某车间除尘系统设计.pdf

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.....
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-
............................................................错误!未定义书签。
.......................................................错误!未定义书签。
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……………………………………….........................8
………………..,………………………………...8
第3章除尘系统设计计算.....................................................-9-
..................................................................-9-
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.......................................................................-9-
.................................................................-12-
..............................................................................-12-
..................................................................-13-
......................................................................-13-
..........................错误!未定义书签。
........................................................-14-
.....................................................................-18-
、电动机的选择.....................................................-20-
.........................................................-20-
.资料...:.
............................................错误!未定义书签。
、电动机的选择.........................................................-21-
、电动机小结.............................................................-22-
........................................................................-22-
..........................................................................-22-
..........................................................................-24-
............................................................-24-
第4章车间布置.....................................................................-25-
第5章总结............................................................................-26-
第6章参考文献...................................................................-27-
-2-:.
.....
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:
、步骤,技术资料的查找与运用;
;
,解决工程中的实际问题;
、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,必须在老师指导下独立、全面地完成此规定的设计。
其容包括:
,设计计算书一份



三、设计容

.资料...:.
控制点控制速度V的确定
集气罩排风量、尺寸的确定

管流速确定
管道直径确定
弯头设计
直管长确定
三通设计计算

分段计算
压力校核

、校核
、校核

四、设计课题与有关数据
: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;


-4-:.
.....
见附图一

污染源:两个污染源水平放置,立方体L×W×H1200×600×
1000(mm)
操作条件:20℃
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。
,罩口边须距污染面积
H=600mm,才操作正常。

钢管相对粗糙度K=
排气筒口离地面高12m
:
LD14型布袋除尘器布,该布袋除尘器阻力为980Pa,,,
,。

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900—700mm
---
~
.资料...:.
附图一:车间平面及两个污染源的位置

-6-:.
.....

型号:LD14-84型过滤面积:168m2,
最大风量:25200m/h
3
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。
.资料...:.

集气罩是捕集含尘有害气体的设备装置。通过集气罩口的气流运动,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。

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。

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。

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流体的压力损失大小,从而
影响了风机的选择。
-8-:.
.....

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。

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,若污染物在设备部
发生时,会通过设备的孔和缝隙逸到车间,如果设备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。

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。
.资料...:.
(1)控制点控制速度V的确定
x
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v
x
控制速度
污染物的产生状况举例
ms1
/
以轻微速度放散到相当平
某些化学槽的液面蒸发,-
静的空气中
以轻微速度放散到尚属平低速输料机,如检选胶带机;粉料装袋摩擦
-
静的空气中压砖机压砖喷漆箱;焊接台;电镀槽等
以相当大的速度放散出
破碎机;高速胶带运输的转运点;物料混合;
来,-
粉料装卸等
速的区域
以高速放散出来,或放散磨床、砂轮机、磨砖、切砖机、喷砂、喷漆
-10
到空气运动迅速的区域等
~。本设计选用v=。
x
(2)集气罩排风量、尺寸的确定;
本设计中污染源尺寸为L×W×H1200×600×1000(mm),故适宜采用矩
形集气罩,长、宽分别以a、b表示。由《环境工程设计手册》
集气罩计算示意图如下:
-10-:.
.....
题目已知罩口边距污染面积H=600mm,则有
a=L12006001680mm
b=W6006001080mm
为保证罩口吸气速度均匀,吸气罩的扩角α不应大于60°,本设计中取45°,则集
气罩高度为
h’=a/2tan16802tan45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,)
计算:
QKPHu
x
式中Q-----排风量(-1)
K-----考虑沿高度速度分布不均的安全系数,通常取K=
P-----罩口敞开面周长(m)
.资料...:.
H-----罩口距污染源的距离()
u-----控制速度(m/s)
则可得集气罩排风量
Q()2s1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=2×=
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边缘为600-120-240=240mm。

有以上设计计算,集气罩相关参数如下:
长a=1680mm,宽b=1080mm,高h=1000mm,
扩角α=45°,排风量Q=
集气罩边缘距墙240mm。

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
-12-:.
.....
用圆形风管来进行连接。

根据文举.《大气污染控制工程》,管道设计主要遵循以下原则。
,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。
、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。
、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。
;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。
,与地面净距应不小于2m。
,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°。
,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。
,除尘系统小于10%,否则进行管径调整。

