某车间除尘系统设计..

1 目 录 第 1 章 课程设计任务书 3 第 2 章 局部排风除尘系统的组成 7 2 1 集气罩 7 2 2 除尘设备 7 2 3 风机 8 2 4 风管 8 2 5 其他设备 8 第 3 章 除尘系统设计计算 9 3 1 集气罩的设计计算 9 3 1 1 集气罩的集气原理 9 3 1 2 集气罩的设计 10 3 1 3 集气罩设计小结 12 3 2 管道的设计 13 3 2 1 管道设计的原则 13 3 2 2 管道分段计算 14 3 2 3 并联管路压力平衡计算 17 3 2 4 除尘系统总压力损失 18 3 2 5 管段设计小结 18 3 3 通风机 电动机的选择 20 3 3 1 通风机的分类及性能 20 2 3 3 2 通风机的应用 20 3 3 3 风机 电动机的选择 21 3 3 4 风机 电动机小结 22 3 4 除尘器的选择 23 3 4 1 除尘器简介 23 3 4 2 除尘器计算 24 3 4 3 除尘器的选择小结 25 第 4 章 车间布置 26 第 5 章 总结 27 第 6 章 参考文献 28 3 某车间除尘系统设计某车间除尘系统设计 第第 1 1 章章 课程设计任务书课程设计任务书 一 目的 课程设计的目的在于进一步巩固和加深课程理论知识 并能结合实践 学 以致用 本设计为车间除尘系统的设计 使学生得到一次综合训练 特别是 1 工程设计的基本方法 步骤 技术资料的查找与运用 2 基本计算方法和绘图能力的训练 3 综合运用本课程及其有关的理论知识 解决工程中的实际问题 4 熟悉 贯彻国家环境保护法及其有关政策 二 任务与要求 学生在限定时间内 必须在老师指导下独立 全面地完成此规定的设计 其内容包括 1 设计说明书一份 设计计算书一份 2 平面布置图一份 3 立面布置图一份 4 轴侧图一份 三 设计内容 1 集气罩的设计 控制点控制速度 V 的确定 集气罩排风量 尺寸的确定 2 管道的初步设计 管内流速确定 管道直径确定 弯头设计 4 直管长确定 三通设计计算 3 压损平衡计算 分段计算 压力校核 4 总压损计算 5 选风机 校核 6 电机选择 校核 7 车间大门设计 四 设计课题与有关数据 1 设计题 某车间除尘系统设计 说明 本设计为新建项目进行设计 项目设计完成后的验收标准有 大气污染物综合排放标准 GB16297 96 表 2 中二级标准 工业企业 设计卫生标准 TJ36 79 车间空气中有害物质的最高容许浓度标准 2 课题已知条件 a 车间面积与两台产生污染设备的位置 见附图一 b 产生污染源设备的情况 污染源 两个污染源水平放置 立方体 L W H 1200 600 1000 mm 操作条件 20 101 3kPa 污染源产生粉尘情况 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 c 在该污染设备的顶部设计二个伞形集气罩 罩口边须距污染面积 H 600mm 才操作正常 d 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 12m e 所用除尘器 5 LD14 型布袋除尘器布 该布袋除尘器阻力为 980Pa 长 4 5m 宽 2 2m 除尘器进口高度 3 6m 出口高度 8 9m f 有关尺寸 车间长宽高分别为 18 米 12 米 12 米 墙厚 240mm 方块柱 300 x300 车间大门 可取 2010 x2010 窗台到地面距离 民用房 900 700mm 工业用房 1 0 2 0cm 仓 库 1 5 2 0 m 附图一 车间平面及两个污染源的位置 图1 车间平面及两个污染源的位置 6 图2 除尘器尺寸图 型号 LD14 84型 过滤面积 168m2 最大风量 25200m3 h 7 第第 2 2 章章 局部排气通风系统的组成局部排气通风系统的组成 局部排气通风基本原理是通过控制局部气流 使局部工作范围不受有害物 的污染 并且造成符合要求的空气环境 典型的局部排气通风系统如图 2 所示 通常由下述几个部分组成 2 12 1 集气罩集气罩 集气罩是捕集含尘有害气体的设备装置 通过集气罩口的气流运动 可在 有害物散发地点直接捕集有害物而控制其在车间的扩散 保证室内工作区有害 物浓度不超过国家卫生标准的要求 集气罩设计应该考虑实际环境 工作场合 以与工作场合匹配为宜 从而最大程度上收集有害气体 减少扩散 2 22 2 除尘器除尘器 为了保护大气环境或回收原材料 当排气中的粉尘含量超过排放标准时 必须采用除尘器进行处理 