车间除尘课程设计

1、学学号：号：2010122140课课 程程 设设 计计题题目目车间除尘系统设计学学院院环境与生物工程学院专专业业环境工程班班级级环境工程一班学生姓名学生姓名张琼指导教师指导教师杨海林2013 年6月23日目录目录1 前言.- 3 -2 设计任务书. - 3 -2.1 设计目的. - 3 -2.2 设计任务与要求.- 3 -2.3 设计资料. - 4 -3 设计说明书. - 6 -3.1 集气罩的设计.- 6 -3.1.1 设计原则.- 6 -3.1.2 集气罩尺寸参数的确定.- 6 -3.1.3 控制点控制速度 ?t 的确定.- 7 -3.1.4 排风量的确定.- 9 -3.2 除尘器的选型与

2、设计.- 9 -3.2.1 除尘器类型比选.- 9 -3.2.2 除尘器的选型.- 10 -3.3 管道、弯头及三通的设计.- 11 -3.3.1 管道设计原则.- 11 -3.3.2 管道的初步设计.- 11 -3.3.3 管径与管内流速的确定.- 12 -3.3.4 弯头的设计.- 13 -3.3.5 三通的设计计算.- 13 -3.3.6 管段长度的确定.- 13 -3.4 压损平衡设计.- 14 -3.4.1 管段压损计算.- 14 -3.4.2 压力校核.- 16 -3.4.3 除尘系统总压力损失.- 17 -3.5 风机的选择与校核.- 17 -3.6 电机的选择与校核.- 18

3、-3.7 车间布置. - 19 -3.7.1 车间布设原则.- 19 -3.7.2 车间大门与窗户的设计.- 20 -3.7.3 车间总体布局.- 20 -3.8 有关说明. - 20 -4 参考文献. - 21 -1 前言前言在工业生产过程中，常常出现各种粉尘和有害气体。目前最常用的控制方法是将有害的物质在发生源直接收集起来，经过净化设备净化后排到大气中取，这就是局部气体净化系统，这种净化系统所需要的风量最小，效果好，能耗少。局部通风系统分为局部进风和局部排风两类。生产实际工作中采用局部排风较多。局部排风净化系统主要由集气罩，排风管道，净化设备，风机，烟囱等组成。2 设计任务书设计任务书2.

4、1 设计目的设计目的通过对大气污染净化系统的工艺设计， 初步掌握大气污染净化系统设计的基本方法，培养利用已经学过的理论知识综合分析问题，并提高解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册的能力。2.2 设计任务与要求设计任务与要求1.集气罩的设计:控制点控制速度?的确定，集气罩排烟量、尺寸的确定2.除尘器的选型与设计：确定除尘器类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。3.管网布置及计算：确定各装置的位置、管道布置及管内流速。并计算各管段的管径、长度、流速以及系统总压损。4.风机及电机的选择设计：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功

5、率。5.门窗位置、数量根据需要自行设计。6.编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写。包括方案的确定、设计计算、 设备选择和有关设计的简图等内容。 课程设计说明书应有封面、 目录、 前言、正文、小结及参考文献等部分。文字应简明、通顺，内容正确完整，书写工整，装订成册。7.图纸要求(1)除尘系统平面布置图一份(2)除尘器立面图一份2.3 设计资料设计资料1. 设计题目：车间除尘系统设计2. 课题已知条件：（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

6、：20101.3KPa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） 除尘器查找产品目录进行设备选型（6） 有关尺寸墙厚240mm方块柱300300车间大门可取20102010301030102550241040104010窗台到地面距离:民房900700mm工业用房1.02.0 m仓库1.52.0 m图1. 车间平面及两个污染源的位置3 设计说明书设计说明书3.1 集气罩的设计集气罩的设计3.

7、1.1 设计原则设计原则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范围内， 以便防止横向气流的干扰，减少排风量。2.集气罩的吸气方向尽可能与污染气流的运动方向一致，充分的利用污染气流的初始动能。3.尽量减少集气罩的开口面积，减少排风量。4.集气罩的吸气气流不允许先经过工人的呼吸区再进入罩内。5.集气罩的结构不应妨碍工人操作和设备检修。根据以上原则选取冷过程上部集气罩，为避免横向气流干扰，在罩口设置活动挡板，以保证罩口气流速度分布均匀。如右图所示。3.1.2 集气罩尺寸参数的确定集气罩尺寸参数的确定本设计中污染源尺寸为 L W H= 1200 600 1000，故适宜采用矩形集

