车间除尘课程设计.doc

课 程 设 计题 目除尘系统设计学 院专 业班 级学生姓名指导教师目录1 前言- 3 -2 设计任务书- 3 -2.1 设计目的- 3 -2.2 设计任务与要求- 3 -2.3 设计资料- 4 -3 设计说明书- 6 -3.1 集气罩的设计- 6 -3.1.1 设计原则- 6 -3.1.2 集气罩尺寸参数的确定- 6 -3.1.3 控制点控制速度vx的确定- 7 -3.1.4 排风量的确定- 9 -3.2 除尘器的选型与设计- 9 -3.2.1 除尘器类型比选- 9 -3.2.2 除尘器的选型- 10 -3.3 管道、弯头及三通的设计- 11 -3.3.1 管道设计原则- 11 -3.3.2 管道的初步设计- 11 -3.3.3 管径与管内流速的确定- 12 -3.3.4 弯头的设计- 13 -3.3.5 三通的设计计算- 13 -3.3.6 管段长度的确定- 13 -3.4 压损平衡设计- 14 -3.4.1 管段压损计算- 14 -3.4.2 压力校核- 16 -3.4.3 除尘系统总压力损失- 17 -3.5 风机的选择与校核- 17 -3.6 电机的选择与校核- 18 -3.7 车间布置- 19 -3.7.1 车间布设原则- 19 -3.7.2 车间大门与窗户的设计- 20 -3.7.3 车间总体布局- 20 -3.8 有关说明- 20 -4 参考文献- 21 -1 前言在工业生产过程中，常常出现各种粉尘和有害气体。目前最常用的控制方法是将有害的物质在发生源直接收集起来，经过净化设备净化后排到大气中取，这就是局部气体净化系统，这种净化系统所需要的风量最小，效果好，能耗少。局部通风系统分为局部进风和局部排风两类。生产实际工作中采用局部排风较多。局部排风净化系统主要由集气罩，排风管道，净化设备，风机，烟囱等组成。2 设计任务书2.1 设计目的通过对大气污染净化系统的工艺设计，初步掌握大气污染净化系统设计的基本方法，培养利用已经学过的理论知识综合分析问题，并提高解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册的能力。2.2 设计任务与要求1.集气罩的设计:控制点控制速度vx的确定，集气罩排烟量、尺寸的确定2.除尘器的选型与设计：确定除尘器类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。3.管网布置及计算：确定各装置的位置、管道布置及管内流速。并计算各管段的管径、长度、流速以及系统总压损。4.风机及电机的选择设计：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。5.门窗位置、数量根据需要自行设计。6.编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写。包括方案的确定、设计计算、设备选择和有关设计的简图等内容。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分。文字应简明、通顺，内容正确完整，书写工整，装订成册。7.图纸要求(1)除尘系统平面布置图一份(2)除尘器立面图一份2.3 设计资料1. 设计题目：车间除尘系统设计2. 课题已知条件：（1） 车间面积与两台产生污染设备的位置（见图1）。此图仅给出方柱及污染源相对位置，门、窗位置及墙厚由设计定；（2） 产生污染源设备的情况污染源：立方体 长宽高=12006001000操作条件：20 101.3KPa污染源产生轻矿物粉尘，以轻微速度发散到尚属平静的空气中。（3） 在该污染设备的顶部设计两个伞形集气罩，罩口边须距离污染源上平面H=600mm时才操作正常。（4） 管道和集气罩均用钢板制作钢管相对粗糙度 K=0.15排气筒口离地面高度12m （5） 除尘器 查找产品目录进行设备选型（6） 有关尺寸墙厚 240mm 方块柱 300300车间大门 可取 20102010 30103010 25502410 40104010窗台到地面距离: 民 房 900700mm 工业用房 1.02.0 m 仓 库 1.52.0 m3 设计说明书3.1 集气罩的设计3.1.1 设计原则1.