大气污染控制工程焊接车间抽风系统课程设计.doc

大气污染控制工程课程设计专业： 环 境 工 程班级： 环 071 学号： 5802107033姓名： 邬玉龙目录一. 课题介绍及设计目的3二. 文献综述31. 烟气危害分析 32. 风机选型注意事项 53. 排放标准 6三. 管道计算7四. 风机选型及烟囱设计 11五. 主要参考资料12六. 设计图纸 一.课题介绍及设计目的： 本次大气污染控制工程课程设计的主题是围绕“某焊接车间烟气抽风系统”对布局 管道 风机 烟囱等进行设计。设计要求：焊接点116个，焊接点间距：410m，抽风量：5003000m/h。 设计目的：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。本设计为车间抽风除尘系统的设计，能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，技术资料的查找与应用；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课程的理论知识解决工程中的实际问题；二.文献综述： 1.烟气危害分析：I焊接烟尘的特点：焊接烟尘粒子小，烟尘呈碎片状，粒径为1m左右；焊接烟尘的黏性大；焊接烟尘的温度较高，在排风管道和滤芯内，空气温度为6080；焊接过程的发尘量较大，一般来说，1个焊工操作1d所产生的烟尘量约60150 g。II影响焊接烟尘数量和种类的因素工业生产中应用最广泛的是各种弧焊，这种焊接工艺是一种小冶金过程，容易产生大量烟尘。在焊接过程中，焊条下端部在高温作用下产生部分蒸气，在弧吹力的作用下，这些蒸气由电弧区喷射到空气中，迅速冷却并被氧化，形成固态微粒，呈现出烟雾状。焊接烟尘的成分和数量，取决于焊条及被焊材料、焊接方法和焊接参数等因素。焊条类型的影响焊条药皮由多种元素组成。施焊时，焊条(药皮)中各种元素在电弧作用下将引起挥发，随后冷凝形成烟尘。如果焊条母材和被焊材料产生的蒸气压力较低，则容易出现金属氧化物，也成为焊接烟尘的组分。因此，电弧焊烟尘的成分和数量主要取决于焊条成分。元素挥发程度和电离电位状态。实验证明:钙型、铁型和纤维素型焊条发尘量较大;钦钙型焊条发尘量较小;不锈钢焊条的发尘量低于低碳钢焊条和低合金钢焊条。焊接参数的影响在一般情况下，焊接电流增大，焊接烟尘随之增加;电弧电压(弧长)增大，焊接烟尘量也增多。试验证明，焊接电流或电压高于例行范围时，焊条发尘量几乎可以增加一倍。焊接电源状态(极性)对焊接烟尘量也有影响。与采用交流焊接相比，当不锈钢焊条采用直流正接焊时发尘量较小，但低碳钢焊条采用直流焊时由发尘量较大。焊件位置状态对焊接烟尘也有影响。平焊时发尘量最大，立焊时次之;焊条倾斜且焊条干燥时发尘量较小，反之则发尘量大。焊工技术水平的影响当焊工技术水平较高时，将会随时关注焊条烘干程度、焊条倾斜角度、焊弧长短及焊件位置等状况，并能合理进行调整，所以与非熟练焊工相比，施焊时发尘量可减少20%一30%，焊接速度可提高lo%一巧%，而且焊接质量较好。焊接工艺不同对烟尘成分和数且的影响(l)手工电弧焊烟尘的成分和数量主要取决于焊条和焊材。当采用手工电弧焊焊接铝材时，产生的有毒烟尘物质主要是氟和抓;当焊接灰铸铁和青铜时，产生的有毒物质主要是锰和氟。一般结构钢材焊接，产生的有害物质主要是臭氧、一氧化碳、一氧化氮、氟化氢和金属微粒。烟尘量比焊接有色金属少得多。(2)当气体保护电弧焊采用实心焊丝时，发尘量相当于手工电弧焊，而药芯焊丝气保焊发尘量较高。钨极气保焊产生的烟尘与溶化极气保焊大致相同。但前者电弧所放射的紫外线使周围空气形成的臭氧较多。(3)埋弧焊和电渣焊二者基本相似，起焊时电弧被焊剂盖住，以融渣的电阻热进行焊接，产生的烟尘极少，只有微量的氮氧化物，可认为是一种“安全”焊接方法。(4)热剂焊接法是利用铝和氧化铁粉的放热反应进行焊接，主要用于现场焊接钢轨和桥梁等较大构件。焊接烟尘中的有害物质主要是一氧化氮、臭氧、氟和氯。因为这种焊接法多用于野外，烟尘对工作人员的危害较小。(5)钎焊、气焊和切割产生的烟尘主要是由母材、钎料和钎剂受到高热蒸发而形成的。例如使用青铜钎料时，强烈的高热使锌元素形成氧化锌烟尘。软钎焊时产生的有毒物质主要是氯化物和少量铅元素。使用黄铜合金硬钎焊时产生的有毒物质主要是锌、铜、氟和氯。银黄铜合金硬钎焊时产生的有毒物质主要是镉、锌、铜、氧和氯。