大气课程方案设计书：水泥厂配料车间粉尘污染治理工程(课程)方案设计书1

1、前言空气污染物在车间的扩散机理是污染物依附于气流运动而扩散。对于生产过程散发到车间空气中的污染物，只要采用合理的通风方式，控制住室内二次气流的运动，就可以控制污染物的扩散和飞扬，从而达到改善车间内外空气环境质量的目的。局部排气通风方式就是在局部污染源设置集气罩，将污染气流不记起来并经净化装置净化后排至室外。这是控制车间空气污染最常用、最有效的方法。从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备成为除尘器。根据主要除尘机理，目前常用的除尘器可分为：机械除尘器；电除尘器；袋式除尘器；湿式除尘器等。旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。他结构简单、应用广泛、种类繁多。电除尘器是含尘气

2、体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。题目 : 水泥厂配料车间粉尘污染治理工程( 课程 ) 设计一、设计内容集气罩，计算处理风量；计算旋风除尘器的分级除尘效率和除尘系统的总效率；设计第一级除尘系统：旋风除尘器设计第二级除尘系统：电除尘器或者袋式除尘器；选择风机和电机；绘制除尘系统平面布置图；绘制除尘器 （ 2 个）本体结构图；编制设计说明书；二、设计条件计量皮带宽度 :450mm配料皮带宽度 :700mm皮带转换落差 :500mm33粉尘的粒径分布如下表：设粉尘收集后 , 粉尘浓度为 2000mg/m,粒

3、径间隔 /m40质量频率 /%2525202010三、设计计算集气罩设计密闭罩是将污染源的局部或整体密闭起来的一种集气罩。其作用原理是污染物的扩散限制在一个很小的密闭空间内，仅在必须留出的招商开口缝隙处吸入若干室内空气，使罩内保持一定的负压，达到防止污染物外逸的目的。密闭罩与其他类型集气罩相比，具有所需排风量少、控制效果好且不受室内横向气流的干扰。按照设计条件，在皮带转落点、破碎机处设置密闭罩。具体设计如下：a.在每个皮带转落点处设置 1 个局部密闭罩，本系统共有 6 个皮带转落点，故设置 6 个局部密闭罩。b.在一破（颚式破碎机）设置1 个上部集气罩和1 个局部密闭罩，共有2 个破碎机，故设

4、置 2 个上部集气罩和 2 个局部密闭罩。c.在二破（立轴式破碎机）设置1 个局部密闭罩，共有 2 个破碎机，故设置 2 个局部密闭罩。2. 排风量的确定a.皮带转落点 - 局部密闭罩：每个罩的缝隙处比传送皮带宽50mm，取安全系数1.1，缝隙高度为 200mm ，密闭罩上开启孔口及缝隙的总面积A0.2m 2 ，通过缝隙或孔口风速 v0 1m / s ，则密闭罩排气量为：Q a 3600 v0 A3600 1.11 0.2 792m3 / h 0.22m3 / sb.一破 - 局部密闭罩：在一破的底部传送带处设置1 个局部密闭罩，取安全系数1.1，缝隙高度为 20mm ，密闭罩上开启孔口及缝隙

5、的总面积A0.02m2 ，通过缝隙或孔口风速 v01.0m / s，则密闭罩排气量为：Q b 3600 v0 A3600 1.1 1.0 0.02 79.2m3 / h0.022m3 / s一破 - 上部集气罩：进料口尺寸为1200 250，取罩口至污染源高度H=125mm，则集气罩长A 与宽 B为：A=1200+2 0.4H=1200+20.4 125=1212mmB=250+2 0.4H=250+2 0.4 125=262mm尺寸如图 2 所示：图 1 上部集气罩尺寸图根据经验数据，吸风断面速度为取 vx 1.5m / s ，则单个集气罩的吸风量及总吸风量为：Q ckL c H c vx1