集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物的扩散限制在最小范围内，以便防止横向气流的干扰，减少排风量。 2.集气罩的吸气方向尽可能与污染气流的运动方向一致，充分的利用污染气流的初始动能。3.尽量减少集气罩的开口面积，减少排风量。4.集气罩的吸气气流不允许先经过工人的呼吸区再进入罩内。5.集气罩的结构不应妨碍工人操作和设备检修。 根据以上原则选取冷过程上部集气罩，为避免横向气流干扰，在罩口设置活动挡板，以保证罩口气流速度分布均匀。如右图所示。3.1.2 集气罩尺寸参数的确定本设计中污染源尺寸为 LWH=12006001000，故适宜采用矩形集气罩.1集气罩口长边设罩口长边尺寸为l，污染源长边尺寸为L，则L=0.8H+l已知l=1200mm，H=600mm，故L=1680mm；2.集气罩口短边B=0.8W+H=1080mm由于空间限制，B只能为2630-120=1020mm。3.集气罩口周长为避免横向气流干扰，要求罩口至污染源距离H尽可能小于或等于0.3L，即H504mm，比题设条件小，故需在罩口四周加设活动挡板，考虑到空间限制，集气罩可设计为三面敞开形式，罩口敞开面周长为P=10202+1680=3720mm。4.集气罩扩张角为保证罩口吸气速度均匀，吸气罩的扩张角不应大于60，本设计中取60，5.集气罩高度h=L2tan=16802tan60=485mm 取480mm。为提高集气罩的控制效果，减少无效气流的吸入，罩口加设法兰边。法兰边宽150200mm，本设计取160mm，则集气罩总高为h=h+168=480+170=650mm3.1.3 控制点控制速度vx的确定当污染源为污染物发生量较小的冷过程源时，可以采用速度控制法进行外部集气罩的设计。采用控制速度法计算集气罩的排风量，关键在于确定控制速度vx和集气罩结构、安设位置及周围气流运动情况，一般通过现场实测确定。由于本例缺乏现场实测数据，设计时参考表1-表4确定表1 污染源的控制速度vx污染物的产生状况举例控制速度/m.s-1以轻微的速度放散到相当平静的空气中蒸汽的蒸发，气体或烟气敞口容器中外逸0.250.5以轻微的速度放散到尚属平静的空气中喷漆室内喷漆，断续地倾倒有尘屑的干物料到容器中，焊接0.51.0以相当大的速度放散出来，或放散到空气运动迅速的区域翻砂、脱模、高速（大于1m/s）皮带运输机的转运点、混合、装货或装箱1.02.5以高速放散出来，或是放散到空气运动迅速的区域磨床，中破碎，在岩石表面工作2.510表2 按周围气流情况和污染物危害性选择风速周围气流情况控制风速/(m/s)危害性小时危害性大时无气流或容易安装挡板的地方0.200.250.250.30中等程度气流的地方0.250.300.300.35较强气流或不按挡板的地方0.350.400.380.50强气流的地方0.50.5非常强气流的地方1.01.0表3 按污染物危害性及集气罩形式选择控制风速危害性圆形罩侧面方形罩伞形罩一面开口两名开口三面开口四面开口大0.380.500.50.630.88中0.330.450.380.500.78小0.300.380.250.380.63由上述知集气罩为矩形，三面开口且设置挡板；根据题设条件，污染源产生轻矿物粉尘，以轻微速度发散到尚属平静的空气中。表4敞开断面处流速罩子形式断面流速（m/s）罩子形式断面流速（m/s）四面敞开三面敞开1.01.270.91.0两面敞开一面敞开0.760.90.50.76综合考虑上述因素及安全性，采取最大值原则，由表4得敞开断面处控制流速vx在0.91.0之间。但考虑到流速太大时，会造成动力消耗过大，故可取 vx=0.9m/s。3.1.4 排风量的确定Q=KPHvx=1.43.720.650.9=3.047 m3/s=10969.2 m3/h式中：P-罩口敞开面周长，m；H-罩口至污染源距离，m； K-考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数，通常取K=1.4； vx-控制速度。