大氣污染控制課程方案設計書報告

1、大氣污染控制課程設計報告系 另比城市建設系專業(yè)班級：環(huán)境工程0801班學生姓名：指導教師：鄭瑩（課程設計時間：2011年6月27日2011年7月1日）華中科技大學武昌分校目錄1課程設計目的 32課程設計題目描述和要求 33課程設計報告內容 43.1 前言 43.2 除塵系統(tǒng)設計 63.3 集氣罩設計 73.4 旋風除塵器設計 83.5 煙囪的設計 134 總結 141. 課程設計目的大氣污染控制課程設計是環(huán)境工程專業(yè)本科生的主干專業(yè)課程設計課。通過課程設計進一步消化和鞏固本課程所學的內容，并使所學的知識系統(tǒng)化，培 養(yǎng)運用所學理論知識進行凈化系統(tǒng)設計的初步能力。 通過設計，了解工程設計的 內容、

2、方法及步驟，培養(yǎng)確定大氣污染控制系統(tǒng)的設計方案、進行設計計算、繪 制工程圖、使用技術資料、編寫設計說明書的能力。2. 課程設計題目描述和要求設計基礎資料如下：(1) 打磨機本打磨車間打磨的是鋁件，共有兩種型號的打磨機：A型與B型。其中A型打磨機共8臺，外形尺寸(mm為700X 600X1200; B型打磨機共6臺，外形尺寸 (mm)為600X 600X 1200(對A型與B型打磨機的粉塵收集分別采用不同的吸氣 罩)。并已知A型打磨機產塵量為8kg/h，B型打磨機產塵量為10kg/h。(2) 本系統(tǒng)產生粉塵的粒徑分布如表1所示。表2-1粉塵粒徑分布情況平均粒徑d(卩m)粒徑分布f(%)累計粒級分

3、布f' (%)25335071075132310070931256991501100含塵空氣密度為1.204kg/m土建資料本通風系統(tǒng)的打磨車間位于廠房的二樓，二樓地面標高為4.0m。打磨車間的平面圖如下：，氣體溫度為常溫。23425100i560006000600071001圖2-1打磨車間平面圖設計內容：（1）打磨車間凈化系統(tǒng)的設計；（2）集氣罩的設計；（3）旋風除塵器設計；（4）煙囪的設計；（5）除塵系統(tǒng)的平面布置圖、主要設備圖（集氣罩和旋風除塵器的詳圖）的 繪制。設計要求：在規(guī)定的時間內完成以上設計內容， 并提交課程設計報告書和設計圖紙。 課 程設計報告應包括：前言、基本原理或

4、理論、設計計算書、結論、簡圖（框圖、 流程圖）、參考資料等，報告應書寫工整，文句通順、精煉、邏輯性強，圖和曲 線的繪制應符合規(guī)范。字數不少于 2000字；設計圖紙（包括打磨車間凈化系統(tǒng) 平面布置圖；集氣罩大樣圖；旋風除塵器結構詳圖），圖紙應布局合理，比例恰 當，線條分明，字體工整，符合國家制圖標準。3. 課程設計報告內容3.1前言保護環(huán)境是我國一項基本國策。隨著我國經濟建設的迅速發(fā)展，環(huán)境保護在 國民經濟建設中顯示了越來越重要的作用， 成為國民經濟建設中不可缺少的組成 部分。現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，給車間空氣和周圍大氣帶來相應的污染，其中粉塵是主要 的污染物之一，它是造成塵肺、矽肺、石棉肺等職業(yè)病的根

5、源。工業(yè)通風除塵的 任務就是有效地控制污染源散發(fā)粉塵，同時將含塵氣流中的粉塵清除至排放標準 規(guī)定值后排放至室外，以保證室內外環(huán)境的衛(wèi)生條件。為了防止粉塵的危害，我國制定了工作區(qū)的粉塵排放標準。 近年來，由于這 些標準不斷提高，極大地促進了工業(yè)通風除塵技術的迅速發(fā)展。 目前，對粉塵運 動的規(guī)律以及各種捕塵機理的理論研究已大大前進了一步。 與此同時，出現(xiàn)了許 多高性能的通風除塵設備，特別是各類除塵器。雖然生產工藝和凈化技術在不斷完善，人們也在想方設法減少污染物的排放 量，但整體來說，我國工業(yè)粉塵污染情況仍然比較嚴重。 表3-1為2000年2006 年工業(yè)粉塵排放量統(tǒng)計表。從表3-1我們可以看出，我