6、.4(1.2120.262)20.1251.50.77 m3 / s2772m 3 / h二破 - 局部密闭罩：在二破的底部设置 1 个局部密闭罩，取安全系数1.1 ，缝隙高度为 20mm ，密闭罩上开启孔口及缝隙的总面积A0 .02 m 2 ，通过缝隙或孔口风速 v01.5m / s ，则密闭罩排气量为：Q d 3600 v0 A3600 1.1 1.5 0.02 118.8m3 / h0.033m3 / se. 总风量：Q总6Qa2(Q bQ cQd )67922(79.22772118.8)33旋风除尘器的选择旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使粉尘从气流中分离出来的一种干式气 - 固

7、装置。它历史悠久，结构简单，应用广泛，种类繁多。旋风除尘器具有以下几个特点：1)结构简单，造价低，占地面积小，对大于 10 微 M的粉尘有较高的分离效率。无传动机构和运动部件，操作维护简单。可用于高温含尘烟气的净化，可承受内外压力。可干法清灰，可用以回收有价值的粉尘。压力损失比沉降室和惯性除尘器高。除尘器敷设耐磨、耐热、耐腐蚀材料，可净化含高腐蚀性粉尘的烟气。取进口气速 v15 m / s ，则进口断面面积：Q02.97 0.198m2 15选择 XLP/B 型号旋风除尘器，入口宽度 b：bA/ 2 0.31m筒体直径：D3.33b1.032m查环保设备设计手册，选用XLP/B-10.6 型旋

8、风除尘器：表 1XLP/B-10.6型旋风除尘器技术参数外型尺寸/mm质量型号/kgDHH1H2LWaCndX1060452068511851495134431571016-497.5XLP/B 13bb1D1D2D3D4a1C1n1-d 1-10.616-6306766301140165197361591 13实际断面面积Aab 0.315 0.63 0.198m2实际进口风速：Q2.97v15m / sA0.1984.旋风除尘器的除尘效率计算：涡流系数：0.31 1 0.67(1.06)0.14 2980 .3n 1 1 0.67(D) 0.14 T0.67283283假 定 接近 圆筒

9、壁的 气流切向 速度 v 近似等于 气流 入口速度 ，即v=15m/s，则排气管直径：de0.6D0.6 1.060.636m内外交界面圆柱的直径（系数取0.8 ）：do0.8d e0.80.6360.5m则半径ro1 do 0.25m2则交界面处气流的切向速度：n0.67vT vD1.061524.8m / sd00.5内外交界面圆柱的高度h0 ：取 s / de1.2，则 s0.7632m 763.2mm，故h0(2.3 1.7)Ds 4 1060 763.2 3476.8mm 3.48m外涡旋气流平均径向速度：Q2.97vr0.54 m / s2 r0 h02 3.14 0.25 3.4

10、8查得 =1.84 10-5 Pas，则分割直径为 ( P 取 2420) ：1 / 218 1.84 10 50.54 0.251/ 218 vr ro5.48106m 5.48 md c242024.82p vTO2根据分级效率公式：1i1exp0.6931d pd c1 n计算旋风除尘器的分级效率如下：表 2旋风除尘器的分级效率粒径范围 / m10102020303040 40平均粒径范围 / m515253545质量百分数 gi/%2525202010分级效率 /%48.1171.8282.0987.8091.33 i gi /%12.0317.9616.4217.569.13总效率

11、/%73.10二级除尘器的工艺设计及总效率计算：取旋风除尘器总效率 =72%，则第二级除尘系统进口浓度：(172%)2000560mg / m33设计要求二级除尘器出口浓度小于50mg/m，则二级除尘器最低效率为：560 50 100% 91%560经考虑决定选除尘效率达99%以上的电除尘器。根据气体流量，除尘效率，进口风速等因素，参照除尘装置系统及设备设计选用手册P573 表 9-15，决定选择 GH230型电除尘器。 GH230型电除尘器有关参数见下表：处理风量14000含尘气体温度250除尘器阻力 /Pa400/m3 h-1/ 电场风速-3/ms-11.2进口浓度 /g m100除尘效率