达到排放标准后再排入大气 2 32 3 风机风机 风机由电动机带动 为空气流动提供动力 为了防止风机的磨损和腐蚀 一般把它装置在除尘设备的后面 2 42 4 风管风管 风管用于连接该系统的各个设备 提供气体流动的道路 风管布置要合 8 理 力求短 直 顺 风管布置设计的好坏关系到管内流体的压力损失大小 从而影响了风机的选择 2 52 5 其他辅助设备其他辅助设备 其他辅助设备包括清灰除尘设备等 保障系统的运行 9 第第 3 3 章章 除尘系统设计计算除尘系统设计计算 除尘系统通常由集气罩 通风管道 除尘器 通风机 电动机 烟囱等部 分组成 本章节将对各部分进行详细计算与选择 3 1 集气罩的设计计算集气罩的设计计算 污染物捕集装置按气流流动的方式分为吸气式和吹气式两大类 吸气捕集 装置按其形状分为两类 集气罩和集气管 对密闭的生产设备 若污染物在设 备内部发生时 会通过设备的孔和缝隙逸到车间内 如果设备内部允许微负压 存在时 则可采用集气管捕集污染物 如果设备内部不允许微负压存在或污染 物发生在污染源的表面时 则可用集气罩进行捕集 集气罩种类繁多 应用广泛 按集气罩与污染源的相对位置及围挡情况 可把集气罩分为三类 密闭集气罩 半封闭集气罩 外部集气罩 外部集气罩 又可分为上部吸气罩 下部吸气罩 侧吸罩 根据要求 本设计采用上部吸气 罩 3 1 13 1 1 集气罩的设计集气罩的设计 由题目设计条件和要求可知 本设计采用外部集气罩中的冷过程上部集气 罩 对于外部集气罩排风量的确定多采用控制速度法 1 控制点控制速度 Vx的确定 本设计中 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 所以污染源的控制速度按 大气污染控制工程 中表 13 2 可得 表表 13 213 2 外部集气罩污染源控制速度外部集气罩污染源控制速度 vx 污染物的产生状况举例 控制速度 1 sm 以轻微速度放散到相当平 静的空气中 某些化学槽的液面蒸发 如去油槽等 0 25 0 5 以轻微速度放散到尚属平 低速输料机 如检选胶带机 粉料装袋摩 0 5 1 0 10 静的空气中擦压砖机压砖喷漆箱 焊接台 电镀槽 等 以相当大的速度放散出来 或放散到空气运动迅速的 区域 破碎机 高速胶带运输的转运点 物料混 合 粉料装卸等 1 0 2 5 以高速放散出来 或放散 到空气运动迅速的区域 磨床 砂轮机 磨砖 切砖机 喷砂 喷 漆等 2 5 10 取 0 5 1 0 m s 之间 本设计选用 vx 0 6 m s 2 集气罩排风量 尺寸的确定 本设计中污染源尺寸为 L W H 1200 600 1000 mm 故适宜采用 矩形集气罩 长 宽分别以 a b 表示 由 环境工程设计手册 P48 图 1 3 13 得集气罩计算示意图如下 题目已知罩口边距污染面积 H 600mm 则有 a mmm68 1 16806008 01200H8 0L b mmm08 1 10806008 0600H8 0W 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 45 则集气罩高度为 h mma84045tan21680tan2 11 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 150 200mm 本设计取 160mm 则集气罩总高为 h h 160 840 160 1000mm 集气罩置于污染源上的排风量可按下式 环境工程设计手册 P48 式 1 3 12 计算 x KPHuQ 式中 Q 排风量 m3 s 1 K 考虑沿高度速度分布不均的安全系数 通常取 K 1 4 P 罩口敞开面周长 m H 罩口距污染源的距离 0 6m u 控制速度 m s 则可得集气罩排风量 1313 2 10015782 2 6 06 02 08 1 68 1 4 1Q hmsm 由于两个污染源完全相同 则集气罩计算相同 总排风量 Qz Qz 2Q 2 10015 2 20030 4m3 h 由图一可知 污染源边缘距墙中心线 600mm 墙厚 240mm 集气罩外边缘距 污染源边缘 240mm 则集气罩外边缘距墙内边缘为 600 120 240 240mm 3 1 33 1 3 集气罩设计小结集气罩设计小结 有以上设计计算 集气罩相关参数如下 长 a 1680mm 宽 b 1080mm 高 h 1000mm 扩张角 45 排风量 Q 20030 4m3 h 集气罩边缘距墙 240mm 12 3 2 