车间除尘系统设计

目录 1 概况31.1设计原则31.2相关标准31.3设计已知条件32 粉尘介绍52.1粉尘性质52.2粉尘的危害53 设计简介64 集气罩设计64.1集气罩用途64.2集气罩的设计原则64.3集气罩的选择64.4集气罩的设计74.4.1控制点控制速度Vx的确定74.4.2集气罩排风量、尺寸的确定75 管道的设计75.1管道的用途75.2管道的选择75.3管道设计的原则85.4管道阻力分段计算85.4.1管道设计简图85.4.2管道内最低速度的确定85.4.3管径的计算与实际速度的确定85.4.4 管段长度的确定95.5集气罩和弯头的确定95.6 三通的确定96 除尘器的设计96.1除尘器的作用96.2除尘器的选择96.2.1除尘器的简介96.2.2除尘器选择107 通风机、电动机的设计107.1风机的选择107.1.1 通风机的风量107.1.2 通风机的风压117.1.3 风机及电机的选型117.1.4 复核电动机功率11说明书1 概况1.1设计原则（1）严格执行国家有关环境保护的各项规定，确保排出的气体指标达到国家及地方有关污染物排放标准；（2）选择流程简单、占地少、处理效果稳定、可靠的工艺；（3）工艺控制参数易于管理，运行维护、管理方便，自动化程度高，便于科学管理；（4）投资节省、运行费用低，符合当地经济情况；（5）避免二次污染。1.2相关标准（1）项目设计完成后的验收标准：大气污染综合排放标准（GB162971996）；（2）车间空气中有害物质的最高容许浓度标准：工业企业设计卫生标准（TJ3679）。1.3设计已知条件（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）所用除尘器 LD14型布袋除尘器, 该除尘器阻力：980Pa；（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 m2 粉尘介绍2.1粉尘性质粉尘具有湿润性、电荷性、粘附性及爆炸性（1）粉尘的粘附性：指粉尘尘粒间相互凝聚的能力，粉尘的粒径越小，粘附性越强。（2）粉尘的荷电性：由于尘粒间的摩擦、碰撞和吸附使粉尘具有荷电性。（3）粉尘的湿润性：粉尘是否容易被水湿润，对除尘器的效能有很大影响（4）粉尘的燃暴性：有些粉尘（如镁粉、炭化钙粉）与水接触后会引起自燃或爆炸，有些粉尘在空气中达到一定浓度时，若存在着能量足够的火源也会引起爆炸。2.2粉尘的危害（1）一个成年人每天大约需要19m3空气以便从中取得所需的氧气。如果工人工作地点的空气含有大量粉尘，在这种环境下工作的人吸进肺部的粉尘量就多，当达到一定数量时，就能引起肺部组织发生纤维化病变，使肺部组织逐渐硬化，失去正常的呼吸功能，发生尘肺病。（2）空气中的粉尘落到机器的转动部件上，会加速转动部件的磨损，降低机器工作的精度和寿命。（3）粉尘弥漫在车间，还可降低可见度，影响视野，妨碍操作，降低劳动生产率，甚至会造成事故。（4）粉尘排入大气会造成大气污染，很多有害气体，液体或某些金属元素都能吸附在其上，随着人的呼吸而被带入肺部深处或粘附在支气管的管壁上，引起或加重呼吸器官的各种疾病。（5）空气中的粉尘还会降低大气的能见度，促使烟雾的形成，使太阳辐射能的传递受到影响。（6）可溶性有毒粉尘进入呼吸道后，能很快被吸收入血流，引起中毒；（7）放射性粉尘，则可造成放射性损伤；（8）某些硬质粉尘可损伤角膜及结膜，引起角膜混浊和结膜炎等；（9）粉尘堵塞皮脂腺和机械性刺激皮肤时，可引起粉刺、毛囊炎、脓皮病及皮肤皲裂等（10）粉尘进入外耳道混在皮脂中，可形成耳垢。（11）粉尘对机体影响最大的是呼吸系统损害，包括上呼吸道炎症、肺炎（如锰尘）、肺肉芽肿（如铍尘）、肺癌（如石棉尘、砷尘）、尘肺（如二氧化硅等尘）以及其他职业性肺部疾病等。3 设计简介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。集气罩排入大气风机除尘器含尘气体4 集气罩设计4.1集气罩用途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。4.2集气罩的设计原则（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的范围内，以便防止横向气流的干扰，减少排气量；（2）集气罩的吸气方向尽可能与污染气流运动方向一致，充分利用污染气流的初始动能；（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）罩口面积与排气管面积之比最大可为16:1；（7）为避免横向气流干扰，要求H尽可能0.3L（罩口长边尺寸）；（8）伞形罩开口角度（）宜小于或等于90，最大不宜大于120；（9）伞形罩应设罩裙（即垂直边），罩裙的高度 (A为罩口面积)。4.3集气罩的选择污染物捕集装置按气流流动方式分为吸气式和吹吸式（吹吸罩）两大类。吸气捕集装置按形状可分为：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散到车间内，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。