6、國工業(yè)粉塵的產量大體呈 現(xiàn)遞減趨勢（2004年除外）。雖然排放量呈現(xiàn)下降趨勢，但是粉塵排放總量數目 龐大，工業(yè)生產對環(huán)境造成的污染越來越嚴重，可見對粉塵的治理工作仍然任重 而道遠。表3-1全國近年工業(yè)粉塵排放量年度2000200120022003200420052006工業(yè)粉塵 排放量（萬噸）1092.0990.6941.01021.0904.8911.2808.4工業(yè)通風除塵的目的在于防止粉塵對室內 （車間內）空氣以對室外大氣的污 染。為此，一方面需要將生產設備產生的粉塵（連同運載風塵的氣體）予以捕集， 不使其散發(fā)到室內，污染室內環(huán)境；另一方面需要將含塵氣體進行凈化， 將其中 的粉塵清除至排

7、放標準值以后排入大氣， 防止污染室外廠區(qū)（以及居住區(qū)）的大 氣。要控制打磨生產過程中的粉塵及有害氣體是搞好車間安全生產、勞動保護和防止環(huán)境污染的重要而又帶普遍性的問題， 也是實現(xiàn)打磨生產過程現(xiàn)代化、優(yōu)化 必不可少的環(huán)節(jié)。打磨工藝作為工業(yè)生產的常規(guī)環(huán)節(jié)， 長期以來，由于存在生產規(guī)模大、能耗 密集等特點，一直被認為是粉塵排放量大、廢棄物多、污染重的車間。鋁件打磨車間主要是進行鋁制品的打磨、拋光，以使鋁制品實現(xiàn)使用功能和外觀優(yōu)化。在整個打磨過程中會產生大量鋁粉塵，如不進行及時有效的收集鋁粉塵，就會對環(huán)境造成了極其嚴重的污染，對工人的身體健康造成了較大損害。同時打磨 車間如不采取有力措施對粉塵加以控制

8、，大量排放物除了危害人們身體的健康， 還是一項很大的經濟損失。這樣一來，一方面增加了原材料消耗量，另外還損失 了成品，勢必提高產品成本。因此，搞好防塵，減少飛灰，回收物料，不僅是一 個有關勞動衛(wèi)生和環(huán)境衛(wèi)生的問題，而且也是一個直接影響生產的經濟問題。本設計項目的提出，目的在于根據現(xiàn)有條件，分析產生問題的根源，研究、 采取先進的除塵技術，選擇有效的除塵方式，改進設計，以便很好地解決車間、 廠區(qū)的環(huán)境污染問題。3.2除塵系統(tǒng)設計在通風除塵工程設計中需滿足的國家相關環(huán)保標準規(guī)定：(1) 工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準(TJ36-79)中，規(guī)定生產性粉塵車間最高允許濃 度規(guī)定鋁、鋁合金粉塵4mg/m；(2) 在

9、國家大氣污染物綜合排放標準(GB16297-1997中規(guī)定如表3-2。表3-2砂輪磨塵綜合排放標準無組織排放監(jiān)測污最高允許排放濃最高允許排放速率(kg/h)濃度限值染度(mg/m)排氣筒咼濃度物一級二級三級監(jiān)控點度(m)(mg/m)砂151.92.6臨界濃輪60203.14.5度最高1.0磨301218占塵402131八、(3) 在工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準(GB12348-90)中規(guī)定(LAeq):三類標準(工 業(yè)區(qū))晝間65dB,夜間55dB;(4) 風機噪聲標準：通風機噪聲限值按 JB/TQ n341-84執(zhí)行。本通風除塵系統(tǒng)主要由集氣罩、除塵器、風管、風機、輸排灰系統(tǒng)、煙囪等組成。圖3-1為