8、气罩.1集气罩口长边设罩口长边尺寸为 l，污染源长边尺寸为 L，则L = 0.8H + l已知 l = 1200mm，H = 600mm，故 L = 1680mm；2.集气罩口短边B = 0.8W + H = 1080mm由于空间限制，B 只能为 2 630 120 = 1020mm。3.集气罩口周长为避免横向气流干扰，要求罩口至污染源距离 H 尽可能小于或等于 0.3L，即 H 504mm，比题设条件小，故需在罩口四周加设活动挡板，考虑到空间限制，集气罩可设计为三面敞开形式，罩口敞开面周长为 P = 1020 2 + 1680 =3720mm。4.集气罩扩张角为保证罩口吸气速度均匀， 吸气罩

9、的扩张角不应大于 60， 本设计中取 60，5.集气罩高度?= ? 2 ? = 1680 2 ?60 = 485 取 480mm。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 150200mm，本设计取 160mm，则集气罩总高为h = ?+ 168 = 480 + 170 = 6503.1.3 控制点控制速度控制点控制速度?t的确定的确定当污染源为污染物发生量较小的冷过程源时，可以采用速度控制法进行外部集气罩的设计。采用控制速度法计算集气罩的排风量，关键在于确定控制速度?和集气罩结构、安设位置及周围气流运动情况，一般通过现场实测确定。由于本例缺乏现场实测数据，设计时参

10、考表 1-表 4 确定表 1 污染源的控制速度?污染物的产生状况举例控制速度/m. .s-1以轻微的速度放散到相当平静的空气中蒸汽的蒸发，气体或烟气敞口容器中外逸0.250.5以轻微的速度放散到尚属平静的空气中喷漆室内喷漆，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，或放散到空气运动迅速的区域翻砂、脱模、高速（大于 1m/s）皮带运输机的转运点、混合、装货或装箱1.02.5以高速放散出来， 或是放散磨床，中破碎，在岩石表面工作2.510到空气运动迅速的区域表 2 按周围气流情况和污染物危害性选择风速周围气流情况控制风速/(m/s)危害性小时危害性大时无气流或容易安

11、装挡板的地方0.200.250.250.30中等程度气流的地方0.250.300.300.35较强气流或不按挡板的地方0.350.400.380.50强气流的地方0.50.5非常强气流的地方1.01.0表 3 按污染物危害性及集气罩形式选择控制风速危害性圆形罩侧面方形罩伞形罩一面开口两名开口三面开口四面开口大0.380.500.50.630.88中0.330.450.380.500.78小0.300.380.250.380.63由上述知集气罩为矩形，三面开口且设置挡板；根据题设条件，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。表 4 敞开断面处流速罩子形式断面流速（m/s）罩子形式

12、断面流速（m/s）四面敞开三面敞开1.01.270.91.0两面敞开一面敞开0.760.90.50.76综合考虑上述因素及安全性，采取最大值原则，由表 4 得敞开断面处控制流速?在 0.91.0 之间。但考虑到流速太大时，会造成动力消耗过大，故可取 ?= 0.9m/s。3.1.4 排风量的确定排风量的确定Q = KPH?= 1.4 3.72 0.65 0.9 = 3.047 m3/s = 10969.2 m3/h式中：P-罩口敞开面周长，m；H-罩口至污染源距离，m；K-考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数，通常取 K=1.4；?-控制速度。3.2 除尘器的选型与设计除尘器的选型与设计3.2.1

13、 除尘器类型比选除尘器类型比选表 5 各种除尘器的效率对比除尘器名称全效率/%不同粒径（m）时的分级效率/%0551010202044 44带挡板的沉降室58.67.522438090普通的旋风除尘器65.31233578291长椎体旋风除尘器84.240799299.5100喷淋塔94.5729698100100电除尘器97.09094.59799.5100文丘里除尘器99.59999.5100100100袋式除尘器99.799.5100100100100表 6 各种除尘设备投资和运行费用设备投资费用（万元）运行费用（万元）高效旋风除尘器100100袋式除尘器250250电除尘器450200

14、塔式洗涤器270260文丘里洗涤器220500本方案根据运行稳定性，一次性投资及处理效率、运行成本等综合考虑，选用袋式除尘器。3.2.2 除尘器的选型除尘器的选型1.选型除尘器选用 LD14-112 型机械振打袋式除尘器，其技术性能见下表 5表 7 LD14-112 型 机械振打袋式除尘器型号形式分室数滤袋数过滤面积/m2处理气量/(m3/h)压力损失/Pa排出管数质量/kg尺寸/mmALLD14-112单列811222433600980111998225060002.规格参数滤袋：圆形带进出风方式：下进风上出风袋过滤方式：内滤式滤料：208 涤纶绒布每个除尘箱过滤面积为 282,由 14 条

15、滤袋组成，每条滤袋直径220mm，长为 3100mm,过滤面积为 22。3.校核过滤面积：A =?60?式中：?-过滤气速，?= 1.02.0m/min?-欲处理的烟气量，3/?。则：A =?60?=21938601.7= 2152? 2242，所以所选除尘器符合要求。3.3 管道、弯头及三通的设计管道、弯头及三通的设计3.3.1 管道设计原则管道设计原则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。

