大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì).doc

大氣污染控制工程 課程設(shè)計(jì)報(bào)告系 別： 城市建設(shè)系 專業(yè)班級(jí)： 環(huán)境工程0601班 學(xué)生姓名： 李麗榮 指導(dǎo)教師： 鄭瑩 （課程設(shè)計(jì)時(shí)間：2009年6月22日2009年6月27日）華中科技大學(xué)武昌分校目 錄1課程設(shè)計(jì)目的 12課程設(shè)計(jì)題目描述和要求 13課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容 23.1通風(fēng)除塵系統(tǒng)工藝 23.2集氣罩設(shè)計(jì) 33.3除塵器選擇與設(shè)計(jì) 53.4煙囪的選擇 104 總結(jié) 11參考文獻(xiàn) 121. 課程設(shè)計(jì)目的(1) 通過打磨車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)，鞏固學(xué)習(xí)成果，加深對(duì)大氣污染控制工程課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)與理解，使學(xué)生學(xué)習(xí)使用規(guī)范、手冊(cè)與文獻(xiàn)資料，進(jìn)一步掌握設(shè)計(jì)原則、方法等步驟，達(dá)到鞏固、消化課程的主要內(nèi)容；(2) 鍛煉獨(dú)立工作能力，對(duì)除塵系統(tǒng)的主體設(shè)備、除塵系統(tǒng)規(guī)劃、管道系統(tǒng)做到一般的技術(shù)設(shè)計(jì)深度，培養(yǎng)和提高計(jì)算能力、設(shè)計(jì)和繪圖水平；(3) 在教師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成打磨車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)，鍛煉和提高學(xué)生分析及解決工程問題的能力。2課程設(shè)計(jì)題目描述和要求2.1 設(shè)計(jì)題目描述(1) 設(shè)計(jì)題目打磨車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。(2) 設(shè)計(jì)內(nèi)容集氣罩設(shè)計(jì)；旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)；煙囪設(shè)計(jì)等。(3) 原始資料1.打磨機(jī)本打磨車間打磨的是鋁件，共有兩種型號(hào)的打磨機(jī)：A型與B型。其中A型打磨機(jī)共8臺(tái)，外形尺寸(mm)為7006001200；B型打磨機(jī)共6臺(tái)，外形尺寸(mm)為6006001200(對(duì)A型與B型打磨機(jī)的粉塵收集分別采用不同的吸氣罩)。并已知A型打磨機(jī)產(chǎn)塵量為8kg/h，B型打磨機(jī)產(chǎn)塵量為10kg/h2.本系統(tǒng)產(chǎn)生粉塵的粒徑分布如表1所示。表1 粉塵粒徑分布情況平均粒徑d(mm)粒級(jí)分布f(%)累計(jì)粒級(jí)分布f(%)25335071075132310070931256991501100含塵空氣密度為1.204kg/m3，氣體溫度為常溫。3.土建資料本通風(fēng)系統(tǒng)的打磨車間位于廠房的二樓，二樓地面標(biāo)高為4.0m。打磨車間的平面圖如下2.2 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)時(shí)間為一周。