打磨车间旋风除尘器的设计.doc

大气污染控制工程课程设计喷漆车间通风除尘布袋除尘器系统设计指导老师：杨家宽教授课设编写者：刘 唐班级：环境工程0701班学号：U200715690华中科技大学环境科学与工程学院2010年6月 26目 录一、局部排气通风系统设计背景资料41、设计任务及目的42、设计资料4二、局部排气通风系统的组成61、集气罩62、风管63、除尘设备64、风机6三、集气罩71、集气罩的设计方72、选择思路73、方案选定74、设计计算7四、布袋除尘器的选型91、布袋除尘器的选择思路92、方案选定103、设计计算10五、管网的设计121、管段标号并注上各管段流量和长度122、选择流速和管径123、摩擦阻力损失计算12六、通风机的选型171、风量172、全压17七、输排灰装置的设计181、卸灰阀的选择182、螺旋输送机计算18八、排气筒出口设计201、排气筒出口尺寸计算202、风帽设计20九、工程经济概算211、工程投资212、运行费用21十、致谢23参考文献24一、局部排气通风系统设计背景资料1、设计任务及目的本除尘系统的对象为一工厂的喷漆车间，其在工作期间会产生各种粉尘和有害气体，使空气环境受到污染，对人的健康和生产过程以及生态造成危害。本设计项目便是选用袋式除尘器对喷漆车间的通风除尘系统进行设计,降低污染和对人体健康的危害。2、设计资料(1) 尘源及粉尘特性尘源为喷漆车间的小型零件喷漆工作台，一共16个工作台，分两排置于车间南北两个方向，其尺寸均为(m)：ab=0.40.3。工作台距水平地面高度为1.2m。粉尘粒径为0.451.6 m，含尘空气密度为1.5 kg/m3，气体温度为常温。(2) 喷漆车间平面布置喷漆车间工作台平面示意图如图1图1 喷漆车间工作台平面布置图(3) 集气罩中控制点的的风速按照下表进行风速的选取。表1 控制点的最小控制风速（m/s）污染物放散情况举例以很缓慢的速度放散到相当平静的空气中槽内液体的蒸发；气体或烟从敞口容器中外溢0.250.5以较低的速度放散到尚属平静的空气中室内喷漆；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，或是放散到空气运动迅速的区域在小喷漆室用高压喷漆；快速装袋或装桶；以运输器上给料1.02.5以高速散发出来，或是放散到空气运动很迅速的区域磨削；重破碎；滚筒清理2.510二、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，是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。图2 喷漆车间工作台平面布置图1、集气罩集气罩是用来补集有害物的装置。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或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。其设计和安装是否合理，性能是否良好，直接影响到局部排气通风系统的效果。集气罩的形式多种多样，选择是以能和生产设备及操作条件实现良好配合为优。2、风管通风系统中用来输送气体的管道称为风管，它把系统中的各种设备和部件连成一个整体。风管布置要合理，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。3、除尘设备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。4、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。三、集气罩1、集气罩的设计方（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的范围内；（2）以便防止横向气流的干扰，减少排气量；（3）在保证控制污染的条件下，尽量减少集气罩的开口面积，以减少排风量；（4）集气罩的吸气气流不允许经过人的呼吸区再进入罩内；（5）集气罩的结构不应妨碍人工操作和设备检修。