安全工程工业通风课程设计.doc

课课 程程 设设 计计 课题名称课题名称 某企业车间除尘系统设计某企业车间除尘系统设计 专业名称专业名称 安全工程安全工程 所在班级所在班级 安本班安本班 学生姓名学生姓名 学生学号学生学号 指导教师指导教师 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：安全工程 1. 设计题目：某企业生产车间除尘系统设计 2. 设计期限：自 2010 年 12 月 12 日开始至 2010 年 12 月 25 日完成 3. 设计原始资料：1）某企业生产车间平面布局；2）抛光间、打孔间局部排风 罩风量；3）暖通空调制图标准 GBT50114-2001；4）通风系统方案的确定、系 统划分应注意的问题 5） 简明通风设计手册 。 4. 设计完成的主要内容：1）抛光车间除尘系统设计与计算；系统划分与风管 布置；风管的材料选择；2）打孔车间除尘系统设计与计算；3）抛光车间和打 孔车间及通风系统轴测图与平面图。 5. 提交设计（设计说明书与图纸等）及要求：提交一份某企业生产车间除尘系 统设计报告和设计图纸两张。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 5 日 指导老师（签名）： 学 生（签名）： 目录目录 1 前言 .3 2 车间简介 .4 3 抛光和打孔车间通风除尘系统设计与计算 .5 3.1 系统和设备的布置.5 3.2 风管系统的进口.6 3.3 弯头.6 3.4 除尘器的选择 .6 3.5 风管断面形状的选择.7 3.6 风管的材料 .7 3.7 抛光水力计算.7 3.7.1 计算各管段的局部阻力系数.8 3.7.2 计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力.9 3.7.3 对并联管路进行阻力平衡.10 3.7.4 计算系统的总阻力和选择风机 .11 3.8 打孔车间的水力计算和风机的选取 .11 4 结束语.15 参考文献.15 1 1 前言前言 在工业生产过程中散发的各种有害物（粉尘、有害蒸汽和气体）以及余热 和余湿，如果不加控制，会是室内外空气环境受到污染和破坏，危害人类的健 康、动植物的成长，影响生产过程的正常运行。为保障广大职工和居民的身体 健康，创造良好的劳动和生活环境和保护大气环境，防尘工作、通风工程已成 为企业生产不可或缺的一部分。 该企业抛光生产车间产生的粉尘有：抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石 棉粉尘） ，打孔车间产生较大颗粒的木块和刨花。此粉尘由于吸入人体后不能排 出易造成矽肺、石棉肺或尘肺而车间内国家卫生标准规定石棉粉尘及含有 10% 的石棉粉尘最高允许浓度为 2mg/m3，因此需采取有效的通风措施在有害物产生 地点直接把它们收集起来，经过净化处理排至室外，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。 2 2 车间简介车间简介 2400 4800480048004800 600024006000 24006000 6000 1200 920 3020 3200 20301550 4715 A C CA 图一 某企业的抛光车间和打孔车间的平面图 1） 、该厂房设有三个抛光间，每个抛光间有一台抛光机，距离外墙 3200mm。其布局如图 2-1 所示。抛光机有 1 个抛光轮，抛光轮为布轮，其直径 为 D=200mm，抛光轮中心标高 1.2m。抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污 垢及加亮镀件。在抛光过程中会产生大量的粉尘，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 其主要成分有：抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘） ，抛光机的排 风罩采用接受式侧排风罩，排风罩口尺寸为 300*300 mm 图 2 接受式侧排风罩图 2 打孔车间有两台打孔机，打孔机在工作时会产生较大颗粒的木块和刨花。 打孔机中心标高 900mm，排风罩采用上部吸气罩，排风罩口尺寸为 300*300mm， 风量 L=1300 m3/h。 图 3 密闭罩示意图 为了给操作者营造一个良好的工作环境，预防职业病，使粉尘不影响抛光 质量，该抛光系统需要设计一个通风除尘系统与之相配合。 抛光和打孔车间除尘系统工艺流程应如下： 打磨抛光打孔产生粉尘排风罩风管除尘器风机排放 3 3 抛光和打孔车间通风除尘系统设计与计算抛光和打孔车间通风除尘系统设计与计算 3.13.1 系统和设备的布置系统和设备的布置 为便于运行管理，且该车间三个厂房的空气处理要求相同、室内参数要求 也相同，因此可以设计成由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系 统。 除尘风管尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水平夹角最好大于 45风 管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计和采样孔等）或 预留安装测量装置的接口。调节和测量装置设在便于操作和观察的地点。风管 的布置还要求顺直，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。