大气污染控制工程通风除尘系统设计说明书

1、大气污染控制工程课程设计说明书设计题目: 棉尘物料初加工车间通风除尘系统设计学 院 :环境学院专 业 :环境工程学生姓名 :袁启业一、前言人类在生产和生活的过程中， 需要有一个清洁的空气环境 （包括大气环境和室内空气或 境）。因此，就要在生产和生活的过程采用通风和除尘技术。通风工程在我国实现四个现代化的进程中， 一方面起着改善居住建筑和生产车间的空气 条件， 保护人民健康、 提高劳动生产率的重要作用； 另一方面在许多工业部门又是保证生产 正常进行，提高产品质量所不可缺少的一个组成部分。工业通风是控制车间粉尘、 有害气体或蒸汽和改善车间内微小气候的重要卫生技术措施 之一。其主要作用在于排出作业地

2、带污染的或潮湿、 过热或过冷的空气， 送入外界清洁空气， 以改善作业场所空气环境。 工业通风按其动力来源分为自然通风和机械通风。 自然通风依靠 室内外空气温度差所形成的热压和室外风力所形成的风压而使空气流动； 机械通风则依靠通 风机所形成的通风系统内外压力差而使空气沿一定方向流动。净化工业生产过程中排放出的含尘气体称为工业除尘。 有些生产过程如原材料加工、 食 品生产、 水泥等排出的粉尘都是生产的原料或成品， 回收这些有用原料， 具有很大的经济意 义。在这些部门，除尘设备既是环保设备又是生产设备。本次课程主要是运用通风除尘技术知识对某综合车间局部通风除尘系统进行设计。 选取 集气罩、通风管道、

3、除尘器及风机等。二、设计原始资料某棉尘物料初加工车间， 由于室内粉尘含量较高， 不符合有关环境与卫生标准， 需对其 进行治理。 请根据有关原始资料， 设计一除尘系统以达到环境要求。 出于经费和管理的考虑， 厂方要求采用旋风或布袋式除尘器， 并通过原有排气筒进行排放。 工厂车间的基本情况如下： 2.1 车间工作环境该加工工业建于 2005年，位于一般工业区内。车间环境气温：20C, 101.3kPa车间空气尚属平静收集气体平均含尘浓度 : 2.0 g/Nm3 。主要排尘点 : （相应的位置尺寸见车间的平面布置图。 ）A: 物料卸料点。尺寸大小 （mm）： W×L×H= 720

4、×1200×450 , 冷源B:工作台。尺寸大小 （mm） : W × L × H= 600 × 800 × 800 ,冷源。2.2平面布置图车间高为18M ,长20M ,宽8M ,周围200米半径内无高于车间的建筑要求除尘设备置于车间内，并连接车间顶部的排气筒。A、B上部设计伞形集气罩，罩口距工作台面大于200mm排气筒高度为15 M （从车间顶部算起），内径为300mm ,材质为钢板（D ;外壁距离墙壁外边1m）平面布置图如下：三、通风系统的空间布置3.1系统划分的原则当车间内不同地点有不同送风、排风要求，或者车间面积较大，送、排

5、风点较多时，为便于进行管理，常分设多个系统。除个别情况外，通常是由一台风机与其联系在一起的管道 设备构成一个系统。系统划分的原则是：（1）空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划分一个系统。（2）生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为一个系统。（3）除尘系统划分应符合下列要求：A、同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不远时，宜合设一个系统；B、同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺允许不同粉尘混合回收或粉尘无回 收价值时，也可合设一个系统；C、温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管内结露时，应分设系统。3.2系统划分扬尘点相距很近，故可合设一个系统。故两个尘源室内参数要求相同，扬尘物料

6、相同, 将两个尘源、管道、除尘器和风机设为一个系统。四、集气罩的选用与设计计算4.1集气罩的选用本工艺需要对物料进行加工，无法对污染源进行密闭。因此，本设计在污染源附近设置外部集气罩，外部集气罩依靠罩口外吸入气流运动而实现捕集污染物。本工艺的主要污染物是棉尘，冷源，根据其发散情况， 采用上部伞形罩的捕集效果较好， 因此本设计的两个污 染源均采用上部伞形集气罩。4.2集气罩的设计计算4.2.1集气罩的结构尺寸集气罩的结构尺寸一般是按经验确定的。4.2.1.1物料卸料点 A的集气罩尺寸(1)罩口离污染源高度 H / W 0.7 1,即 H 0.7W ,且 W = 720 mm. H 0.7

