某公司加工车间除尘系统设计

某公司加工年间除士系统核计

1前言..................................................

2车间简介..............................................。

3抛光轮粉尘捕集与除尘系统设计.........................

3.1拟定系统..........................................

3.2排风罩的拟定.....................................

3.3风管的选择及敷设.................................

3.4除尘器的选择.....................................

3.5抛光轮粉尘捕集系统的水力计算.....................

4高温炉粉尘捕集与除尘系统设计.........................

4.1高温炉烟气的相关特性与有关参数的修正............

4.2高温炉热源上部接受式排风罩的设计................

4.3高温炉粉尘捕集与除尘系统设计系统的拟定..........

5结论..................................................。

参考文献...............................................

附图...................................................。

1前言

随着经济日益不断H勺发展，我们的环保意识日益增强，同步随着着环境污染也

本来越严重，特别是在工业牛产过程中散发的多种有害物（粉尘、有害蒸汽和气体）

以及余热和余湿，假如不加控制，会是室内外空气环境受到污染和破坏，危害人类

日勺健康、动植物H勺成长，影响生产过程日勺正常运营。为保障广大职工和居民日勺身体

健康，发明良好的劳动和生活环境和保护大气环境，防尘工作、通风工程已成为公

司生产不可或缺的一部分。通风除尘系统的设计，是整套通风除尘系统在实际运营

中能否做到高效、节能日勺重点之所在，设计者在设计之初，必须对车间口勺粉尘状况、

车间建筑构造、工作台的布局进行充足理解，查清国家规定日勺工业卫生规定，合适

地选择风管、风管管径大小、除尘器、风机。而风管H勺布置，需结合车间的建筑构

造，施工日勺难易限度进行。整套通风除尘系统日勺设计，应当本着“投入至少，运营

消耗最小，施工最简朴、对职工影响最小”日勺原则，结合实际状况，以达成通风除

尘系统的）最优化设计与运营。

在国内通风工程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日勺一种构成部分。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H勺原料或成品，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。并且，通过工业防尘技术

日勺实行，可以使生产工艺简化，生产能耗减少；增进二次能源的回收；在保证防尘

效果日勺同步，尽量减少解决风量，减少系统阻力，从而减少自身能耗。

2车间简介

某公司加工车间如图所示，有1#、2#、3#、4#、5#工作台，高度均为1.2m,1#、

2#、3#为抛光机，每台抛光机有2个抛光轮，抛光间产生粉尘，粉尘口勺成分有：抛

光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘）。4#、5#为高温炉，生产过程中产生高温

含尘烟气，粒径范畴约为0.010-20um,粒径范畴炉内温度为500C,室温为20℃,

尺寸为1.0m*L0m,房间高9叫窗台高L0m,窗户高5m。其平面布局图如下:

