通风工程课程设计-某水泥厂通风除尘系统设计.doc

通风工程课程设计课程名称: _ 通风工程 _指导老师: 院 系：_能源与建筑环境_工程学院_专 业：_建筑环境与设备工程_ 姓 名: _ _ _ 学 号: _ _ 041412104_ 时 间: _ _ 2015年06月_前言 通风工程在我国实现四个现代化的过程中，一方面起着改善居住建筑和生产车间的空气条件，保护人民健康的重要作用，另一方面在许多工业部门又是保证生产正常进行，提高产品质量不可缺少的一部分。工业通风的主要任务是：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，保护职工生命健康，保护大气环境。本次课程设计主要是运用工业通风与除尘及相关学科的理论，对某企业加工车间进行通风除尘系统设计，为企业安全、健康、环保、高效生产提供可行性通风除尘方案。某企业焊接车间利用co2气体保护焊焊接板材,焊接过程中,电弧产生的热量作用于焊丝端部的熔滴上,使其处于过热状态,温度高达4000-5000,金属及其化合物急剧蒸发,高温蒸汽由电弧区吹出后,迅速被氧化并冷凝为细小的固态粒子,形成了焊接烟尘。烟尘中含有co、so2、mno2、氮氧化物、碳氧化物、cu烟、臭氧等有害气体,焊接烟尘粒径较小,平均粒径为1微米左右,可直接进入肺泡,长期吸入高浓度的焊接烟尘,可在肺部沉积,引起电焊工尘肺，严重危害人体健康。同时，颗粒物控制不严对生产也会产生很大影响，它会降低产品的质量和机械工作精度，颗粒物还会是光照度和能见度降低，影响室内作业的视野。未经处理的含尘气体若任意排放，将污染大气，危害周围生活区人身健康，影响农业生产。因此含尘气体必须净化处理，达到排放标准才允许排入大气。 此次课程设计针对某企业加工车间内产生的污染物以及余热和余湿，对其进行分析，设计出合理的通风除尘系统，把车间内的有害气体捕集起来，经过净化处理达到标准后排至室外，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，使人类在生产和生活的过程中有一个清洁的空气环境。同时，通过此次设计，更深刻体会到工业通风在生产生活中的重要性。目 录第一章、总论21.1设计目的和任务21.2课程设计科目21.3课程设计资料21.4课程设计内容21.5进度安排31.6课程设计参考资料41.7成绩评定41.8指导教师及地点4第二章、通风除尘系统设计52.1设计内容52.2 风管的选择52.2.1 风管材料的选择52.2.2 风管断面形状的选择52.3 弯头的确定62.4 三通的确定62.5 除尘器的选用62.6 除尘系统管道水力计算62.7风机的选用122.8排风罩的选型12 2.8.1防尘密闭罩的确立132.8.2排风罩的尺寸设计及风量计算132.8.3排风立管的确定132.9.计算结果分析133.0通风除尘系统的日常安全管理措施14第三章课程设计总结16附录17参考文献20 第一章 总论通风工程课程设计任务书1.1、课程设计的教学目的和任务 通风通风课程设计是通风工程课程中的重要实践性环节，是通风工程课程结束后学生的一次计算和设计的综合训练，以提高学生的计算、查手册和设计等能力为目的。通过本课程设计教学所要达到的目的是：1、复习和巩固已学的通风工程知识，并在课程设计中进行综合应用，提高学生的计算和设计能力；2、进一步熟悉通风工程的基本原理、设计方法，重点是熟练掌握除尘系统的设计、计算；3、为后续课程的课程设计和毕业设计奠定基础。本课程设计的任务是：每个学生应该完成设计说明书一份和一张a3图幅的除尘系统轴测图，要求投影原理正确并符合制图相关标准。1.2、课程设计题目 某水泥厂通风除尘系统设计1.3、课程设计资料 如下页图所示为某水泥厂的除尘系统。采用矩形伞形排风罩排尘，风管用钢板制作（粗糙度k0.15mm），输送含有铁矿粉尘的含尘气体，气体温度为20。该系统采用zc-1型回转反吹风扁袋除尘器，除尘器含尘气流进出口尺寸为318mm552mm，除尘器阻力pc=1100pa。对该系统进行水力计算，确定该系统的风管断面尺寸和阻力并选择风机和电机。1.4、课程设计的内容（1） 绘制系统轴测图，对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。（2） 选定最不利环路。