对于密闭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上时，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、半密闭集气罩、外部集气罩。由于工艺条件限制，有时无法对污染源进行密闭，只能在气附近设置排气罩，依靠罩口吸入气流，将有害气体吸入罩内，这类排气罩称为外部吸气罩。由于空气污染物在车间的扩散机理是污染物依附于气流而扩散的，由题设条件可知，本设计适宜采用外部集气罩中的冷过程上部集气罩。4.4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。4.4.1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13-2 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/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静的空气中低速输料机，如检选胶带机；粉料装袋摩擦压砖机压砖喷漆箱；焊接台；电镀槽 等0.5-1.0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0.51.0 m/s之间。本设计选用vx=0.6 m/s。4.4.2集气罩排风量、尺寸的确定本设计中污染源尺寸为L W H 12006001000(mm)，故适宜采用矩形集气罩，长、宽分别以a、b表示。（1）因为气体只能从侧面流入罩内，为了避免横向气流干扰，要求H要尽可能0.3L，由于本设计已知H=0.6 m，所以，L2 m，取L=2 m。（2）因为吸气流容易受到横向气流的影响，所以靠墙布置。本设计由于墙厚240 mm，污染源中心距离墙中心750mm，因此污染源距墙边B=750-240/2=630mm，由此集气罩宽：2B=2630mm=1260mm=1.26m。（3）为了保证罩口吸气速度均匀，在本设计中取为30。（4）排风量按下式计算： Q=KPHvx=1.42(2.0+1.26) 0.60.6=3.29 (m3/s) 式中：P-罩口敞开面周长，m； H-罩口至污染源距离，m； vx-控制速度，m/s； K-考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数，通常K=1.4 。（5）总排风量Qz： Qz=2Q=6.58 (m3/s)（本设计含有两个收集装备）5 管道的设计5.1管道的用途 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。5.2管道的选择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。5.3管道设计的原则（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。5.4管道阻力分段计算5.4.1管道设计简图5.4.2管道内最低速度的确定 在本设计中，污染物为轻矿粉，在大气污染控制工程，可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。5.4.3管径的计算与实际速度的确定（1）由可得代入数据有d1=550mm,圆整取d1=530mm核算实际速度：V1=4Q/(d12)=14.9 m /s；查计算表可知：动压为 133.2Pa；当量阻力系数。（2） 三通管后的管径d2：d2=774mm，圆整取d2=750mm；核算实际速度：V2=14.9 m /s ；查计算表可知：动压为 133.2Pa；当量阻力系数。5.4.4 管段长度的确定总体设计草图见图。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=1200mm5.5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。5.6 三通的确定根据管径与流量查环境工程设计手册可得 ：采用30直流三通（如图）：阻力系数1=0.02，阻力系数2=0.21。6 除尘器的设计6.1除尘器的作用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。6.2除尘器的选择6.2.1除尘器的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。 6.2.2除尘器选择一般，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。综合来看，本设计选用袋式除尘器。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。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10001500Pa；（4）占地面积大。7 通风机、电动机的设计7.1风机的选择根据输送气体的性质（气体的含尘浓度，腐蚀性与爆炸性成分的含量、