图1某车间平面布局图

该公司抛光生产车间产生的粉尘有：抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘）。

此粉尘由于吸入人体后不能排出易导致矽肺、石棉肺或尘肺而车间内国家卫生原则

规定石棉粉尘及具有10%的石棉粉尘最高允许浓度为2mg/m3,因此需采用有效的通

风措施在有害物产生地点直接把它们收集起来，通过净化解决排至室外，使车间内

有害物浓度不超过国家卫生原则规定的最高允许浓度。该加工车间的4号和5号高

炉产生的烟气的具有污染性气体，很容易吸入人的肺部对人体的健康产生严重的影

响，，因此注意污染气体的解决。

3抛光轮粉尘捕集与除尘系统设计

3.1拟定系统

该车间H勺抛光设备和用于加温和热解决日勺高温炉设备相距甚远，并且抛光产生

的较小的粒径的粉尘与空气充足接触后，本来就具有易燃和易爆口勺特性，假如

和高温炉日勺烟气作为一种系统在一种风管内则极易引起火灾和爆炸事故，因此

我们能将抛光轮的粉尘和高温炉的烟气解决分设为两个不同的系统，针对解决

的粒径时不同采用不同的空气净化设备和风机。为了消除雨水对对除尘器和风

管的影响，我们在排出管上加设风帽。

抛光轮粉尘捕集与除尘系统流程如下:诱导气流一接受罩—>除尘风管一►

解决设备一风机—►排出管（附风帽）

3.2排风罩的拟定

321排风罩R勺大小和安装位置

运用在抛光过程中产生的诱导时产生日勺磨屑和大的粉尘颗粒产生日勺诱导气流，我们

把其接受罩安装在抛光过程产生的污染气流的前方，让它直接进入罩内。为了减轻

周边的气流对其日勺影响，在接受罩上设挡板，提高收集的效率，减少污染气流H勺外

泄。根据抛光轮的直径200毫米，我们可设接受罩日勺高度为250x250毫米。安装是

考虑加工日勺以便我们设其距抛光轮100亳米。为了减少局部阻力。实现更加经济日勺

运营效果兼顾使实用和美观，接受罩日勺角度为40度，其局部阻力系数为0.139（矩

形）。示意图如下：

图2接受式排风罩的示意图

3.2.2排风罩的材质

在工程实际的过程当中，排风罩日勺材料有诸多，在市场上常用日勺有聚氯乙烯塑

料板，胶合板和一般的钢板等。坚持经济和效益相统一的原则，我们采用薄钢板，

为了排风罩经久耐用，对外表面采用镀锌日勺工艺（内表面由于颗粒物的摩擦，则没

有必要镀锌）。

323排风量R勺计算

根据单个抛光轮风量口勺计算公式：

式中：L一与轮子有关的系数。

布轮：A=6m3/h.mm

毡轮：A=4m3/h.mm

D一抛光轮直径mm

工艺采用的是布轮，直径为200毫米，抛光轮中心标高1.4米，可以计算出单抛光

轮的I口勺排风量的为二6*200/3600=0.33m3/s则单台抛光机的排风量

L=21=0.660.33m3/s0

3.3风管的选择及敷设

在工程实际的过程中风管H勺截面形状重要有圆形和矩形两种。在相似H勺截面积

时圆形风管的阻力小，材料省，强度也大，同步在安装和制造方面，对于小直径的

圆形风管其制造比较容易，保温亦以便（虽然本次设计对保温的规定不是太高）。固

然圆形风管的也有它的缺陷例如不易和建筑物，构造配合，明装时不易布置美观。

针对以上H勺分析，本次设计我们采用圆形日勺截面的风管。

在敷设的形式上，由于厂房的主体已经竣工，并且已经投产，采用暗装必然耗时耗

力，并且也许对厂房的主体构造有损害。为了安装和检修的以便，采用明装口勺形式,

具有安装以便，检修简»、，投资较少，以便经济的原则。

综上所述，风管的截面选择为圆心，材料为一般外镀锌薄钢板，敷设的方式为明

装。

3.4除尘器的选择

根据工业通风课程的规定结合工程实际，除尘器的选择要考虑一下的的规定：解决

风量、除尘效率、阻力、一次投资、维护管理等。还应特别考虑如下因素：1.选用

日勺除尘器必须满足排放原则规定的排空浓度。2.粉尘的性质和粒径分布。粉尘的性

质对除尘器的性能具有较大的影响，不同的除尘器对不同粒径的I粉尘效率是完全不

同口勺。3.气体［1勺含尘浓度。气体的含尘浓度较高时，在电除尘器或袋式除尘器前应

设立低阻力口勺初净化设备，清除粗大尘粒，有助丁•它们更好地发挥作用。4.气体口勺

温度和性质。对于高温、高湿日勺气体不适宜采用袋式除尘器。

