工业通风课程设计--某企业加工车间除尘系统设计.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 学生姓名 学生学号 指导教师 湖南工学院湖南工学院 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： 学号： 专业： 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）某企业抛光生产车间平面布局；（2）抛光轮局部排风 罩风量；（3）高温炉温度、含尘烟气粒径；（4）相关参考书籍。 （实用 通风设计手册 ， 工业通风第四版；网络搜索资料，如离心通风机的选取 等） 4. 设计完成的主要内容：（1）抛光轮粉尘捕集与除尘系统设计；（2）高温炉 车间的粉尘补集和除尘系统设计。 5. 提交设计（设计说明书与图纸等）及要求：提交一份某企业车间通风系统设 计报告和设计图纸一张。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：2010 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 通风除尘系统方案确定及主要材料的选择 3 3.1 系统确立的要求 3 3.2 风管的选择 4 3.3 弯头的选择 4 4 抛光车间通风系统的设计与计算 5 4.1 排风罩的选择 5 4.2 除尘器的选择 5 4.3 风量计算 7 4.4 管道水力计算 7 4.5 对并联管路进行阻力平衡 9 4.6 计算系统的总阻力 .10 4.7 选择风机 .10 5 高温炉车间通风除尘系统设计与计算 .12 5.1 排风罩确定 .12 5.2 除尘器确定 .12 5.3 风量计算 .12 5.4 管道水力计算 .13 5.5 对并联管路进行阻力平衡 .16 5.6 计算系统总阻力 .16 5.7 选择风机 .16 6 结束语.18 参考文献.19 附图.20 1 1 1 前言前言 在工业生产过程中散发的各种污染物（颗粒物、污染蒸气和气体）以及余 热和余湿，如果不加控制，会使室内外环境空气受到污染和破坏，危害人类的 健康、动植物生长，影响生产过程的正常运行。因此，控制工业污染物对室内 外空气环境的影响和破坏，是当前急需解决的问题。而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和 保护大气环境。因此，我们应该搞好劳动保护和环境保护，为广大人民群众创 造良好的劳动和生活环境。 工业有害物不仅会危害室内空气环境，如不加控制地排入大气，会造成大 气污染，在更广阔范围内破坏大气环境。因此我们要采取防治工业有害物的综 合措施，其中采用通风措施控制有害物就是其中的措施之一，通过工艺设备和 工艺操作方法的改革，如果仍有有害物散入室内，应采取局部通风或全面通风 措施，使车间空气中的有害物浓度不超过卫生标准的规定，通风排气中的有害 物浓度达到排放标准。采用局部通风时，要尽量把产尘、产毒工艺设备密闭起 来，以最小的风量获得最好的效果。总图布置、建筑和工艺设计应与通风措施 密切配合，进行综合防治。 用通风方法改善车间的空气环境，就是在局部地点或整个车间把不符合卫 生标准的污浊空气排至室外，把新鲜空气或经过净化符合卫生要求的空气送入 室内。防止工业有害物污染室内空气最有效的方法是，在有害物产生的地点直 接把他们捕集起来，经过净化处理，排至室外。使车间的环境保持洁，使员工 处于一个安全舒适健康的环境中工作。 2 2 2 车间简介车间简介 某企业生产车间如图 1 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 5.0m。 图 1 车间平面图 抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。抛光车间打磨抛 光锌合金制品产生的粉尘主要为：锌尘、布尘、砂尘、石腊尘等及一定的油污， 如防尘措施不够完善，均可能有大量粉尘外逸，污染生产环境。高温炉车间在 工作时，会产生高温含尘烟气。 在生产过程中工业有害物危害人体主要的途径是经呼吸道进入人体，其次 是经皮肤进入人体，通过消化道进入人体的较少。 有些毒性强的金属粉尘进入人体后，会引起中毒以至死亡。此外，它们都 能直接对肺部产生危害。有些非金属粉尘如石棉、炭黑等，由于吸入人体后不 能排除将变成石棉肺或尘肺。 粒径大于 5m 的粒子容易被呼吸道阻留，粒径为 25m 的微粒大都阻留 在气管和支气管；粒径小于 2m 的微粒能进入人体的肺泡。如果在肺泡沉淀下 来，由于肺泡壁板薄、总表面积大，有含碳酸液体的润湿，再加上周围毛细血 管很多，使其成为吸收有害物的主要地点。