大氣污染控制工程通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計說明書DOC

1、大氣污染控制工程課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目: 棉塵物料初加工車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院: 環(huán)境學(xué)院 專 業(yè): 環(huán)境工程 學(xué)生姓名: 袁啟業(yè) 一、前言人類在生產(chǎn)和生活的過程中，需要有一個清潔的空氣環(huán)境（包括大氣環(huán)境和室內(nèi)空氣或境）。因此，就要在生產(chǎn)和生活的過程采用通風(fēng)和除塵技術(shù)。 通風(fēng)工程在我國實現(xiàn)四個現(xiàn)代化的進程中，一方面起著改善居住建筑和生產(chǎn)車間的空氣條件，保護人民健康、提高勞動生產(chǎn)率的重要作用；另一方面在許多工業(yè)部門又是保證生產(chǎn)正常進行，提高產(chǎn)品質(zhì)量所不可缺少的一個組成部分。 工業(yè)通風(fēng)是控制車間粉塵、有害氣體或蒸汽和改善車間內(nèi)微小氣候的重要衛(wèi)生技術(shù)措施之一。其主要作用在

2、于排出作業(yè)地帶污染的或潮濕、過熱或過冷的空氣，送入外界清潔空氣，以改善作業(yè)場所空氣環(huán)境。工業(yè)通風(fēng)按其動力來源分為自然通風(fēng)和機械通風(fēng)。自然通風(fēng)依靠室內(nèi)外空氣溫度差所形成的熱壓和室外風(fēng)力所形成的風(fēng)壓而使空氣流動；機械通風(fēng)則依靠通風(fēng)機所形成的通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)外壓力差而使空氣沿一定方向流動。凈化工業(yè)生產(chǎn)過程中排放出的含塵氣體稱為工業(yè)除塵。有些生產(chǎn)過程如原材料加工、食品生產(chǎn)、水泥等排出的粉塵都是生產(chǎn)的原料或成品，回收這些有用原料，具有很大的經(jīng)濟意義。在這些部門，除塵設(shè)備既是環(huán)保設(shè)備又是生產(chǎn)設(shè)備。本次課程主要是運用通風(fēng)除塵技術(shù)知識對某綜合車間局部通風(fēng)除塵系統(tǒng)進行設(shè)計。選取集氣罩、通風(fēng)管道、除塵器及風(fēng)機等。二、設(shè)

3、計原始資料某棉塵物料初加工車間，由于室內(nèi)粉塵含量較高，不符合有關(guān)環(huán)境與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，需對其進行治理。請根據(jù)有關(guān)原始資料，設(shè)計一除塵系統(tǒng)以達(dá)到環(huán)境要求。出于經(jīng)費和管理的考慮，廠方要求采用旋風(fēng)或布袋式除塵器，并通過原有排氣筒進行排放。工廠車間的基本情況如下：2.1 車間工作環(huán)境該加工工業(yè)建于2005年，位于一般工業(yè)區(qū)內(nèi)。車間環(huán)境氣溫：20，101.3kPa車間空氣尚屬平靜收集氣體平均含塵濃度: 2.0 g/Nm3。主要排塵點: （相應(yīng)的位置尺寸見車間的平面布置圖。）A: 物料卸料點。尺寸大小(mm)：W×L×H= 720×1200×450 , 冷源B：工作臺。尺

4、寸大小(mm)：W×L×H= 600×800×800 , 冷源。2.2 平面布置圖車間高為18M，長20M，寬8M，周圍200米半徑內(nèi)無高于車間的建筑要求除塵設(shè)備置于車間內(nèi)，并連接車間頂部的排氣筒。A、B上部設(shè)計傘形集氣罩，罩口距工作臺面大于200mm排氣筒高度為 15 M（從車間頂部算起），內(nèi)徑為 300mm，材質(zhì)為鋼板(D；外壁距離墻壁外邊1m)平面布置圖如下: BD 8.0m 12.0m6.0m 12mA 2.0m20m 三、通風(fēng)系統(tǒng)的空間布置3.1 系統(tǒng)劃分的原則當(dāng)車間內(nèi)不同地點有不同送風(fēng)、排風(fēng)要求，或者車間面積較大，送、排風(fēng)點較多時，為便于進行