管道的设计管道的设计 在净化系统中用以输送气流的管道称为风管 通过风管使系统的设备和部 件连成一个整体 管段设计主要是根据集气罩的流量以及净化设备的要求来完 成必须的管道的参数设计 这主要包括 管内流速的确定 管道直径的确定 弯头的设计 直管长度的确定 三通设计计算 沿程阻力损失和局部阻力损失 本设计采用圆形风管来进行连接 3 2 13 2 1 管道设计的原则管道设计的原则 根据 蒋文举 大气污染控制工程 管道设计主要遵循以下原则 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 100 200mm 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 13 3 2 23 2 2 管道阻力分段计算管道阻力分段计算 图图 3 13 1 管道设计简图管道设计简图 图 3 1 1 管道内最低速度的确定 大气污染控制工程 表 13 4 所列为除尘管道内最低气体流速 可供设 计参考 在本设计中 污染物为轻矿粉 查 大气污染控制工程 表 13 4 得水平 管内最低流速为 14 m s 垂直管为 12 m s 考虑要用到垂直管和水平管两部 分 而用同一管径 故取管内气速 V1 14 m s 2 管径的计算与实际速度的确定 由 Q d2V 4 得到 d V Q 4 则有 d1 550mm 核算实际速度 V1 4Q d12 14 9 m s 查计算表知 动压为 133 2Pa 当量阻力系数 0 0306d 三通管后的管径 d2 d2 774mm 圆整取 d2 750mm 14 核算实际速度 V2 14 9 m s 查计算表知 动压为 133 2Pa 当量阻力系数 0 0306d 3 3 管段长度的确定 总体设计草图见图 3 1 由除尘器进口高度 3653 mm 故管段 1 的长度 L1 2000 7385 9385mm 管段 2 的长度 L2 2000mm 管段 3 的长度 L3 1615 1267 2882mm 管段 4 的长度 L4 3000 8890 11890mm 管段 5 的长度 L5 1200mm 4 4 集气罩和弯头的确定 查 环境工程设计手册 1 对集气罩 1 0 11 2 对集气罩 2 0 11 3 采用 90 弯头 R d 1 5 阻力系数 0 18 5 5 三通的确定 根据管径与流量查 环境工程设计手册 采用 30 直流三通 如图 3 2 阻力系数 1 0 02 阻力系数 2 0 21 Q 1 Q 1 Q 1 30 图 3 2 6 6 管道阻力计算 15 1 管段 的阻力计算 摩擦压力损失为 2 1 11 9 3850 0306133 238 25 2 L PLPa d 局部阻力包括集气罩 1 90 弯头 R d 1 5 和 30 直流三通 故 0 11 0 18 1 02 0 31 则局部压损为 2 1 1 0 31133 241 29 2 m PPa 2 管段 的阻力计算 摩擦压力损失为 2 2 22 2 00 0306133 28 15 2 L PLPa d 局部阻力包括集气罩 2 90 弯头 R d 1 5 和 30 直流三通 故 0 11 0 21 0 18 0 50 则局部压损为 2 2 2 0 50133 266 60 2 m PPa 3 管段 的阻力计算 摩擦压力损失为 2 3 33 2 8820 02133 27 68 2 L PLPa d 局部阻力包括除尘器阻力 90 弯头 R d 1 5 和合流三通 故局部压损为 3 9800 110 18133 21018 60 m PPa 4 管段 的阻力计算 16 摩擦压力损失为 2 4 44 11 890 02133 231 67 2 L PLPa d 局部阻力有两个 90 弯头 R d 1 5 故局部压损为 2 1 1 0 182133 247 95 2 m PPa 5 管段 的阻力计算 摩擦压力损失为 2 5 55 9120 02133 231 97 2 L PLPa d 改管段有 90 弯头 R d 1 5 两个 伞形风帽压力损失 0 10 通风 机出口压力损失 0 10 故局部压损 2 5 5 0 1820 10 1133 274 59 2 m PPa 6 并联管压力平衡 111 38 2541 2979 54 Lm PPPPa 222 8 1566 6074 75 Lm PPPPa 故有 121 79 5474 75 79 546 0 10 PPP 显然压力平衡 符合节点要求 7 除尘器总压力损失计算 除尘系统总压损失为 