从上述分析可以看出，2m 以下的 3 粉尘对人体危害较大，而抛光车间的粉尘粒径为 0.51m，所以有必要除尘。 3 3 通风除尘系统方案确定及主要材料的选择通风除尘系统方案确定及主要材料的选择 3.1 系统确立的要求系统确立的要求 当车间内不同地点有不同的送、排风要求，或车间面积较大，送、排风点 较多时，为便于运行管理，常分设多个送、排风系统。除个别情况外，通常是 由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。系统划分的原则： 1）空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划为同一系统。 2）生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为同一系统。 3）对以下情况应单独设置排风系统： （1）两种或两种以上的有害物质混合后能引起燃烧或爆炸； （2）两种有害物质混合后能形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化合物； （3）两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘； （4）散发剧毒物质的房间和设备； （5）建筑物内设有存储易燃烧易爆物质的单独房间或有防火防爆要求的单 独房间。 4）除尘系统的划分应符合下列要求： （1）同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不远时，宜合设一个系统； （2）同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺允许不同粉尘混合会收获 粉尘无回收价值时，也可合设一个系统； （3）温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管内结露时，应分设系 统。 再根据企业厂房平面分布图，确定该生产车间需要有两套通风除尘系统， 即三个抛光台用一个通风除尘系统和两个高温炉车间用一个通风除尘系统。 风管布置直接关系到通风空调系统的总体布局。风管布置应注意下列问题： 1）车间通风除尘系统各个排风点，为了利于各支管间阻力平衡，系统各支 路应该选用最合理的汇合点，避免出现支路阻力过大难以平衡的情况。 4 2）在系统允许的情况下除尘风管应尽可能垂直铺设，减少水平风管。 3）在除尘器系统中为利于阻力平衡以及防止风管阻塞，要合理确定风管直 径与最小风速,如表 1 所示。 4）风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。弯头、三通、四通等管 件要安排得当，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。该抛光车间在厂房 建设时已考虑管道埋地情况，所以在本系统中，部分管道埋地铺设。 5）通风排气立管出口高出屋面 0.5m。 表 1 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 棉絮 810 麻 1113 纤维粉尘 石棉粉尘 1218 煤尘 1113 焦煤粉尘 1418 其他粉尘 谷物粉尘 1012 3.2 风管的选择风管的选择 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。风管系统的进口处是各种形式的集气吸尘罩。它能改善排放 粉尘有害物的工艺和工作环境，尽量减少粉尘排放及危害。考虑到产尘特点、 扩散规律、设备允许密闭程度及工人的操作方式等因素，为使罩内气流均匀， 一般适宜用圆形伞形罩。在保证对尘源的控制效果的前提下，应尽可能考虑减 少排风罩的阻力消耗。风管断面形状有圆形和矩形两种。两种相比，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，宜采用圆形风管。 3.3弯头弯头的选择的选择 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 5 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 0 90 0 120 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。 6 4 4 抛光车间通风系统的设计与计算抛光车间通风系统的设计与计算 4.1 排风罩的选择排风罩的选择 该车间为抛光车间，所以选用接受式侧排风罩，如图 2，抛光机运行时诱 导气流运动，带动粉尘运动直接进入排风罩内。 图 2 接受式侧排风罩 接受式侧排风罩的断面应不小于罩口处污染气流的尺寸。 