金屬車間的通風系統(tǒng)的設計

1、課 程 設 計題 目：金屬加工車間通風系統(tǒng)設計 教 學 院： 環(huán)境科學與工程學院專 業(yè)：安全工程2012（1）班學 號： 201240330136 學生姓名： 程小龍 指導教師： 趙旭德 何明禮 2016年1月12日前 言 在工業(yè)生產(chǎn)過程中散發(fā)的各種污染物，以及余熱和余濕，如果不加控制，會使室內外環(huán)境空氣受到污染和破壞，危害人類的健康、動植物傷亡生長，影響生產(chǎn)過程的正常運行，因此，控制工業(yè)污染物對室內外空氣環(huán)境的影響和破壞，是當前急需解決的問題。工業(yè)通風就是研究這方面問題的一門技術。 工業(yè)通風是控制車間粉塵、有害氣體或蒸氣和改善車間內微小氣候的重要衛(wèi)生技術措施之一。其主要作用在于排出作業(yè)地帶污

2、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)通風按其動力來源分為自然通風和機械通風。自然通風依靠室內外空氣溫度差所形成的熱壓和室外風力所形成的風壓而使空氣流動；機械通風則依靠通風機所形成的通風系統(tǒng)內外壓力差而使空氣沿一定方向流動。 風機生產(chǎn)行業(yè)引進國外技術，改變了以往風機全壓偏小、不適用于除塵系統(tǒng)的狀況。新產(chǎn)品不但全壓滿足除塵工程的需求，而且噪聲低、機械效率高、振動小，并有較好的防磨措施。 第一章 工業(yè)通風課程設計任務書11.1原始資料11.2設計內容、題目及要求1第二章 設計說明書22.1設計課題原始資料22.2通風系統(tǒng)的設計22.3排風罩的設計32.4風管

3、設計32.5除塵器的選擇4第三章 設計計算書73.1排風罩的計算73.2通風管道的水力計算9第四章 工程概預算144.1一次性投資費用144.2運行費用144.3總費用15第五章 心得體會16參考文獻17第一章 工業(yè)通風課程設計任務書1.1原始資料 金化公司位于湖北省黃石市，主要生產(chǎn)金屬異型管，廠區(qū)內主要有生產(chǎn)車間、一線職工辦公樓、食堂和公司寫字樓四處主要建筑物，生產(chǎn)車間長、寬、高為70×40×10m3，車間墻體厚度0.24m，一線辦公樓高10m，寫字樓高13m，食堂4m。車間內主要塵源3處。黃石市常年主導風向東南風，靜風頻率20。設計一合理的通風凈化系統(tǒng)，要求作業(yè)場所和污

4、染氣體排放達到國家標準。塵源分布圖、工廠平面布置圖見工業(yè)通風CAD圖紙（繪圖比例1:600），車間各塵源參數(shù)見表表 車間各塵源參數(shù)尺寸（長×寬×高）單位：mm槽的用途溶液溫度/塵源12000×500×600鋁陽極氧化20塵源25000×2000×600鍍鉻55塵源32000×1000×600酸性鍍銅201.2設計內容、題目及要求1、 題目金屬加工車間通風系統(tǒng)設計2、 設計內容根據(jù)金屬加工車間的實際情況，搜集有關通風設計的資料和數(shù)據(jù)，應用所學的理論知識，對加工車間的通風系統(tǒng)進行合理設計，建立車間整體通風除塵系統(tǒng)，確定

5、通風方式，通風管道尺寸及布置，選擇除塵設備并設計設備主體，選擇風機等。3、 要求（1） 搜集有關工業(yè)通風的資料和數(shù)據(jù)；（2） 對通風除塵有關知識進行深入學習；（3） 排塵柜（罩）的設計；（4） 通風管路的設計及風量計算；（5） 通風系統(tǒng)布置；（6） 除塵設備的選擇與安裝位置；（7） 進行風管的水力計算；（8） 通風機的選擇與安裝位置；（9） 撰寫設計說明書。應該包括：設計項目、項目的基本情況介紹、原始資料、參數(shù)選擇標準、通風系統(tǒng)設計與計算、參考文獻等。圖紙要求：依據(jù)GB/T50001-2001采暖通風與空氣調節(jié)制圖標準，采用3號圖紙，選取適當?shù)谋壤?。通風系統(tǒng)圖的內容包括：軸測圖，車間平面布置圖