5、管理，常分設(shè)多個系統(tǒng)。除個別情況外，通常是由一臺風(fēng)機與其聯(lián)系在一起的管道設(shè)備構(gòu)成一個系統(tǒng)。系統(tǒng)劃分的原則是：（1）空氣處理要求相同、室內(nèi)參數(shù)要求相同的，可劃分一個系統(tǒng)。（2）生產(chǎn)流程、運行班次和運行時間相同的，可劃為一個系統(tǒng)。（3）除塵系統(tǒng)劃分應(yīng)符合下列要求：A、同一生產(chǎn)流程、同時工作的揚塵點相距不遠(yuǎn)時，宜合設(shè)一個系統(tǒng)；B、同時工作但粉塵種類不同的揚塵點，當(dāng)工藝允許不同粉塵混合回收或粉塵無回收價值時，也可合設(shè)一個系統(tǒng)；C、溫濕度不同的含塵氣體，當(dāng)混合后可能導(dǎo)致風(fēng)管內(nèi)結(jié)露時，應(yīng)分設(shè)系統(tǒng)。3.2系統(tǒng)劃分兩個塵源室內(nèi)參數(shù)要求相同，揚塵物料相同，揚塵點相距很近，故可合設(shè)一個系統(tǒng)。故將兩個塵源、管道、除

6、塵器和風(fēng)機設(shè)為一個系統(tǒng)。四、集氣罩的選用與設(shè)計計算4.1 集氣罩的選用本工藝需要對物料進行加工，無法對污染源進行密閉。因此，本設(shè)計在污染源附近設(shè)置外部集氣罩，外部集氣罩依靠罩口外吸入氣流運動而實現(xiàn)捕集污染物。本工藝的主要污染物是棉塵，冷源，根據(jù)其發(fā)散情況，采用上部傘形罩的捕集效果較好，因此本設(shè)計的兩個污染源均采用上部傘形集氣罩。4.2 集氣罩的設(shè)計計算4.2.1 集氣罩的結(jié)構(gòu)尺寸集氣罩的結(jié)構(gòu)尺寸一般是按經(jīng)驗確定的。 D B L1 W1 L h H W 圖 314.2.1.1 物料卸料點A的集氣罩尺寸(1) 罩口離污染源高度H / W0.7 1，即 H0.7W，且W720 mm H0.7

7、5;720504mm又 罩口高度要求低于人的呼吸器官h450mm，hH450504954 mm，符合要求罩口離污染源高度取H500 mm(2) 罩口尺寸 （W1W）0.4H 2，W12×0.4×500W2×0.4×5007201120 mm 同理，（L1L）0.4H，L12×0.4×500L2×0.4×50012001600 mm 集氣罩的擴張角90° 罩口離管口高度：B1L1×1600800 mm(3) 集氣罩風(fēng)管直徑 D / W0.3 3，D 0.3 W216 mm，管徑的確定見管段1的計算

8、。4.2.1.2 工作臺 B 的集氣罩尺寸(1) 罩口離污染源高度H / W0.7，即 H0.7W，且W600mm H0.7×600420mm又 罩口高度要求低于人的呼吸器官h800mm，hH8004201220mm，符合要求。罩口離污染源高度取H400 mm(2) 罩口尺寸（W2W）0.4H，W22×0.4×400600920mm同理，（L2L）0.4H，L22×0.4×4008001120 mm 集氣罩的擴張角90° 罩口離管口高度：B2L2×1120560 mm(3) 集氣罩風(fēng)管直徑 D / W0.3，D 0.3W18

9、0mm，管徑的確定見管段2的計算。4.2.2 集氣罩排氣量及阻力損失的計算為方便以后物料進行流水線加工，工作臺將會設(shè)有傳送帶，因此工作臺不設(shè)擋板。但物料卸載臺A則設(shè)有三面擋板，以降低卸料時揚塵的飛逸以及降低排氣量。因此，上部傘形罩的排氣量：A、不設(shè)擋板時：QKPHvx (m3/ s）4式中：P 罩口敞開面周長，m； H 罩口至污染源距離，m； vx 控制速度，m / s； K 考慮沿程高度分布不均勻的安全系數(shù)，通常取K1.4。B、三側(cè)設(shè)有擋板時： QLHvx (m3/ s）6式中：H 罩口至污染源距離，m； vx 控制速度，m / s； L 罩口長度，m / s；4.2.2.1 物料卸料點A的

10、集氣罩流量計算控制速度vx查表“污染源的控制速度vx” 5，由于空氣對流，以輕微的速度放散到尚屬平靜的空氣中控制速度vx0.51.0 m/s，由于卸料點位于兩個窗之間，空氣較為流通，且卸載時的放散速度較大，所以取vx1m/s。上部傘形罩的排氣量：QLHVx (m³/ s）（三側(cè)設(shè)擋板）式中：L 罩口長度，m； H 罩口至污染源距離，m； Vx 控制速度，m / s；故集氣罩的排氣量Q為=m³/s=2880m³/h換算成工作狀態(tài)下的排氣量Qa為=m³/h4.2.2.2 工作臺B的集氣罩流量計算控制速度vx查表“污染源的控制速度vx” 5，由于空氣對流，以輕