（6）设计集气罩时，尽量减少吸气范围，以增强控制效果。2、选择思路基于设计要求，不能为密闭罩。由于工作台面积较小，可以考虑柜式排风罩，其将粉尘发生源围挡在柜状空间内，工作台小，所以安装费用不大，同时，柜式排风罩的流量较小，后面的管道直径可以选小，风机也可以选相对较小功率的。 3、方案选定采用柜式排风罩，由于柜内没有热源，故不能在柜顶排气，因为在柜顶的话操作口上缘风速偏大，可达孔口平均速度的150%，下缘风速则仅为平均风速的60%，有害气体有可能从操作口下部泄露。为改善此情况，在柜状空间的下部设置排气点。4、设计计算排风量的计算：Q=3600vA+V式中 Q排风量，m3 /h； v工作口截面处平均吸气速度，m/s； 泄露安全系数，一般取1.051.10，若有活动设备，经常需拆卸时，可取1.52.0，m/s； A工作口、观察孔及其它孔口的总面积，m2； V柜内污染气体的发生量，m3/h;对于某些特定的工艺过程，工作口截面处平均吸气速度有不同的规定。由工业通风一书附表9可知，对喷漆工艺过程中产生的漆悬浮物和溶解蒸汽，其工作口截面处平均速度一般取1.01.5 m/s，此处取v=1.0 m/s。 这里取1.10。由于每个工作台的尺寸为0.4m0.3m，故可以宽0.4m，高0.4m的工作口。所以A=0.4m0.3m=0.12m2V取0.9m3/h。代入上式可得排风量的值：Q=477.2 m3/h四、布袋除尘器的选型1、布袋除尘器的选择思路（1）袋式除尘器的初步选型袋式除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维过滤布（又称过滤材料）将含尘气体中的固体粉尘因过滤（捕集）而分离出来的一种高效除尘设备。因过滤材料多做成布袋，所以又称为布袋除尘器。初步选型为脉冲喷吹袋式除尘器，因为其所用空去压力较低，切能耗较低，已经得到广泛应用，技术成熟，故确定为脉冲喷吹袋式除尘器。（2）滤料的选择 滤料的性能对袋式除尘器的工作具有很大的影响，选择滤料时必须全面考虑含尘气体的特性，如粉尘和气体的性质、温度、湿度、粒径等。性能良好的滤料应具备耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度高、吸湿性小、效率高、阻力低、使用寿命长、成本低等优点。此外，还要考虑滤料的表面结构，表面起毛的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料的内部。 综合粉尘的性质和性状与除尘器的清灰方式，本设计选用化纤针刺毡或压缩毡滤料，单位面积质量为500650g/m2。（3）过滤袋数的确定a、过滤速度的确定根据工业通风，冷凝或化学反应形成的气溶胶并且采用脉冲喷吹的过滤速度取0.82.0m/min之间，这里1.8m/min。v= 2.0m/min = 0.0333m/sb、气体流量的确定 由于气体温度为室温25C时，产生的气体量为7635.2m3/h,考虑到管道回转装置漏风等因素，附加10%的风量，择除尘器进口气体量：Q = 7635.21.1 = 8398.72 m3/hc、过滤面积的确定 A=Q/3600v=8398.72/(36000.0333)=70. 0m2d、过滤袋数的确定 取单个滤袋直径 D=120mm，单个滤袋长度L=1200mm，则过滤袋数：n=A/(DL) = 70.0/(0.121.2) =154.8为了布置方便，取n = 156。2、方案选定由过滤面积选型，过滤面积为70m2，故可采用MC96-I型脉冲袋式除尘器。MC96-I型脉冲袋式除尘器结构：由上、中、下箱体，排灰系统及喷吹清灰系统5部分组成。上箱体包括可掀起的盖板和出风口；中箱体内有多孔板、滤袋框架、滤袋及文丘里管；下箱体由灰斗、进风口及检查门组成；喷吹系统包括控制仪表、控制阀、脉冲阀喷吹管和气包。