4.2 除尘器的选择除尘器的选择 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， 不同的除尘器对不同粒径的粉尘效率是完全不同的。 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、高湿的气体不宜采用袋式除尘器。 5）选择除尘器时，必须同时考虑除尘器除下的处理问题。 石棉粉尘的粒径为 0.51m，为达到较高的除尘效率，参考下表各种除 7 尘器的性能和费用，由于袋式除尘器的阻力较小，在粒径 0.51m 之间的除 尘效率较高。为了达到高效率和经济实惠的目的，本设计中采用简易袋式除尘 器。为了对比选择，给出了各种除尘器的综合性能如表 2 所示。 表 2 各种常用除尘器的综合性能表 抛光机在运行过程中产生：抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘） ， 综合考虑选用 MW-11A 型袋式除尘器如表 3 所示。 表 3 MW30-11A 型袋式除尘器的参数（单位：mm） 高（mm）大小（mm）高度（mm） 入口 700*2703485 11023 出口560 9425 袋式除尘器工作原理：袋式除尘器的气体净化方式为外滤式，含尘气体由 进口处气流均布装置均匀进入各单元过滤室。气流通过阻流加导流型气流分布 装置的适当导流和自然流向分布，从侧面及下部全方面均匀进入袋室，整个过 滤室内气流分布均匀；含尘气体中的颗粒粉尘在进风道内通过自然沉降分离后 直接落入灰斗，其余粉尘在烟气导流装置的引导下，随气流进入中箱体过滤区， 吸附在滤袋外表面。过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱、排风管排出。 随着过滤工况的进行，当滤袋表面积尘达到一定量时，由清灰控制装置 （定时控制）按设定程序打开电磁脉冲阀喷吹，压缩气体以极短促的时间顺序 通过各个脉冲阀经喷吹管上的喷嘴诱导数倍于喷射气量的空气进入滤袋，形成 空气波，使滤袋由袋口至底部产生急剧的膨胀和冲击振动，造成很强的清灰作 用，抖落滤袋上的粉尘。落入灰斗中的粉尘经由输灰设施集中送出。 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 8 4.3 风量计算风量计算 资料中每个抛光台都有一台抛光机，抛光机有两个抛光轮，抛光轮为布轮， 其直径为 D=200，抛光轮的排气罩应采用接受式排气罩，工作原理见图 3-2。 一般按抛光轮的直径 D 计算：L=AD。 式中：A与轮子材料有关的系数 布轮：A=6 m3/hmm 毡轮：A=4 m3/hmm D抛光轮直径 200mm L=AD =2006=1200 m3/h 因为有两个抛光轮，由此可知风管的流速为 2400 m3/h。 4.4 管道水力计算管道水力计算 1）对(附录 2)中抛光间轴测图的各管段进行编号，标出管段长度和各排风 点的排风量。 2）选定最不利环路，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。 根据表 1，输送含有石棉粉尘的空气时，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 5 及管 6 的计算风量为 。 3 7200 1.057560/ms 管段 1 根据、，由工业通风（第四版 孙一坚 33 1 2400/ (0.67/ )Lmhms 1 18/vm s 主编）书中附录 9 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 11 的通风管道统一规格。 1 210Dmm 1 17/ m RPa m 同理可查的管径 3、4、5、6 的管径及比摩阻，具体结果见（表 5） 。 4）确定管段 2 的管径及比摩阻，具体结果见（表 5） 。 5）根据附录 2，抛光间轴测图确定各管段的局部阻力系数。 管段 1 9 矩形伞形罩：，； 600.16 90弯头两个：；0.342*0.17 120弯头一个：；0.19 合流四通（14）如图 3 所示。 图 3 合流四通图 表 4 合流吸入四通局部阻力系数表 V2/V10.60.81.01.21.41.6 10.40.350.20.100 2-1.8-0.700.10.250.35 30.40.80.20.100 根据表 4 1 V V 2 1 查得 ； 14 0.2 0.160.340.190.20.89 管段 2 矩形伞形罩：，； 600.16 90弯头两个：；0.342*0.17 合流四通（24）：； 24 0 0.160.340.5 管段 3 矩形伞形罩：，； 600.16 90弯头两个：；0.342*0.17 120弯头一个：；0.19 合流四通（34）查表 4 得 ； 34 0.2 0.160.340.190.20.89 管段 4 10 90弯头两个：；0.342*0.17 除尘器进口渐扩管：除尘器入口变径 270*700mm，变径管长度 430mm， 四号管管径为 340mm， ，； 1 (700340) tan0.42 2430 0 22.80.60 0.340.600.94 管段 5 除尘器出口渐缩管：除尘器出口直径为 560mm,变径管长度 500mm，五号管 管径为 450mm。 