10、整體設計簡圖圖3-1整體設計簡圖1-總風管；2-旋風除塵器；3-卸灰閥；4-螺旋輸送機;5-貯灰罐；6-風機；7-消音箱；8-煙囪3.3集氣罩設計集氣罩是整個通風除塵系統(tǒng)的重要組成部分，它的主要作用是將產塵源散發(fā) 的粉塵予以捕集，不向工作區(qū)和周圍擴散。集氣罩的選擇和設計合理與否，不僅 直接影響到工作區(qū)的衛(wèi)生狀況，而且還會導致設備及能源浪費，經濟效益降低。 因此，為排風量在很大程度上取決于集氣罩的合理設置。按集氣罩的形式，集氣罩可分為密閉罩和局部集氣罩等。 密閉罩是將產塵源 點或整個設備密閉，是控制塵源的有效辦法，在實際生產中應用得非常普遍。但是在很多情況下，由于工藝或操作的要求，不可能設置各種

11、密閉形式的密 閉罩，則可采用局部集氣罩。我們的打磨機就屬于這一情況?？紤]到車間設備和 生產，決定采用局部集氣罩比較切合實際。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。 由于局部集氣罩較密閉罩所需的抽風量要大很多， 因此在設計時必須考慮以下的 主要原則：(1) 能夠保證將工作地點所產生的有害氣體、蒸汽或灰塵及時排除干凈，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。因為這樣，裝置費用和維持費用都可以減少；(3) 不妨礙工作人員的生產操作，或使技術操作變得比未裝置局部吸氣通風 設備以前更為復雜和生產所需的時間延

12、長；(4) 不至于因裝置局部吸氣設備，而使觀察生產過程發(fā)生困難。本打磨車間有兩種型號的打磨機：A型與B型。其中A型打磨機共8臺，外 形尺寸(mm)為700X 600X 1200; B型打磨機共6臺，外形尺寸(mm)為600X 600 X 1200。對A型與B型打磨機的粉塵收集分別采用不同的集氣罩。A型(傘形罩)的計算：A=a+0.8H H 0.3A,A=921 H=276.3取 H=260 A=700+0.8*260=908mmB=600+0.8*260=808mm集氣罩上設置擋板：(參數：k=1.4 c=2a+b H=0.3A v°v(0.9'1.0)計算流量 QA=KCH

13、v 0=1.4* (2*0.7+0.6) *0.26*0.9=0.6552m3/s=2358m3/hB型(側吸罩)的計算：側吸罩自由懸掛，有法蘭式擋板，流量計算公式 QB=0.75 ( 10x2+F) vxA=600mmB=700mm 貝U F=0.6*0.7=0.42mm2取 vx=0.25 x 取 1m，計算流量 Qb=0.75*(10*1+0.42)*0.25=1.95375 m3/s=7033.5 m3/hQ 總=8Qa+6Qb=8*2358.72+6*7033.56=61082.76 m3/h3.4旋風除塵器設計除塵器是通風除塵系統(tǒng)中的主要設備之一，它的工作質量直接影響排往室外 的粉

14、塵濃度高低，決定工作環(huán)境的衛(wèi)生條件。在負壓操作系統(tǒng)中(風機置于除塵器后，除塵器內為負壓)，如果除塵器的 效率不高，會導致風機葉輪迅速磨損，除了直接的經濟損失外，還會影響正常生 產，甚至造成停產檢修。衡量一個除塵器性能好壞的重要指標是除塵效率， 旋風除塵器雖然在一般情 況下效率較低，但當粉塵顆粒較粗時，可以達到中效甚至高效除塵，而且性價比 好、節(jié)省電能。我們的打磨車間產生的粉塵大部分是比較大的顆粒， 所以我們除塵系統(tǒng)選擇旋風除塵器旋風除塵器的選型原則有以下幾方面：(1) 旋風除塵器凈化氣體量應與實際需要處理的含塵氣體量一致。選擇除塵 器直徑時應盡量小些。 如果要求通過的風量較大， 可采用若干個小