（3） 根据各管段的风量及选定的流速，确定各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。（4） 计算各管段的摩擦阻力和局部阻力。（5） 校核节点处各支管的阻力平衡。（6） 计算系统的总阻力。（7） 选择风机和电机。 1.5、进度安排 第十五周 第1个工作日：教师布置题目，学生熟悉图纸、设计资料。 第2个工作日：完成除尘通风系统轴测图的绘制。 第34工作日：管道系统水力计算、选择风机和电机，编写设计说明书。 第5个工作日：教师检查图纸、说明书，完善后上交。1.6、本课程设计参考资料 1、通风工程教材 2、实用供热通风空调设计手册 3、采暖通风工程常用规范 4、简明通风设计手册1.7、成绩评定标准 依据图纸质量和设计说明书编写质量，本课程设计按优秀、良好、中等、及格和不及格五级评定成绩。1.8、指导教师及设计班级、人数、设计地点 王洪义、周恒涛、虞婷婷、崔秋娜；0414121/2，0434121 136人；设计地点：b403 b410。 某水泥厂通风除尘系统示意图第二章 课程设计内容2.1设计内容 （1）绘制系统轴测图，对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。 （2）选定最不利环路。 （3）根据各管段的风量及选定的流速，确定各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。 （4）计算各管段的摩擦阻力和局部阻力。 （5）校核节点处各支管的阻力平衡。 （6）计算系统总阻力。（7）选择风机和电机。2.2风管的选择2.2.1风管材料的选择用作风管的材料有薄钢板、硬聚乙烯塑料板、胶合板、矿渣石膏板、砖及混凝土等。这里选用薄钢板，因为它的优点是易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度。2.2.2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、强度也大；圆形风管直径较小时比较容易制造，保温亦方便。但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。当风管中流速较高，风管直径较小时，通常使用圆形风管。所以此处选用圆形风管。2.3弯头的确定布置管道时，应尽量取直线，减少弯头。圆形风管弯头的曲率半径一般应大于（12）倍管径。故此处取弯头。由于管道中含尘气流对弯头的冲刷磨损，极易磨穿、漏风，影响正常的集尘效果，因此要对弯头加以耐磨设施。2.4三通的确定 三通内流速不同的两股气流汇合时的碰撞，以及气流速度改变时形成涡流时造成局部阻力的原因。为减小三通的局部阻力，应避免引射现象，还应注意支管和干管的连接，减小其夹角，所以支管与总管的夹角取；同时，还应尽量使支管和干管内的流速保持相等。通弯头一样，三通管件也应加耐磨设施。2.5除尘器的选用 该系统采用zc-1型回转反吹风扁袋除尘器，除尘器含尘气流进口尺寸为318mm552mm，除尘器阻力pc=1100pa。zc-1型回转反吹风扁袋除尘器是由机械工业部设计总院设计处第一设计院设计的一种先进的新型净化设备。该机为旋转式及过滤的复合式净化设备，具有高效率、低阻力，运行曲线稳定，维修方便等优点，主要适用于采矿、冶炼、建材、化工、耐火材料、机械加工、电力工业等工矿企业的非纤维性粉尘的环境净化，排放浓度远低于国家排放标准，是具有国内八十年代新水平的一种除尘设备。zc-1型回转反吹风扁袋除尘器主要由四部分组成：1、清洁室（即上箱体），其中包括顶盖、顶盖旋转装置、清洁室、换袋入孔、出风口。2、过滤室（即中箱体），包括上花板、上花板、过滤装置、过滤室、进风口、检修入孔。3、灰斗（即下箱体），包括灰斗、支座、卸灰装置。4、再生机构（即清灰装置），包括旋转臂、喷嘴、传动轴、齿轮、电机、反吹风机、反吹风管、减速机。反吹风旋臂由顶盖上减速机构驱动，高压风机反吹风通过的吹风管与旋臂，由喷嘴直接对准滤袋，执行反吹，达到再生处理的目的。2.6管道水力计算过程 （1） 绘制轴测系统图对各管进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。 （2） 选定最不利环路，本系统选择12-3-4除尘器-56风机7-8为最不利环路。 （3） 根据各管道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。 根据附表1（除尘风管的最小风速），输送含有重矿物粉尘的空气时，风管内最小风速为垂直风管14，水平风管16。（见附表1）管段12： 根据（0.47）、 由附录6可查出管径和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽量符合附录6的通风管道统一规格。管径取整，令，有附录4查得管内实际流速15.18m/s，单位长度摩擦阻力，。管段23： 根据=3400（0.94）、=16m/s，求出管径。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。 管径取整，令，有附录4查得管内实际流速15.45m/s，单位长度摩擦阻力。 管段34： 根据=年6900、=16m/s，求出管径。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。管径取整，令，有附录4查得管内实际流速16.99m/s，单位长度摩擦阻力。 管段56： 根据=6900、=14m/s，求出管径。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。管径取整，令，有附录4查得管内实际流速13.9m/s，单位长度摩擦阻力。 管段78： 根据=6900、=14m/s，求出管径。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。管径取整，令，有附录4查得管内实际流速13.9m/s，单位长度摩擦阻力。 管段92：根据=1700、=16m/s，求出管径。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。管径取整，令，有附录4查得管内实际流速15.18m/s，单位长度摩擦阻力。 管段103： 根据=3500、=16m/s，求出管径。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。管径取整，令，有附录4查得管内实际流速15.9m/s，单位长度摩擦阻力。 具体结果见表1 计算各管段的摩擦阻力和局部阻力。(图1和图2) 查附录5，确定各管段的局部阻力系数。 1) 管段12 摩擦阻力： 矩形伞形罩 查附录5得 ， 弯头（）2个 直流三通（12）见图1 当时，根据 查得 ， 管内动压 管段1-2的阻力 ： 2) 管段92 摩擦阻力： 矩形伞形罩： 弯头（）2个： 直流三通（92）见图2 查得 管段9-2的阻力： 3) 管段2-3 摩擦阻力 局部阻力：直流三通（23）见图3 查得 ， 管段23的阻力 4）管段103： 摩擦阻力 局部阻力矩形伞形罩查附录5，90弯头（r/d=1）2个， 直流三通（） 管段103的阻力 5）管段34：摩擦阻力 局部阻力除尘器进口变径管（渐扩管）除尘器进口尺寸，变径管长度360mm， tan=，管段34的阻力 6)管段5-6：摩擦阻力 局部阻力 90弯头（r/d=1）2个， 除尘器出口变径管（渐缩管） 除尘器出口尺寸318mm552mm，变径管长度300mm，tan=， ， =0.60115.93=69.56pa管段5-6的阻力 =+=(29.26+69.56)pa=98.82pa7）管段7-8摩擦阻力 局部阻力 根据设计经验，初步选择4-68-no.6.3c风机，风机出口尺寸420mm480mm，扩散角度按设计定为10，带扩散管的伞形风帽（h/d0=0.5）， =0.70115.93pa=81.15pa管段7-8的阻力 =+=（56.63+81.15）pa=137.78p（5）校核节点处各支管的阻力平衡 1）节点2： =232.95pa =177.64pa （-）/=23.7%10%为使管段1-2、9-2达到阻力平衡，要修改原设计管径，重新计算管段阻力。 