在进行氛焊时，其高温会使空气中的氮气氧化成为一氧化氮。气割时主要形成金属氧化物和氮化物烟尘。一般说来，钎焊和气割产生的烟尘量少于明弧焊工艺。 III焊接烟尘的严重危害性在通常情况下，焊接烟尘含有臭氧、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氟化氢、光气、氯乙烯和各种金属微粒。吸进过多的焊接烟尘，将引起头痛、恶心、发烧、气管炎、肺病和癌症等。而且烟尘微粒可以通过人体表皮接触感染引发皮肤病。不同的焊接烟尘含有不同种类和不同数量的有害物质。它们引发的病症也不相同。根据这一情况，国际上通常把焊接烟尘分为6级(或6种)。(l)l级焊接烟尘包含的有害物质主要是铜、铬、锰、镍、钒、锌、锅、钻、.氟化物、乙醛和抓乙烯等。这种焊接烟尘会引起气管炎、哮喘病、肺气肿。特别是镍元素微粒和氯乙烯被吸进后，可能引起肺癌和鼻癌，其平均潜伏期为20一25年。(2)2级焊接烟尘包含的有害物质主要是镍、铬、石棉、石英、鳞石英、方晶石、光气和臭氧等。这种焊接烟尘会引起慢性气管炎、贫血症。特别是臭氧会刺激呼吸道粘膜，引起喉痛、咳嗽、胸痛和肺水肿。(3)3级焊接烟尘包含的有害物质主要是铜、铅、锰、镍和锌元素等。这种焊接烟尘会引起急性气管炎、突变性视力下降、发烧和恶心。特别是铅化合物，可能引起中毒性脊髓损害和中毒性周围神经炎。(4)4级焊接烟尘包含的有害物质主要锰、铬、铅和氟化氢等。这种焊接烟尘会引起一些慢性病，如慢性气管炎、慢性中毒精神病、呼吸道粘膜和间质的慢性炎症等。(5)5级焊接烟尘包含的有害物质主要是铬、镍、钒和氟化物等。这种烟尘会引起皮炎和眼病，如皮肤干燥和色变、毛囊炎、药物性皮炎、视觉障碍和复视、结膜炎、眼睑和视网膜病变等。 2.风机选型及注意事项： 风机在工厂用电设备中量大面广如何降低风机的运行能耗，取得良好经济效益，具有重要意义。降低风机的运行能耗，首先要正确选择风机。在风机选型上，常存在一些错误的做法。下面就风机选型时几个需要注意的问题做一概述。I确定系统风量和风压考虑到管道可能漏风等原因一般是在系统所需风量、风压的基础上乘以一个安全系数，来确定风机的风量和风压。风量附加安全系数：一般送、排风系统为1.1：除尘系统为1.11.15；气力输送系统为1.15。风压附加安全系数：一般送、排风系统为1.11.15；除尘系统为1.151.2；气力输送系统为1.2。因此正确的确定系统风量、风压是风机选型的关键。风压偏高、风量偏大与实际需要相差太大。不但造成了大量的能源浪费。而且往往给运行带来很大困难。II风机实际运行工况与样本所给性能对应况的差异当实际使用情况不同时，风机的实际性就会变化，因此选择风机时应对参数进行换算。III正确认识风机的并联和串联应正确认识风机并联和串联运行工况。风机并联工作可以提高风量，串联工作可以提高风压；但联合运行与单台运行比较总会引起经济性和可靠性的降低。IV气体含尘量对风机特性曲线的影响设计含尘量大的除尘系统时，应尽量把风机放在除尘器后边。如果必须把风机安装在高粉尘的系统中必须考虑其风量和效率的降低必须考虑风机叶轮的磨损、结疤等。以上对风机选择中几个常见问题做了分析可知正确的选择风机能提高系统的运行效率和能源利用效率。对风机系统的节电作用是非常大的。提倡“节能减排”，应从风机系统的各个环节如：设计、施工、以及运行管理、技术改造等全方位地分析问题，研究问题，找出各方面的主要矛盾，从而采取综合措施。达到最大程度的节约电能。3.排放标准：三.管道计算：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。该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。本设计采用圆形风管来进行连接。（一）管道内流速流量的确定一般排风系统风管内常用流速见表2根据除尘管道的最低流速分步表可知，本设计中的焊接粉尘的管内流行最低速度为：垂直管为12m/s，水平管为14 m/s。表2 除尘管道内最低气流速度粉尘性质垂直管水平管粉尘性质垂直管水平管粉状的粘土和砂1113铁和钢（屑）1820耐火泥1417灰土、砂土1618重矿物粉尘1416锯屑、刨屑1214轻矿物粉尘1214大块干木屑1415干型砂1113干粉尘810煤灰1012燃料粉尘14-1616-18湿土（2%水分以下）1518大块湿木屑1820铁和钢（尘末）1315谷物粉尘1012棉絮810麻（短纤维粉尘、杂质）812水泥粉尘8-1218-22各焊接点流量均取2800m3/h .