7、5; 720 = 504mm又 罩口高度要求低于人的呼吸器官h= 450mm, h+ H 450 + 504 = 954 mm ,符合要求罩口离污染源高度取 H = 500 mm(2)罩口尺寸V- ( Wi-W)= 0.4H 2 , Wi= 2× 0.4× 500+ W = 2× 0.4× 500+ 720 = 1120 mm21同理，(Li- L)= 0.4H , Li = 2× 0.4× 500 + L = 2 × 0.4× 500 + 1200= 1600 mm2集气罩的扩张角= 90 °、 亠、

8、1 1罩口离管口咼度： B1= L1 =× 1600 = 800 mm2 2(3)集气罩风管直径V D / W 0.3 3 , D 0.3 W = 216 mm ,管径的确定见管段 1的计算。4.2.1.2 工作台B的集气罩尺寸(1)罩口离污染源高度V H / W 0.7 ,即卩 H 0.7W,且 W = 600mm H 0.7× 600 = 420mm又 罩口高度要求低于人的呼吸器官h= 800mm, h+ H 800 + 420 = 1220mm ,符合要求。罩口离污染源高度取 H = 400 mm (2)罩口尺寸(W2- W)= 0.4H, W2= 2× 0

9、.4× 400+ 600 = 920mm2同理,2(L2-L)=0.4H, L2=2×0.4×400+800= 1120 mm集气罩的扩张角= 90 °一 1 1罩口离管口高度：B2=L2= × 1120 = 560 mm2 2(3)集气罩风管直径V D / W 0.3 , D 0.3W = 180mm ,管径的确定见管段 2的计算。4.2.2集气罩排气量及阻力损失的计算为方便以后物料进行流水线加工，工作台将会设有传送带，因此工作台不设挡板。但 物料卸载台A则设有三面挡板，以降低卸料时扬尘的飞逸以及降低排气量。因此，上部伞形 罩的排气量：A、不

10、设挡板时：Q= KPHVX (m3/ S) 4 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 考虑沿程高度分布不均匀的安全系数，通常取 K = 1.4。B、三侧设有挡板时：Q= LHVX (m3/ S) 6式中：H罩口至污染源距离，m;VX控制速度， m / s;L罩口长度，m / s;4221物料卸料点A的集气罩流量计算控制速度VX查表“污染源的控制速度 VX” 5,由于空气对流，以轻微的速度放散到尚 属平静的空气中控制速度 VX= 0.51.0 ms,由于卸料点位于两个窗之间， 空气较为流通, 卸载时的放散速度较大，所以取 VX= 1m/s。上部伞

11、形罩的排气量：Q= LHVX (m3/ S)(三侧设挡板)式中：L 罩口长度，m ;H 罩口至污染源距离，m;VX 控制速度，m / s;故集气罩的排气量 Q为=1.6 0.5 10.8m3s=2880m3h2880 273换算成工作状态下的排气量Qa为=2683.41m3h2934.2.2.2 工作台B的集气罩流量计算控制速度VX查表“污染源的控制速度 VX” 5,由于空气对流，以轻微的速度放散到尚 属平静的空气中控制速度 VX= 0.51.0 m/s ,由于卸料点位于两个窗之间，空气较为流通， 且卸载时的放散速度较大，所以取VX= 1m/s。上部伞形罩的排气量：Q= LHVX (m3/ S

12、)(三侧设挡板)式中：L 罩口长度，m ;H 罩口至污染源距离，m;VX 控制速度，m / s;故集气罩的排气量 Q为=1.12 0.4 10.45m3s=1620m3h1620 273换算成工作状态下的排气量Qa为= 1509.42m3h293五、管道的初步计算55.1管内流速的确定根据除尘通风管道内最低空气流速，棉絮垂直管道的流速是8ms ,水平管道的流速是10ms。为考虑项目的经济合理性，在减小管径以降低一次性投资成本的同时也应考虑运行费用，故本设计垂直管流速取8ms ,水平管道取10ms°5.2管道直径的确定方法一：运用公式计算圆形管道的管径：D 18.8 Q式中：Q 排气量

13、，m3hV管内流速，m/sD管径，mm方法二：参考全国通用通风管道计算表本设计的通风管径，在确定了气体体积流量和流速后，参考计算表得出相应的通风管管 径。管段 1 管径 D1：流量为 2683.41 m 3/h ，取流速 v 为 10m/s 。查表得，管径取 D1= 300mm，实际流速为 v1=10.8 m/s , Id = 0.063 ,动压为7.14mm水柱。管段 2 管径 D2：流量为1509.42 m 3/h ,取流速V为10ms。查表得，管径取 D2= 220mm实际流速为 v2=11.3 m/s , / d = 0.093 ,动压为7.82mm水柱。管段 3 管径 D3：流量为