6、。第二章 設計說明書2.1設計課題原始資料 金化公司位于湖北省黃石市，主要生產(chǎn)金屬異型管，廠區(qū)內主要有生產(chǎn)車間、一線職工辦公樓、食堂和公司寫字樓四處主要建筑物，生產(chǎn)車間長、寬、高為70×40×10m3，車間墻體厚度0.24m，一線辦公樓高10m，寫字樓高13m，食堂4m。車間內主要塵源3處。黃石市常年主導風向東南風，靜風頻率20。設計一合理的通風凈化系統(tǒng)，要求作業(yè)場所和污染氣體排放達到國家標準。塵源分布圖、工廠平面布置圖見工業(yè)通風CAD圖紙（繪圖比例1:600），車間各塵源參數(shù)見表表 車間各塵源參數(shù)尺寸（長×寬×高）單位：mm槽的用途溶液溫度/塵源120

7、00×500×600鋁陽極氧化20塵源25000×2000×600鍍鉻55塵源32000×1000×600酸性鍍銅202.2通風系統(tǒng)的設計2.2.1全面通風和局部通風方法的選擇由于生產(chǎn)條件限制，有害物源不固定不能采用局部通風，或者采用局部通風后，室內的有害物質濃度依然超過衛(wèi)生標準，再這樣的情況下采用全面通風。根據(jù)實際工藝在有害物散發(fā)點直接把有害物質捕捉起來，經(jīng)過凈化處理排到室外，為了使室內的壓力，一般采用機械通風。2.2.2系統(tǒng)劃分的原則 當車間內不同地點有不同送風、排風要求，或者車間面積較大，送、排風點較多時，為便于進行管理，常分設

8、多個系統(tǒng)。除個別情況外，通常是由一臺風機與其聯(lián)系在一起的管道設備構成一個系統(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）同一生產(chǎn)流程，同時工作的揚塵點相距不大時，應該合為一個系統(tǒng)。（4）有毒和無毒的生產(chǎn)區(qū)，應該分開設置同分系統(tǒng)和凈化系統(tǒng)，若不要求回收，并且混合后不會爆炸或者管內結露，可以合為一個系統(tǒng)。2.2.3劃分系統(tǒng)車間內的三個塵源室內參數(shù)要求、生產(chǎn)流程相同，揚塵點相距很近，故可合設一個系統(tǒng)。將三個塵源、管道、除塵器和風機設為一個系統(tǒng)。2.3排風罩的設計2.3.1局部排風罩的設計原則 設計局

9、部排風罩時應遵循以下原則： （1）局部排風罩應盡可能靠近污染物發(fā)生源，使污染物局限于較小空間，盡可 減小其吸氣范圍，便于捕集和控制。 （2）排風罩的吸氣氣流方向應盡可能與污染氣流運動方向一致。 （3）已被污染的吸入氣流不允許通過人的呼吸區(qū)。 （4）排風罩應力求結構簡單、造價低，便于制作安裝和拆卸維修。 （5）與工藝密切相結合，使排風罩的配置與生產(chǎn)工藝協(xié)調一致，力求不影響工藝操作。（6）要盡可能避免或減弱干擾氣流。2.4風管設計2.4.1風管布置的原則 風管的布置應該符合以下原則： （1）排除含有劇毒物質的正壓風管，不應穿過其他房間。 （2）風管上應設置必要的調節(jié)和測量裝置（如閥門、壓力表、溫度

10、計、風量測定孔和采樣孔等）或預留安裝測量裝置的接口。調節(jié)和測量裝置應設在便于操作和觀察的地點。 （3）風管的布置應力求順直，避免復雜的局部管件。彎頭、三通等管件要安排得當，與風管的連接要合理，以減少阻力和噪聲。 （4）除塵系統(tǒng)的排風點不宜過多，以利各支管間阻力平衡。 （5）除塵風管應盡可能垂直或傾斜敷設，傾斜敷設時與水平夾角最好大于。 如 45°必須水平敷設或傾角小于30°時，應采取措施，如加大流速、設清掃口等。2.4.2風管截面及材料的選擇因本設計屬除塵系統(tǒng)設計，管內流速較高，阻力較大，故采用圓形風管。鋼板易于工業(yè)化加工制作，安裝方便，采用鋼板。2.4.3排風口位置的確定

