大氣污染控制工程通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計說明書

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。其主要作用在于排出作業(yè)地

2、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、

3、除塵器及風(fēng)機等。二、設(shè)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：20C, 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

4、×1200×450 , 冷源B:工作臺。尺寸大小 （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：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

5、風(fēng)點較多時，為便于進行管理，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)劃分揚塵點相距很近，故可合設(shè)一個系統(tǒng)。故兩個塵源室內(nèi)參數(shù)要求相同，揚塵物料

6、相同, 將兩個塵源、管道、除塵器和風(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。4.2.1.1物料卸料點 A的集氣罩尺寸(1)罩口離污染源高度 H / W 0.7 1,即 H 0.7W ,且 W = 720 mm. H 0.7

7、5; 720 = 504mm又 罩口高度要求低于人的呼吸器官h= 450mm, h+ H 450 + 504 = 954 mm ,符合要求罩口離污染源高度取 H = 500 mm(2)罩口尺寸V- ( Wi-W)= 0.4H 2 , Wi= 2× 0.4× 500+ W = 2× 0.4× 500+ 720 = 1120 mm21同理，(Li- L)= 0.4H , Li = 2× 0.4× 500 + L = 2 × 0.4× 500 + 1200= 1600 mm2集氣罩的擴張角= 90 °、 亠、

8、1 1罩口離管口咼度： B1= L1 =× 1600 = 800 mm2 2(3)集氣罩風(fēng)管直徑V D / W 0.3 3 , D 0.3 W = 216 mm ,管徑的確定見管段 1的計算。4.2.1.2 工作臺B的集氣罩尺寸(1)罩口離污染源高度V H / W 0.7 ,即卩 H 0.7W,且 W = 600mm H 0.7× 600 = 420mm又 罩口高度要求低于人的呼吸器官h= 800mm, h+ H 800 + 420 = 1220mm ,符合要求。罩口離污染源高度取 H = 400 mm (2)罩口尺寸(W2- W)= 0.4H, W2= 2× 0

9、.4× 400+ 600 = 920mm2同理,2(L2-L)=0.4H, L2=2×0.4×400+800= 1120 mm集氣罩的擴張角= 90 °一 1 1罩口離管口高度：B2=L2= × 1120 = 560 mm2 2(3)集氣罩風(fēng)管直徑V D / W 0.3 , D 0.3W = 180mm ,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

10、設(shè)擋板時：Q= KPHVX (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 K = 1.4。B、三側(cè)設(shè)有擋板時：Q= LHVX (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;4221物料卸料點A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，以輕微的速度放散到尚 屬平靜的空氣中控制速度 VX= 0.51.0 ms,由于卸料點位于兩個窗之間， 空氣較為流通, 卸載時的放散速度較大，所以取 VX= 1m/s。上部傘

11、形罩的排氣量：Q= LHVX (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=1.6 0.5 10.8m3s=2880m3h2880 273換算成工作狀態(tài)下的排氣量Qa為=2683.41m3h2934.2.2.2 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，以輕微的速度放散到尚 屬平靜的空氣中控制速度 VX= 0.51.0 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VX= 1m/s。上部傘形罩的排氣量：Q= LHVX (m3/ S

12、)(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=1.12 0.4 10.45m3s=1620m3h1620 273換算成工作狀態(tài)下的排氣量Qa為= 1509.42m3h293五、管道的初步計算55.1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8ms ,水平管道的流速是10ms。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8ms ,水平管道取10ms°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：D 18.8 Q式中：Q 排氣量

13、，m3hV管內(nèi)流速，m/sD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 m 3/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 , Id = 0.063 ,動壓為7.14mm水柱。管段 2 管徑 D2：流量為1509.42 m 3/h ,取流速V為10ms。查表得，管徑取 D2= 220mm實際流速為 v2=11.3 m/s , / d = 0.093 ,動壓為7.82mm水柱。管段 3 管徑 D3：流量為