（二）管道的初步设计及压损的确定；设计管道的布置位置：计算管径和压力损失：管段G1 ：D1=18.8=18.8*=265.8mm 取D1=250mm则实际流速V1=4Q/3600D12=4*2800/(3600*3.14*0.252)=14.7m/s查上表可知Rm=13Pa/m可求出摩擦力压损：Pm1=Rm*L=13*(2+6.73)=104Pa各管件局部压力损失系数（查手册）为：集气罩1，=0.25；90弯头（R/d=1.5）,=0.25 =0.25+0.25=0.5局部压损：Pj1=0.5*1.2*14.72/2=64.83Pa管段G2 : D2=18.8=18.8*=265.8mm 取D2=250mm则实际流速V2=4Q/3600D22=4*2800/(3600*3.14*0.252)=14.7m/s查上表可知Rm=13Pa/m可求出摩擦力压损：Pm2=Rm*L=13*3=39Pa集气罩2，=0.25；90弯头（R/d=1.5）,=0.25;30直流三通，=0.20 =0.25+0.25+0.20=0.7局部压损：Pj2=0.7*1.2*14.72/2=90.76Pa管段G3 : D3=18.8=18.8*=376mm 取D3=350mm则实际流速V3=4Q/3600D32=4*5600/(3600*3.14*0.352)=16.2m/s查上表可知Rm=6.3Pa/m可求出摩擦力压损：Pm1=Rm*L=6.3*5=31.5Pa两直流三通，=0.11 =0.11*2=0.22局部压损：Pj3=0.22*1.2*14.72/2=34.64Pa管段G4 : D4=18.8=18.8*=265.8mm 取D4=250mm则实际流速V4=4Q/3600D42=4*2800/(3600*3.14*0.252)=14.7m/s查上表可知Rm=13Pa/m可求出摩擦力压损：Pm4=Rm*L=13*3=39Pa集气罩3，=0.25；90弯头（R/d=1.5）,=0.25;30直流三通，=0.20 =0.25+0.25+0.20=0.7局部压损：Pj4=0.7*1.2*14.72/2=90.76Pa管段G5: D4=18.8=18.8*=461mm 取D5=450mm则实际流速V5=4Q/3600D52=4*8400/(3600*3.14*0.452)=14.7m/s查上表可知Rm=5Pa/m可求出摩擦力压损：Pm4=Rm*L=5*5=25Pa直流三通，=0.11 =0.11局部压损：Pj5=0.11*1.2*14.72/2=14.26Pa烟囱：D=D5=450mm V=V5=14.7m/s可求出摩擦力压损：Pm=Rm*L=5*10=50Pa风机出风口，=0.1；伞形风帽，=1.3 =0.1+1.3=1.4局部压损：Pj4=1.4*1.2*14.72/2=181.5Pa并联管路压力平衡：1=m1+j1=104+64.83=168.83Pa2=m2+j2=39+90.76=129.76Pa=(168.83-129.76)/168.83=23.1410节点压力不平衡，采用调整管径方法进行压力平衡调节调整后管径为：D2=D2(2/1)0.225=236mm抽风系统总压力损失： =m+j=104+39+31.5+39+25+50+64.83+90.76+34.63+90.76+14.26+181.5 =765.25Pa将上述结果填入下表：管道计算表管段编号流量Q/m3.h-1管长l/m管径d/mm流速/m.s-1摩擦压损m/Pa局部压损系数局部压损j/Pa管段总压损/Pa管段压损累计/PaG128008.7325014.71040.564.83 168.83 765.25 G22800325014.7390.790.76 129.76 G35600535016.231.50.2234.64 66.14 G42800325014.7390.790.76 129.76 G58400545014.7250.1114.26 39.26 烟囱84001045014.7501.4181.50 231.50 四.风机选型及烟囱设计选择通风机的计算风量：Q0=Q(1+K1)=8400*(1+0.1)=9240m3/h选择通风机的计算风压：0=（1+K2）=765.2*1.2=918.24Pa 根据上述风量和