設(shè)計(jì)成果要求如下：設(shè)計(jì)說明書一份（包括原始資料，設(shè)計(jì)說明）要求文理通順、論證合理、層次分明。計(jì)算書一份（包括所有的設(shè)計(jì)計(jì)算和草圖）要求計(jì)算準(zhǔn)確。圖紙（除塵系統(tǒng)的平面布置圖、主要設(shè)備圖）要求布置合理、圖面整潔、按繪圖規(guī)定制圖。所交設(shè)計(jì)成果包括：課程設(shè)計(jì)任務(wù)書、課程設(shè)計(jì)大綱、設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)計(jì)算書、設(shè)計(jì)圖紙。3課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容3.1 通風(fēng)除塵系統(tǒng)工藝本通風(fēng)除塵系統(tǒng)主要由集氣罩、除塵器、風(fēng)管、風(fēng)機(jī)、輸排灰系統(tǒng)、煙囪等組成。在通風(fēng)除塵工程設(shè)計(jì)中需滿足的國家相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：(1) 工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（TJ36-79）中，規(guī)定生產(chǎn)性粉塵車間最高允許濃度規(guī)定鋁、鋁合金粉塵4mg/m3； (2) 在國家大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB16297-1997）中規(guī)定如表1-2；表1-2 砂輪磨塵綜合排放標(biāo)準(zhǔn)污染物最高允許排放濃度(mg/m)最高允許排放速率(kg/h)無組織排放監(jiān)測(cè)濃度限值排氣筒高度(m)一級(jí)二級(jí)三級(jí)監(jiān)控點(diǎn)濃度(mg/m)砂輪磨塵60151.92.6臨界濃度最高點(diǎn)1.0203.14.5301218402131(3) 在工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)（GB12348-90）中規(guī)定（LAeq）：三類標(biāo)準(zhǔn)（工業(yè)區(qū)）晝間65dB，夜間55dB；(4) 風(fēng)機(jī)噪聲標(biāo)準(zhǔn)：通風(fēng)機(jī)噪聲限值按JB/TQn341-84執(zhí)行。3.2 集氣罩設(shè)計(jì)集氣罩是整個(gè)通風(fēng)除塵系統(tǒng)的重要組成部分，它的主要作用是將產(chǎn)塵源散發(fā)的粉塵予以捕集，不向工作區(qū)和周圍擴(kuò)散。集氣罩的選擇和設(shè)計(jì)合理與否，不僅直接影響到工作區(qū)的衛(wèi)生狀況，而且還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備及能源浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效益降低。因此，為排風(fēng)量在很大程度上取決于集氣罩的合理設(shè)置。按集氣罩的形式，集氣罩可分為密閉罩和局部集氣罩等。密閉罩是將產(chǎn)塵源點(diǎn)或整個(gè)設(shè)備密閉，是控制塵源的有效辦法，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用得非常普遍。但是在很多情況下，由于工藝或操作的要求，不可能設(shè)置各種密閉形式的密閉罩，則可采用局部集氣罩。我們的打磨機(jī)就屬于這一情況。考慮到車間設(shè)備和生產(chǎn)，決定采用局部集氣罩比較切合實(shí)際。局部集氣罩主要是依靠罩口的吸氣，在塵源處造成一定的流速，使其大于該粉塵源的吸捕速度，從而將粉塵吸入罩內(nèi)。