水泥厂通风净化课程设计

1、水泥厂通风净化课程设计目录 目录1 摘要2 1.设计任务书3 1.1设计内容3 1.2设计要求5 2.车间通风除尘必要性7 2.1粉尘的危害7 2.2水泥厂粉尘源7 2.3水泥生产作业粉尘危害的特点8 3.密闭罩抽风量10 3.1理论抽风量10 3.2系统漏风影响11 4.除尘器选型13 4.1除尘器选型计算13 4.2DSM-108型脉冲除尘器15 5.滤料概述16 5.1滤料选择原则16 5.2根据含尘气体的性质选择滤料16 5.3根据粉尘的性质选择滤料17 5.4本设计滤料选择18 6.通风管道水力计算19 6.1确定断面尺寸及比摩阻19 6.2局部阻力19 6.3阻力调平衡22 7.风

2、机的选型25 参考文献25 摘要 本设计为某水泥厂破碎车间的通风除尘设计。 本文首先从粉尘的危害性，安全标准，粉尘传播规律等方面论述了在水泥厂破碎车间振动筛和皮带运输机处设置密闭罩的必要性，以及在这个车间里设置除尘系统的必要性；详细的综合考虑了各个密闭罩的实际抽风量；并根据排放标准和密闭罩实际抽风量选择了适合该车间的除尘器；根据水泥厂尘源和粉尘特点选择了合适的滤料以及简单的介绍了袋式除尘器的滤料的选取原则和结构特点；详细的进行了该通风管路的水力计算，通过查表和平衡调节选择了合适的通风管路；最后根据密闭罩的实际抽风量选择了风机。 1.设计任务书 1.1设计内容 如图1-1为某水泥厂中，生料的破碎

3、筛分车间的通风除尘系统图。 图1-1破碎筛分车间的通风除尘系统图 物料由皮带输送机转运落到溜槽处，被送入颚式破碎机，如图1-2所示。由于颚式破碎机的转速低，大块物料用挤压方式进行破碎，气流扰动不大，动作本身产生的一次或二次尘化气流较小，尘源只产生在破碎机的进料口和出料口。因此在进料口应设上部密闭罩a，并加设遮尘帘以减少抽风量。已知颚式破碎机的规格为12001500，溜槽落差为1.2m，其上部抽风量可由表1-1查得。 表1-1颚式破碎机上部抽风量破碎机规格给矿设备落料高差/ 抽风量/ 9001200颚式破碎机溜槽1.01.51.52.02.03.0250030003500条筛3.01800220

4、012001500颚式破碎机溜槽1.01.51.52.02.03.0300036004000条筛3.025003600经颚式破碎机破碎的物料从料斗直接被送入振动筛进行筛分，如图1-3。由于振动筛工作过程中会产生大量粉尘，需要用密闭罩b进行密闭。此时密闭罩所需的抽风量主要为运动物料诱导空气量，和保持罩内稳定负压值所必须抽出的空气量组成。已知，振动筛密闭罩中的最小负压值可由表1-2查得（实际选取值应大于表中的值），密闭罩上的缝隙或其他不严密面积总和为0.14。 表1-2常用设备密闭罩中的最小负压值 设备名称密闭方式最小负压/ 带式输送机局部密闭罩上部（仅对热料）局部密闭罩下部整体密闭大密闭5852

5、.5固定筛2振动筛局部密闭整体密闭和大密闭1.51颚式破碎机上部罩下部罩（接带式输送机）28经过筛分的物料，由皮带运输机运送至其它位置。由于皮带受料的过程中，会产生大量粉尘，因此需要局部密闭。筛上物料经倾角65的溜槽落至宽度为650mm的皮带运输机上，返运回破碎机，从筛面至受料皮带上的落料高度差为4m，设局部密闭罩c。筛下物料则经倾角为90的漏斗直接落入宽度为650mm的另一皮带运输机上，高差为3m，此处设局部密闭罩d。 由物料在溜槽中运动时产生空气流，局部密闭罩的抽风量按在溜槽末端的物料速度产生的诱导气流及吸人气流进行确定，可查表1-3和表1-4。表1-3溜槽末端的物料速度/表1-4带式输送