表1各除尘器时除尘效果分类表

合用的粒径效率

除尘器名称阻力（Pa）设备费运营费

范畴（um）（%）

重力沉降室>50<5050〜130少少

惯性除尘器20〜5050〜70300〜800少少

旋风除尘器5〜1560〜90800〜1500少中

水浴除尘器1〜1080〜95600〜1200少中下

卧式旋风水膜除尘

2595〜98800〜1200中中

器

冲激式除尘器25951000〜160()中中上

电除尘器0.5〜190〜9850〜130大中上

袋式除尘器0.5-195〜991000~1500中上大

文丘里除尘器0.5790〜984000〜10000少大

查阅有关的专业资料可以得知抛光日勺石棉粉尘的粒径变化的范畴比较大，甚至达

成了为1.00〜80.00um,为达成较高的I除尘效率，考虑设备的安装口勺以便性和运营

口勺经济性，选用旋风除尘器，其除尘器内消费比较高，没有活动部件，使用时间长,

运营较经济。

3.5抛光轮粉尘捕集系统的水力计算

3.5.1抛光轮粉尘捕集系统轴测图

图3抛光轮粉尘捕集系统轴测图

3.5.2拟定合理H勺空气流速

风管内空气的流速对除尘系统有较大H勺影响。风速过高会加快设备和除尘系统

管道日勺磨损，加大管道的噪声。流速过低会使粉尘堆积淤塞管道，因此必须合理的

选择空气日勺流动。根据工程实际的经验结合课本知识查阅有关日勺资料。拟定当颗粒

物为石棉粉尘时垂直风管日勺速度为12米/秒，水平风管的速度为18米/秒。在设计

采用倾斜的设计，我们选择在垂直风管的速度为12米/秒，在倾斜管道的速度为16

米/秒，特别注意的是为了保证阻力平衡，在2#管段口勺风速为17米/秒。此外本次设

计采用的I旋风除尘器，其密封严格，不计反吹风量。

3.5.3重要管道组件及其有关参数

3.5.3.1合流四通

在除尘工程中，四通分为吸入四通和压出四通，本次设计我们采用的是吸入四

表2合流四通的局部阻力系数

V2/V10.60.ft1.01.21.416

C10.40.350.20.100

€2-1.8-0.700.10.250.35

3.5.4拟定风管的断面尺寸

选择1-4-5-6为最不利环路，根据《工业通风》（第四版，中国建筑工'也出版社

3月）第243页口勺附录9“通风管道单位长度摩擦阻力线算图”可以查得：

1#和3#管道

L=0.66m3/s,V=16m/s可以查得:D=220mm,Rm=13.Opa;

2#管道

L=0.66m3/s,V=12m/s（考虑阻力平衡）可以查得D=250mm,Rm=6.5pa;

4#管道

I尸1.98m3/s,V=18m/s可以查得D=360mHi,Rm=9.2pa;

5#管道

L=l.98m3/s,V=12m/s可以查得D=450mm,Rm=3.5pa;

6#管道

L=1.98m3/s,V=12m/s可以查得D=450mm,Rm=3.5pa;

3.5.5摩擦阻力和局部阻力的计算

3.551摩擦阻力日勺计算：

根据摩擦阻力的计算公式：

R

△Pm=mX1.f

则得出1#管道时摩擦阻力为APm=13.00X5.887=76.5314Pa

同样可以计算得出2#,3#,4#。5#,6#管道的摩擦阻力。

355.2局部阻力日勺计算

1#管段

a=60°伞形罩X1£=0.16；

a=90°r=1.5d圆形弯头x1E=0.17；

a=150°r=1.5d圆形弯头x1E=0.22；

合流四通£1,4=0.05；

1#管道总的局部阻力系数为：二0.6

2#管段

。=60’伞形罩乂1£=0.16;

a=90°r=1.5d圆形弯头x1£=0.17;

合流四通£2-4=0・175；

2#管道总的局部阻力系数为：=0.505

3#管段和1#管段为对称分布。并且所采用日勺管道构建同样，则阻力相等。

4#管段

a=90°r=l.5d圆形弯头x1£=0.17；

所采用的XLP/A除尘器lf、J进口尺寸为280mm560mm并且变径管Fl勺长度为250mm,

根据公式：

1/\

tana=-x,=0.4

a=16.7°

查的£=0・6

4#管道总的局部阻力系数为：=0.77

5#管段

a=90‘r=1.5d圆形弯头x2£=0.17;