16、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 100200mm。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。3.3

17、.2 管道的初步设计管道的初步设计3.3.3 管径与管内流速的确定管径与管内流速的确定表 8除尘风管内最低风速 m3/h粉尘类别粉尘名称垂直风管(m/s)水平风管(m/s)矿物粉尘重矿物粉尘1416轻矿物粉尘1214灰土、沙尘1618干细型沙1720金刚砂、刚玉粉1519本设计中，污染物为轻矿物，由表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，初选流速为 14m/s，1. 管段 1、2：由 Q = 3.047m/s，?= 14/，根据下式求得管径：d1=4?1?=4 3.0473.14 14= 526根据全国通用通风管道设计计算表取标准管径d1= 53

18、0mm管径d1= d2= 530mm管内实际流速v1= v2=4Q?2=43.0473.140.532= 13.82 / 不符合要求。根据全国通用通风管道设计计算表取标准管径d1= 500mm管径d1= d2= 500mm管内实际流速v1= v2=4Q?2=43.0473.140.52= 15.53 / 符合要求。2. 管段 3：由?3= ?1+ ?2= 6.094/，根据下式求得管径：d3=4?3?=4 6.0943.14 15.53= 707根据全国通用通风管道设计计算表取标准管径d3= 700mm 。管内实际流速v2=4Q?2=43.04723.140.72= 15.84m/s 符合要求

19、。3. 管段 4、5:因为?4= ?5= ?3= 6.094/，所以v5= v4= 15.84m/s。3.3.4 弯头的设计弯头的设计管段 1：设计一个 90弯头。该管段管径为?1=500mm，根据通风除尘设备设计手册得 R/d = 1.5时，阻力系数 = 0.18。管段 2：设计一个 120弯头。该管段管径为?2=500mm，根据通风除尘设备设计手册得 R/d = 1.5时，阻力系数 = 0.20。管段 4：设计两个 90弯头。该管段管径为?4= 700mm，根据通风除尘设备设计手册得 R/d = 1.5 时，阻力系数 = 0.18。3.3.5 三通的设计计算三通的设计计算在管段 1、 2、

20、 3 交接处安装一个 30直流三通。使得车间两个污染源的粉尘均能顺利进入管段3以及其后的管道系统。根据通风除尘设备设计手册查得 = 30时，1= 0.02，2= 0.21管段 1、2 的管径：?1= ?2= 500，经过三通后的管径?3= 700L 5 ?3 ?1= 5 700 500 = 1000mm3.3.6 管段长度的确定管段长度的确定根据管段设计原则第 7 条， 沿程损失计算应为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。除尘器进口高度：3653mm管段 1：?1= 1400+ 6000 + 900 = 8300管段 2：?2= 880 + 1040 = 1920

21、管段 3：?3= 1030+ 550 = 1580管段 4：?4= 10000管段 5：?5= 120003.4 压损平衡设计压损平衡设计3.4.1 管段压损计算管段压损计算管段 1：1）管段?1= 8300， /d = 0.0329， 动压为 123.62 Pa。则摩擦压力损失?1= ?22= 8.300 0.0329 123.62 = 33.76 ?2）局部阻力包括：矩形伞形集气罩： = 60， = 0.1290弯头，取 R = 1.5D， = 0.18 = 30的直流三通， = 0.02故 = 0.32则局部压力损失为：?1= ?22= 0.32 123.62 = 39.56 ?管段 2

22、：1）管段?2= 1920， /d = 0.0329， 动压为 123.62 Pa。则摩擦压力损失?2= ?22= 1.920 0.0329 123.62 = 7.81 ?2）局部阻力包括：矩形伞形集气罩： = 60， = 0.12120弯头，取 R = 1.5d， = 0.20吸入三通（支管） = 30，如图， = 0.21，故 = 0.53则局部压力损失为：?2= ?22= 0.53 123.62 = 65.52 ?管段 3：1）管段?3= 1030 /d = 0.0219，动压为 128.67 Pa。则摩擦压力损失?3= ?22= 1.030 0.0219 128.67 = 4.45 ?