6、机普通型局部密闭罩抽风量/1.2设计要求 （1）从粉尘的危害性，安全标准，粉尘传播规律等方面着手，说明在振动筛和皮带运输机处设置密闭罩必要性，以及在这个车间里设置除尘系统的必要性。 （2）确定车间内各个产尘点的抽风量，进而确定整个管道系统内风量。 （3）根据生产过程中的粉尘性质，以及要求达到的排放要求，选用合适的除尘器。例如若选择了袋式除尘器，要求确定其清灰方式，过滤风速，除尘器阻力，过滤面积，滤料的选用等内容。并最好给出其工作原理示意图、结构示意图。 （4）结合通风除尘系统图，进行通风管网的管径、阻力等计算。 （5）风机的选型 2.车间通风除尘必要性 2.1粉尘的危害 粉尘是能在空气中浮游的

7、固体微粒。由于粉尘的特殊性质、粒径的大小等因素，它对人体的危害很大。他的化学性质不同程度地在体内参与和干扰生化过程的程度和速度，例如：毒性强的金属粉尘（络、锰、镉、铅等）进入人体，会引起中毒以至死亡。一般的粉尘进入人体肺后，可能引起尘肺病，如硅、石棉、炭黑等。粉尘还对工业生产也有极大的影响。他降低产品质量和机器工作精度、影响作业环境的能见度，有些粉尘在一定的条件下会发生爆炸。而且浓度超标的粉尘排放到大气中也造成环境污染，所以，除尘是很有必要的。再者，生产工作的环境内，存在工作人员是必要的，而由于物料破碎过程、振动筛的剪切压缩的尘化作用、物料在落到皮带上的运动诱导空气的尘化作用，在车间里产生粉尘

8、并使得粉尘悬浮在空中或在空气中运动，这大大增加了粉尘的危害性。为了控制粉尘，减小其危害，提高车间的工作环境，有必要在车间内设置通风除尘系统进行除尘，使其达到排放标准后再进行排放。 2.2水泥厂粉尘源 矿石在破碎过程中,不同程度地散发粉尘,如不采取措施加以治理,必将污染车间和周围的环境,危害工人身体健康。 在破碎矿石工艺流程中,从矿石卸入粗破碎机直至进入选厂磨矿槽,机械运动部分传给粒子的动能作用以及空气同物料一起流动,造成罩内正压等原因,使整个工艺流程中由于粉尘与空气混合物扩散作用,粉尘向工作区逸散。根据各作业点产生粉尘特点,分为3类尘源:机械类尘源,如矿石破碎作业; 卸载类尘源。矿石卸在运输设

9、备上或从这一类设备往另一类设备上装卸; 容器类尘源。各种贮矿槽、矿仓装矿时散发粉尘; 筛分类尘源是振动筛工作时产生粉尘。 此外水泥厂为数较多的胶带运输机也是不可忽视的尘源。胶带运输机在运输过程中,由于皮带托辊作用,胶带剧烈振动,扬起大量粉尘。粘附皮带表面的粉料在返程中,沿程撒落,产生大量粉尘,而且扬起粉尘分散度较高,5Lm以下的约占70%以上。已降落到设备上,皮带通廊,厂房地面的粉尘,在设备运转、人员走动等原因产生二次扬尘。破碎厂房的矿物性粉尘颗粒一般为不规则的,粒度分布不均匀,不同作业地点产生粉尘分散度不同,附表为矿石破碎作业中粉尘分散组成。 2.3水泥生产作业粉尘危害的特点 作业场所粉尘浓