除尘管道宜采用圆形钢制风管，其接 头和接缝应严密，管道一般应明设，对有爆炸性危险的含尘气体，应在管道上 安装防爆阀，且不应地下铺设。 3.23.2 风管系统的进口风管系统的进口 它能改善排放粉尘有害物的工艺和工风管系统的进口处是各种形式的集气 吸尘罩作环境，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。集气罩尽量靠近设在有害物源附近并将其围罩起来，既不妨碍工作又 有效控制粉尘。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。 3.33.3 弯头弯头 弯头是连接管道的常见构件，其阻力大小与弯管的曲率半径 R（弯管中 心线圆弧的半径，常用弯管直径 d 的倍数表示）以及弯管制作过程中分的节数 等因素有关。R 越大，阻力损失越小。在设计中一般采用 R=12d. 3.43.4 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。在这里选择旋风除尘器。旋风除 尘器是利用气流旋转过程中作用在尘粒上的惯性离心力，使尘粒从气流中分离 的设备。经查资料（表 1） 表 1 各种常用除尘器的综合性能表 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595988001200中中 经查表：抛光车间选了 XZZ-III-D750 型号的旋风除尘器，打孔车间选了 XZZ-III-D560 3.53.5 风管断面形状的选择风管断面形状的选择 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。 3.63.6 风管的材料风管的材料 风管的材料应根据使用要求和就地取材的原则选用。 薄钢管是最常用的材料，有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种。他们的优点是易于 工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度。镀锌钢板具有一定的防腐性能， 适用于空气湿度较高或室内潮湿的通风、空调系统，有净化要求的空调系统。 硬聚氯乙烯塑料板适用于有腐蚀作用的通风、空调系 3.73.7 抛光水力计算抛光水力计算 1） 、对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 1-4-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单 位长度摩擦阻力。 根据工业通风（第三版 孙一坚主编）书中表 6-4，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。 旋风除尘器不考虑漏风管段 4 和 5 及 6 的计算风量为 12003=3600 m3/h。 器 冲激式除尘器59510001600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 根据工业通风（第三版 孙一坚主编）书中表 6-4。 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 潮湿粗刨花、大块湿木屑1820 棉絮810 麻1113 纤维粉尘 石棉粉尘1218 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。 管段 1 根据 L1=1200 m3/h（0.33/s） ，V1=18 m/s 由工业通风（第三版 孙一坚 3 m 主编）书中附录 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 8 的通风管道统一规格。 D1=160 =28 Pa/m 1m R 同理可查的管径 4、5、6 的管径及比摩阻，具体结果见表 3. 4. 确定管段 2、4 的管径及比摩阻，具体结果见表 3. 5.根据附录 7 确定各管段的局部阻力系数 （1）管段 1 矩形伞形罩 =60 1=0.16 90弯头（R/D=1.5） 2 个 =0.172=0.34 45弯头（R/D=1.5） 1 个 =0.12 合流四通（1-4）见图 3 图 3 合流四通图 根据 V2/V1=1, 表 2 合流吸入四通局部阻力系数表 V2/V10.60.81.01.21.41.6 1000000 210.40.20.10.050.16 查得 14=0.2 =0.16+0.34+0+0.12+0.2=0.82 （2）管段 2 矩形伞形罩 = 90， 1=0.16 90。弯头（R/D=1.5）2 个 2=0.172=0.34 合流四通（2-4）见图 3 查得 24=0 0.160.340.5 （3）管段 3 矩形伞形罩 = 60， 1=0.16 90。弯头（R/D=1.5）2 个 2=0.172=0.34 45。弯头（R/D=1.5） 1 个 3=0.12 合流四通（3-4）如图 3 查得 35=0.2, 0.160.340.120.20.82 (4) 管段 4 除尘器进口变径管（渐扩管） 除尘器进口尺寸 347448mm，变径管长度 400mm， 1 (448280) 0.21 2400 tg =12 =0.38 90。弯头（R/D=1.5） 2 个 =0.172=0.34 =0.38+0.34=0.72 （5）管段 5 除尘器出口变径管（渐缩管） 除尘器进口尺寸 347347mm，变径管长度 L=400mm, 1347300 0.059 2400 tg =3.36 因为时，=0.1045 90。