某车间除尘系统设计分析解析

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集气罩错误！未定义书签。2.2除尘设备错误！未定义书签。2.3风机错误！未定义书签。2.4 风管82.5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集气罩的集气原理错误！未定义书签。3.1.2集气罩的设计-9-3.1.3集气罩设计小结-11-3.2管道的设计-12-3.2.1管道设计的原则-12-3.2.2管道分段计算-12-3.2.3并联管路压力平衡计算错误！未定义书签。3.2.4除尘系统总压力损失-13-3.2.5管段设计小结-17-3.3通风机、电动机的选择-18-3.3.1通风机

2、的分类及性能-18-3.3.3风机、电动机的选择-18-3.3.4风机、电动机小结-19-3.4除尘器的选择-20-3.4.1除尘器简介-20-3.4.2除尘器计算-21-3.4.3除尘器的选择小结-22-第4章车间布置-23-第5章总结-24-第6章参考文献-25-3-某车间除尘系统设计第1章课程设计任务书一、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、

3、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

4、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LXWXH1200X600X1000(mm)操作条件：20°C101.3kPa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12me. 所用除尘器：LD14型布袋除尘器布，该布袋除尘器阻力为980Pa,长4.5m

5、,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300x300车间大门可取2010x2010窗台到地面距离民用房900700mm工业用房1.0-2.0cm仓库1.52.0m-5-图2.除尘器尺寸图型号:LD14-84型过滤面积：168,最大风量:2520m/h23-15-第2章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。2.1 集气罩集气罩是捕集含尘有害气体的设备装置。通过集气

6、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。2.2 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。2.3 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。2.4 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

7、响了风机的选择。2.5 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。第3章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

8、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。3.1.1 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/m-s-i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

9、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破碎机；高速胶带运输的转运点；物料混合;1.02.5速的区域粉料装卸等以高速放散出来，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、喷漆2.5-10取0.51.0m/s之间。本设计选用vx=0.6m/s。X(2)集气罩排风量、尺寸的确定；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得本设计中污染源尺寸为LXWXH1200X600XlOOO(mm),故适宜采用矩集气罩计算示意图如下：题目已知罩口边距

10、污染面积H=600mm，则有a二L+0.8H=1200+0.8x600=1680mm=1.68mb=W+0.8H=600+0.8x600=1080mm=1.08m为保证罩口吸气速度均匀，吸气罩的扩张角a不应大于60°,本设计中取45°,则集气罩高度为h'=a/2xtan1680十2xtan45°=840mm。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）

11、计算：Q二KPHux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=1.4P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Q二1.4x（1.68+1.08）x2x0.6x0.6二2.782m3-s-1二10015.2m3-h-1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=2x10015.2=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。3.1.3集气罩设计小结有以上设计

12、计算，集气罩相关参数如下：长a=1680mm，宽b=1080mm，高h=1000mm，扩张角a=45°，排风量Q=20030.4m3/h集气罩边缘距墙240mm。3.2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。3.2.1 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

13、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

14、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。3.2.2 管道阻力分段计算图3-1管道设计简图图3.11. 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14m/s，垂直管为12m/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：V=14m/s12. 管径的计算与实际速度的确定由Q=(nd2V)/4得到

15、：d=翌兀V则有d=550mm1核算实际速度：V=4Q/(nd2)=14.9m/s；11查计算表知：动压为133.2Pa；当量阻力系数九/d二0.0306。三通管后的管径d：2d=774mm，圆整取d=750mm；22核算实际速度：V=14.9m/s；2查计算表知：动压为133.2Pa；当量阻力系数九/d二0.0306。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：3653mm，故管段1的长度L=2000+7385=9385mm1管段2的长度L=2000mm2管段3的长度L=1615+1267=2882mm3管段4的长度L=3000+8890=11890mm4管段5的长度L5=

16、1200mm4. 集气罩和弯头的确定查环境工程设计手册：1、对集气罩1,g=0.11。2、对集气罩2,g=0.11。3、采用90°弯头(R/d=1.5)阻力系数g=0.18。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g=0.02,阻力系数g=0.21图3.26. 管道阻力计算(1) 管段的阻力计算摩擦压力损失为九OV2AP=L4=9.385x0.0306x133.2=38.25PaLiid2局部阻力包括集气罩1、90°弯头(R/d=1.5)和30°直流三通;故刀g=0.11+0.18+1.02=0.31则