3.2 除尘器的选型与设计3.2.1 除尘器类型比选表5 各种除尘器的效率对比除尘器名称全效率/%不同粒径（m）时的分级效率/%055101020204444带挡板的沉降室58.67.522438090普通的旋风除尘器65.31233578291长椎体旋风除尘器84.240799299.5100喷淋塔94.5729698100100电除尘器97.09094.59799.5100文丘里除尘器99.59999.5100100100袋式除尘器99.799.5100100100100表6 各种除尘设备投资和运行费用设备投资费用（万元）运行费用（万元）高效旋风除尘器100100袋式除尘器250250电除尘器450200塔式洗涤器270260文丘里洗涤器220500本方案根据运行稳定性，一次性投资及处理效率、运行成本等综合考虑，选用袋式除尘器。3.2.2 除尘器的选型1.选型除尘器选用LD14-112型机械振打袋式除尘器，其技术性能见下表5表7 LD14-112型 机械振打袋式除尘器型号形式分室数滤袋数过滤面积/m2处理气量/(m3/h)压力损失/Pa排出管数质量/kg尺寸/mmALLD14-112单列811222433600980111998225060002.规格参数滤袋：圆形带进出风方式：下进风上出风袋过滤方式：内滤式滤料：208涤纶绒布每个除尘箱过滤面积为28m2,由14条滤袋组成，每条滤袋直径220mm，长为3100mm,过滤面积为2m2。3.校核过滤面积：A=qv60vF式中：vF-过滤气速，vF=1.02.0m/minqv-欲处理的烟气量，m3/h。则：A=qv60vF=21938601.7=215m2224m2，所以所选除尘器符合要求。3.3 管道、弯头及三通的设计3.3.1 管道设计原则1. 管道系统布置应从总体布局考虑，统一规划，合理布局。力求简单、紧凑，安装、操作、维修方便，尽可能缩短管线长度，减少占地空间，适用、美观、节省投资。2. 管道应尽量集中成列、平行敷设，并应尽量沿墙或柱子敷设。管径大的或保温管道应设在靠墙侧。3. 管道与梁、柱、墙、设备及管道之间应有一定的距离，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩的要求，一般不小于100200mm。4. 管道应尽量避免遮挡室内采光和妨碍门窗启闭；应不妨碍设备、管件、阀门和人孔的操作和检修；应不妨碍起重机的工作。5. 管道通过人行道时，与地面净距应不小于2m。6. 除尘管道力求顺直，保证气流畅通。分支管与水平管或倾斜主干管连接时，应从上部或侧面接入；三通管的夹角一般不大于30。7. 进行管道压力损失计算时，管段长度一般按两管件中心线之间的距离计算，不扣除管件（如三通、弯头）本身的长度。8. 对并联管道进行阻力平衡计算，除尘系统小于10%，否则进行管径调整。3.3.2 管道的初步设计3.3.3 管径与管内流速的确定表8 除尘风管内最低风速m3/h粉尘类别粉尘名称垂直风管(m/s)水平风管(m/s)矿物粉尘重矿物粉尘1416轻矿物粉尘1214灰土、沙尘1618干细型沙1720金刚砂、刚玉粉1519本设计中，污染物为轻矿物，由表得水平管内最低流速为14m/s，垂直管为12m/s。考虑要用到垂直管和水平管两部分，初选流速为14m/s，1. 管段1、2：由Q=3.047m/s，vx=14m/s，根据下式求得管径：d1=4Q1vx=43.0473.1414=526mm根据全国通用通风管道设计计算表取标准管径d1=530mm管径d1=d2=530mm管内实际流速v1=v2=4Qd2=43.0473.140.532=13.82 m/s 不符合要求。根据全国通用通风管道设计计算表取标准管径d1=500mm管径d1=d2=500mm管内实际流速v1=v2=4Qd2=43.0473.140.52=15.53 m/s 符合要求。