111 38 2541 2979 54 Lm PPPPa 333 7 681018 61026 28 Lm PPPPa 17 444 31 6747 9579 62 Lm PPPPa 555 31 9774 59106 56 Lm PPPPa 1345 1292PPPPPPa 3 2 33 2 3 管段设计小结管段设计小结 管段 直径 550mm 距墙 255mm 满足管段设计要求 其弯头为 90 R 1600mm 水平管段中心线距地面 7m 管段 直径 550mm 距墙 255mm 满足管段设计要求 其弯头为 60 R 800mm 三通为 30 支管长 H 2000mm 直管部分安装尺寸 2000mm 管段 直径 750mm 距墙 120mm 满足管段设计要求 R 1600mm 的 90 弯 头三个 第一个弯头之前的水平管长 5 5m 第一个与第二个弯头之间的水平管 长 3 5m 第二个与第三个弯头之间的竖直管长为 3 5m 进口中心线距地面距离 为 3 6m 管段 除尘器出风管 直径 7500mm 距墙 200mm 满足管段设计要求 R 1600mm 的 90 弯头两个 管段长为 11 9m 管段 即烟囱 直径 7500mm 高为 12m 伞形风帽 h D 0 5 管段设计结果如下表 表表 3 13 1 管道计算表管道计算表 管 段 编 号 流量 Q m3s 1 管长 l m 管径 d mm 流速 v m 1 d m 1 动压 v2 2 Pa 摩擦 损失 PL Pa 局部 压损 系数 局部 压损 Pm P a 管段总 压损 P Pa 管段压 损累计 P P a 2 789 3855014 90 030 6 133 238 250 3141 2979 54 2 782 055014 90 030 6 133 28 150 5066 6074 75 5 562 8875014 90 02133 27 680 31018 6 1026 28 5 5611 975014 90 02133 231 670 3647 9579 62 18 5 5612 075014 90 02133 231 970 5674 59106 561366 75 3 33 3 通风机 电动机的选择通风机 电动机的选择 3 3 13 3 1 通风机的分类及性能通风机的分类及性能 大气污染控制工程中 常用通风机按其作用原理可分为离心式和轴流式两 种 1 离心式通风机 分高压 中压 低压三种 低压 P 1000Pa 中压 1000 P 3000Pa P 3000Pa 2 轴流式通风机 分高 低压二种 低压 P 500Pa 高压 P 500Pa 通风机的性能参数主要有流量 压力 功率 效率和转速 另外 噪声 和振动的大小也是通风机的主要技术指标 流量也称风量 以单位时间内流 经通风机的气体体积表示 压力也称风压 是指气体在通风机内压力升高值 有静压 动压和全压之分 全压等于通风机出口截面与进口截面上气流全压 之差 静压等于通风机出口截面与进口截面上气流静压之差 动压是指通风 机出口截面上气流平均速度的动压 在同一截面上 气流的全压等于静压与 动压之和 功率是指通风机的输入功率 即轴功率 通风机有效功率与轴功 率之比称为效率 通风机全压效率可达90 流量 风压 功率和效率等参数之间有一定的函数关系 当其中一个参 数发生变化时 其他各量也随着变化 将它们之间的关系绘成曲线 称为性 能曲线 性能曲线形状与通风机类型有关 改变通风机的风量和风压 以满 足使用工况变化的要求称为性能调节 3 3 33 3 3 风机 电动机的选择风机 电动机的选择 根据 大气污染控制工程 计算风量与风压 通风机风量 Q0 Q 1 通风机风压 P0 P 1 19 其中 Q 管道计算总风量 管道计算总压损 Pa 考虑系统漏风所附加的安全系数 除尘管道取 0 1 0 15 考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数 除尘管道取 0 15 0 2 则风量为 Q0 Q 1 K1 20030 4 1 1 22033 44m3 h 风压为 P0 P 1 K2 1292 1 2 2304Pa 3 根据上述风量和风压 查 环境工程设计手册 选排尘离心通风机 BF4 72 型 传动方式 C 转速 2240 r min 全压 225 3292 Pa 风 量 1240 652300 配套电动机为 Y180M 2 22kW 复核电动机功率 00 55 12 250001732 8 18 10 3 6103 6100 70 95 