15、直徑的旋風除 塵器并聯(lián)為宜； 旋風除塵器入口風速要保持1823m/s。低于18m/s時，其除塵效率下降； 高于23m/s時，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，要根據工況考慮阻力損失及結構形式，盡可能使之動力 消耗減少，且便于制造維護；(4) 旋風除塵器能捕集到的最小塵粒應等于或稍小于被處理氣體的粉塵粒度；(5) 當含塵氣體溫度很高時，要注意保溫，避免水分在除塵器內凝結。假如 粉塵不吸收水分，露點為 3050°C 時，除塵器的溫度最少應高出 30°C 左右，假 如粉塵吸水性較強 (如水泥、石膏和含堿粉塵等 )，露點為 3050°

16、;C 時，除塵器的 溫度應高出露點溫度 4050°C；(6) 旋風除塵器結構的密閉要好，確保不漏風。尤其是負壓操作，更應注意 卸料鎖風裝置的可靠性；(7) 易燃易爆粉塵 (如煤粉 )，應沒有防爆裝置。防爆裝置的通常做法是在入 口管道上加一個安全防爆閥門；(8) 當粉塵粘性較小時，最大允許含塵質量濃度與旋風筒直徑有關，即直徑 越大其允許含塵質量濃度也越大。旋風除塵器的選型計算主要包括類型和簡體直徑及個數的確定等內容。 一般 步驟和方法如下：(1) 除塵系統(tǒng)需要處理的氣體量。當氣體溫度較高、含塵量較大時，其風量和 密度發(fā)生較大變化， 需要進行換算。 若氣體中水蒸氣含量較大時， 亦應考慮水

17、蒸 氣的影響。(2) 根據所需處理氣體的含塵質量濃度、 粉塵性質及使用條件等初步選擇防塵 器類型。(3) 根據需要處理的含塵氣體量 Q,按下列式算出除塵器直徑：3600 - Vp4(-)式中，D除塵器直徑，m；vp除塵器簡體凈空截面平均流速，m/s,根據前人的研究結果，vp的取值范圍為1.35.2 m/S22；Q操作溫度和壓強下的氣體流量，m3/h。根據公式(-)取vp=5m/s,帶入流量，計算得除塵器直徑：D=2.079m根據風量Q,以及公式(-)計算得到的除塵器直徑 D，選擇XLP/B22.5 型, 詳細參數見圖紙標注。旋風除塵器的流體阻力，用氣體進口到出口的壓力損失表示， 當忽略進口和

18、出口管中的流體動壓差時，可按下式計算：2vi2(-)式中， P 流體阻力，Pa；阻力系數，參見表；m/s；y 除塵器進口氣流速度，管段設計:'含塵氣體密度，kg/m3管段：Q1=2359 m3/hQ2=2359 m3/h 查表得：d=280mm/ d =0.0686 動壓 72.7pa 風速 11.0m/sP 2則摩擦力壓力損失為 P L1= I* /d * 專=10*0.0686*72.7=49.9pa 各管件局部壓損系數(查手冊)為：集氣罩 1：=0.12; 90。彎頭(R/D=1.5),=0.25;30.直流三通，21=0.12(對應直通管動壓的局部壓損系數)。'=0.1

19、25+0.25+0.12=0.49Pv2則局部壓損：.；Pm1=0.49*72.7=35.62pa管段：Q3=2359*2=4718 m3/hv=16.6m/s/ d =0.0563 動壓 pa=165.6paD=320mmM2則摩擦力壓力損失為 Pl1=1* /d *=10*0.0563*156.6=93.23pa局部壓損為合流三通對應的總管動壓的壓力損失，其局部壓損系數21=0.11；除塵器壓力損失為981pa(進出口壓損忽略不計)。則局部壓損：P m1=0.15*165.6+98仁1005.84pa旋風除塵器除塵效率的計算步驟為：(1) 測定粉塵的粒級質量百分數f(包括f1、fb或fh，