10、度高。最高108.5mg/m3,各测试点的平均值都超过容许限值;成分复杂,既有含游离二氧化硅高的粉尘也有游离二氧化硅含量较低的水泥粉尘和混合粉尘; 接尘作业时间长。在8h工作日中工人接尘劳动时间占65%,总接尘时间378min,甚至连工间休息也未能脱离粉尘污染的危害; 粉尘作业危害程度级别高。生产危害程度分级不但是劳动保护科学管理的依据,同时也是评价劳动条件防治尘肺的依据,它是作业场所粉尘浓度、劳动者接尘作业时间,接尘作业肺总通气量等要素的综合表现,较客观的反映了粉尘作业的危害程度。水泥生产性粉尘作业危害程度级的占调查工种的50%,危害程度最高的级,显示水泥生产粉尘作业危害程度大。接尘作业工人

11、尘肺和慢性上呼吸道炎发病率高。水泥作业工人的慢性上呼吸道炎发病率较高。尘肺病是粉尘危害最严重的后果。立窑水泥生产接尘作业工人的尘肺患病率较高,尘肺病种有矽肺,也有水泥尘肺。矽肺主要发生在粉尘游离二氧化硅较高的生料、原料工种,水泥尘肺则发生在粉尘游离二氧化硅含量较低的制成、煅烧工种,两患病率差异无显著性。可见水泥生产性粉尘是否引起尘肺,并不完全取决于粉尘中游离二氧化硅含量,而与粉尘浓度、接尘作业时间、接尘作业时肺总通气量既粉尘作业危害程度级别有关。粉尘中游离二氧化硅含量,可以影响尘肺的病理改变,吸入的粉尘中游离二氧化硅含量高,患者胸片X线表现以矽结节为主类圆形影阴,吸入的粉尘中游离二氧化硅含量低

12、,患者胸片X线表现则以不规则形影阴为主。 通过对水泥生产企业进行的劳动卫生学、职业性健康检查、粉尘作业危害程度分级等内容调查研究,显示水泥生产作业的粉尘危害严重,呈“三高”趋势既粉尘浓度高,粉尘作业危害程度级别高,尘肺患病率高。水泥生产性粉尘引起的尘肺,既有矽肺也有水泥尘肺,表明水泥生产性粉尘引起尘肺与粉尘浓度、接尘作业时间、接尘作业时间肺总通气量等因素有关。提示,防治生产性粉尘危害不但要降低生产场所粉尘浓度,还要减少工人的接尘作业时间,降低劳动强度,这样才能更有效预防水泥生产性粉尘的危害。3.密闭罩抽风量 3.1理论抽风量 1)上部密闭罩a： 根据颚式破碎机的规格为12001500，溜槽落差

13、为1.2m，其上部抽风量可由表1查得： 2)密闭罩b： 已知，振动筛密闭罩中的最小负压值可由表2得（实际选取值应大于表中的值），故取p=1.5Pa密闭罩上的缝隙或其他不严密面积总和为0.14。则有： 3)密闭罩c： 查表得：溜槽末端的物料速度为8.67m/s，由插值法得： 得：诱导空气量：=760.6 吸入空气量：=880.4 4)密闭罩d： 查表得：溜槽末端的物料速度为9.15m/s，由插值法 得：诱导空气量：=844 吸入空气量：=944 3.2系统漏风影响 1)管网的漏风率 除尘系统一般均与工艺设备相接，都受到工艺设备振动的影响。因此工艺设备与管网、管网与除尘设备都不可能保持十分严密，从

14、而减少从防尘密闭罩抽出的有效空气量。为了确保从罩内抽出足够的空气量，在设计除尘系统时必须率先考虑到运行正常情况下不可避免的漏风量。 安装质量较好的除尘系统初始运转时几乎不漏风，当运行一定时问后，即使运行正常、管理较好也会产生漏风，其漏风量一般多数在711之间。管网的漏风主要发生在法兰连接、调节套、清扫孔以及闸阀等处，考虑到漏风点数量主要取决于管网的长度及繁简程度，所以管网漏风量可按管网长度来确定，考虑漏风量后的总风量按下式计算，即 式中，从密封罩中抽出的计算的必需空气量，； L管道长度，m；每1m长管道的漏风率。 对于设有清扫孔、调节装置和采用法兰连接的金属风管，对于没有清扫孔及调节装置的金属