14、2683.41 + 1509.42 = 4192.83 m 3/h ,取流速為 10ms ,查表得，管徑取D3= 380mm實際流速為 v3=10.5ms , / d = 0.047 ,動壓為6.75mm水柱。管段 4 管徑 D4：流量為 2683.41 + 1509.42 = 4192.83 m 3/h 取流速為 10m/s 查表得管徑取D4= 380mm實際流速為 v4=10.5ms , / d = 0.047 ,動壓為6.75mm水柱。管段 5：該管段為煙囪 流量為 2683.41 + 1509.42 = 4192.83 m 3/h管徑為 300mm。5.3 彎頭、三通的設(shè)計計算一共需要

15、 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（ 90 ）0.19 ；一個 90°彎頭（ R/d=1 ）0.24 ；一個 45°合流三通管。管段 2 需要用到一個矩形集氣罩（ 90 ）0.19 ；一個 45°彎頭0.20 ；個 45°合流三通管管段 3 需要用到三個 90°彎頭（ R/d=1 ）0.24 ； 45°合流三通管一個；一個漸縮管（ 45°）0.1管段4需要用到兩個90°彎頭（R

16、d=1）0.24 ; 一個漸縮管（ 45°） ,0.1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 = 725Omm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:Q1 =4192.83 m 3/h除塵器的漏風(fēng)所附加的安全系數(shù)查得K = 0.10.15,取0

17、.12。則裝置出口氣體流量:3Q2 = Q1 (1 K) 4192.83 (1 0.12)4695.97 m /h1處理氣體總流量：QN-(Q1 Q2)2式中：Q1 裝置進口氣體流量Q2 裝置出口氣體流量處理氣體流量：QN1 (4192.83 4695.97) 4444.4 m3/h5.5.2除塵效率的計算2N1N1N式中：IN 污染物濃度，已知為 2.0g / m3;2N 污染物濃度，該加工廠位于一般工業(yè)區(qū)，建于米，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限值為：4.1kgh , 120 10 3g / m3。2005年，排氣筒高度為 15(DB4427-2001),TSP 排放2N

18、Q 2NINQIN=1-0.12 4444.42.0 4192.83=93.64%5.5.3除塵系統(tǒng)的選擇*9-2 DS/A型離式除盤H參敷號現(xiàn) RS-5X4J,-CX5 ! iA-76O,VX7LJi'-ySDA-10y 'A-UXiL1L5203042r It0noi>. IS X 23曲過面Lj1524212IlC427M.1*ISOo-2?IJO2 WO-3«Ca6700IJQ(HlB60-130ODio&oc *ooqImOOZ 加000里力 It 勲 InntF*1 ICncniO=D. 8IFbh,DS lk )5Cl炳小啰網(wǎng)DSg 孰5.

19、531除塵器選型由流量QN = 4192.83 m3/ h選取除塵器，選用 DS/A-6 × 5型袋式除塵器。5.5.32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： H 3 = 3000+1140+800 = 4940mm灰斗高度： H 4 = 1140 mm進風(fēng)口法蘭尺寸：U = 324 mm , V = 252 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 m 3/

20、h ,流速V為10m/s。查表得，管徑取D仁30Omm）實際流速為v1=10.8ms , /d = 0.063 ,動壓為 7.14mm水柱，長度為 7250mm2則摩擦壓力損失為： P = I 丄14d 2 R = 7.25 × 0.063 × 7.14 × 9.8 = 31.90Pa各管件局部壓損系數(shù)為：集氣罩 A：E= 0.19 15;90° 彎頭（R / d = 1.5 ） 一個， = 0.24 15；45°合流三通（干管部分）， =0.1 ; = 0.19 + 0.24 + 0.1 = 0.532則局部壓損 p= -16= 0.53 &

21、#215; 7.14 × 9.8 = 37.09 Pa2總壓： p1= p + Pm= 31.90+37.09 = 68.99Pa管段2：流量為1509.42 m 3/h ,取流速V為10ms。查表得，管徑取 D2= 220mm實際流速為 V仁11.3 m/s , / d = 0.093 ,動壓為7.82mm水柱。管長 4040mmv2則摩擦壓力損失為：Pi = I 14d 2 Pi = 4.04× 0.084× 7.82 × 9.8= 26.01Pa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;4