12、 /%99.5取集尘板间距为250mm。参照除尘装置系统及设备设计选用手册, 计算集尘板面积 A(取 0.1m/s):=1-exp(-A /Q)2A=-Qln(1- )/ =-3.292ln(1-92%)/0.1=83.147m查除尘装置系统及设备设计选用手册 P574 表 9-16 ， GH230型电除尘器尺寸见下表：HH1H2H3DD1D2D3D4设备质型号131025008800250026002800600650量/kg13000D5D6D7D8LL1L2n1n27500GH230500550600320030507761616700管道系统压力损失计算：管道系统压力损失计算的主要目的

13、是确定断面尺寸和系统的压力损失，并由系统的总风量和总压力损失选择适当的风机和电机。厂房首层层高为6m。管道布置如下图2：Q旋风除尘器布袋除尘器图 2管道布置图按主管道中心设置于高度为5m处，各段管道长度如下：管段长度 /m管段长度 /m管段长度 /m118.664114.522.5715124.538.9813136.24697146.2561010156.2摩擦损失与局部压力损失计算全部管道使用无缝钢管，其绝对粗糙度K=0.15mm，大部分情况下，管道中气流成湍流状态，4610 Re10，对应 0.02 0.03 。根据环保设备设计手册 P529表 3-3-12 查得水泥配料车间的粉尘最低气

14、流速度垂直管为8-12m/s ，水平管为18-22m/s ，取气流速度为 16m/s。管段 1Q1 2772m3 / h ， v=16m/s，计算管径 D1：D14Q140.77v0.25m16取 D1 = 250mm核算实际风速：4Q140.7715.7m/ sv0.252D1 2查环境工程设计手册得 v=15.7m/s时，23时，( v /2)=148.15, Q1=2772m/h( / d) 0.0757 .摩擦损失pL 1lv218.6 0.0757 148.15 208.6Pad2各管件局部压力损失系数为：集气罩1：0.235 ；90o弯头 2 个（ R/d=1.5 ）： 0.25

15、；直流三通：0.130.2350.2520.130.865局部压力损失：v2148.15128.15Papm10.8652管段 2Q2277279.22851.2m3/ h1：， v=16m/s，计算管径 DD24Q240.790.25mv16取 D2 = 250mm核算实际风速：v4Q240.7916.1m / sD220.252查 环 境 工 程 设 计 手 册 得 v=16.1m/s时 ， ( v2/2)=155.8,23时，(/ d )0.0754.Q=2851.2m /h摩擦损失pL 2lv22.50.0754155.829.4Pa2d各管件局部压力损失系数为：直流三通 a：0.13

16、 ；直流三通 b：0。0.13局部压力损失：pm 2v20.13 155.8 20.2Pa2管段 3Q3 2772 79.2 118.8 2970m3/ h3：，v=16m/s，计算管径 DD34Q340.825v0.26m16取 D3 = 260mm核算实际风速：4Q340.82515.6m/ sv20.262D3查环境工程设计手册得2/2)=146.3, Q3v=15.6m/s 时， ( v1=2970m/h时， (/ d )0.0724 .摩擦损失pL 3lv228.9 0.0724 146.3 94.3Pad各管件局部压力损失系数为：90o弯头（ R/d=1.5 ）： 0.25 ；直流

17、三通 b：0 直流三通 c：0.39 。0.250.390.64局部压力损失：v2146.393.6Papm30.642管段 4Q4 2772 79.2 118.8 792 3762m34 ：/ h ，v=16m/s，计算管径 D4Q441.045D40.29mv16取 D4 = 300mm核算实际风速：4Q441.04514.8m/ sv20.302D4查环境工程设计手册得v=14.9m/s2/2)=131.6, Q3时， ( v1=3762m/h时， ( / d ) 0.0610 .摩擦损失v 260.0610131.6 48.2PapL 4 ld 2各管件局部压力损失系数为：直流三通 c

