大氣污染控制課程方案設(shè)計書報告

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

2、方法及步驟，培養(yǎng)確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計方案、進行設(shè)計計算、繪 制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書的能力。2. 課程設(shè)計題目描述和要求設(shè)計基礎(chǔ)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(chǎn)塵量為8kg/h，B型打磨機產(chǎn)塵量為10kg/h。(2) 本系統(tǒng)產(chǎn)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(fēng)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(shè)計內(nèi)容：（1）打磨車間凈化系統(tǒng)的設(shè)計；（2）集氣罩的設(shè)計；（3）旋風(fēng)除塵器設(shè)計；（4）煙囪的設(shè)計；（5）除塵系統(tǒng)的平面布置圖、主要設(shè)備圖（集氣罩和旋風(fēng)除塵器的詳圖）的 繪制。設(shè)計要求：在規(guī)定的時間內(nèi)完成以上設(shè)計內(nèi)容， 并提交課程設(shè)計報告書和設(shè)計圖紙。 課 程設(shè)計報告應(yīng)包括：前言、基本原理或

4、理論、設(shè)計計算書、結(jié)論、簡圖（框圖、 流程圖）、參考資料等，報告應(yīng)書寫工整，文句通順、精煉、邏輯性強，圖和曲 線的繪制應(yīng)符合規(guī)范。字數(shù)不少于 2000字；設(shè)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(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)詳圖），圖紙應(yīng)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(shè)計報告內(nèi)容3.1前言保護環(huán)境是我國一項基本國策。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，環(huán)境保護在 國民經(jīng)濟建設(shè)中顯示了越來越重要的作用， 成為國民經(jīng)濟建設(shè)中不可缺少的組成 部分?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，給車間空氣和周圍大氣帶來相應(yīng)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(fēng)除塵的 任務(wù)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(nèi)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(fēng)除塵技術(shù)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(fēng)除塵設(shè)備，特別是各類除塵器。雖然生產(chǎn)工藝和凈化技術(shù)在不斷完善，人們也在想方設(shè)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(chǎn)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(shù)目 龐大，工業(yè)生產(chǎn)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(fēng)除塵的目的在于防止粉塵對室內(nèi) （車間內(nèi)）空氣以對室外大氣的污 染。為此，一方面需要將生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生的粉塵（連同運載風(fēng)塵的氣體）予以捕集， 不使其散發(fā)到室內(nèi)，污染室內(nèi)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(chǎn)過程中的粉塵及有害氣體是搞好車間安全生產(chǎn)、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(chǎn)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(chǎn)的常規(guī)環(huán)節(jié)， 長期以來，由于存在生產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)品成本。因此，搞好防塵，減少飛灰，回收物料，不僅是一 個有關(guān)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(chǎn)的經(jīng)濟問題。本設(shè)計項目的提出，目的在于根據(jù)現(xiàn)有條件，分析產(chǎn)生問題的根源，研究、 采取先進的除塵技術(shù)，選擇有效的除塵方式，改進設(shè)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(shè)計在通風(fēng)除塵工程設(shè)計中需滿足的國家相關(guān)環(huán)保標準規(guī)定：(1) 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準(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/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(fēng)機噪聲標準：通風(fēng)機噪聲限值按 JB/TQ n341-84執(zhí)行。本通風(fēng)除塵系統(tǒng)主要由集氣罩、除塵器、風(fēng)管、風(fēng)機、輸排灰系統(tǒng)、煙囪等組成。圖3-1為

10、整體設(shè)計簡圖圖3-1整體設(shè)計簡圖1-總風(fēng)管；2-旋風(fēng)除塵器；3-卸灰閥；4-螺旋輸送機;5-貯灰罐；6-風(fēng)機；7-消音箱；8-煙囪3.3集氣罩設(shè)計集氣罩是整個通風(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)和周圍擴散。集氣罩的選擇和設(shè)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(dǎo)致設(shè)備及能源浪費，經(jīng)濟效益降低。 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 點或整個設(shè)備密閉，是控制塵源的有效辦法，在實際生產(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