17、局部压损为AP=工匚聲=0.31x133.2=41.29Pami2(2) 管段的阻力计算摩擦压力损失为九pv2AP=L缶=2.0x0.0306x133.2=8.15PaL22d2局部阻力包括集气罩2、90°弯头(R/d=1.5)和30°直流三通;故刀g=0.11+0.21+0.18=0.50则局部压损为AP=工匚竺=0.50x133.2=66.60Pam22(3) 管段的阻力计算摩擦压力损失为九PV2AP=L亠=2.882x0.02x133.2=7.68PaL33d2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AP二980+(0.1

18、1+0.18)x133.2二1018.60Pam3(4) 管段的阻力计算摩擦压力损失为九PV2AP=L4=11.89x0.02x133.2=31.67PaL44d2局部阻力有两个90°弯头(R/d=1.5)；故局部压损为APmi二决学=O'182133-2=47-95Pa(5) 管段的阻力计算摩擦压力损失为九OV2AP=L5=912x0.02x133.2=31.97PaL55d2改管段有90°弯头(R/d=1.5)两个；伞形风帽压力损失g=0.10；通风机出口压力损失g=0.10。故局部压损%亠匚学SX2+I+G133'2=74'59Pa(6) 并联

19、管压力平衡AP二AP+AP二38.25+41.29二79.54Pa1 L1m1AP二AP+AP二8.15+66.60二74.75Pa2 L2m2故有：(AP-AP)/AP二(79.54-74.75)/79.54二6.0%10%121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AP1二APL1+APm1二38.25+41.29二79.54PaAP二AP+AP二7.68+1018.6二1026.28Pa3L3m3AP二AP+AP二31.67+47.95二79.62Pa4L4m4AP二AP+AP二31.97+74.59二106.56Pa5L5m5AP二AP+AP+AP+

20、AP二1292Pa3.2.3 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a=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（

21、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3-1管道计算表管流量管长管径流速入/d动压摩擦局部局部管段总管段压段Q/ld/mmv/m-1v2P/2损失压损压损压损损累计编m3s-1/mm-12/PaP/系数P/Pa£号LPaP/PaP/Pa2.789.3855014.90.030a133.238.250.3141.2979.542.782.055014.960.030a133.28.150.5066.6074

22、.755.562.8875014.960.02133.27.680.31018.a1026.285.5611.975014.90.02133.231.670.36647.9579.625.5612.075014.90.02133.231.970.5674.59106.561366.753.3 通风机、电动机的选择3.3.1 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PWlOOOPa;中压1000VPV3000Pa；P±3000Pa。(2) 轴流式通风机分高、低压二种：低压PV500Pa；高压P

23、±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

24、，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。3.3.3 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+二一)通风机风压Po=AP(1+K-)其中：Q管道计算总风量，'"二-P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0.10.15KiK: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0.150.2则风量为Q0=Q(1+K1)=20030.4Xl.l=22033.44m3/h风压为P0=AP(1+K2)=1

25、292X1.2=2304Pa3、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2240r/min，全压2253292Pa，风-25-量1240652300】-,配套电动机为Y180M-2,22kW。25000x1732.83.6x105x0.7x0.95复核电动机功率：NQ"KNe3.6X1。5耳耳12故其配套电机满足要求。配套电动机满足要求。3.3.4 风机、电动机小结设计风量为22033.44m3/h-i，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Y

26、315M-6,功率为160KW。3.4 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。3.4.1 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

27、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

28、；(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。3.4.2 除尘器计算由题目知，该布袋除尘器长4

29、.5m,宽2.2m,进口高度3.6m,出口高度8.9m,压力损失为980Pa。1）过滤风速确定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800T200Pa，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）计算过滤面积A由上面计算可知除尘器处理风量为22033.44m3/hA=Q/60V=22033.44/60X1.0=367.53）计算每只滤袋的过滤面积aa二nDL=3.14X0.3X3=2.826m24）计算滤袋数目nN=A/

30、a=367.5/2.826=1303.4.3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:76000m3/h滤袋数目：960条第4章车间布置4.1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X高为:2010X2010mm。由于车间18mX12m，较大，可在西面（图中左）另设一大门，尺寸为2010X2010mm。4.2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lm，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,除尘器右边缘距右墙边缘2