11、微的速度放散到尚屬平靜的空氣中控制速度vx0.51.0 m/s，由于卸料點位于兩個窗之間，空氣較為流通，且卸載時的放散速度較大，所以取vx1m/s。上部傘形罩的排氣量：QLHVx (m³/ s）（三側(cè)設(shè)擋板）式中：L 罩口長度，m； H 罩口至污染源距離，m； Vx 控制速度，m / s；故集氣罩的排氣量Q為=m³/s=1620m³/h換算成工作狀態(tài)下的排氣量Qa為=m³/h五、管道的初步計算 5 風(fēng)機 3 4 除塵器 2 B 1 A 圖51 除塵系統(tǒng)圖5.1管內(nèi)流速的確定根據(jù)除塵通風(fēng)管道內(nèi)最低空氣流速，棉絮垂直管道的流速是8m/s，水平管道的流速是10

12、m/s。為考慮項目的經(jīng)濟合理性，在減小管徑以降低一次性投資成本的同時也應(yīng)考慮運行費用，故本設(shè)計垂直管流速取8m/s，水平管道取10m/s。5.2管道直徑的確定方法一：運用公式計算圓形管道的管徑：式中：Q排氣量，m³/h V管內(nèi)流速，m/s D管徑，mm方法二：參考全國通用通風(fēng)管道計算表本設(shè)計的通風(fēng)管徑，在確定了氣體體積流量和流速后，參考計算表得出相應(yīng)的通風(fēng)管管徑。管段1管徑D1：流量為2683.41 m³/h，取流速v為10m/s。查表得，管徑取D1= 300mm，實際流速為v1=10.8 m/s，/ d0.063，動壓為7.14mm水柱。管段2管徑D2：流量為1509.4

13、2 m³/h，取流速v為10m/s。查表得，管徑取D2= 220mm，實際流速為v2=11.3 m/s，/ d0.093，動壓為7.82mm水柱。管段3管徑D3：流量為2683.41 + 1509.42 = 4192.83 m³/h，取流速為10m/s，查表得，管徑取D3= 380mm，實際流速為v3=10.5m/s，/ d0.047，動壓為6.75mm水柱。管段4管徑D4：流量為2683.41 + 1509.42 = 4192.83 m³/h，取流速為10m/s，查表得，管徑取D4= 380mm，實際流速為v4=10.5m/s，/ d0.047，動壓為6.75m

14、m水柱。管段5：該管段為煙囪，流量為2683.41 + 1509.42 = 4192.83 m³/h，管徑為300mm。5.3彎頭、三通的設(shè)計計算一共需要4個五中節(jié)二端節(jié)90°彎頭，一個45°彎頭，一個45°合流三通管，兩個漸縮管（45°）。管段1需要用到一個矩形集氣罩（），；一個90°彎頭（R/d=1） ；一個45°合流三通管。 管段2需要用到一個矩形集氣罩（），；一個45°彎頭，； 個45°合流三通管管段3 需要用到三個90°彎頭（R/d=1）；45°合流三通管一個； 一個漸縮管（

15、45°），管段4 需要用到兩個90°彎頭（R/d=1）；一個漸縮管（45°），管段5 需要用到一個傘形風(fēng)帽。5.4直管長度的確定管段1: (5000-1750)+4000 = 7250mm管段2: 5000-560-400 = 4040mm管段3: 1400+3400+（5000-1140）= 8660mm管段4: 2000+12620 = 14620mm管段5（煙囪）：15m = 15000mm5.5除塵器的位置及型號的選擇5.5.1處理氣體流量的計算生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的總氣量，即裝置進口氣體流量：=4192.83 m³/h除塵器的漏風(fēng)所附加的安全系數(shù)查得

16、K0.10.15，取0.12。 則裝置出口氣體流量： 處理氣體總流量：式中：裝置進口氣體流量 裝置出口氣體流量處理氣體流量： m³/h5.5.2除塵效率的計算 式中：污染物濃度，已知為2.0g / m³； 污染物濃度，該加工廠位于一般工業(yè)區(qū)，建于2005年，排氣筒高度為15米，執(zhí)行第二時段三級標(biāo)準(zhǔn)，查廣東省大氣污染物排放限值（DB44/27-2001),TSP排放限值為： 4.1kg/h , g / m³。193.645.5.3除塵系統(tǒng)的選擇5.5.3.1除塵器選型由流量4192.83 m³/ h 選取除塵器，選用DS/A-6×5型袋式除塵器。

17、5.5.3.2除塵器技術(shù)參數(shù) 袋數(shù)個：30 總過濾面積：30 m2 過濾風(fēng)速：3 m / s處理風(fēng)量：3600 5400 m³ / h5.5.3.3除塵器主要尺寸 總高度：3000+1140+800 = 4940mm 灰斗高度：1140 mm進風(fēng)口法蘭尺寸：U324 mm，V252 mm進風(fēng)口圓管管徑：D=200mm出風(fēng)口圓管管徑：D=400 mm六、除塵系統(tǒng)壓力總損失的計算6.1除塵系統(tǒng)沿程阻力損失的計算管段1：流量為2683.41 m³/h，流速v為10m/s。查表得，管徑取D1= 300mm，實際流速為v1=10.8m/s，/d0.063，動壓為7.14mm水柱，長度