23、2）局部阻力包括：除尘器压力损失 ?= 980?合流三通 = 0.18除尘器入口，由已知条件知除尘器入口尺寸为 1000 750，该管段直径为?3= 700mm，为渐扩和变径管连接，取渐扩和变径管长度 l = 550mm，如图tan?2=121000700550= 0.272， = 30?1?0=41000700?7002= 1.95， = 0.26则局部压力损失为：?3= 980 + ?22= 980 + （0.18 + 0.26） 128.67 = 1036.61 ?管段 4：1）管段?4= 10000，/d = 0.0219，动压为 128.67 Pa。则摩擦压力损失?4= ?22= 1

24、0 0.0219 128.67 = 28.18 ?2）局部阻力包括：两个 90弯头，取 R = 1.5D， = 0.18除尘器出口尺寸 1000 1000，管段直径为 700mm，为渐缩管连接，取渐缩管长度 l = 400mm，如图tan?2=121000700400= 0.375， = 40， = 0.10故 = 0.46则局部压力损失为：?4= ?22= 0.46 128.67 = 59.19?管段 5：1）管段?5= 12000，/d = 0.0219，动压为 128.67 Pa。则摩擦压力损失?4= ?22= 12 0.0219 128.67 = 33.81 ?2）局部阻力包括：风机入

25、口，预选 C6-48No10C 型号离心通风机。风机入口直径 800mm，为渐扩管连接，取渐扩管长度 l = 400mm，如图tan?2=12800700200= 0.25， = 30，?1?0=8007002= 1.3， = 0.07带扩散管的伞形风帽 = 0.60故 = 0.67则局部压力损失为：?4= ?22= 0.67 128.67 = 86.21 ?3.4.2 压力校核压力校核并联管路阻力损失平衡计算：结点 A:?1= ?1+ ?1= 33.76+ 39.56 = 73.32 ?，?2= ?2+ ?2= 7.81 + 65.52 = 73.33 ?，?1?2?1=73.3373.32

26、73.33= 0.01 ? 10，由此可知，结点压力平衡，管径选择合理。3.4.3 除尘系统总压力损失除尘系统总压力损失以最大阻力线路计算：P = ?1+ ?2+ ?3+ ?4+ ?5= 73.32+ 73.33 + 1041.06 + 87.37+ 120.02 = 1395.1 ?将上述计算结果列入表 中表 9 通风系统水力计算表管段编号流量Q(m/s)管长l(m)管径d(mm)流速v(m/s)/d/1动压?22/?摩擦压损?(Pa)局部压损系数局部压损?(Pa)管段总压损P(Pa)12.8128.350015.530.0329123.6233.760.3239.5673.3222.812

27、1.9250015.530.0329123.627.810.5365.5273.3335.6241.5870015.840.0219128.674.450.441036.611041.0645.6241070015.840.0219128.6728.180.4659.1987.3755.6241270015.840.0219128.6733.810.6786.21120.023.5 风机的选择与校核风机的选择与校核1.通风机风量?0= 1 + ?1?式中：?0-通风机的风量(m3/h)?1-考虑系统漏风时的安全系数，除尘系统管道取?1= 0.10.15Q-管道系统的总风量(m3/h)故通风机风

28、量为：?0= 1 + ?1? = 1.1 21938 = 241323/h2.通风机风压?0= ? 1 + ?2?0?= ? 1 + ?2?0?0?式中：?2-安全系数，除尘管道取?2= 0.150.20；?0、?0、?0-通风机性能表中给出的空气密度、压力和温度，通常?0=101328Pa，对于通风机?0= 293K，?0= 1.2kg/3。故通风机风压为：?0= ? 1 + ?2= 1395.1 1.16 = 1618.32 ?3.设备选型根据上述风量和风压，选用 C6-48No10C 型离心通风机，性能与选用件见表 3表 10C6-48 型排尘离心通风机性能与选用件表转速（r/min）全

29、压（Pa）风量（3/h ）电动机三角带主轴带轮电机带轮电机导轨（二套）型号kW型号根数内周长（mm）代号代号代号1000190314812398334050Y180L-422C3450065 C3 50048 C3 355ST0201 03校核：对于 C6-48No10C 型离心通风机，当转速为 1000r/min 时，压力损失：除尘系统总压力损失为 1618.32 ?，其值在所选风机全压19031481Pa 内，故压力满足要求。风 量 ： 除 尘 系 统 计 算 风 量 为 241323/h ， 所 选 风 机 风 量 范 围2398334050m3/h 内，基本符合要求。综上所述，风机选型

30、符合系统要求。3.6 电机的选择与校核电机的选择与校核根据所选风机选择配套电机 Y180L-4，其技术数据参见表 4.表 11 电动机技术数据同步转速 1500r/min（4 极） ，频率 50Hz，额定电压 380V功率（kW）型号电流（A）转速（r/min）效率（%）功率因数cos堵转转矩 （Nm）堵转电流（A）最大转矩 （Nm）额定转矩 （Nm）额定电流（A）额定转矩 （Nm）22Y180L-442.5147091.50.862.07.02.2复核电动机功率：?= ?0?0? / (3600 1000?1?2)式中：K-电动机备用系数，对于通风机，当电动机功率大于 5Kw 时，取 K=1.15；?1-通风机的全压效率，一般取 0.5-0.7；?2-机械传动效率，