2. 管段3：由Q3=Q1+Q2=6.094m/s，根据下式求得管径：d3=4Q3V=46.0943.1415.53=707mm根据全国通用通风管道设计计算表取标准管径d3=700mm 。管内实际流速v2=4Qd2=43.04723.140.72=15.84m/s 符合要求。3. 管段4、5:因为Q4=Q5=Q3=6.094m/s，所以v5=v4=15.84m/s。 3.3.4 弯头的设计管段1：设计一个90弯头。该管段管径为d1=500mm，根据通风除尘设备设计手册得R/d=1.5时，阻力系数=0.18。管段2：设计一个120弯头。该管段管径为d2=500mm，根据通风除尘设备设计手册得R/d=1.5时，阻力系数=0.20。管段4：设计两个90弯头。该管段管径为d4=700mm，根据通风除尘设备设计手册得R/d=1.5时，阻力系数=0.18。3.3.5 三通的设计计算在管段1、2、3交接处安装一个30直流三通。使得车间两个污染源的粉尘均能顺利进入管段3以及其后的管道系统。根据通风除尘设备设计手册查得=30时，1=0.02，2=0.21管段1、2的管径：d1=d2=500mm，经过三通后的管径d3=700mmL5d3-d1=5700-500=1000mm3.3.6 管段长度的确定根据管段设计原则第7条，沿程损失计算应为两管件中心线之间的距离计算，不扣除管件（如三通、弯头）本身的长度。除尘器进口高度：3653mm管段1：L1=1400+6000+900=8300mm管段2：L2=880+1040=1920mm管段3：L3=1030+550=1580mm管段4：L4=10000mm管段5：L5=12000mm3.4 压损平衡设计3.4.1 管段压损计算管段1：1）管段L1=8300mm， /d=0.0329， 动压为123.62 Pa。则摩擦压力损失PL1=ld v22=8.3000.0329123.62=33.76 Pa2）局部阻力包括： 矩形伞形集气罩：=60，=0.1290弯头，取R=1.5D， =0.18=30的直流三通，=0.02故=0.32则局部压力损失为：Pm1=v22=0.32123.62=39.56 Pa管段2：1）管段L2=1920mm， /d=0.0329， 动压为123.62 Pa。则摩擦压力损失PL2=ld v22=1.9200.0329123.62=7.81 Pa2）局部阻力包括： 矩形伞形集气罩：=60，=0.12120弯头，取R=1.5d，=0.20吸入三通（支管）=30，如图，=0.21，故=0.53则局部压力损失为：Pm2=v22=0.53123.62=65.52 Pa管段3：1）管段L3=1030mm /d=0.0219，动压为128.67 Pa。则摩擦压力损失PL3=ld v22=1.0300.0219128.67=4.45 Pa2）局部阻力包括：除尘器压力损失 Pmc=980Pa合流三通 =0.18除尘器入口，由已知条件知除尘器入口尺寸为1000750，该管段直径为d3=700mm，为渐扩和变径管连接，取渐扩和变径管长度l=550mm，如图tan2=121000-700550=0.272，=30F1F0=410007007002=1.95，=0.26则局部压力损失为：Pm3=980+v22=980+（0.18+0.26）128.67=1036.61 Pa管段4：1）管段L4=10000mm，/d=0.0219，动压为128.67 Pa。则摩擦压力损失PL4=ld v22=100.0219128.67=28.18 Pa2）局部阻力包括：两个90弯头，取R=1.5D， =0.18除尘器出口尺寸10001000，管段直径为700mm，为渐缩管连接，取渐缩管长度l=400mm，如图tan2=121000-700400=0.375，=40，=0.10故=0.46则局部压力损失为：Pm4=v22=0.46128.67=59.19Pa管段5：1）管段L5=12000mm，/d=0.0219，动压为128.67 Pa。