由于局部集氣罩較密閉罩所需的抽風(fēng)量要大很多，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下的主要原則：(1)能夠保證將工作地點(diǎn)所產(chǎn)生的有害氣體、蒸汽或灰塵及時(shí)排除干凈，不至于散布到車間的空氣中去；(2)隨著有害物被吸走的空氣愈少愈好。因?yàn)檫@樣，裝置費(fèi)用和維持費(fèi)用都可以減少；(3)不妨礙工作人員的生產(chǎn)操作，或使技術(shù)操作變得比未裝置局部吸氣通風(fēng)設(shè)備以前更為復(fù)雜和生產(chǎn)所需的時(shí)間延長；(4)不至于因裝置局部吸氣設(shè)備，而使觀察生產(chǎn)過程發(fā)生困難19。外部集氣吸塵罩為局部集氣罩的一種，本設(shè)計(jì)中主要采用外部集氣吸塵罩。當(dāng)有害物源不能密閉或圍檔起來時(shí)可以設(shè)置外部集氣吸塵罩它是利用罩口的吸氣作用將距吸氣口有一定距離的有害物吸入罩內(nèi)。實(shí)際的罩口具有一定的面積，為了了解吸氣的氣流流動(dòng)規(guī)律，可以假想罩口為一個(gè)吸氣點(diǎn)，即點(diǎn)匯吸氣口、然后推廣到實(shí)際罩口(圓形或矩形)的吸氣氣流流動(dòng)規(guī)律。根據(jù)這些規(guī)律就可以確定外部罩的排風(fēng)量。外部集氣吸塵罩被廣泛地應(yīng)用在各種粗磨床和細(xì)磨床上。它也很適合用來排除高速切削時(shí)所放出的金屬屑和粒狀灰塵。外部罩結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，可分為上吸式和側(cè)吸式兩類。由于吸氣罩的形狀大都和傘相似，所以這類罩簡稱傘形罩。采用傘形罩時(shí)，應(yīng)考慮工藝設(shè)備的安裝高度，室內(nèi)橫向氣流的干擾因素，必要時(shí)也可采取圍擋、回轉(zhuǎn)、升降及其他改進(jìn)措施。不管吸塵罩排風(fēng)口的位置如何，圍罩內(nèi)都必須保證具有一定的負(fù)壓力，這樣才能使粗磨或精磨時(shí)所產(chǎn)生的灰塵，完全被吸入到圍罩內(nèi)，而不至于散布到車間內(nèi)。為防止隨著砂輪旋轉(zhuǎn)時(shí)部分灰塵飛入圍罩的上部，在圍罩上最好設(shè)置可以活動(dòng)的擋板。本打磨車間有兩種型號(hào)的打磨機(jī)：A型與B型。其中A型打磨機(jī)共8臺(tái)，外形尺寸(mm)為7006001200；B型打磨機(jī)共6臺(tái)，外形尺寸(mm)為6006001200。對(duì)A型與B型打磨機(jī)的粉塵收集分別采用不同的吸氣罩。A型打磨機(jī)吸氣罩的設(shè)計(jì)：A型打磨機(jī)采用冷過程傘型罩，側(cè)面有兩個(gè)擋板。為了避免橫向氣流的影響，罩口應(yīng)盡量靠近塵源，通常罩口距塵源的距離H以小于或者等于0.3A為宜（A為罩口長邊尺寸）: A=a+0.8H B=b+0.8H式中：a、b-有塵物源長、寬，單位 m； A、B-罩口的長、寬， 單位 m； H-罩口距塵源直徑，單位 m;取a=0.7m b=0.6m H=0.2A計(jì)算得H=0.1667 m A=0.83 m B=0.73 m排風(fēng)量的計(jì)算 =873.8hB型吸氣罩的設(shè)計(jì)：B型打磨機(jī)采用側(cè)吸罩，有法蘭邊，名稱為自由懸掛，有法蘭邊，法蘭寬度一般是150mm200mm，本設(shè)計(jì)法蘭寬度采用150mm。擴(kuò)張角=3060時(shí)，壓力損失最小，本設(shè)計(jì)采用=60，B型打磨機(jī)吸塵罩口尺寸為0.6*0.3（m）,B型打磨機(jī)的打磨控制工作控制點(diǎn)到罩口的距x取為0.1667m，此灰塵物擴(kuò)散是以高速度散發(fā)出來，最小控制點(diǎn)風(fēng)速為2.510ms之間，在此選5ms。