22、5°合流三通（分支部分）， =0.54。 = 0.19 + 0.2+ 0.54 = 0.932則局部壓損 Pm= 16= 0.93× 4.04 × 9.8= 36.82 Pa2總壓： p2= p + Pm= 26.01+36.82 = 62.83Pa管段3：流量為4192.83 m 3/h ,取流速為10m/s ,查表得，管徑取 D3= 380mm實際流速為v3=10.5m/s , / d = 0.047 ,動壓為 6.75mm水柱。長度為 8660mm2則摩擦壓力損失為：P = I 14d 211 / 15 PI= 8.66× 0.047×

23、6.75× 9.8= 26.92Pa各管件局部壓損系數(shù)為：90° 彎頭(R / d = 1.5 )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，=0.1 = 0.25 × 3+ 0.1 + 0.1 = 0.952則局部壓損 pm= 16= 0.95× 5.76× 9.8= 53.63 Pa2總壓： p3= p + pm+ PC= 26.92+53.63 = 80.55 Pa管段4:流量為 2683.41 + 1509.42 = 4192.83 m 3/h ,取流速為 10ms ,查表得

24、，管徑取D4= 380mm實際流速為 v4=10.5ms , / d = 0.047 ,動壓為6.75mm水柱。長度為 14620mm2則摩擦壓力損失為： Pl= I 丄 14 d 2 Pi = 14.62 × 0.047 × 6.75 × 9.8= 45.45Pa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)，圓形漸縮管兩個,分別連接風(fēng)機與管段4以及管段4與煙囪( 45°) ,0.1; 90°彎頭(R / d= 1.5 )兩個，= 0.24 ; = 0.1+

25、0.1 × 2+0.24 × 2= 0.78則局部壓損 Pn= 2V162=0.78 × 6.75 × 9.8 = 51.60 Pa22總壓： P4= p + Pm= 45.45+51.60 = 97.05Pa管段5：(煙囪)根據(jù) Q8= 4192.83 m 3/h ,工業(yè)管道當(dāng)量糙粒高度：選用鋼管制風(fēng)管，K= 0.15 17D= 300 mm 流速根據(jù)流量和管徑計算V = 16.47 m/s ; l=15000mm20 C 干空氣的密度P= 1.205 kg / m3 ,運動粘度× 10-6 = 15.06 m 2/s 18V= 31.49m

26、 / S對應(yīng)的動壓V21.205 16.472=163.43Pa11 / 15Vd 16.47 0.3雷諾數(shù)：Re=6 = 3.28 × 105V 15.06 10 6K相對粗糙：-0.15.=0.0005d300查“莫迪圖”得，沿程阻力系數(shù)：= 0.018 19l厶沿程水頭損失： P I =× =143 Pa 20D 2傘形風(fēng)帽：取 h / D0= 1.0,= 1.00 212 pm= 二=1.00 ×63.43=163.43 Pa總壓： P5= P+ Pm = 143+ 163.43= 306.43 Pa除塵器:除塵器壓力損失取130mm水柱， PC = 13

27、0 × 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。P1 P2 W 62.838.92%10%P168.99由計算可得，節(jié)點壓力平衡。6.3除塵系統(tǒng)總壓力損失 P = P1+ p2+ P3+ P4+ P5+ PC=68.99 + 62.83+ 80.55+ 97.5+ 306.43 + 1274=1890.3Pa6.4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/sdm12動壓一 /2mmH 2O摩擦壓損p/ Pa局部阻力 系數(shù) 局咅B(yǎng)壓損pm/ Pa管段總壓 損p/ Pa管段壓損 累計p/ Pa12683.41725030010.80.0637.1431.900.5337.0968.9921509.42404022011.30.0937.8226.010.9336.8262.8334192.83866038010.50.0476.7521.330.9553.6380.5544192.83146203