15、风管取。 2)净化设备漏风 除尘净化设备在负压下工作时，也会有漏风出现，漏风后的总风量可用下式计算，即 式中，除尘净化设备的漏风系数； 袋式除尘器； 电除尘器； 其它除尘器。 本设计取管道漏风系数为0.01，则各个密闭罩的实际抽风量为： 本设计初步选定滤袋式除尘器，取漏风系数1.2，所以，除尘设备的总抽风量为： 4.除尘器选型 袋式除尘器的种类很多，因此，其选型计算显得特别重要，选型不当，如设备过大，会造成不必要的浪费；设备小会影响生产，难于满足环保要求。 选型计算方法很多，一般地说，计算前应知道烟气的基本工艺参数，如含尘气体的流量、性质、浓度、以及粉尘的分散度、浸润性、黏度等。 4.1除尘器

16、选型计算 1.过滤风速的选取： 过滤风速的大小，取决于含尘气体的性状、织物的类别以及粉尘的性质，一般按除尘器样本推荐的数据及使用者的实践经验选取。下表4-1为过滤风速可供选取参考。 表4-1过滤风速表 粉尘种类清灰方式手动清灰机械振动反吹风脉冲喷风碳黑、氧化硅、铝、锌等0.250.40.30.50.330.600.81.2铁及铁合金、铸造尘、氧化铝、石灰、刚玉、煤份0.280.450.40.650.451.01.02.0滑石份、煤、石灰石、矿尘、水泥0.30500.501.00.61.21.53.0本设计选取过滤风速为：V=2.5m/s 2.单条滤袋过滤面积： 单条圆形滤袋的面积，通常用下式计

17、算： 式中：单条圆形滤袋的工称面积 D滤袋直径 L滤袋长度 本设计选取D=120mm;L=2.0m 所以： 3.总过滤面积的确定： 根据通过除尘器的总气量和选定的过滤速度，按下式计算总过滤面积; 式中：S总过滤面积滤袋工作部分的过滤面积滤袋清灰部分的过滤面积 Q通过除尘器的总气体量 V过滤速度 初步选择脉冲式袋式除尘器，设每个除尘室有16个滤袋。 根据以上数据参数选取DSM-108型脉冲除尘器。 4.滤袋数的确定 工作滤袋数： 5.清灰方式 该除尘器采用的是脉冲喷吹的清灰方式： 脉冲间隔：一般不宜太长，太长会增加压缩气体的消耗量，一般取0.10.2s； 喷吹压力：其大小直接影响清灰效果，一般要

18、求喷吹压力67kg/cm2； 脉冲周期：它直接影响袋式除尘器的阻力，一般选用4560s。 6.阻力计算 袋式除尘器的阻力由3部分组成：（1）设备本体结构的阻力指气体从除尘器入口，至除尘器出口产生的阻力；（2）滤袋的阻力，指未滤粉尘时滤料的阻力，约50150；（3）滤袋表面粉尘层的阻力，粉尘层的阻力约为干净滤布阻力的510倍。本设计取除尘器结构阻力900；取滤袋阻力为100；取粉尘层阻力为600，则阻力为：900+100+600=1600 4.2DSM-108型脉冲除尘器 表4-2DSM-108型除尘器参数表 型号滤袋数过滤面积(m2)过滤风速(m/s)风量(m3/min)压力损失(Pa)喷吹压