则摩擦压力损失PL4=ld v22=120.0219128.67=33.81 Pa2）局部阻力包括：风机入口，预选C6-48No10C 型号离心通风机。风机入口直径800mm，为渐扩管连接，取渐扩管长度l=400mm，如图tan2=12800-700200=0.25，=30，F1F0=8007002=1.3， =0.07带扩散管的伞形风帽 =0.60故=0.67则局部压力损失为：Pm4=v22=0.67128.67=86.21 Pa3.4.2 压力校核并联管路阻力损失平衡计算：结点A: P1=PL1+PM1=33.76+39.56=73.32 Pa，P2=PL2+PM2=7.81+65.52=73.33 Pa，P1-P2P1=73.33-73.3273.33=0.01%10%，由此可知，结点压力平衡，管径选择合理。3.4.3 除尘系统总压力损失以最大阻力线路计算：P=P1+P2+P3+P4+P5=73.32+73.33+1041.06+87.37+120.02=1395.1 Pa将上述计算结果列入表 中表9 通风系统水力计算表管段编号流量Q(m/s)管长l(m)管径d(mm)流速v(m/s)/d/m-1动压v22/Pa摩擦压损PL(Pa)局部压损系数局部压损PM(Pa)管段总压损P(Pa)12.8128.350015.530.0329123.6233.760.3239.5673.3222.8121.9250015.530.0329123.627.810.5365.5273.3335.6241.5870015.840.0219128.674.450.441036.611041.0645.6241070015.840.0219128.6728.180.4659.1987.3755.6241270015.840.0219128.6733.810.6786.21120.023.5 风机的选择与校核1.通风机风量Q0=1+K1Q式中：Q0-通风机的风量(m3/h)K1-考虑系统漏风时的安全系数，除尘系统管道取K1=0.10.15Q-管道系统的总风量(m3/h)故通风机风量为：Q0=1+K1Q=1.121938=24132m3/h2.通风机风压P0=P1+K20=P1+K2Tp0T0p式中：K2-安全系数，除尘管道取K2=0.150.20；0、p0、T0-通风机性能表中给出的空气密度、压力和温度，通常p0=101328Pa，对于通风机T0=293K，0=1.2kg/m3。故通风机风压为：P0=P1+K2=1395.1 1.16=1618.32 Pa3.设备选型根据上述风量和风压，选用C6-48No10C型离心通风机，性能与选用件见表3表10 C6-48型排尘离心通风机性能与选用件表转速（r/min）全压（Pa）风量（m3/h ）电动机三角带主轴带轮电机带轮电机导轨（二套）型号kW型号根数内周长（mm）代号代号代号1000190314812398334050Y180L-422C3450065C350048C3355ST020103校核：对于C6-48No10C型离心通风机，当转速为1000r/min时，压力损失：除尘系统总压力损失为1618.32 Pa，其值在所选风机全压19031481Pa内，故压力满足要求。风量：除尘系统计算风量为24132m3/h，所选风机风量范围2398334050m3/h内，基本符合要求。综上所述，风机选型符合系统要求。3.6 电机的选择与校核根据所选风机选择配套电机Y180L-4，其技术数据参见表4.表11 电动机技术数据 同步转速1500r/min（4极），频率50Hz，额定电压380V功率（kW）型号电流（A）转速（r/min）效率（%）功率因数cos堵转转矩（Nm）堵转电流（A）最大转矩（Nm）额定转矩（Nm）额定电流（A）额定转矩（Nm）22Y180L-442.5147091.50.862.07.02.2复核电动机功率：Ne=Q0P0K / (3600100012)式中：K-电动机备用系数，对于通风机，当电动机功率大于5Kw时，取K=1.15；1-通风机的全压效率，一般取0.5-0.7；2-机械传动效率，V带传动取