18、：0.29 ；直流三通 d：0.440.290.440.73局部压力损失：pm 4v20.73 131.6 96.1Pa2管段 5Q5 2772 79.2 118.8 792 2 4554m35：/ h ， v=16m/s，计算管径 DD54Q541.2650.32mv16取 D5 = 320mm核算实际风速：v4Q541.26515.7m/ sD5 20.322查环境工程设计手册得v=15.7m/s2/2)=148.1, Q53时， ( v=4554m/h时， ( / d ) 0.0558 .摩擦损失pL 5lv260.0558148.1 49.6Pad 2各管件局部压力损失系数为：直流三通

19、 d：0.28 ；直流三通 e：0.38 。0.280.380.66局部压力损失：v2148.197.7Papm50.662管段 6Q62772 79.2 118.8 792 3 5346m3 / h， v=16m/s，计算管径 D6：D64Q641.4850.34mv16取 D6 = 340mm核算实际风速：4Q641.48516.4m/ sv0.342D6 2查环境工程设计手册得v=16.4m/s2/2)=161.6, Q3时， ( v6=5346m/h时， ( / d ) 0.0519 .摩擦损失pL 6v 240.0519161.6 33.5Pald2各管件局部压力损失系数为：直流三通

20、 e：0.24 ； 150o弯头（ 1.5D）： 0.22 ；60o圆形三通： 0.83 。0.240.220.831.29局部压力损失：pm6v2161.6208.5Pa21.29管段 7-10Q 7 105346210692 m3 / h ，v=16m/s，计算管径 D7-10 ：D7 104Q7 1042.97v0.49m16取 D7-10 = 500mm核算实际风速：4Q71042.9715.1m/ sv20.502D7 10查环境工程设计手册得v=15.1m/s2/2)=137, Q 7-103时， ( v=10692m/h时， ( / d ) 0.0325 .摩擦损失pL 7 10

21、l7 10 dv2(15 13 7 10) 0.0325 137 200.4Pa2各管件局部压力损失系数为：60o圆形三通： 0.32 ； 90o弯头 7 个（ R/d=1.5 ）： 0.25 7=1.75 。0.321.752.07局部压力损失：pm7v2137283.6Pa102.072管段 11Q11 79.2m3/ h， v=16m/s，计算管径6：DD114Q1140.0220.04mv16取 D11= 80mm核算实际风速：v4Q1140.02215.1m/ sD1120.08223查环境工程设计手册得v=15.1m/s时， ( v /2)=137, Q11=79.2m /h时，

22、( / d ) 0.330 .摩擦损失pL 11lv24.50.330137 203.4Pa2d各管件局部压力损失系数为：集气罩2：0.82 ；90o弯头2 个（ R/d=1.5 ）： 0.25 2=0.50 ；直流三通 a：-0.57 。0.820.500.570.75局部压力损失：v2137102.8Papm110.752管段 12Q12 79.2m3/ h， v=16m/s，计算管径12：DD124Q1240.022v0.04m16取 D12= 80mm核算实际风速：4Q1240.02215.1m / sv0.082D12 2查环境工程设计手册得v=15.1m/s时， ( v2/2)=1

23、37, Q 11=79.2m3/h时， ( / d ) 0.330.摩擦损失pL 12v24.50.34260.1203.4Pald2各管件局部压力损失系数为：集气罩 3：0.82；90o弯头 2个（ R/d=1.5 ）： 0.25 2=0.50 ；直流三通 b：-1.00 。0.820.501.000.32局部压力损失：v213743.8Papm120.322管段 13Q13 792m3/ h ，v=16m/s，计算管径13 ：DD134Q1340.220.13mv16取 D13= 130mm核算实际风速：v4Q1340.2216.6m / sD1320.132查环境工程设计手册得v=16.