11、（1）要求在大氣中擴散稀釋的通風排氣，其排風口上不應設風帽，為防止雨水進入風管可在下部斜設排水口。（2）在一般情況下通風排氣立管出口至少應高出屋面0.5m。（3）通風排氣中的有害物質必須經(jīng)大氣擴散稀釋時，排風口應位于建筑物空氣動力陰影區(qū)和正壓區(qū)以上。因為寫字樓高13m將排風口所處的管道設為14m,加上風機的高度，排風口高出地面15m-16m。2.5除塵器的選擇除塵器分類根據(jù)主要除塵器機理的不同，目前常用的除塵器可分為以下幾類：1) 重力除塵，如重力沉降室2) 慣性除塵，如慣性除塵室3) 離心力除塵，如旋風除塵器4) 過濾除塵，如袋式除塵器、顆粒層除塵器、纖維過濾器、紙過濾器5) 洗滌除塵，如自

12、激式除塵、臥式旋風水膜除塵器6) 靜電除塵，如電除塵器根據(jù)氣體凈比程度的不同，可分為以下幾類：1）粗凈化 主要除掉較粗的塵粒，一般用作多級除塵的第一級。2）中凈化 主要用于通風除塵系統(tǒng)，要求凈化后的氣體含塵濃度達到國家大氣污染物排放標準限值以下。3）細凈化 主要用于通風空調系統(tǒng)的進風風系統(tǒng)和再循環(huán)系統(tǒng)，要求凈化后的空氣含塵濃度達到工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標準限值以下。4）超凈化 主要需按空氣潔凈度指標核計，常用計數(shù)含塵濃度表示。用于清潔度要求較高的環(huán)境，凈化后的空氣含塵濃度視工藝要求而定。除塵器的選型要考慮多種因素和條件，選擇除塵器時，要特別考慮以下因素：（1） 選用的除塵器必須滿足排放標準規(guī)定的排放濃度

13、。對于運行工況不太穩(wěn)定的系統(tǒng)，要注意風量變化對除塵器效率和阻力的影響。（2） 顆粒物的性質和粒徑分布顆粒物的性質度對除塵器的性能具有較大的影響，例如粘性大的顆粒物容易粘結在除塵器表面，不宜采用干法除塵；比電阻過大或過小的顆粒物，不宜采用靜電除塵器，水硬性或疏水性顆粒物不宜采用濕法除塵，處理磨琢性顆粒物時，旋風除塵器內壁應襯托耐磨材料，袋式除塵器應選用耐磨的濾料。（3）氣體的含塵濃度氣體的含塵濃度較高時，在電除塵或袋式除塵器前可以設置低阻力的預除塵設備，以去除粗大塵粒，有利于他們更好地發(fā)揮作用。（4） 氣體的溫度和性質 對于高溫、高濕的氣體不宜采用袋式除塵器，如果顆粒物的粒徑小、比電阻大，又要求

14、干法除塵時，可以考慮采用顆粒層除塵器。如果氣體同時含有污染物氣體，可以考慮采用濕式除塵，但是必須注意腐蝕問題。（5） 選擇除塵器時，必須同時考慮除塵器除下顆粒物的處理問題，對于可以回收利用的粉粒狀物料號，如耐火黏土、面粉等，一般采用干法除塵，回收的顆粒物可以納入工藝系統(tǒng)。（6）還必須考慮能量消耗、一次性投資和維護管理等因素。除塵器的性能除塵器名稱適用的粒徑范圍（）效率（）阻力（Pa）設備費運行費重力沉降室慣性除塵器旋風除塵器水浴除塵器臥式旋風水膜除塵器沖激式除塵器電除塵器袋式除塵器文丘里除塵器>502050515110550.510.510.51<50507060908095959