1 (560450) tan0.11 2500 00 6.345 0.1 90弯头两个： 0.17*20.34 风机进口渐扩管：近似选一台风机，取进口直径 D=512mm，变径管长 300mm，五号管管径为 450mm。 ， 1 (512450) tan0.103 2300 0 6 2 0 5 512 1.29 450 F F ；0.02 0.1 0.340.020.46 管段 6 风机出口渐扩管：风机出口尺寸 315*360mm，变径管管长为 300mm，六号管 管径为 450mm。 , ； 2 6 450 1.56 360 F F 出 1 450360 tan0.15 2300 0 8.50.04 带扩的伞形风帽, ；5 . 0/ 0 Dh0.60 0.040.60.64 具体关于水力计算的数据见表 5。 4.5 对并联管路进行阻力平衡对并联管路进行阻力平衡 汇合点 A： ,， 1 309paP 2 203.8paP 12 1 309203.8 34%10% 309 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。 11 根据公式有： ； 0.2250.225 2 22 2 203.8 ()200()182 309 DDmm 根据通风管道统一规格，取，其对应阻力为： 2 180mmD 2 21 1 () () 0.225 20.225 2 203.8 325.56 180 () () 200 P D D 2 1 1325.56309 5.1%10% 325.56 此时汇合点 A 达到平衡状态。 4.6 计算系统的总阻力计算系统的总阻力 ml+309316.6 100.8 120.9 12002047.3RZPa 4.7 选择风机选择风机 风机风量 3 1.151.15*75608694/ f LLmh 风机风压 1.151.15*(2047.3)2354 a f PPP 选用型离心风机：A472N0.4.5 3 8694/ f Lmh2354 f PPa 风机转速，电机直联传动；2900 / minnr 配用型电动机，电动机功率 N=7.5KW。 2 Y132S2 12 表 5 管道水力计算表 管段 编号 流量 m3/h（m3/s） 长度 l（m） 管径 D 流 速 v(m/s) 动 压 P4(Pa) 局部阻 力系数 局部阻力 Z(Pa) 单位长度 比摩阻 Rm(Pa/m) 摩擦阻力 Rml(Pa) 管道阻力 Rml+z(Pa) 备注 1 2400（0.67） 821018194.40.8917317136309 3 2400（0.67） 821018194.40.8917317136309 4 7200（2.00） 7.285340202400.94225.612.591316.6 5 7560（2.10） 9.72545014117.60.4654.14.846.68100.8 6 7560（2.10） 9.545014117.60.6475.34.845.6120.9 2 2400（0.67） 3.565200202400.512023.583.8203.8 阻力不平衡 2 2400（0.67） 18020325.56 阻力平衡 除尘器 1200 13 5 5 高温炉车间通风除尘系统设计与计算高温炉车间通风除尘系统设计与计算 5.1 排风罩确定排风罩确定 高温炉在工作时，会产生高温含尘烟气。高温炉的排风罩宜采用上部吸气 矩形伞形罩，由于横向气流影响较大，罩口离工作台高度设定为 500mm，罩口 尺寸按下式计算： ，所以该接受罩为低悬罩； 1 2 2 1.511ApmH Aa0.5H1 0.5*0.51.25m Bb0.5H1 0.5*0.51.25m 排风罩口尺寸为 1250*1250mm（低）,=60。 5.2 除尘器确定除尘器确定 高温炉在工作时，会产生高温含尘烟气 0.010-20um，该通风除尘系统选用 CLS-D634 水膜除尘器。具体参数如表 6 所示。 