24、6m/s2/2)=165.6, Q3时， ( v12=792m/h时， ( / d ) 0.170.摩擦损失pL13v20.170165.6174.5Pal6.2d 2各管件局部压力损失系数为：集气罩 4：0.57； 90o弯头（ R/d=1.5 ）： 0.25 ；直流三通 c：-0.32 。0.570.250.320.5局部压力损失：v2165.682.8Papm130.52管段 14Q14 792m3 / h ，v=16m/s，计算管径 D14：D144Q1440.22v0.13m16取 D14= 130mm核算实际风速：4Q1440.2216.6m/ sv20.132D14查环境工程设计

25、手册得v=16.6m/s2/2)=165.6, Q3时， ( v12=792m/h时， ( / d ) 0.170 .摩擦损失pL14v26.20.170165.6 174.5Pald 2各管件局部压力损失系数为：集气罩 5：0.57 ； 90o弯头（ R/d=1.5 ）： 0.25 ；直流三通 c：-0.42 。0.570.250.420.4局部压力损失：v2165.666.2Papm140.42管段 15Q15 1584m3 / h ，v=16m/s, 计算管径 D15：D154Q1540.22v0.13m16取 D15= 130mm核算实际风速：4Q1540.2216.6m/ sv20.

26、132D15查环境工程设计手册得v=16.6m/s2/2)=165.6, Q3时， ( v12=792m/h时， ( / d ) 0.170 .摩擦损失pL15v 26.20.170165.6 174.5Pald 2各管件局部压力损失系数为：集气罩 6：0.57 ； 90o弯头（ R/d=1.5 ）： 0.25 ；直流三通 c：-0.56 。0.570.250.560.26局部压力损失：v2165.643.1Papm130.262并联管路压力平衡p1pL1pm1208.6128.1336.7Pap2pL 2pm229.420.249.6Pap3pL 3pm394.393.6187.9Pap4p

27、L 4pm448.296.1144.3Pap5pL 5pm549.697.7147.3Pap6pL 6pm633.5208.5242.0Pap11pL11pm11203.4102.8306.2Pap12pL 12pm12203.4 43.8 247.2Pap13pL13pm13174.582.8257.3Pap14pL 14pm14174.566.2240.7Pap15pL15pm15174.543.1217.6Pa管段 1 和管段 11：p1p11 336.7 306.29%10% ，节点压力平衡p1336.7管段 2 和管段 12：管段 1 和管段 11 并联后压力为：p1 1111160

28、.4Pa1p1p11p12( p1 11p2 ) 247.2(160.449.6)15% 10% ，节点压力不平衡p12247.2调整管段 12管径： dd2(p /p ) 0.22580(247.2 / 210) 0.22583mm , 取管221径 d2 =90mm按上述方法计算，同理可得：管段 3 和管段 13：节点压力不平衡，调整管段13 管径为140mm。管段 4 和管段 14：节点压力不平衡，调整管段14 管径为140mm。管段 5 和管段 15：节点压力不平衡，调整管段15 管径为140mm。除尘系统总压力损失pp1p2p3p4p5p6p7p8p9p101591.8Pa选择风机和电机选择通风机的计算风量：Q0=Q(1+K)=2.97 (1+0.13)=3.356m 3 /s=12081.96m3/h选择通风机的计算风压：P0= P（ 1+K2）=1591.8 (1+0.4)=2229Pa 根据上述计算结果，选 4-72 型普通风机，参数如下表：机传动转速 /风量电动机地脚螺栓（ 1号全压 /Pa套）方式(r min)/(m 3 h)型号kW规格No5A290021973178Y-160M2-15M12*3007950147202B354-72 型普通风机尺寸如下：进风口出风口机连接螺栓规格个数号D1D2