5#管道总的局部阻力系数为：=0.34

6#管道

带扩散管日勺伞形罩X1£=0.6

6#管道总日勺局部阻力系数为：=0.6

总结上文，绘成水利计算表：

表3抛光台粉尘捕集与除尘系统设计水利计算表

流量单位长

局部摩擦阻管

编长度管径流速动压局部阻力度摩擦

阻力力备注

号-3,mmmm/sPaPa阻力Pa段阻力

m/s系数Pa

Pa

10.665.88722016154.1120.692.46713.0076.531168.998

阻力

20.662.94522017173.9780.605105.2571750.065155.322

平衡

30.665.88722016154.1120.692.46713.0076.531168.998

41.983.89045018195.0480.77150.1879.235.788185.975

51.987.4614501286.6880.3429.4743.526.113555.5875

61.988.6754501286.6880.652.0133.530.36382.376

除

尘700

器

8）阻力平衡计算：

对汇合点A

APi=168.998PaAP2=155.322Pa

AP2-A?!/168.988-155.322\

AP2—=（168.938）x100%=8.09%<1。％阻力平衡

9）计算系统的总阻力：

对于XLP/A-9.4型风机，当其流速为17-18米/秒时其阻力高达1400帕，但是同步

能保证较好的解决效果。

AP=E（Rml+Z）=168.9982+185.975+55.5875+82.376+1400=1892.946Pa

10）选择风机

风机风量：

风机风压：

选择4-72-4.5A风机，其风量为573070580,其配套口勺电动机为Y132-2型功率

7.5KW,R=2900转/min,传动方式为万向轴连。

4高温炉粉尘捕集与除尘系统设计

4.1高温炉烟气的有关特性与有关参数的修正

在除尘工程的实际过程中，把温度不小于150烟气称为高温烟气，与常规口勺烟气

H勺性质相比，其不同重要表目前烟气口勺密度，体积，黏度和气体分子日勺变化上，另

一方面体现为烟气时露点和爆炸极限日勺不同。

4.1.1密度

根据抱负气体的状态方程:

p

PR

式中:

p-气体的I密度（公斤/立方米）

P-气体的压力（帕斯卡）

T-气体的摩尔温度（开氏）

R-气体的摩尔常数

入果压力不变，气体H勺密度与温度变化成反比。查阅《除尘工程设计手卅.可以

得知：

t=500℃时p=o.450kg/m-3

t=20℃时pl.204kg/m3

其运动黏度为：

6

t=500℃时P=80,4xl0-pa.s

t=20℃时P=15.7X10'Pa•s

根据修比摩擦阻温度修正公式：

pDvJ45O0.9180.4ooi

RR

m=m0,（^）X（R=（*）X（痂）.Rm。

0.415R

=inn0

4.1.2高温烟气露点与爆炸特性的考虑

高温炉烟气的J成分中，一般具有SO2和SO3,在高温的条件下SO2易转化为SO3,

在烟气的温度下降到露点一下时，会对为采用防护设备的不同金属管件产生腐蚀。

查阅有关日勺技术资料结合工程实际，可以得知水蒸气在烟气的I比例一般不超过

5%,so3浓度一般不不小于l.lg/m3.根据具有H20和s03的气体露点温度列线图，在

温度标尺上可以得到此条件下的露点温度为161。因此除尘器的温度应当保持在

161及其以上。

烟气量为Qg(nl3/h)日勺温度由［降到〃所放出H勺热量为：

_Qg

Q1=次(Cml,tgl・C1n2•tg2)

Qi-烟气放出时热量kj/h

Qg-烟气量m'/h

Cml・Cm2烟气在tgl和tg2时日勺平均摩尔热容

l<j.kmol'1'k-1

tgl72烟气冷却前后的温度。C

此外查得空气在200℃为29.312kj-kmorLk\在500℃30.103kj-km()rLk

可以计算出：

1814.4,

Q=(30.103*500-29.312*200)=7.4xlO^kj/h

122.4」

对于一般的通风用的薄钢板。我们构建如下的模型：

假设在整个管道内温度均不小于200,则我们去其中间值350

仅考虑高温烟气的重要成分-空气，对于其她日勺空气污染物因其含量太少,

不以考虑

根据有关公式

Q=cLhxpE“n)

其中：

C-为空气日勺质量比热为1.01kj/h

L-管道或车间流通H勺风量风量管道或车间流通H勺风量m，/h

Pg空气在某温度时的密度(注旨在t=350℃时为0.549kg/m'

ts-%为温度差

则可以计算得出：

Q=l.01*0.549*0.272*330*3600

=1.79X1。kj/h<7.4x10kj/h

因此不会浮现露点，无需进行额外日勺保温措施。

4.1.3温度的修正

假如在工程实际中存在较大的温度差别的，必须进行比摩阻的修正，参照

《工业通风》的有关理论，其具体的修正状况如下：

Rk，k，R

m=tBmO(pa/m)