根据式（8-20），改变管段1-2的管径 d1-2=d1-2（/）0.225=290（232.95/177.64）0.225mm=213 根据通风管道统一规格，取d1-2=210 根据=3900m3/h（0.81 m3/s）、d1-2=310mm，由附录4查得管内实际流速v1-2=13.64，动压pd，1-2=126.14pa查附录4，rm，1-2=11.5pa/m摩擦阻力 = rml1-2=11.55.5pa=63.25pa局部阻力直流三通（12）部分当时，f1-2=/4=0.066m2，f9-2=/4=0.075m2，f2-3=/4=0.138m2 根据f1-2+ f9-2f2-3，f9-2/f2-3=0.049/0.1020.5，/=2750/56500.5查得三通局部阻力系数大致不变，其余管件局部阻力系数亦不变，则。管内动压pd，1-2=113.63pa= pd，1-2=1.13113.63=126.14pa=+=(63.25+126.14)pa=189.39pa重新校核阻力平衡 （-）/=（189.39-177.64）/189.39=6.2%10%管段编 号流 量（/h）长度l（m）管径d()流速v（m/s）动压p(pa)局部阻力系数局部阻力z（pa）单位长度摩擦阻力rm(pa/m)摩擦阻力rml(pa管段阻力rml+z(pa)备注最不利环路1217005.520015.18138.31.13156.2313.9576.72232.95不用此值2334005.528015.45143.20.6187.379.5152.31139.883469003.738016.99173.20.1017.3229.0729.0746.395669006.242013.90115.90.6069.564.7229.2698.827869001242013.90115.90.7081.154.7256.63197.08(12)17005.521013.64111.61.13126.1411.563.25189.39支管9226505.420015.18138.30.74102.3113.9575.33177.6410335004.228015.90151.70.3654.6110.0642.2596.86不用此值(103)35004.221025.45437.40.36157.4650210367.46除尘器1100表1 管道水力计算表此时认为节点2已处于平衡状态。在有些时候，如果调解管径仍达不到之路平衡的要求，可以通过调节风管上设置的阀门和调节风管长度等手段调节管内气流阻力。摩擦阻力 = rml1-2=504.2pa=210pa局部阻力矩形伞形罩查附录5，90弯头（r/d=1）2个，直流三通（） 管段103的阻力查得三通局部阻力系数大致不变，其余管件局部阻力系数亦不变，则。管内动压=437.4pa=，1-2=1.13437.4=157.464pa=+=(210+157.464)pa=367.464pa重新校核阻力平衡 （-）/=（350-317.52）/350=9%10%此时认为节点3已处于平衡状态。在有些时候，如果调解管径仍达不到之路平衡的要求，可以通过调节风管上设置的阀门和调节风管长度等手段调节管内气流阻力。计算系统总阻力因为风管10-3的阻力大于风管（1-3）的阻力，所以核定为管道1234除尘器56风机78.该系统的总阻力:=+=350+29.07+1100+29.26+81.15pa=1589.48pa2.7风机的选用由式（8-22），风机风压：pf=kp=1.201589.48=1907.376pa由式（8-23），风机风量：qv，f=kqqv=1.156900=7935pa选用4-68 no.6,3c风机，其性能为 qv，f=12993m3/h pf=1952pa风机转速；n=1800r/min配用y160m1-2型电动机，电动机功率n=11kw。2.8排风罩的选型该企业电镀车间的喷砂室是密闭的，所以根据位置的布置以及喷砂时会产生大量的粉尘，为了防止粉尘的逸出扩散，所以除尘系统中采用局部排风罩来捕集粉尘。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方向，可在污染物质散发点直接捕集污染物或控制其在车间的扩散，保证室内工作区污染物浓度不超过国家卫生标准的要求。设计完善的局部排风罩即可获得最佳的控制效果。2.8.1防尘密闭罩的确立根据局部排风罩的设计原则： （1）局部排风罩应尽可能靠近污染物发生源，使污染物局部于较小空间，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)与工艺密切相结合，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。