14、2683.41 + 1509.42 = 4192.83 m 3/h ,取流速为 10ms ,查表得，管径取D3= 380mm实际流速为 v3=10.5ms , / d = 0.047 ,动压为6.75mm水柱。管段 4 管径 D4：流量为 2683.41 + 1509.42 = 4192.83 m 3/h 取流速为 10m/s 查表得管径取D4= 380mm实际流速为 v4=10.5ms , / d = 0.047 ,动压为6.75mm水柱。管段 5：该管段为烟囱 流量为 2683.41 + 1509.42 = 4192.83 m 3/h管径为 300mm。5.3 弯头、三通的设计计算一共需要

15、 4 个五中节二端节 90°弯头 一个 45°弯头 一个 45°合流三通管 两个渐 缩管（ 45°）。管段 1 需要用到一个矩形集气罩（ 90 ）0.19 ；一个 90°弯头（ R/d=1 ）0.24 ；一个 45°合流三通管。管段 2 需要用到一个矩形集气罩（ 90 ）0.19 ；一个 45°弯头0.20 ；个 45°合流三通管管段 3 需要用到三个 90°弯头（ R/d=1 ）0.24 ； 45°合流三通管一个；一个渐缩管（ 45°）0.1管段4需要用到两个90°弯头（R

16、d=1）0.24 ; 一个渐缩管（ 45°） ,0.1管段 5 需要用到一个伞形风帽。5.4直管长度的确定管段 1: (5000-1750)+4000 = 725Omm管段 2: 5000-560-400 = 4040mm管段 3: 1400+3400+(5000-1140 ) = 8660mm管段 4: 2000+12620 = 14620mm管段 5 (烟囱)：15m = 15000mm5.5除尘器的位置及型号的选择5.5.1处理气体流量的计算生产过程中产生的总气量，即装置进口气体流量:Q1 =4192.83 m 3/h除尘器的漏风所附加的安全系数查得K = 0.10.15,取0

17、.12。则装置出口气体流量:3Q2 = Q1 (1 K) 4192.83 (1 0.12)4695.97 m /h1处理气体总流量：QN-(Q1 Q2)2式中：Q1 装置进口气体流量Q2 装置出口气体流量处理气体流量：QN1 (4192.83 4695.97) 4444.4 m3/h5.5.2除尘效率的计算2N1N1N式中：IN 污染物浓度，已知为 2.0g / m3;2N 污染物浓度，该加工厂位于一般工业区，建于米，执行第二时段三级标准，查广东省大气污染物排放限值限值为：4.1kgh , 120 10 3g / m3。2005年，排气筒高度为 15(DB4427-2001),TSP 排放2N

18、Q 2NINQIN=1-0.12 4444.42.0 4192.83=93.64%5.5.3除尘系统的选择*9-2 DS/A型離式除盘H參敷号現 RS-5X4J,-CX5 ! iA-76O,VX7LJi'-ySDA-10y 'A-UXiL1L5203042r It0noi>. IS X 23曲过面Lj1524212IlC427M.1*ISOo-2?IJO2 WO-3«Ca6700IJQ(HlB60-130ODio&oc *ooqImOOZ 加000里力 It 勲 InntF*1 ICncniO=D. 8IFbh,DS lk )5Cl炳小啰网DSg 孰5.

19、531除尘器选型由流量QN = 4192.83 m3/ h选取除尘器，选用 DS/A-6 × 5型袋式除尘器。5.5.32除尘器技术参数袋数个：30总过滤面积：30 m2过滤风速：3 m / S处理风量：3600 5400 m3 / h5.5.3.3除尘器主要尺寸总高度： H 3 = 3000+1140+800 = 4940mm灰斗高度： H 4 = 1140 mm进风口法兰尺寸：U = 324 mm , V = 252 mm进风口圆管管径：D=200mm出风口圆管管径：D=400 mm六、除尘系统压力总损失的计算6.1除尘系统沿程阻力损失的计算管段1：流量为2683.41 m 3/

20、h ,流速V为10m/s。查表得，管径取D仁30Omm）实际流速为v1=10.8ms , /d = 0.063 ,动压为 7.14mm水柱，长度为 7250mm2则摩擦压力损失为： P = I 丄14d 2 R = 7.25 × 0.063 × 7.14 × 9.8 = 31.90Pa各管件局部压损系数为：集气罩 A：E= 0.19 15;90° 弯头（R / d = 1.5 ） 一个， = 0.24 15；45°合流三通（干管部分）， =0.1 ; = 0.19 + 0.24 + 0.1 = 0.532则局部压损 p= -16= 0.53 &