18、為7250mm。 則摩擦壓力損失為：Pll·· 14Pl7.25×0.063×7.14×9.831.90Pa 各管件局部壓損系數(shù)為 ： 集氣罩A：0.19 15；90°彎頭（R / d1.5）一個，0.24 15；45°合流三通（干管部分），=0.1 ；0.190.240.10.53則局部壓損pm=·16 0.53×7.14×9.837.09 Pa總壓：p1plpm31.90+37.0968.99Pa管段2：流量為1509.42 m³/h，取流速v為10m/s。查表得，管徑取D2= 2

19、20mm，實際流速為v1=11.3 m/s，/ d0.093，動壓為7.82mm水柱。管長4040mm。 則摩擦壓力損失為：Pll·· 14Pl4.04×0.084×7.82×9.826.01Pa 各管件局部壓損系數(shù)為 ： 集氣罩B：0.19 15；45°彎頭一個，0.2 15；45°合流三通（分支部分），=0.54。0.190.20.540.93則局部壓損pm=·16 0.93×4.04×9.836.82 Pa總壓：p2plpm26.01+36.8262.83Pa管段3：流量為4192.83

20、m³/h，取流速為10m/s，查表得，管徑取D3= 380mm，實際流速為v3=10.5m/s，/ d0.047，動壓為6.75mm水柱。長度為8660mm。 則摩擦壓力損失為：Pll·· 14Pl8.66×0.047×6.75×9.826.92Pa 各管件局部壓損系數(shù)為 ： 90°彎頭（R / d1.5）三個，0.24 15；45°合流三通（干管部分），=0.1；除塵器入口處變徑漸縮管，=0.10.25×30.10.10.95則局部壓損pm=·16 0.95×5.76×9.

21、853.63 Pa總壓：p3plpmpc26.92+53.6380.55 Pa管段4：流量為2683.41 + 1509.42 = 4192.83 m³/h，取流速為10m/s，查表得，管徑取D4= 380mm，實際流速為v4=10.5m/s，/ d0.047，動壓為6.75mm水柱。長度為14620mm。則摩擦壓力損失為：Pll·· 14Pl14.62×0.047×6.75×9.845.45Pa該管段局部壓損主要包括風(fēng)機進出口及連接煙囪漸變管的損失，除塵器出口與風(fēng)機連接，風(fēng)機入口處壓力損失忽略不計，風(fēng)機出口=0.1（估算），圓形漸縮

22、管兩個，分別連接風(fēng)機與管段4以及管段4與煙囪（45°），；90°彎頭（R / d1.5）兩個，0.24；0.1+0.1×2+0.24×20.78則局部壓損pm=·16 0.78×6.75×9.851.60 Pa總壓：p4plpm45.45+51.6097.05Pa管段5：（煙囪）根據(jù)Q84192.83 m³/h，工業(yè)管道當(dāng)量糙粒高度：選用鋼管制風(fēng)管，K0.15 17D300 mm；流速根據(jù)流量和管徑計算v16.47 m/s；l=15000mm20干空氣的密度1.205 kg / m3，運動粘度×10-61

23、5.06 m²/s 18v31.49m / s 對應(yīng)的動壓=163.43Pa雷諾數(shù)：Re3.28×105相對粗糙：0.0005查“莫迪圖” 得，沿程阻力系數(shù)：0.018 19沿程水頭損失：p l×143 Pa 20傘形風(fēng)帽：取h / D01.0，1.00 21 pm1.00×163.43=163.43 Pa總壓：p5Plpm143163.43306.43 Pa除塵器：除塵器壓力損失取130mm水柱，pc = 130×9.8 = 1274 Pa6.2壓力校核、通風(fēng)管徑的調(diào)整管段1與管段2為并聯(lián)管段，共同合流到管段3，因此需要校核壓力平衡。 由計算

24、可得，節(jié)點壓力平衡。6.3 除塵系統(tǒng)總壓力損失p p1p2p3p4p5pc 68.9962.8380.5597.5306.4312741890.3Pa6.4 除塵系統(tǒng)計算表（見下一頁）管段編號流量Q/m3/h管長l/mm管徑d/mm流速v/m/s/d/m-1動壓/ mmH2O摩擦壓損pl/ Pa局部阻力系數(shù)局部壓損pm/ Pa管段總壓損p/ Pa管段壓損累 計p/ Pa12683.41725030010.80.0637.1431.900.5337.0968.991890.321509.42404022011.30.0937.8226.010.9336.8262.8334192.83866038010.50.0476