19、力(105Pa)喷吹空气量(m3/min)质量(Kg)外形尺寸(mm)长宽高DSM- 108108812-49700-19400800-100030.382400404617403846图41除尘器除尘原理图图42除尘器结构图5.滤料概述 20世纪50年代以前,过滤材料主要是棉、毛等天然纤维,存在使用温度低、吸湿率高、不耐酸等缺陷,除在某些常温条件下,现已很少使用。滤料材质的发展是向使用温度高、吸湿率低、耐腐蚀等方面发展,先后出现了玻璃纤维、芳香族聚酰胺、聚四氟乙烯(PTFE)等为材质的性能优良的滤料。滤料织物结构由二维结构的织布发展成三维交错随机排列针刺。这种三维结构无直通孔隙,透气性高,容

20、尘量大,过滤效率大大提高。 5.1滤料选择原则 各种滤料在满足温度、湿度以及化学腐蚀等诸多条件要求方面,不可能具有完美无缺的性能。因此,正确选择滤料成为袋式除尘器充分发挥其效能的重要环节。滤料一般根据含尘气体的性质、粉尘的性质及除尘器的清灰方式进行选择。选择时应遵循下列原则: (1)滤料性能应满足生产条件和除尘工艺的一般情况和特殊要求。 (2)应选择使用寿命长的滤料,这是因为使用寿命长不仅能节省运行费用,而且可以满足气体长期达标排放的要求。 (3)对各种滤料进行综合比较,不应该用一种所谓“好”的滤料去适应各种工况场 (4)在气体性质、粉尘性质和清灰方式中,应抓住主要影响因素选择滤料,如高温气体

21、、易燃粉尘等。 5.2根据含尘气体的性质选择滤料 5.2.1气体的温度 含尘气体温度是滤料选用中的重要因素。通常把小于130的含尘气体称为常温气体,大于130的含尘气体称为高温气体。所以滤料也分为2大类:低于130的常温滤料和高于130高温滤料。 5.2.2气体的湿度 含尘气体按相对湿度分为3种状态:相对湿度在30%以下时为干燥气体,相对湿度在30%80%之间为一般状态,相对湿度在80%以上为高湿气体。对于高湿气体,又处于高温状态时,气体冷却可能会产生结露现象。含湿气体使滤料表面捕集的粉尘润湿粘结,尤其对吸水性、潮解性和润湿性粉尘,这不仅会使滤料表面结垢、堵塞,而且会腐蚀结构材料。应选用锦纶与

22、玻璃纤维等表面滑爽、长纤维易清灰的滤料。薄膜滤料具有优良的耐湿和易清灰性能,应作为高湿气体首选。 5.2.3气体的化学性质 在各种原材料的运输、配料过程中,各种炼胶、炼塑的烟气中,常含有酸、碱、氧化剂、有机溶剂等多种化学成分,而且往往受温度、湿度等多种因素的共同影响,选择滤料时应综合考虑。涤纶纤维在常温下具有良好的力学性能和耐酸碱性,但它对水气十分敏感,容易发生水解作用,使强力大幅度下降。诺梅克斯纤维具有较好的耐温耐化学性,但在高水分烟气中,其耐温将由204降低到150。 5.3根据粉尘的性质选择滤料 5.3.1粉尘的湿润性和粘着性 湿润性粉尘当在其湿度增加后,离子的凝聚力、粘性力随之增加,粘

23、附于滤料表面。有些粉尘吸湿后会进一步发生化学反应,其性质和形态均发生变化,即所谓的“潮解”。潮解后的粉尘糊住滤料表面,久而久之,清灰失效,尘饼板结,这是袋式除尘器最忌讳的。对于湿润性、潮解性粉尘,在选用滤料时应注意滤料表面的光滑、不起绒和憎水性,其中以薄膜滤料最好。湿和粘有不可分割的联系,对于粘着性强的粉尘,同样应选用长丝不起绒织物滤料,或经表面烧毛、压光、镜面处理的针刺毡滤料以及薄膜滤料。 5.3.2粉尘的可燃性和荷电性 粉尘燃烧或爆炸通常是由摩擦火花、静电火花、炽热颗粒物等引起,其中荷电性危害最大。对于可燃性、易荷电的粉尘,应选择阻燃型滤料和防静电滤料。对用PVC,PPS,P84,PTEF