弯头（R/D=1.5） 2 个 , =0.172=0.34 风机进口渐扩管 近视选出一台风机，风机进口直径 D=400mm, 变径管长度 l=400mm 2 0 6 400 ()3.06 300 F F 1400300 0.125 2400 tg =7.13 =0.09 =0.1+0.34+0.09=0.53 (6) 管段 6 风机出口渐扩管 风机出口尺寸 D=400mm,D7=300mm 2 7 300 ()0.56 400 F F 出 1400300 0.125 2400 tg =7.13 0 带扩散管的伞形风帽（h/D0=0.5） =0.60 =0.60+0=0.60 6） 、计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力，计算结果见表 1. 7） 、对并联管路进行阻力平衡 为了保证各送、排风点达到预期的风量，两并联支管的阻力必须保持平衡。 对一般的通风系统，两支管的阻力差应不超过 20%；除尘系统应不超过 10%。若 超过上述规定，可采用调整支管管径、增大风速和阀门调节这三种方法使其阻 力平衡。该系统为除尘系统，故两支管的阻力差应不超过 10%。 （1）汇合点 A P1=402.41 Pa, P2=227.20Pa, %10% 5 . 43 - 1 21 P PP 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 根据公式有 1/0.2251/0.225 2 22 2 227.20 ()160()126.11 402.41 DDmm 根据通风管道统一规格，取=150mm 2 D 此时仍处不平衡状态，如继续减小管径，取 D2=140mm，仍处不平衡状态。 因因此决定取，在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。mmD150 2 由于我所选的是合流四通，管 1 和管 3 是完全对称的，管段 2 作相应调整 达到平衡后，相应管段 1 和管段 3 也会平衡，故不需再做重复考虑 表 3 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 Pa/m 摩擦 阻力 Rm.l Pa 管道阻 力 Rml+z Pa 备注 11200（0.33）9.0016018194.40.82159.4127243402.41 21200（0.33）4.8016018194.40.5097.2027130227.20阻力不平衡 31200（0.33）9.0016018194.40.82159.4127243402.41 43600（0.99）4.6526016153.60.72110.61151.2161.80 53780（0.99）4.0534014117.60.5362.3832.494.70 63780（0.99）7.4034014117.60.6070.6859.2129.80 21200(0.33)15019216.6108.3238.3 除尘器1200.0 3.7.4 计算系统的总阻力和选择风机 8.通风除尘系统总阻为 P=（Rml+Z）=402.41+161.80+94.70+129.80+1200=1988.71Pa 9.选择风机 1、根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。例如输送清洁 空气，选用一般的风机；输送有爆炸危险的气体或粉尘，选用防爆风机。 2、考虑到风管、设备的漏风及阻力的计算不精确，应按下式的风量、风压 选择风机： 风机风量 Lf =1.15L=1.153600=4140 m3/h 风机风压 Pf =1.15 =1.152571.09=2287.01 Pa 选用 C4-7311NO.3.6 排尘类离心通风机,可用于输送含尘埃、木屑、纤维 的气体。 风机风量 ；风机风压 ，smLf/4270 3 af PP1716 风机转速 n=3150r/min 皮带传动； 配用 Y112M24kw 型电动机。 3.8 打孔车间的水力计算和风机的选取打孔车间的水力计算和风机的选取 1） 、对附录图 xx 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。 根据工业通风（第三版 孙一坚主编）书中表 6-4，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。 管段 1 根据 L1=1300 m3/h（0.36/s） ，V1=16 m/s 由工业通风（第三版 孙一坚 3 m 主编）书中附录 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 8 的通风管道统一规格。 mm170D1moPa/2R 1m 同理可查的管径 3、4、5 的管径及比摩阻，具体结果见表 3. 4） 、 确定管段 2、4 的管径及比摩阻，具体结果见表 3. 5） 、根据附录 7 确定各管段的局部阻力系数 打孔车间风量 L,速度 V,管径 D 和单位长度摩擦阻力系数 R 的确定和前面抛光车间各数据确定的步骤都是一样 m 的。 6） 、查附录 10，确定各管段的局部阻力系数。 