在标准的设计原则下，基于该公司的喷砂车间是密闭的，而且容易产生大量的粉尘，为了能使这些污染物源全部密闭在罩内，因此需选用密闭罩，来防止污染物的逸出。然而防尘密闭罩随工艺设备及其配置的不同，其形式是多样的。按照该企业喷砂车间使用的是大型的喷砂机，为了使工人能够直接进入小室作业和检修，我们则需要采用大容积密闭罩。将喷砂机等设备全部密闭在小室内，把污染物源全部密闭在罩内，在罩上设有工作孔，从罩外吸入空气，罩内污染空气由上部排风口排出。这样只需要较小的排风量就能有效的控制污染物的扩散。 密闭罩不宜与排风管直接相连，应采用渐缩罩作过渡连接，其位置应避免正对粉尘的溅射方向，同时不要靠近罩子的敞口处，以防破坏罩内负压的分布。为了使罩口风速均匀，扩张角宜60度。2.8.2排风罩的尺寸设计及风量计算喷砂室的的体积为，因为采用的是防尘密闭罩所以罩口尺寸要大于密闭对象，为。已知风量为所以为计算风量。2.8.3排风立管的确定 喷砂室产生的污染物经除尘器净化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=7m，所以排气立管至少应距地7.5m。2.9计算结果分析通风管道的计算是在系统和设备布置，风管材料、各送排风点的位置和风量均已确定的基础上进行的。起主要目的是，确定各管段的管径和阻力，保证系统内达到要求的风量分配。在确定风管断面尺寸时，应该用附录6所列的通风管道统一规格，以利于工业化加工制作。风管断面尺寸确定后应该按照管内实际流速计算阻力。 为保证各送、排风点达到预期的风量，两并联支路的阻力必须保持平衡。对一般的通风系统，两支管的阻力应不超过15%；除尘系统应不超过10%。最后确定风机的型号和动力消耗。3.0 通风除尘系统的日常安全管理措施3.0.1. 平台、梯子及照明对经常检查维修的地点，应设安全通道。在检查维修处，如有危及安全的运动物体，均需设防护罩。人可能进入而又有坠落危险的开口处，应设有盖板或安全栏杆。 除尘设备的内部应设36v检修照明灯，大、中型除尘器的平台、梯子、储灰仓及输灰装置处应设220v照明灯。照明灯的最低光照密度10lx，适用光源为汞灯或钠灯。3.0.2 防雷及防静电 此处除尘器在非防雷保护范围区域，设立防雷装置，并且设置设备和金属结构的接地以及管道的接地。3.0.3 防火防爆为了防止空气中的可燃物含量达到爆炸极限，遇到电火花、金属碰撞引起的火花或其它货源而爆炸。虽然此处抛光车间里是布轮与金属接触，不会产生电火花，为了以防万一，还是应注意一下。 3.0.4 zc-1型回转反吹风扁袋除尘器其日常安全管理措施如下:1、入口温度： 设备在常温工况下工作，采用“208”工业涤纶绒布时，可耐温达130。但高温烟气时间不能超过5分钟。2、过滤风速的选定： 对于温度高、浓度大、颗粒细的烟气粉尘应采用较低的过滤风速运行，设计时，一般选用在v=1-1.5米/分的过滤风速。（按性能表上b型尺寸制作）。3、工作阻力： 除尘器常温工状的空载阻力为3040mmh2o，负载运行阻力控制范围应与选用的过滤风速相适应，一般低载负荷运行工状阻力为80130mmh2o。高载负荷运行工状阻力为110160mmh2o。4、入口浓度标准： 除尘器入口含尘浓度一般应规定在10g/m3左右运行。最高时不能超过15g/m3，设计时最好选用二级除尘（本设备前加一级旋风除尘器）或降低选用过滤风速。 5、滤袋使用寿命： 滤袋使用一般在含尘浓度不超过15g/m3或有破坏性粉尘的正常情况下使用寿命为一年，一季度可对滤袋进行机外振打清洗一次。7、防爆措施：该机当使用在易爆气体场合时，需另行设计防爆装置，顶盖与清洁室之间必须另行设计斜销式紧固件和防爆门。8. 检查地方应检查除尘器各个检查门是否关闭严密，各转动或传动部件是否润滑良好；处理热、湿的含尘气体时，除尘器开车前应先预热滤袋。第三章 课程设计总结通过本次设计，使我对通风工程又有了一些新的了解，并对以前学过的知识有了进一步的巩固，现总结如下： 1首先这次设计采用计算机出图，是我对以前所学的cad制图有了进一步的巩固和了解，通过这次设计使我能较为熟练地掌握这门技术；2使我对通风工程的了解又更进一步，特别是对管道的选取有了更深的认识。3最后，通过本次的设计，也使我学到了一些新的知识，比如:风机和电机的选择。当然，通过本次设