某工廠工業(yè)通風設(shè)計

工業(yè)通風與防塵第頁共10頁某工廠的通風系統(tǒng)設(shè)計前言在工業(yè)生產(chǎn)過程中會散發(fā)各種有害物質(zhì)（粉塵、有害蒸氣和氣體）以及余熱和余濕，如果不加以控制會使室內(nèi)、外空氣環(huán)境受到污染和破壞，危害人體的健康、動植物生長，影響生產(chǎn)過程的正常運行。因此控制工業(yè)有害物對室內(nèi)外空氣環(huán)境的影響和破環(huán)是當前急需解決的問題。為了控制工業(yè)污染物的產(chǎn)生和擴散，改善車間空氣環(huán)境和防止大氣污染，我們必須了解工業(yè)污染物產(chǎn)生的原因和散發(fā)的機理；認識各種工業(yè)污染物對人提及工農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的危害；明確室內(nèi)外環(huán)境空氣要求達到的衛(wèi)生標準和排放標準規(guī)定的控制目標；闡明改善環(huán)境空氣條件的綜合措施。此次課程設(shè)計針對某企業(yè)生產(chǎn)車間內(nèi)產(chǎn)生的顆粒物，對其進行分析，設(shè)計出合理的通風除塵系統(tǒng)，把車間內(nèi)的有害氣體捕集起來，經(jīng)過凈化處理達到標準后排至室外，使車間內(nèi)有害物濃度不超過國家衛(wèi)生標準規(guī)定的最高允許濃度，使人類在生產(chǎn)和生活的過程中有一個清潔的空氣環(huán)境。同時，通過此次設(shè)計，更深刻體會到工業(yè)通風在生產(chǎn)生活中的重要性。車間基本情況6m6m10m10m寬20m寬20mA55mCC5m5mBB長30m某車間如圖所示，長、寬和高分別為30、20和8米，有三個污染源，A和B對稱排列。A處有一個污染源，需要安排排風罩，其尺寸為300*300的矩形外部吸氣罩（四周無邊），為了能夠有效的排出污染物，要求在距罩口660mm處，造成Vx=0.25m/s的吸入速度，其局部阻力系數(shù)為ξ=1.0（對應(yīng)接管動壓）。B處有一金屬熔化爐，爐內(nèi)溫度為420oC，周圍空氣溫度為20oC，管內(nèi)溫度為60oC，散熱面為水平面，直徑B=0.7m。在熱設(shè)備上方0.5m處設(shè)一個接受罩。C處采用上部傘形排風罩將含塵氣體排出，已知傘形排風罩距地面的高度為2米，產(chǎn)塵源C需風量為：2300m3/h。除塵器阻力為c=1300pa。不考慮車間頂部內(nèi)置物的影響。系統(tǒng)劃分當車間內(nèi)不同地點有不同的送排風要求，或車間面積較大，送、排風點較多時，為便于運行管理，常分設(shè)多個送排風系統(tǒng)。除個別情況外，通常是由一臺風機與其聯(lián)系在一起的管道及設(shè)備構(gòu)成一個系統(tǒng)。系統(tǒng)劃分的原則是：空氣處理要求相同、室內(nèi)參數(shù)要求相同的，可劃分為同一個系統(tǒng)。生產(chǎn)流程、運行班次和運行時間相同的，可劃分為同一個系統(tǒng)。對下列情況應(yīng)單獨設(shè)置排風系統(tǒng)：1）兩種或兩種以上的有害物質(zhì)混合后能引起燃燒或爆炸；2）兩種有害物質(zhì)混合后能形成毒害更大或腐蝕性的混合物或化合物；3）兩種有害物質(zhì)混合后易使蒸汽凝結(jié)并積聚粉塵；4）散發(fā)劇毒物質(zhì)的房間或設(shè)備；5）建筑物內(nèi)設(shè)有存儲易燃易爆物質(zhì)的單獨房間或有防火防爆要求的單獨房間。（4）除塵系統(tǒng)的劃分應(yīng)符合下列要求：1）同一生產(chǎn)流程、同時工作的揚塵點相距不遠時，宜合設(shè)一個系統(tǒng)；2）同時工作但粉塵種類不同的揚塵點，當工藝允許不同粉塵混合回收或粉塵無回收價值時，也可和設(shè)一個系統(tǒng)；3）溫濕度不同的含塵其他，當混合后可能導(dǎo)致風管內(nèi)結(jié)露時，應(yīng)分設(shè)系統(tǒng)。（5）如排風量大的排風點位于風機附近，不宜和遠處排風量小的排風點合同一個系統(tǒng)。增設(shè)該排風點后會增大系統(tǒng)的總阻力。