21、#215; 7.14 × 9.8 = 37.09 Pa2总压： p1= p + Pm= 31.90+37.09 = 68.99Pa管段2：流量为1509.42 m 3/h ,取流速V为10ms。查表得，管径取 D2= 220mm实际流速为 V仁11.3 m/s , / d = 0.093 ,动压为7.82mm水柱。管长 4040mmv2则摩擦压力损失为：Pi = I 14d 2 Pi = 4.04× 0.084× 7.82 × 9.8= 26.01Pa各管件局部压损系数为：集气罩 B : = 0.19 15;45° 弯头一个，=0.2 15;4

22、5°合流三通（分支部分）， =0.54。 = 0.19 + 0.2+ 0.54 = 0.932则局部压损 Pm= 16= 0.93× 4.04 × 9.8= 36.82 Pa2总压： p2= p + Pm= 26.01+36.82 = 62.83Pa管段3：流量为4192.83 m 3/h ,取流速为10m/s ,查表得，管径取 D3= 380mm实际流速为v3=10.5m/s , / d = 0.047 ,动压为 6.75mm水柱。长度为 8660mm2则摩擦压力损失为：P = I 14d 211 / 15 PI= 8.66× 0.047×

23、6.75× 9.8= 26.92Pa各管件局部压损系数为：90° 弯头(R / d = 1.5 )三个， = 0.24 15;45°合流三通(干管部分)， =0.1 ; 除尘器入口处变径渐缩管，=0.1 = 0.25 × 3+ 0.1 + 0.1 = 0.952则局部压损 pm= 16= 0.95× 5.76× 9.8= 53.63 Pa2总压： p3= p + pm+ PC= 26.92+53.63 = 80.55 Pa管段4:流量为 2683.41 + 1509.42 = 4192.83 m 3/h ,取流速为 10ms ,查表得

24、，管径取D4= 380mm实际流速为 v4=10.5ms , / d = 0.047 ,动压为6.75mm水柱。长度为 14620mm2则摩擦压力损失为： Pl= I 丄 14 d 2 Pi = 14.62 × 0.047 × 6.75 × 9.8= 45.45Pa该管段局部压损主要包括风机进出口及连接烟囱渐变管的损失，除尘器出口与风机连接，风机入口处压力损失忽略不计，风机出口=0.1 (估算)，圆形渐缩管两个,分别连接风机与管段4以及管段4与烟囱( 45°) ,0.1; 90°弯头(R / d= 1.5 )两个，= 0.24 ; = 0.1+

25、0.1 × 2+0.24 × 2= 0.78则局部压损 Pn= 2V162=0.78 × 6.75 × 9.8 = 51.60 Pa22总压： P4= p + Pm= 45.45+51.60 = 97.05Pa管段5：(烟囱)根据 Q8= 4192.83 m 3/h ,工业管道当量糙粒高度：选用钢管制风管，K= 0.15 17D= 300 mm 流速根据流量和管径计算V = 16.47 m/s ; l=15000mm20 C 干空气的密度P= 1.205 kg / m3 ,运动粘度× 10-6 = 15.06 m 2/s 18V= 31.49m

26、 / S对应的动压V21.205 16.472=163.43Pa11 / 15Vd 16.47 0.3雷诺数：Re=6 = 3.28 × 105V 15.06 10 6K相对粗糙：-0.15.=0.0005d300查“莫迪图”得，沿程阻力系数：= 0.018 19l厶沿程水头损失： P I =× =143 Pa 20D 2伞形风帽：取 h / D0= 1.0,= 1.00 212 pm= 二=1.00 ×63.43=163.43 Pa总压： P5= P+ Pm = 143+ 163.43= 306.43 Pa除尘器:除尘器压力损失取130mm水柱， PC = 13

27、0 × 9.8 = 1274 Pa6.2压力校核、通风管径的调整管段1与管段2为并联管段，共同合流到管段 3 ,因此需要校核压力平衡。P1 P2 W 62.838.92%10%P168.99由计算可得，节点压力平衡。6.3除尘系统总压力损失 P = P1+ p2+ P3+ P4+ P5+ PC=68.99 + 62.83+ 80.55+ 97.5+ 306.43 + 1274=1890.3Pa6.4除尘系统计算表（见下一页）管段编号流量Q/ m3/h管长l/mm管径d/mm流速V/m/sdm12动压一 /2mmH 2O摩擦压损p/ Pa局部阻力 系数 局咅B压损pm/ Pa管段总压 损p/ Pa管段压损 累计p/ Pa12683.41725030010.80.0637.1431.900.5337.0968.9921509.42404022011.30.0937.8226.010.9336.8262.8334192.83866038010.50.0476.7521.330.9553.6380.5544192.83146203