其技术指标：过滤面积：72m2；滤袋数量：96条；滤袋规格（直径长度）：120mm1200mm；除尘器压力损失：12001500Pa；除尘效率：9999.5%；进口含尘浓度：315g/m3；过滤气速：24m/min；处理风量：865017300；脉冲阀数量：16个；最大外形尺寸（长宽高）：3585mm1678mm3660mm。3、设计计算（1）除尘器阻力的确定 气体的含尘质量浓度： ci=（1.5-1.204）1000/477.2=0.63g/m3滤袋粉尘负荷：g=civt式中ci气体的含尘质量浓度，g/m3； v过滤风速，m/min；t滤袋清灰周期，min。这里取t=60min，则g=75.2 g/m2。由除尘设计手册查表：表3 不同滤尘量的滤袋过滤阻力内插法得过滤阻值为391Pa。（2）除尘效率的确定 除尘器进口烟尘浓度： ci=（1.5-1.204）1000/477.2=0.63g/m3 由于气体排放浓度要求苯系污染物浓度c0= 3.010-6kg/ m3=3.010-3g/ m3所以要求达到的除尘效率：=1-3.010-30.63=99.52%对于MC96-I型脉冲袋式除尘器，其除尘效率可以达到99.5%，这样，除尘器出口烟尘浓度达3.0kg/m3以下，完全可以达到排放标准。 五、管网的设计采用卧式集合管除尘系统。两边支管对称分布，不占用工厂中间行走、活动空间，方便了工厂搬运、施工等大型活动，管道设计简单、实用。图3 管道布置图1、管段标号并注上各管段流量和长度为简化计算，管长一中心线计算，管道垂直段均为0.8m，水平支管为0.5m，两操作台间距2.5m，连接除尘器管段长4m，除尘器与风机连接长度为5m，排气口段高10m。2、选择流速和管径根据除尘系统管道内最低风速规定，染料粉尘等最低风速为16m/s。故设计流速为16m/s，通过流量和流速计算出管径，通过选型修正管径，在通过修正后管径计算出修正后流速。3、摩擦阻力损失计算圆形管道单位长度的摩擦阻力为 ： 式中 摩擦阻力系数； 风管内的空气的平均流速，m/s； 空气的密度，； D圆形风管直径，m。由工业通风的附录6所示的线解图，已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个，即可久的其余两个参数。附录6的线解图是按过渡区的值，在压力=101.325kPa,温度=，空气密度=1.204,运动粘度=15.06,管壁粗糙程度K=0.15mm、圆形风管等条件下得出的。而本题的适用条件是1.5的含尘空气，故用密度和粘度的修正：=（/(/式中实际的单位长度的摩擦阻力，；图上查出的单位长度摩擦阻力，； 实际的空气密度，； 实际的空气运动粘度，。因此在本设计中，查表得当空气密度=1.5时，其运动粘度为=，故： =1.25由课程设计资料可知，含燃料粉尘的空气，风管内最小速度为，垂直风管1416m/s，水平风管为1618m/s。摩擦损失系数的计算：根据Q1b=0.133，v1b =17m/s由附录6查出单位长度摩擦阻力=43 Pa/m，故摩擦阻力为l1bRm=3.843=163.6Pa/m同理可求得其他管段的摩擦阻力，其数据见表1。查附录7，确定各管段的局部损失系数。管段1a的局部损失系数:90弯头（R/D=1.5）两个1=0.09柜式集气罩一个，12=0.2故总的 =0.2+20.09=0.38同理可求得其他管段的局部损失系数，表2。对并联管路进行阻力平衡，对于汇合点B：P1b=376.8PaP2b=161.5 Pa因为 ，由以下公式进行修正式中 D调整后的管径，mm； 原设计的管径，mm； 原设计的管径，mm ； 要求达到的支管阻力，Pa。故 =100161.5376.80。225=82.6mm取=80mm，其对应的阻力为 P2b=161.5100801/0。225=415.4PaP2b-P1bP2b=415.4-376.8415.4=9.3%10%故符合要求。