排風(fēng)量的計(jì)算 =11041.5h總風(fēng)量的計(jì)算 Q=8+6=2419.7+66249=68668.7h3.3除塵器選擇與設(shè)計(jì)除塵器是通風(fēng)除塵系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一，它的工作質(zhì)量直接影響排往室外的粉塵濃度高低，決定工作環(huán)境的衛(wèi)生條件。在負(fù)壓操作系統(tǒng)中（風(fēng)機(jī)置于除塵器后，除塵器內(nèi)為負(fù)壓），如果除塵器的效率不高，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)葉輪迅速磨損，除了直接的經(jīng)濟(jì)損失外，還會(huì)影響正常生產(chǎn)，甚至造成停產(chǎn)檢修。衡量一個(gè)除塵器性能好壞的重要指標(biāo)是除塵效率，旋風(fēng)除塵器雖然在一般情況下效率較低，但當(dāng)粉塵顆粒較粗時(shí)，可以達(dá)到中效甚至高效除塵，而且性價(jià)比好、節(jié)省電能。我們的打磨車間產(chǎn)生的粉塵大部分是比較大的顆粒，所以我們除塵系統(tǒng)選擇旋風(fēng)除塵器。選型原則有以下幾方面：(1) 旋風(fēng)除塵器凈化氣體量應(yīng)與實(shí)際需要處理的含塵氣體量一致。選擇除塵器直徑時(shí)應(yīng)盡量小些。如果要求通過的風(fēng)量較大，可采用若干個(gè)小直徑的旋風(fēng)除塵器并聯(lián)為宜；(2) 旋風(fēng)除塵器入口風(fēng)速要保持1823m/s。低于18m/s時(shí)，其除塵效率下降；高于23m/s時(shí)，除塵效率提高不明顯，但阻力損失增加，耗電量增高很多；(3) 選擇除塵器時(shí)，要根據(jù)工況考慮阻力損失及結(jié)構(gòu)形式，盡可能使之動(dòng)力消耗減少，且便于制造維護(hù)；(4) 旋風(fēng)除塵器能捕集到的最小塵粒應(yīng)等于或稍小于被處理氣體的粉塵粒度；(5) 當(dāng)含塵氣體溫度很高時(shí)，要注意保溫，避免水分在除塵器內(nèi)凝結(jié)。假如粉塵不吸收水分，露點(diǎn)為3050C時(shí)，除塵器的溫度最少應(yīng)高出30C左右，假如粉塵吸水性較強(qiáng)(如水泥、石膏和含堿粉塵等)，露點(diǎn)為3050C時(shí)，除塵器的溫度應(yīng)高出露點(diǎn)溫度4050C；(6) 旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)的密閉要好，確保不漏風(fēng)。尤其是負(fù)壓操作，更應(yīng)注意卸料鎖風(fēng)裝置的可靠性；(7) 易燃易爆粉塵(如煤粉)，應(yīng)沒有防爆裝置。防爆裝置的通常做法是在入口管道上加一個(gè)安全防爆閥門；(8) 當(dāng)粉塵粘性較小時(shí)，最大允許含塵質(zhì)量濃度與旋風(fēng)筒直徑有關(guān)，即直徑越大其允許含塵質(zhì)量濃度也越大。旋風(fēng)除塵器的選型計(jì)算主要包括類型和簡體直徑及個(gè)數(shù)的確定等內(nèi)容。一般步驟和方法如下： (1)除塵系統(tǒng)需要處理的氣體量。當(dāng)氣體溫度較高、含塵量較大時(shí)，其風(fēng)量和密度發(fā)生較大變化，需要進(jìn)行換算。若氣體中水蒸氣含量較大時(shí)，亦應(yīng)考慮水蒸氣的影響。 (2)根據(jù)所需處理氣體的含塵質(zhì)量濃度、粉塵性質(zhì)及使用條件等初步選擇防塵器類型。