下: （1）绘制通风系统轴测图，对各管段进行编号，标注长度和各排风点的排 风量。 （2）选定最不利环路，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，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。由表 3 可知输送含有煤尘的空气时，风管内最小风速 为，垂直风管为 11m/s、水平风管为 13m/s。 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。 管段 1 根据 l1=1926 m3/h（0.535 m3/s） 、v1=13m/s，由图 3 查出管径和单 位长度摩擦阻力。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。即 d1=240mm rm1=9pa/m。对比摩阻进行温度修正： mparkkr mbtm /04 . 4 9) 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 7。 （4）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。 （5）查表确定各管段的局部阻力系数。 1）管段 1 矩形伞形罩 =60，=0.16 90弯头（r/d=1.5）两个，=0.172=0.34 圆形三通（1-3）：如图 5。 图 5 圆形三通 12 由 l3/l=0.5 查得，=0.03 所以 =0.16+0.34+0.03=0.53 2）管段 3 90弯头（r/d=1.5）两个，=0.172=0.34 除尘器进口渐缩管：进口尺寸 140400mm ，=0.3245 . 0 400 4 400140 3 2 f ft =0.34+0.32=0.66 3）管段 4 除尘器出口渐扩管：出口直径 320mm，变径管长 150mm 43 . 0 150 320450 2 1 tg =23.5 =0.625 90弯头（r/d=1.5）三个，=0.173=0.51 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。 ，=26.55 . 0 100 450550 2 1 tg ， 0.1249 . 1 450 550 2 2 4 f ft =0.625+0.51+0.12=1.255 4）管段 5 风机出口渐缩管：出口尺寸 385440mm ，=0.04594 . 0 5 t f f 带扩散管的伞形风帽（） ，=0.605 . 0/ 0 dh =0.045+0.6=0.645 5）管段 2 管段 2 与管段 1 一样，故 =0.53 （6）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 7。 13 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 7 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) 119269.62401338.0250.5320.154.0438.78458.934 3385254001338.0250.6625.0972.1110.5535.65 4385254501127.2251.25534.171.356.7540.92 538529.54501127.2250.64517.561.3512.82530.385 219269.62401338.0250.5320.154.0