为温度修正系数，其计算公式为式中t为实际的空气温度，

-为环境空气压力修正系数，其计算公式为式中B为实际环境时空

气压力kpa

对于我们要进行粉尘捕集和除尘系统设计的高温炉来说，其环境压力与外界相差不

大，因此无需修正。

4.2高温炉热源上部接受式排风罩的设计

421排风阜大小，安装高度以及风量的拟定

热源上部的热射流重要有两种形式，一种是生产设备自身散发的热射流，

尚有高温设备由于温度日勺差别iyu外界日勺对流散热形成欧I。

当热物体与周边的空气有较大的温差时，通过对流散热把热量传给空气，

周边的空气受热上升，形成热射流。通过在工程实际可以发现么在热源的表面，

一般在距热源的(1.02.0)B(B热源直径，m),射流发生收缩，在收缩断面

上口勺流速最大，随后烟气开始扩散。

一般根据下面所述的公式对其进行计算；

生产设备收缩断面日勺直径：

DZ=0.36H+B

虚拟点到罩口的距离：

z=H+1.26B=1.1x1.26x1=2.26m

H-热源到计算断面日勺距离，m

B-热源的水平投影的直径，m

因此：

Dz=0.36H+B=O.36x1.5+1=1.54m

收缩断面的直径

HQ=1.5\Ap=1.5xV1.0x5m

Ap・为热源的水平投影的面枳

热源的对流散热量为

4

Q=aFAt=i.7x4805x1=6389j/s=6.389kj/s

F-热源时对流放热面积（n?）

At-热源表面与周边空气的温度差（久）

a-对流放热系数（j-m_2•t-1•℃）

本次设计H/B=1.O,则满足H/B=0.9-7.4的范畴，可以采用在不同日勺高度上

日勺热射流的流量为：

1/33/23

LZ=0.04QZ（m/s）

13

32

LZ=0.04X6.389X2.26

=0.252m3/s

接受罩R勺风量

取«=等（为扩大面积上的空气的吸入速度m/s）

L』Z+V'F=0.252+0.5x0.04=0.272m3/s

式中

2

F'为扩大面积F，=0.2x0.2=0.04m

4.2.2接受罩倾角a以及有关参数日勺拟定

以高效。经济和兼顾美观安装以便的原则为根据，选择伞形罩日勺倾角，查

的其局部阻力系数为0.16。

为了减少局部气流对接受罩的影响，同步不影响工艺操作，将需要操作者观测H勺一

面敞开，其他三面用挡板，考虑接受罩的安装高度为1米，将挡板设计为1.2o

综上所述，接受罩的大小为，挡板采用自然冷却。

4.3高温炉粉尘捕集与除尘系统设计系统的拟定

4.3.1高温炉除尘系统轴测图

4.3.1.1除尘系统的拟定：

高温炉粉尘捕集与除尘系统流程如下:诱导气淤接受罩―除尘风管一>

旋风水膜除尘器>风机——►排出管（附风帽）

4.3.32除尘系统轴测图

z\

图5高温炉粉尘捕集与除尘系统轴测图

4.3.2风管的拟定

在工程实际的过程当中，排风罩的材料有诸多，在市场上常用的有聚氯乙烯塑料板,

胶合板和一般日勺钢板等。坚持经济和效益相统一的原则，我们采用薄钢板，由于温

度较高，除尘风管不易生锈，因此不采用镀锌工艺。

4.3.3通风除尘系统的水力计算

1）合理拟定空气日勺流速

风管内空气H勺流速对除尘系统有■较大H勺影响。风速过高会加快设备和除尘系统

管道日勺磨损，加大管道的噪声。流速过低会使粉尘堆积淤塞管道，因此必须合理的

选择空气的流动。根据工程实际口勺经验结合课本知识查阅有关口勺资料。拟定当颗粒

物为石棉粉尘时垂直风管日勺速度为12米/秒，水平风管日勺速度为14米/秒.具体到本

次设计，1#,3#管道为13m/s,4#为13m/s为13m/s,5#,6#管道为12m/s.

2)计算摩擦阻力

选定最不利环路。本系统拟定1-3-除尘器-4-风机-5为最不利环路。

根据各段的风量以及选定的流速，查阅线算图，得出管径和比摩阻的，然后通过修

正，拟定最后的单位长度摩擦阻力，并整顿成下表。

三

三

三

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单位长度・惊阻力/(Pa/m)

图6通风管道单位长度摩擦阻力线算图

表4高温炉粉尘捕集与除尘系统单位长度摩擦阻力和管径拟定表

编号管长m流量m3/s流速m/s比摩阻巳管径nun修正系数摩擦阻Pa

13.2710.2721313.001600.44919.093

23.2710.2721313.001600.44919.093

35.70.54414112200.44928.152

42.0860.5441272500.4496.556

510.0460.5441272500.44931.575

3)局部阻力的计算:

1#管道：

。=60°伞形罩乂1£=0.16;

a=120°r=1.5(1圆形弯头x1£=0.18;

a=150、=l.5d圆形弯头x1£=0.225;

F3

-=0.5,—=0,5|员|形三通£=0.25

FLi

2#管道：

与1#管道对称分布，采用的管件形式