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(shè)備和 生產(chǎn)，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(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)計時必須考慮以下的 主要原則：(1) 能夠保證將工作地點所產(chǎn)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(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)所需的時間延

12、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。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(shè)置擋板：(參數(shù)：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(cè)吸罩)的計算：側(cè)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(fēng)除塵器設(shè)計除塵器是通風(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

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(fēng)機置于除塵器后，除塵器內(nèi)為負壓)，如果除塵器的 效率不高，會導(dǎo)致風(fēng)機葉輪迅速磨損，除了直接的經(jīng)濟損失外，還會影響正常生 產(chǎn)，甚至造成停產(chǎn)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(fēng)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(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)除塵器旋風(fēng)除塵器的選型原則有以下幾方面：(1) 旋風(fēng)除塵器凈化氣體量應(yīng)與實際需要處理的含塵氣體量一致。選擇除塵 器直徑時應(yīng)盡量小些。 如果要求通過的風(fēng)量較大， 可采用若干個小

15、直徑的旋風(fēng)除 塵器并聯(lián)為宜； 旋風(fēng)除塵器入口風(fēng)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(jù)工況考慮阻力損失及結(jié)構(gòu)形式，盡可能使之動力 消耗減少，且便于制造維護；(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) 當含塵氣體溫度很高時，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，露點為 3050°C 時，除塵器的溫度最少應(yīng)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(yīng)高出露點溫度 4050°C；(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 口管道上加一個安全防爆閥門；(8) 當粉塵粘性較小時，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)除塵器的選型計算主要包括類型和簡體直徑及個數(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。當氣體溫度較高、含塵量較大時，其風(fēng)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(yīng)考慮水

17、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：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(jù)前人的研究結(jié)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(jù)公式(-)取vp=5m/s,帶入流量，計算得除塵器直徑：D=2.079m根據(jù)風(fēng)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(shù)見圖紙標注。旋風(fēng)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(shù)，參見表；m/s；y 除塵器進口氣流速度，管段設(shè)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(fēng)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(shù)(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(yīng)直通管動壓的局部壓損系數(shù))。'=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(yīng)的總管動壓的壓力損失，其局部壓損系數(shù)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(fēng)除塵器除塵效率的計算步驟為：(1) 測定粉塵的粒級質(zhì)量百分數(shù)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(zhì)量累計百分數(shù)f之間函數(shù)關(guān)系。f二1-E, E為粉塵粒級分布 的積分分數(shù)。即大于粒徑x的質(zhì)量累計百分數(shù)。(2) 由理論或半經(jīng)驗公式，求出該旋風(fēng)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(jù)大量實驗測定，不管是旋風(fēng)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(fēng)除塵器的特性指數(shù)；a特性系數(shù)；d粉塵粒徑，m。當x=50%時，d=d50代入式(3.3)中，經(jīng)推導(dǎo)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(fēng)除塵器進口寬度，9b2 二 N( ： c - 小1m;N 氣體的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，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(zhuǎn)圈數(shù)與進口速度的關(guān)系旋風(fēng)除塵器的特性指數(shù)m：1m =n 0. 3(3.7)式中，n速度分布指數(shù)其中速度分布指數(shù)n：0.14 T 0.3n = 1(10.668 D0)()283式中，D0

22、旋風(fēng)除塵器筒體直徑，m；(3.8)T 絕對溫度，K(3) 計算相應(yīng)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(shè)計煙氣排放的原則有以下幾項:(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，不能達到 該要求的排氣煙囪，應(yīng)按其高度對應(yīng)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(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，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(nèi)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(yīng)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(jié)果再減少 50%執(zhí)行。(5) 新污染源的無組織排放應(yīng)從嚴控制，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)達到表5-3規(guī)定的標準值。(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I級。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)計原則，煙囪高度應(yīng)比除塵器高出至少5m。同時根據(jù)表3-3，選擇煙囪的高度為20m 總

24、風(fēng)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(jié)參考文獻1 譚天佑,梁鳳珍.工業(yè)通風(fēng)除塵技術(shù)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