.资料...:.
图3-1管道设计简图


《大气污染控制工程》表13-4所列为除尘管道最低气体流速,可供设计参
考。
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
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。故取管气速:V=14m/s
1

4Q
由Q=(πd2V)/4得到:d=
V
则有d=550mm
1
核算实际速度:V=4Q/(πd2)=;
11
-14-:.
.....
查计算表知:;当量阻力系数/d。
三通管后的管径d:
2
d=774mm,圆整取d=750mm;
22
核算实际速度:V=;
2
查计算表知:;当量阻力系数/d。

。
由除尘器进口高度:3653mm,
故管段1的长度L=2000+7385=9385mm
1
管段2的长度L=2000mm
2
管段3的长度L=1615+1267=2882mm
3
管段4的长度L=3000+8890=11890mm
4
管段5的长度L=1200mm
5

查《环境工程设计手册》:
1、对集气罩1,ξ=。
2、对集气罩2,ξ=。
3、采用90°弯头(R/d=)阻力系数ξ=。

根据管径与流量查《环境工程设计手册》:
采用30°直流三通():阻力系数ξ=,阻力系数ξ=。
12
.资料...:.
Q
1Q
1
3
0
°Q
1


(1)管段①的阻力计算
摩擦压力损失为
2
PL1
L11d2
局部阻力包括集气罩1、90°弯头(R/d=)和30°直流三通;
故∑ξ=++=
则局部压损为
2
P1
m12
(2)管段②的阻力计算
摩擦压力损失为
2
PL2
L22d2
局部阻力包括集气罩2、90°弯头(R/d=)和30°直流三通;
故∑ξ=++=
则局部压损为
2
P2
m22
-16-:.
.....
(3)管段③的阻力计算
摩擦压力损失为
2
PL3
L33d2
局部阻力包括除尘器阻力、90°弯头(R/d=)和合流三通;
故局部压损为
PPa
980
m3
(4)管段④的阻力计算
摩擦压力损失为
2
PL4
L44d2
局部阻力有两个90°弯头(R/d=);
故局部压损为
2
P12
m12
(5)管段⑤的阻力计算
摩擦压力损失为
2
PL5912
L55d2
改管段有90°弯头(R/d=)两个;伞形风帽压力损失ξ=;通风机出
口压力损失ξ=。
故局部压损
.资料...:.
2
P5Pa
2
m52
(6)并联管压力平衡
PPP
1L1m1
PPP
2L2m2
故有:PP/P/%〈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
PPP
1L1m1
PPP
3L3m3
PPP
4L4m4
PPP
5L5m5
PPPPP1292Pa
1345

管段①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②直径550mm,距墙255mm,满足管段设计要求;其弯头为60°,
R=800mm,三通为α=30°,支管长H=2000mm,直管部分安装尺寸2000mm。
-18-:.
.....
管段③直径750mm,距墙120mm,满足管段设计要求;R=1600mm的90°
弯头三个,,第一个与第二个弯头之间的水平
,,进口中心线距地面距
。
管段④(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⑤(即烟囱)直径7500mm,高为12m,伞形风帽h/D=。
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λ/d动压摩擦局部局部管段总管段压
段Q/ld/mv//m-1vρ/2损失压损压损压损△损累计
2
编m3s-1/mmm-1/Pa△P/系数△P/Pa∑△
L
号Pa∑ξP/PaP/Pa
m
①
6
②
6
③
6
④
.资料...:.
⑤
、电动机的选择

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P≤1000Pa;
中压1000<P<3000Pa;P≥3000Pa。
(2)轴流式通风机分高、低压二种:低压P<500Pa;高压P≥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
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,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,
-20-:.
.....
以满足使用工况变化的要求称为性能调节。
、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+)
通风机风压ΔP0=ΔP(1+)
其中:Q-----管道计算总风量,
-----管道计算总压损,Pa
-----考虑系统漏风所附加的安全系数,~
-----考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数,
~
则风量为Q0=Q(1+K1)=×=
风压为ΔP0=ΔP(1+K2)=1292×=2304Pa
3、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225~3292Pa,风
量1240~652300,配套电动机为Y180M-2,22kW。
复核电动机功率:
QPK25000
N00
105105
12
故其配套电机满足要求。
配套电动机满足要求。
.资料...:.
、电动机小结
-1,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Y315M-6,功率为160KW。

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。

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、