C、D、E、F、G、H各点的平衡计算同上。表2 管道水力计算表（I点为两干圆形三通管交接处，J点为与风机的接口处，其余各点见上图）计算管道的总阻力，修正后P2b最大，还加上除尘器压力损失，故P=415.4+52+60.3+47.6+58.8+90+106.9+391=1222Pa 六、通风机的选型1、风量Qr=kQ1kQ2Q式中Qr气体总流量，m3/s； kQ1设备漏风附加系数， kQ2管网漏风附加系数，除尘系统取1.11.15。其中取kQ1=1.2 ，kQ2=1.15。所以求得风量为：Qr=1.21.150.03=0.0414m3/s即149.04m3/h。2、全压式中Pf风机的风压，Pa； p管网总压力损失，Pa； ps设备压力损失，Pa； kp1管网压力损失附加系数，除尘系统取1.11.15； kp2风机全压负差系数，取1.1；其中取kp1=1.1 ，kp2=1.1，p=831Pa， ps=391Pa。得：Pf=8311.1+3911.1=1435.61Pa结合上述计算，可合理选用BF4-72型系列引风机中的一种规格。该系列从共12种规格，其性能范围：流量124065230m3/ h，压力2253292Pa，功率1.118.5kW。七、输排灰装置的设计各种除尘器都装有卸尘装置，它应能顺利地排除粉尘，并使除尘器保持良好的气密性，以免漏风导致除尘器效率降低或者不能正常运行。输排灰系统由卸灰阀、刮板输送机、斗式提升机、贮灰罐、汽车登封组成。本装置相对属于小型除尘器，排灰少，只用卸灰阀，螺旋输送机直接送至灰小车即可。1、卸灰阀的选择选择锥形卸料阀，则卸灰阀直径d=1.12Gy/q式中 Gy排放的灰尘量，kg/s； q卸灰阀的单位排放的灰尘量；可在60至100 kg/sGy=1.5-1.204477.2360016=0.63kg/sQ这里取60kg/s。所以d=0.115m。按规格选型 可选直径150mm的卸灰阀。2、螺旋输送机计算（1）螺旋直径D=K=0.047m查表得：物料填充系数 ，物料综合特性经验系数 K=0.0565，校正系数C=1.0。按规格选型最小直径为150mm，故选150mm直径。（2）螺旋输送机转速n=90r/min查表得:物料综合特性系数 A=35。校核填充系数：=0.084值低于推荐值很多,故降低螺旋轴转速,一提高螺旋机的寿命.取n=30r/min，则=0.252。正好在推荐范围内，最后确定D=150mm，n=30r/min。（3）螺旋输送机的功率轴功率P=0.003kW取k=1.2，=3.2， 输送机长度L取6m。额定功率P=0.003kW八、排气筒出口设计1、排气筒出口尺寸计算其截面积可由下式求出：S=Qg/3600vg式中 S排气筒出口截面积，m2； Qg烟气量，m3/h； vg烟气自烟囱口排出的速度，m/s。这里取vg=16m/s。所以S=0.113m2，直径D=0.38m。由于此排气装置非正式烟囱且烟气物腐蚀性，故高度可以放低，材料也可以不用钢筋混凝土结构。高度取10m即可，材料用薄钢管。2、风帽设计为了防止雨水的侵蚀，通常在其头部加装风帽，这已成一种约定俗成的组合。其常见的做法是在排气筒出口加装伞形风帽。其结构尺寸为：伞盖直径：2.88m；伞盖距排气筒出口距离：0.72m；倾角：15。图4 伞形风帽九、工程经济概算1、工程投资（1） 除尘器布袋除尘器的价格可根据其处理能力还估计，每处理10000m3/h的价格约在2.2万元左右。本系统处理量为8393.72m3/h，故除尘器价格约为1.85万元。（2） 风管风管目前市场价约为60元/m。本系统总长61.3m，买65m，故花费3678元。（3） 柜式集气罩柜式集气罩可做成简单形式，价格约为400元/个。本系统共16个，所以花费6400元。（4） 风机BF4-72型风机市场报价格2100元，购买一台。如果不考虑粉尘的回收，则总投资为：2.91万元。工程投资表见表4。2、运行费用（1） 电费系统的装机容量按18.5kW计，全年工作时按3