20、E和f '。找出粒徑x與f 或小于該粒徑x的質量累計百分數f之間函數關系。f二1-E, E為粉塵粒級分布 的積分分數。即大于粒徑x的質量累計百分數。(2) 由理論或半經驗公式，求出該旋風除塵器在一定操作工況 (進口氣速，粉 塵密度，氣體密度，黏度等)下，對某一粉塵粒徑x的分離效率x。同時做出x- x 的曲線，即分級效率曲線。根據大量實驗測定，不管是旋風或其它除塵器，其分級效率均可表示為：x=1_expadm )(3.3)式中，m旋風除塵器的特性指數；a特性系數；d粉塵粒徑，m。當x=50%時，d=d50代入式(3.3)中，經推導可得：a =1 n0. 6 9320(3.4)式中，d50

21、分割粒徑，m。將式(3.4)代入式(3.3)即得除塵效率公式為：x =1 - exp-0.6932(d. d50)m(3.5)其中分割粒徑計算公式為:d50式中，一一氣體粘度，pa ；b旋風除塵器進口寬度，9b2 二 N( ： c - 小1m;N 氣體的旋轉圈數，見圖；：c、T 固體顆粒及氣體密度，kg m5 ；Vi氣體進口速度。8765410203040506070進口連度_<躱畫舞遐圖3-2氣體的旋轉圈數與進口速度的關系旋風除塵器的特性指數m：1m =n 0. 3(3.7)式中，n速度分布指數其中速度分布指數n：0.14 T 0.3n = 1(10.668 D0)()283式中，D0

22、旋風除塵器筒體直徑，m；(3.8)T 絕對溫度，K(3) 計算相應的x與f或，計算總效率、 1n現(xiàn) f 或” = fxd(f )(3.9)3.5煙囪的設計煙氣排放的原則有以下幾項:(1)排氣筒(煙囪)高度應高出周圍200m半徑范圍的建筑5m以上，不能達到 該要求的排氣煙囪，應按其高度對應的排放速率標準值減少50%執(zhí)行。 兩個排放相同的污染物(不論其是否由同一生產工藝過程產生 )的排氣 筒，若其距離小于其幾何高度之和，應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，應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準列

23、出的兩個值之間，其執(zhí)行的最高允許排 放速率以內插法計算。當某排氣筒的高度大于或小于本標準列出的最大或最小值 時，以外推法計算其最高允許排放速率。(4) 新污染源的排氣筒一般不應低于15m。若某新污染源的排氣煙囪必須低 于15m時，其排放速率標準值按外推計算結果再減少 50%執(zhí)行。(5) 新污染源的無組織排放應從嚴控制，一般情況下不應有無組織排放存 在，無法避免的無組織排放應達到表5-3規(guī)定的標準值。(6) 工業(yè)生產尾氣確需燃燒排放的，其煙氣黑度不得超過林格曼I級。本系統(tǒng)中，除塵器為廠區(qū)最高的建筑物，故根據煙囪設計原則，煙囪高度應比除塵器高出至少5m。同時根據表3-3，選擇煙囪的高度為20m 總

24、風量61082.76 m3/h，則煙囪直徑為100mm。表3-3 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/m3)排氣筒高度(m)二級三級監(jiān)控點濃度(mg/m3)150.510.7418(碳黑塵、染料塵)200.851.3周界外濃度最肉眼看不303.45.0高點見405.88.560(玻璃棉塵、石英粉塵、礦151.92.6周界外濃度最1.0203.14.5顆粒物最高允許排放速率(kg/h 1)無組織排放監(jiān)控濃度限值渣棉塵）301228高點402131153.55.0205.98.5周界外濃度最120（其他）302334亠- 1.0403959咼點50609460851304總結參考文獻1 譚天佑,梁鳳珍.工業(yè)通風除塵技術北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995.2 宋文彪.空氣污染控制工程.北