根據(jù)系統(tǒng)劃分的原則：該車間不是太大，排風點之間的距離小，考慮到經(jīng)濟效益，應(yīng)該設(shè)置一個通風系統(tǒng)。除塵系統(tǒng)設(shè)計準備4.1排風罩的選擇、尺寸設(shè)計及風量確定4.1.1排風罩的選擇(1)A處設(shè)置為尺寸是300×300的矩形外部吸氣罩（四周無邊）(2)B處是金屬熔化爐，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生高溫含塵煙氣，爐內(nèi)溫度為660oC，可見在高溫爐的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生熱氣流，會帶動污染物（粉塵）一起運動。對于這種情況，應(yīng)盡可能把排風罩設(shè)在污染氣流的前方，讓它直接進入罩內(nèi)。所以，應(yīng)采用熱源上部接受式排風罩。散熱面為水平面，直徑為0.7m，在橫向氣流影響較小的場合，排風罩的尺寸應(yīng)比熱源尺寸擴大150～200mm。B處接受罩為直徑0.9m。(3)C處設(shè)置矩形傘形排風罩。4.1.2排風點位置確定（1）排風罩設(shè)置在污染源上方0.9m；（2）接受罩設(shè)在金屬熔化爐上方0.5m；（3）上部傘形排風罩設(shè)置在設(shè)備上方0.6m。4.1.4排風量的確定（1）污染源排風罩尺寸為300*300,要求在距罩口660mm處，造成Vx=0.25m/s的吸入速度。a/b=300/300=1.0x/b=660/300=2.2查表得v罩口上平均風速v0=罩口排風量L=3600(2)金屬熔化爐，爐內(nèi)溫度420oC，周圍空氣溫度為20oC，散熱面為水平面，直徑為0.5m，在熱設(shè)備上方0.5m處設(shè)置接受罩。1.5A由于1.5A熱源的對流散熱量為：Q=α=1.7×=1928J/s=1.928kJ/s熱射流收縮斷面上的流量為：L=0.167×=0.121罩口斷面直徑為：D=700+200=900mm取v'排風罩排風量為L==0.121+=0.247(3)產(chǎn)塵源C需風量：L=2300m3/h=0.639m3/s4.2風管材料、形狀4.2.1風管斷面形狀的選擇風管斷面形狀有圓形和矩形兩種。兩者相比，在相同斷面積時圓形風管的阻力小、材料省、強度也大；圓形風管直徑較小時比較容易制造，保溫亦方便。但是圓形風管管件的放樣、制作較矩形風管困難；布置時不易與建筑、結(jié)構(gòu)配合，明裝時不易布置得美觀。當風管中流速較高，風管直徑較小時，通常使用圓形風管。據(jù)《工業(yè)通風》（第四版），當風管中流速較高，分管直徑較小時，例如除塵系統(tǒng)和高速空調(diào)系統(tǒng)都用圓形風管。所以，采用圓形風管。風管材料用作風管的材料一般有薄鋼板、耐熱耐磨合金鋼、硬聚乙烯塑料板、膠合板、礦渣石膏板、磚及混凝土等。（1）A、C處產(chǎn)生的含塵氣體、粉塵溫度不高，故要求風管材料耐磨損，采用一般鋼管即可，厚度為3～5mm。（2）B處金屬熔化爐?？紤]到高溫爐爐內(nèi)溫度為500oC，應(yīng)選用耐高溫的材料，里面含有粉塵所以又要耐磨，應(yīng)選用硬度高的耐磨材料。結(jié)合兩者耐高溫與耐磨的要求，選擇用耐熱耐磨合金鋼。耐熱耐磨合金鋼是采用電弧爐冶煉，離心工藝鑄造，使合金鋼組織致密、晶粒細化，從而具有很高的耐磨損，耐沖刷性及可靠的焊接性，可在600-950oC、壓力在0.5-1.6MPa的條件下長期使用；除塵系統(tǒng)易磨損部位性能良好。管道的水力計算及確定風機5.1通風除塵系統(tǒng)水力計算管道俯視圖BACL6L5L4L2L3L1管道左視圖BACL6L5L4L2L3L1L7(1)對各管道進行編號，標出管段長度和各排風點的位置。L7（2）選定最不利環(huán)路，本系統(tǒng)選擇1-4-5-除塵器-6-風機-7.（3）根據(jù)各管段的風量及選定的流速，確定最不利環(huán)路上各管段的斷面尺寸和單位長度摩擦阻力。（4）確定管段1、2的管徑與單位長度摩擦阻力。根據(jù)表8-5（除塵風管的最小風速），設(shè)定風管的風速為14m/s?？紤]到除塵器及風管漏風，管段6、7的計算風量為1.05×5644.8=5927.04m3/h。根據(jù)L1=0.639m3s，vD同理可查得管段3、5、6、7的管徑及比摩阻。管段1