15、89590989599909850130300800800150060012008001200100016005013010001500400010000少少少少中中大中上少少少中中下中中上中上大大除塵器的分級效率除塵器名稱全效率（）不同粒徑下的分級效率0551010202044>44帶擋風的沉降室簡單的旋風長椎體旋風電除塵器噴淋塔文丘里除塵器袋式除塵器58.665.384.297.094.599.599.77.5124090729999.522337994.59699.51004357929798100100808299.51001001001009091100100100100100

16、結合以上的因素，選擇臥式旋風水膜除塵器第三章 設計計算書3.1排風罩的計算3.1.1選定局部排風罩 因為金屬加工車間的三個塵源分別為鋁陽級氧化、鍍鉻、酸性鍍銅的工業(yè)槽，所以選用外部吸氣罩中的槽邊吸氣罩。為了不影響工人操作而在槽邊上設置條縫形吸氣口，槽邊排氣罩氛圍單側和雙側兩種。故塵源1選用單側槽邊排風罩，塵源2選用雙側槽邊排氣罩，塵源3選用雙側槽邊排氣罩。塵源1因B=500700mm，采用單側條縫式槽邊排風罩。根據(jù)國家設計標準，條縫式槽邊排風罩的斷面尺寸（E×F）共有三種,250mm×200mm、250mm×250mm、200mm×200mm。本題選用E

17、×F=250mm×250mm。查工業(yè)通風后的附錄8 “鍍槽邊緣控制點的吸入速度”控制速度 總排風量 =2×0.3×2×0.5（0.5/4）0.2=0.4/s假設條縫口風速 m/s采用等高條縫，條縫口面積條縫口高度 >0.3為保證條縫口上速度分布均勻，設兩個罩子，設兩根立管。因此 <0.3阻力 Pa塵源2 因B=2000>700mm，采用雙側條縫式槽邊排風罩。 根據(jù)國家設計標準，條縫式槽邊排風罩的斷面尺寸（E×F）共有三種,250mm×200mm、250mm×250mm、200mm×200

18、mm。本題選用E×F=250mm×250mm。查工業(yè)通風后的附錄8 “鍍槽邊緣控制點的吸入速度” 控制速度 m/s 總排風量 =2×0.4×5×2（2/10）0.2=5.8/s 每一側的排風量 =×5.8=2.9/s 假設條縫口風速 m/s 采用等高條縫，條縫口面積 條縫口高度 m/s >0.3 為保證條縫口上的速度分布均勻，在每一側分設四個罩子，設兩個立管。 因此 <0.3 阻力 Pa塵源3 因B=1000>700mm，采用雙側條縫式槽邊排風罩。 根據(jù)國家設計標準，條縫式槽邊排風罩的斷面尺寸（E×F）共有

19、三種,250mm×200mm、250mm×250mm、200mm×200mm。本題選用E×F=250mm×250mm。查工業(yè)通風后的附錄8 “鍍槽邊緣控制點的吸入速度”控制速度 總排風量 /s每一側的排風量/s 假設條縫口風速 m/s采用等高條縫，條縫口面積 條縫口高度 m/s >0.3為保證條縫口上的速度分布均勻，在每一側分設兩個罩子，設兩個立管。因此 <0.3阻力 Pa3.2通風管道的水力計算（1） 編號對各管進行編號，標出管段長度和各排風點的排風量。見通風系統(tǒng)圖。（2 ）確定斷面尺寸選定最不利環(huán)路，本系統(tǒng)選擇1-3-5-除塵器

20、-6-風機-7為不利環(huán)路。除塵風管的最小風速粉塵類別粉塵名稱垂直風管水平風管纖維粉塵干鋸末、小刨屑、紡織塵木屑、刨花干燥粗刨花、大塊干木屑潮濕粗刨花、大塊濕木屑棉絮麻石棉粉塵101214188111212141620101318礦物粉塵耐火材料粉塵粘土石灰石水泥濕土（含水2%以下）重礦物粉塵輕礦物粉塵灰土、砂塵干細型砂金剛砂、剛玉粉1413141215141216171517161618181614182019金屬粉塵鋼鐵粉塵鋼鐵屑鉛塵131820152325其他粉塵輕質干粉塵（水工磨床粉塵、煙草灰）煤塵焦炭粉塵谷物粉塵811141010131812根據(jù)上表，輸送含有鋼鐵粉塵的空氣時，風管內最