(3)根據(jù)需要處理的含塵氣體量Q，按下列式算出除塵器直徑： (3.1)式中，D除塵器直徑，m；vP除塵器簡體凈空截面平均流速，根據(jù)前人的研究結(jié)果，vP的取值范圍為1.35.2 m/s,本設(shè)計(jì)取4 m/s;Q操作溫度和壓強(qiáng)下的氣體流量， 根據(jù)公式(3.1)，計(jì)算得除塵器直徑：D=2.46m;運(yùn)行參數(shù)對(duì)旋風(fēng)除塵器性能的影響有以下幾方面：(1)氣體流量。氣體流量或者說除塵器入口氣體流速，對(duì)除塵器的壓力損失，除塵效率都有很大影響。從理論上來說，旋風(fēng)除塵器的壓力損失與氣體流量的平方成正比，因而也和入口風(fēng)速的平方成正比(與實(shí)際有一定偏差)。入口流速增加，能增加塵粒在運(yùn)動(dòng)中的離心力，塵粒易于分離，除塵效率提高。除塵效率隨入口流速平方根而變化。但是當(dāng)入口速度超過臨界值時(shí)，紊流的影響就比分離作用增加得更快，以至于除塵效率隨入口風(fēng)速增加的指數(shù)小于l。若流速進(jìn)一步增加，除塵效率反而降低，因此，旋風(fēng)除塵器的入口風(fēng)速宜選取1823m/s；(2)含塵氣體的物理性質(zhì)。旋風(fēng)除塵器的阻力受氣體的溫度和壓力影響，因溫度提高除塵器阻力下降，效率也降低。旋風(fēng)除塵器的效率隨氣體粘度的增加而降低。當(dāng)氣體溫度增加時(shí)，氣體粘度也就增加，所以在入口風(fēng)速一定時(shí)除塵效率隨氣體溫度增加而下降；(3)粉塵的粒徑和密度。粉塵的粒徑分布是影響旋風(fēng)除塵器的重要因素。大粒子要比小粒子更容易分離。除塵效率隨塵粒密度的增大而提高；(4)含塵濃度。氣體的含全濃度對(duì)旋風(fēng)除塵器的陳塵效率和壓力損失都有影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，壓力損失隨含塵負(fù)荷增加而減少，這是因?yàn)閺较蜻\(yùn)動(dòng)的大量塵粒拖曳了大量空氣；粉塵從速度較高的氣流向外運(yùn)動(dòng)到速度較低的氣流中時(shí)，把能量傳遞給蝸旋氣流的外層，減少其需要的壓力，從而降低壓力。由于含塵濃度的提高，粉塵的凝聚與團(tuán)聚性能提高，因而凈化效率有明顯提高。但是提高的速度比含塵濃度增加的速度要慢得多，因此，排出氣體的含生濃度總是隨著入口處的含塵濃度的增加而增加；(5)含濕量。氣體的含濕量對(duì)旋風(fēng)除塵器工況有較大影響。如分散度很高而粘著性很小的粉塵(小于10mm的顆粒含量在3040%，含濕量為1%)氣體在旋風(fēng)除塵器中凈化不好。若細(xì)顆粒量不變，濕含量增至5l0%時(shí)，那么顆粒在旋風(fēng)除塵器內(nèi)互相粘結(jié)成比較大的顆粒，這些大顆粒被猛烈沖擊在器壁上、氣體凈化將大有改善。所以有往除塵器內(nèi)放些蒸汽來提高效率的做法。但是注意氣體中的水蒸氣在除塵器內(nèi)壁的凝結(jié)使塵粒可能粘附在器壁上而降低操作的可靠程度；(6)漏風(fēng)率。除塵器的漏風(fēng)對(duì)凈化效率有顯著影響尤其以除塵器排灰口的漏風(fēng)更為嚴(yán)重。對(duì)旋風(fēng)除塵器的類型進(jìn)行選取時(shí)，當(dāng)氣體含塵質(zhì)量濃度較高，或要求捕集的粉塵粒度較大時(shí)，應(yīng)選用較大直徑的旋風(fēng)除塵器；當(dāng)要求凈化程度較高，或要求捕集微細(xì)塵粒時(shí)，可選用較小直徑的旋風(fēng)除塵器并聯(lián)使用。根據(jù)計(jì)算得系統(tǒng)總風(fēng)量為 68668.7/h，選擇XLP B型旋風(fēng)除塵器。