表 6 CLS-D634 水膜除尘器的参数（单位：mm） 高（mm）大小（mm）高度（mm） 入口 228*392691 3627 出口 228*3923431 5.3 风量计算风量计算 热源对流散热量为：Q=tF 4/3 1.7 (50020)16.389/KJs 热射流收缩断面上的流量为： 1/33/21/33/23 0.040.04 6.3891.760.17/LzQZms 取0.5/vm s 排风罩排风量为： 23 0.170.5 (1.251)0.45/LLzv Fms 14 5.4 管道水力计算管道水力计算 经计算，高温炉排风量： 3 1620/Lmh 1）对(附录 2)高温炉车间轴测图中的各管段进行编号，标出管段长度和各 排风点的排风量。 2）选定最不利环路，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。 根据表 1，输送含有高温烟气的空气时，风管内最小风速为，垂直风管 11m/s、水平风管 13m/s。 管段 1 根据， ，由工业通风（第四版 孙一 33 1 1620/ (0.45/ )Lmhms 1 13/Vm s 坚主编）书中附录 9 可查出管径、单位长度摩擦阻力，所选管径应尽量符合附 录 11 的通风管道统一规格。 1 D210mm 1 10Pa/m m R 同理可查得管径 3、4、5、的管径及比摩阻，具体结果见（表 8） ； 4）确定管段 2 的管径及比摩阻，具体结果见（表 8） ； 5）根据附录确定各管段的局部阻力系数： 管段 1 矩形伞罩：，； 0 600.16 90弯头一个：；0.17 图 4 圆形三通 圆形三通如图 4 所示： ， ； 0.5 L L 3 1 0.03 15 0.160.170.030.36 管段 2 矩形伞罩：；0.16 90弯头一个：；0.17 圆形三通（图 4）： , ；0.5 L L 3 2 0.03 0.160.170.030.36 管段 3 90弯头两个：；0.342*0.17 除尘器进口渐扩管：进口尺寸 392*228mm，变径管长度 400mm，三号管管径 为 280mm； ， 3922801 tan0.14 2400 8 ，； 2 0 3 F392 1.96 F280 0.06 0.340.060.4 管段 4： 除尘器出口渐缩管：出口尺寸：392*228mm，变径长度：，四号400mml 管管径为 340mm； ，； 3923401 tan0.065 2400 3.7450.1 90弯头两个：；0.342*0.17 风机入口渐扩管：（近似选择一台风机，取进口直径为 462mm） ，变径管长 度为 400mm，四号管管径为 340mm， ； 4623401 tan0.15 2400 8.5 ； ； 2 0 4 F462 1.8 F340 0.05 16 0.1 0.340.050.49 管段 5 风机出口渐缩管：出口尺寸 280*320mm，变径管长度，五号管管500lmm 径为 340mm； ， ； 3403201 tan0.02 2500 1.2 2 5 0 340 1.13 320 F F ； 1 0 伞形风帽（）：； 0 /0.5h D 0.6 0.60 6）计算各管段动压及比摩阻 (1）动压 气体在时的密度 0 500 ，； 3 5000 273 0.42/ 273500 Kg m 2 500 2 v Pt (2）比摩阻 温度修正： ，； b0tm RmK K R 0.825 27320 273 t K t 密度、黏度修正：； 0.910.1 000 (/)( /)RmRmv v 可查表得知(工业通风附录九） 。 0m R 计算得各管段动压及比摩阻如表 7 所示： 表 7 管道动压及比摩阻 管段 动 压 Pd Pa比摩阻 Rmo Pa/m比摩阻 Rm Pa/m 135.49101.4 235.49101.4 341.168.31.16 425.414.20.6 525.414.20.6 17 计算各管段的水力计算数据如表 8 所示。 5.5 对并联管路进行阻力平衡对并联管路进行阻力平衡 汇合点 A: ， 1 P20.4Pa 2 P20.4Pa 12 1 37.1 37.1 0% 10% 31.3 PP P 此时，系统处于平衡状态。 5.6 计算系统总阻力计算系统总阻力 ( m)20.425.5 1520.9760842PR lzPa 5.7 选择风机选择风机 风机风量 ， 3 1.151.15*33923901/ f LLmh 风机风压 ，1.151.15*842968.3 a f PPP 选用离心风机：472.4ANO 3 4420/ f Lmh1314 f PPa 风机转速，电机直联传动；2900 / minnr 配用型电动机，电动机功率。 2 Y1322S 5.5NkW 18 表 8 管道水力计算表 管段 编号 流量 m3/h M3/s 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 单位长度比 摩阻 Rm