管段 1 设备接收式侧排气罩: 它的尺寸是 300*300 ，=60，查得 =0.16 1 90弯头（R/D=1.5)1 个 =0.17 2 圆形三通（13） （见图 5） 图 5 圆形三通 取 R /D=2; L /L =1300/2600=0.5 查表得 =0.03。 0233 =0.16+0.17+0.03=0.36 管段 2 由于管段 1 和管段 2 完全对称，并且流量和流速都相等，计算步骤都一致 所以： 设备接收式侧排气罩: 它的尺寸是 300*300 ，=60，查得 1=0.16 90弯头（R/D=1.5)1 个 2=0.17 圆形三通（13） ， （见图 5） 取 R0/D=2; L2/L3=1300/2600=0.5 查表得 3=0.03 =0.16+0.17+0.03=0.36 管段 3 90弯头（R/D=1.5)2 个 1=0.172=0.34 除尘器进口变径管（渐扩管） ，除尘器进口尺寸 368368mm，变径管长度 500 mm，,，=7.29，查得 2 1 0 368 ()2.35 340 F F 1368240 0.128 2500 tg =0.08 =0.34+0.08=0.42 管段 4 除尘器出口变径管（渐缩管） ，除尘器出口尺寸 285mm（圆管） ，变径管长度 l=500 mm，1=tan45，查得 1=0.10 1285260 0.015 2500 tg 90弯头（R/D=1.5)2 个 2=20.17=0.34 风机进口渐扩管，先近似选出一台风机，风机进口直径 D1=400mm，变径 管长度 l=500 mm， 2 0 4 400 ()2.37 260 F F 1400260 0.14 2500 tg ,=8，查得 =0.08 =0.10+0.34+0.08=0.52 管段 5 风机出口渐缩管，风机出口尺寸 400300 mm，D5=260mm, 1400260 0.14 2500 tg =8，45 查得 1=0.1 带扩散管的伞形风帽() 查得 =0.65 . 0/ 0= Dh 2 =0.1+0.6=0.7 7） 、计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见表 4： 表 4 打孔车间管道水力计算表 管 段 编 号 流量 （m/h (m/s) 长度 l(m) 管径 D(mm ) 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 摩擦 阻力 摩擦阻 力 Rml (Pa) 管段阻力 Rml+Z (Pa) 备 注 11300 (0.361) 6.0170161530.365520120175 21300 (0.361) 6.0170161530.365520120175 32600 （0.72 ） 6.5240161530.42641384.5148.5 42600 （0.72 ） 5.5260141170.69819.531112 8） 、对并联管路进行阻力平衡 为了保证各送、排风点达到预期的风量，两并联支管的阻力必须保持平衡。 对一般的通风系统，两支管的阻力差应不超过 20%；除尘系统应不超过 10%。若 超过上述规定，可采用调整支管管径、增大风速和阀门调节这三种方法使其阻 力平衡。该系统为除尘系统，故两支管的阻力差应不超过 10%。 汇合点所用的是圆形三通，管段 1 和管段 2 是完全对称的，并且它们的总 阻力也是一样的，故它们的阻力永远都是平衡的。 9） 、 计算系统的总阻力和选择风机 系统的总阻力： am PZlRP 8 . 1457870 3 . 152112 5 . 148175)( 1010） 、选择风机： （1） 、根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。例如输送 清洁空气，选用一般的风机；输送有爆炸危险的气体或粉尘，选用防爆风机。 （2） 、考虑到风管、设备的漏风及阻力的计算不精确，应按下式的风量、 风压选择风机： 风机风量 hmLLf/2990260015 . 1 15 . 1 3 风机风压 af PPP1657144115. 115 . 1 选用 C4-7311NO.3.6 排尘类离心通风机,可用于输送含尘埃、木屑、纤维 的气体。 风机风量 ；风机风压 smLf/3150 3 af PP1863 风机转速 n=3150r/min 皮带传动； 配用 Y112M24kw 型电动机。 4.4.除尘系统安全防护与维护除尘系统安全防护与维护 5 2600（0 .72） 7.4260141170.7829.570.3152.3 除 尘 器 870 4.14.1 除尘系统安全防护除尘系统安全防护 4.1.1 平台、梯子及照明 1） 、 对经常检查、维修和人员通过的地点设计平台、栏杆。 2） 、 平台一切敞开的边缘均应设置安全防护护栏，防护栏的高度应高于 1050mm 3） 、除尘设备的内部应设置 36V 检修照明灯，照明灯的最低光度密度 10， 适用光源为汞灯或钠灯。 4.1.2 抗振加固 1） 、 除尘管道的支、吊架应紧固可靠，锈蚀严重应及时更换。 2） 、 除尘管道不得浮放于支架上，应设有固定管箍。 3） 、 除尘器不得浮放于地坪上，应有固定措施 4） 、 管道穿过楼或墙板时，管道外径应与墙或楼板有一定间隙。 5） 、通风机进、出口管要有固定装置（托架或支承架） 。 4.1.3 防雷及防静电 1)、 户外大中型除尘器在非雷保护范围时应设防雷装置。其防雷装置应与 电控接地设计。 2） 、 除尘设备和金属结构接地 3） 、 将袋式除尘器本体接地 4.24.2 除尘系统安全维护除尘系统安全维护 4.2.1 风管的维护 1） 、经常检查风口、发兰连接处、清