e Q PK NKW 故其配套电机满足要求 配套电动机满足要求 3 3 43 3 4 风机 电动机小结风机 电动机小结 设计风量为 22033 44m3 h 1 设计风压为 2304Pa 本设计选用 BF4 72 型风机 转速 N 2240r min Q 121040m3 h P 2990Pa 配套电机 Y315M 6 功率为 160KW 20 3 43 4 除尘器的选择除尘器的选择 一般 选择除尘器必须从除尘技术 经济排放标准三方面来考虑 合理选 择除尘器在工业生产中意义重大 3 4 13 4 1 除尘器简介除尘器简介 除尘器是把粉尘从烟气中分离出来的设备 是除尘系统中起主要作用的部 分 除尘器的性能用可处理的气体量 气体通过除尘器时的阻力损失和除尘效 率来表达 除尘器按其作用原理分成以下五类 1 机械式除尘器 包括重力除尘器 惯性除尘器 离心除尘器等 2 湿式除尘器 包括水浴式除尘器 泡沫式除尘器 文丘里管除尘器 水膜式除尘器等 3 过滤式除尘器 包括布袋除尘器和颗粒层除尘器等 4 电除尘器 5 磁力除尘器 现在工业中用的比较多的是电袋复合式除尘器及袋式除尘器 本设计 采用袋式除尘器 袋式除尘器主要由滤袋 箱体 灰斗与清灰结构 排灰机构 等几个主要部分 布袋除尘器的工作原理 含尘气体由灰斗上部进风口进入后 在挡风板的 作用下 气流向上流动 流速降低 部分大颗粒灰尘由于惯性力的作用被分离 出来落入灰斗 含尘气体进入箱体经滤袋的过滤净化 粉尘被阻在滤袋的外表 面 净化后的气体经滤袋口进入上箱体 由出风口排出 随着滤袋表面粉尘不 断增加 除尘器进出口压差随之上升 当除尘器阻力达到设定值时 控制系统 发出清灰指令 清灰系统开始工作 布袋除尘器优缺点如下 21 布袋除尘器的优点 1 除尘效率高 可达 99 99 以上 2 附设备少 投资少 3 结构简单 操作方便 工作稳定 便于回收干料 可以捕集不同性质粉尘 4 布袋除尘器性能稳定可靠 对负荷变化适应性好 便于管理 所收的干尘 便于处理和回收利用 5 能适合生产全过程除尘新理论 降低总量排放 6 布袋除尘器适合于净化含有爆炸危险或带有火花的含尘气体 布袋除尘器的缺点 1 用于处理相对温度高的含尘气体时 应采取保温措施 以免因结露而造成 糊袋 2 对于净化有腐蚀性气体时 应选用适宜的耐腐蚀滤料 处理高温烟气应采 用降温措施 入口浓度不宜大于 15g m3 3 阻力较大 一般压力损失为 1000 1500Pa 4 占地面积大 3 4 23 4 2 除尘器计算除尘器计算 由题目知 该布袋除尘器长 4 5m 宽 2 2m 进口高度 3 6m 出口高度 8 9m 压力损失为 980Pa 1 1 过滤风速确定 过滤风速确定 V V 本设计中为轻矿物粉尘 机械振动清灰袋式除尘器 结构简单 清灰效果 好 清灰耗电少 适用于压力损失为 800 1200Pa 过滤风速为 1 0 2 0m min 本设计取 1 0m min 袋径 D 一般取 100 400mm 本设计取 D 300mm 袋长 L 取 2 6m 本设计取 L 3mm 2 2 计算过滤面积 计算过滤面积 A A 由上面计算可知除尘器处理风量为 22033 44 3 mh A Q 60V 22033 44 60 1 0 367 5 22 3 3 计算每只滤袋的过滤面积 计算每只滤袋的过滤面积 a a a DL 3 14 0 3 3 2 826 4 4 计算滤袋数目 计算滤袋数目 n n N A a 367 5 2 826 130 3 4 33 4 3 除尘器的选择小结除尘器的选择小结 根据以上计算 由 环境工程设计手册 P174 表 1 6 44 选用 GCG8 6 型袋 式除尘器 该除尘器振打方式清灰 矩形箱体 玻璃纤维扁型滤袋 其具体参 数如下 过滤面积 3168 最大风量 76000 3 mh 滤袋数目 960 条 23 第第 4 4 章章 车间车间布置布置 4 14 1 车间大门设计车间大门设计 为便于设备维护管理 需在除尘器南面 图中下 一侧设大门 大门宽 高为 2010 2010mm 由于车间 18m 12m 较大 可在西面 图中左 另设一大 门 尺寸为 2010 2010mm 4 24 2 车间布置车间布置 车间高 12mm 总长 18m 长度方向上 4 个方柱 长度方向 3 个窗 窗宽 2m 高 1 5m 距地面 1 5m 总宽 12m 宽度方向 3 个方柱 宽度方向开 2 个窗 窗宽 1m 高 1 5m 距 地面距离 2m 墙厚 240mm 第一个污染源中心线距左墙 3m 两污染源中心线相距 6m 除