XLP B型旋風(fēng)除塵器的入口風(fēng)速為18，理論處理風(fēng)量為72900/h； 除塵器的基本參數(shù)表D Hba25001012057573901202456157615001575750 n K C8253810001075222674167070011371410XLP型旁路式旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有螺旋型旁路分離室。其進(jìn)口位置比一般旋風(fēng)除塵器低，從而使得除塵器頂部有足夠的空間形成上旋渦并形成粉塵環(huán)，從旁路分離室引入錐體部分，這樣使有害于除塵效率的二次氣流，變成能起粉塵集聚作用的上旋渦氣流，從而提高了除塵效率。旋風(fēng)除塵器壓力損失的計(jì)算：根據(jù)公式 式中： -氣體密度，原始資料中給出1.204kg/；-局部阻力系數(shù)，查表得5.8；-氣體入口速度，18 m/s；帶入公式計(jì)算得=1131.28Pa旋風(fēng)除塵器效率的計(jì)算：渦流指數(shù)的計(jì)算 根據(jù)渦流定律，外渦旋的切向速度反比于旋轉(zhuǎn)半徑R的n次方，即常數(shù)，其中n為渦流指數(shù)n的計(jì)算由公式本設(shè)計(jì)為2.5m，T=20+273 K計(jì)算得到n=0.759 氣流在交界面上的切向速度，其中=18 m/s，D=2.5m,=1.0 m,代入得=47.30 m/s 平均徑向速，其中=0.7=0.7 m，=5.757m，Q=19.07 m3/s代入得=0.75 m/s 分割直徑， 其中常溫下空氣黏度為,=2700kg/代入公式得=5.3 分級(jí)效率的計(jì)算：其中平均粒徑分別為：20，50，75，100，125，150 粒徑分部率分別為：3% 7% 13% 70% 6% 1% 分級(jí)效率計(jì)算結(jié)果為： =81.59%，=91.87%，=95.76%，=97.59%，=98.54%，=99.08% 總效率計(jì)算為96.58%3.4 煙囪的選擇煙氣排放的原則有以下幾項(xiàng)： (1) 排氣筒(煙囪)高度應(yīng)高出周圍200m半徑范圍的建筑5m以上，不能達(dá)到該要求的排氣煙囪，應(yīng)按其高度對(duì)應(yīng)的排放速率標(biāo)準(zhǔn)值減少50%執(zhí)行。 (2) 兩個(gè)排放相同的污染物(不論其是否由同一生產(chǎn)工藝過程產(chǎn)生)的排氣筒，若其距離小于其幾何高度之和，應(yīng)合并視為一根等效排氣煙囪。若有3根以上的近距排氣煙囪，且排放同一種污染物時(shí)，應(yīng)以前兩根的等效排氣煙囪，依次與第三、第四根排氣煙囪取等效值。 (3) 若某排氣簡的高度處于本標(biāo)準(zhǔn)列出的兩個(gè)值之間，其執(zhí)行的最高允許排放速率以內(nèi)插法計(jì)算。當(dāng)某排氣筒的高度大于或小于本標(biāo)準(zhǔn)列出的最大或最小值時(shí)，以外推法計(jì)算其最高允許排放速率。 (4) 新污染源的排氣筒一般不應(yīng)低于15m。若某新污染源的排氣煙囪必須低于15m時(shí)，其排放速率標(biāo)準(zhǔn)值按外推計(jì)算結(jié)果再減少50%執(zhí)行。 (5) 新污染源的無組織排放應(yīng)從嚴(yán)控制，一般情況下不應(yīng)有無組織排放存在，無法避免的無組織排放應(yīng)達(dá)到表5-3規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。(6) 工業(yè)生產(chǎn)尾氣確需燃燒排放的，其煙氣黑度不得超過林格曼l級(jí)。本系統(tǒng)中，除塵器為廠區(qū)最高的建筑物，故根據(jù)煙囪設(shè)計(jì)原則，煙囪高度應(yīng)比除塵器高出至少5m。同時(shí)根據(jù)表3-1，選擇煙囪的高度為2 0m，總風(fēng)量 ，則煙囪直徑為2400 mm。表3-1 1997年1月1日后大氣污染物排放限值污染物最高允許排放濃度(mg/m