21、小風速為，垂直風管13m/s、水平風管15m/s. 考慮到除塵器及風管漏風，管段6及7的計算風量為25596×1.0526875.8管段1根據(jù)L1=1440m3/h(0.4),V1=16m/s由工業(yè)通風課本附錄9查出管徑和單位長度摩擦阻力為。D1= 180mm Rm1=20Pa/m 所選管徑應盡量符合附錄的通風管道統(tǒng)一規(guī)格。同理可查得管段3、5、6、7的管徑及摩阻，具體結果見下表管道水利計算表管段編號流量(m3/s)長度(m)管徑(mm)流速(m/s)局部阻力系數(shù)局部阻力Z(Pa)單位長度摩擦阻力Rm(Pa/m)管段阻力Rm·l+Z(Pa)備注1144030180161.6

22、1247.320847.322088020700131.6264.78524.3阻力不平衡3223208700160.5279.92.096.14327625300131.79181.525.782552559610700160.0172.63.032.6626875.810700130.3939.51.857.5726875.814700130.6060.81.88681200（3） 各管段的計算 1）管段1 設備為單側槽邊排風罩 =2.34（對應接管動壓），90°彎頭（R/D=1.5）一個, 直流三通(13)根據(jù) ,查得 2）管段2 設備為雙側槽邊排風罩 =2.34 90

23、6;彎頭（R/D=1.5）：1個, 90°彎頭（R/D=1.5）：1個，直流三通(23)： 3） 直流三通 (35) , 4）管段4 設備為雙側槽邊排風罩 =2.34 90°彎頭（R/D=1.5）：1個,直流三通(45)： 5）管段5除塵器進口變徑管（漸擴管） 除塵器進口尺寸為300×800mm，變徑管長度500mm 6)管段6 除塵器出口變管徑(漸縮管) 除塵器進口尺寸為300mm×800mm,變徑管長度為400mm , , 90°彎頭兩個, 風機進口漸擴管 近似選一臺風機進口直徑,變管徑長度為 , 7） 管段7 風機出口漸擴管 風機出口尺寸

24、:750mm×200mm , 帶擴散管的傘形風帽: （4）對并聯(lián)管路進行阻力平衡 1）匯合點A 10為使管段1、2達到阻力平衡，改變管段2的管徑，增大其阻力。根據(jù)式得： mm根據(jù)通風管道同意規(guī)定格，取，其對應的阻力為： Pa 10此時仍處于不平衡狀態(tài)。如繼續(xù)減小管徑，取，其對應的阻力為550.5Pa，同樣處于不平衡狀態(tài)。因此取，在運行時再輔以閥門調節(jié)，消除不平衡。2）匯合點B10不符合要求，介于差距很小。故加閥門調節(jié)，消除不平衡（5）系統(tǒng)總阻力的計算（6）選擇風機風機風量 風機風壓 選用 4-72No.OC風機 全壓 3204 Pa風量 32683 轉速1800r/m選用Y225M-

25、4型電機. 功率45KW 第四章 工程概預算4.1一次性投資費用一次性投資包括整個系統(tǒng)的通風除塵設備、風管、支架的各種材料和人工費用及運輸費、安裝費、土建費、工程間接費和各種附加費。 工程設備總費用及各設備費用（單位：萬元）風機電機濕式除塵器槽邊排風罩風管支架總計20.8840.50.515.8 工程所需費(單位:萬元)類型安裝費設備基礎費附加費不可預見費總計費用0.64116.6工程設計費用按總投資的12%計算，則工程設計費為： （15.8+6.6）×12%=2.688萬元工程總費用為： G1=15.86.62.688=25.088萬元4.2運行費用運行費主要包括設備折舊費、設備維修費、管理費用和電費。（1） 設備折舊費設備的折舊費按總投資的3%計算，則工程計費為； 25.