24、等纤维织造的滤料是阻燃的,对丙纶、锦纶、涤纶等滤料可采用阻燃剂浸渍处理。防静电滤料是在滤料纤维中混入导电纤维,使滤料在径向和纬向具有导电性能,常用的导电纤维有不锈钢纤维和改性(渗炭)纤维。 5.3.3粉尘的摩擦性 粉尘的摩擦性较强时,会直接磨损滤料,降低使用寿命。表面粗糙、不规则的尘粒比表面光滑的球形粒子磨损性大10倍。粒径为90m左右的尘粒的磨损性最大,当粒径减小到510m时磨损性已十分微弱。磨损性与气流速度的3次方、粒径的1.5次方成正比,因而气流速度应严格控制。对磨损性粉尘,应选用耐磨性好的滤料。化学纤维优于玻璃纤维,细、短、卷曲型纤维优于粗、长、光滑型纤维;毡料中用针刺方式可加强纤维之

25、间的交络性,织物中以缎纹织物最优,织物表面的拉绒可提高耐磨性;对于普通滤料表面涂覆、压光等后处理也可提高耐磨性,但是薄膜滤料用于磨损性强的工况时,膜会过早磨坏,失去作用。 5.4本设计滤料选择 水泥工业的主要粉尘为矿石粉尘，例如：二氧化硅，碱石灰，石灰石等，具有一定的酸碱性。所以，选定尼龙作为本设计的滤料。下表为尼龙滤料性能参数。 表5-1尼龙滤料性能参数： 滤料名称耐温性能（度）吸湿率（%）耐酸性耐碱性强度长期最高尼龙75-8595稍好好2.56.通风管道水力计算 选择一条最不利环路，本系统管段选择1357除尘器89为最不利环路。 6.1确定断面尺寸及比摩阻 根据表61，输送含有生料的空气时

26、，风管内最小风速为，垂直风管14m/s；水平风管16m/s。 例如：根据管段1，L=1221，V=16m/s可查出管径和比摩阻。所选管径应尽量符合通风管道统一标准。各个管段参数见表63。 6.2局部阻力 6.2.1三通的局部阻力系数 A点，如图61所示： 图61 查表得： B点，如图62所示：图62 查表得： C点，如图63所示：图63 查表得： 6.2.2各管段总局部阻力系数 管段1： 密闭罩：=1.0； 90弯头（R/D=1.5）一个=0.17； 合流三通13：； 管段2： 密闭罩：=1.0； 90弯头（R/D=1.5）一个=0.17； 60弯头（R/D=1.5）一个=0.15； 合流三通

27、23： 管段3： 合流三通35： 管段4： 密闭罩：=1.0； 90弯头（R/D=1.5）一个=0.17； 合流三通45： 管段5： 合流三通57： 管段6： 密闭罩：=1.0； 90弯头（R/D=1.5）一个=0.17； 合流三通67： 管段7： 除尘器进口变径管（渐扩管） 除尘器进口直径600mm，变径管长度为500mm tg= =8.53度 查得：=0.05 管段8： 90弯头（R/D=1.5）2个=0.17； 除尘器出口变径管（渐缩管） 除尘器出口直径600mm，变径管长度为400mm tg= =7.125度 查得：=0.10 风机进口变径管（渐扩管） 先近似选出一台风机，风机进口直径640mm，变径管长度为300mm tg= =13.13度 查得：=0.06 管段9： 风机出口变径管（渐缩管） 风机出口直径640mm，变径管长度为300mm tg= =13.13度 查得：=0.10 带扩散管的伞形风帽（h/）=0.6 综上： 表62各个管段的局部阻力系数表 管段号123456789局部阻力系数1.371.860.620.970.461.110.050.50.76.3阻力调平衡 汇点A： P1=430.7Pa,P2