v2F2

vv

90o彎頭（RD=1.5）兩個合流三通查得ξ=0.21ξ管段2排風罩ξ=0.09（對應(yīng)接管動壓）90o彎頭（RD=1.545o彎頭（RD=1.5合流三通，ξ=0.88ξ管段3傘形矩形罩α=60ξ=0.16v1F1v3F3vv

60o彎頭（RD=1.5合流三通，查得ξ=-0.2ξ管段4合流三通查得ξ=0.18ξ管段5除塵器進口變徑管（漸擴管）除塵器進口尺寸為300mm×800mm,變徑管長度為100mm,tgα=12（α=22.7o管段6除塵器出口變徑管（漸縮管）除塵器進口尺寸為300mm×800mm,變徑管長度為400mmtgα=12（α=23.6o90o彎頭（RD=1.5）2風機進口漸擴管先近似選出一臺風機，風機進口直徑D1=500mm,變徑管長度l=300mmF0F65004502=1.23α=4.76oξ管段7風機出口漸擴管風機出口尺寸：410mm×315mm,變徑管長度l=180mmξ=0傘形風帽（h/D=0.5）:ξ=0.60ξ=（6)計算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。計算結(jié)果見表管段編號流量M3/s長度m管徑mm流速v/s動壓Pa局部阻系數(shù)Pa局阻Pa比摩阻Pa/m摩擦阻力Pa管段阻力Pa10.6391624014117.61.38162.312192354.320.68216.525014117.61.251479148.4295.441.3213.7335014117.60.1821.176.22344.1730.2471517510600.2816.87105121.851.5681.2637514117.60.670.5669.3679.9261.646545010600.4728.22.512.540.771.646845010600.6362.520568）選定最不利環(huán)路，本系統(tǒng)選擇1-4-5-除塵器-6-風機-7.計算總阻力：354.3+44.17+79.92+40.7+56+1300=1875.09Pa風機的選擇：Lf=1.15L=6690.24m3/hPf=1.15P=2156.4Pa查詢資料選擇風機：C4-68No.45,R=2900r配用Y13252-Z電機N=7.5kw。一個支路的壓能計算選定最不利環(huán)路，本系統(tǒng)選擇1-4-5-除塵器-6-風機-7，計算動壓，靜壓，全壓。畫出壓能圖。確定各點壓力點1點2=-117.6-44.17=-161.77pa=-235.2-44.17=-279.37pa點3=-161.77-79.92 =-241.69pa=-279.37-79.92=-359.29pa點4除塵器進口=-241.69-40.7=-282.39pa=-399.99pa點5除塵器出口點6風機進口=-1582.39-56=-1638.39pa=-1642.39-56=-2578.37pa點7風機出口（根據(jù)所選的風機）Pq7=-1638.39+2156.4=518.01paPj7=-1698.39+2156.4=458.01點8風管出口Pq8=462.01paPj8=402.01pa表壓力分布表12345678（pa）-117.6-161.77-241.69-282.39-1582.39-1638.39518.01462,01（pa）-235.2-279.37-359.29-399.99-1642.39-1698.39458.1402.01表壓力分布表根據(jù)所計算的壓能，可以看出在出口處還殘余了較高的動壓和靜壓，這對資源是一種浪費，說明在選擇風機時，風壓有點過大了，造成了不必要的浪費。5.3方案比較A出產(chǎn)生污染物，有可能是有毒有害氣體或者是易燃易爆氣體，B處為高溫熔化爐，在方案一中，將三條支路的氣流一起流進除塵器和風機，從安全的角度來說：氣體的溫度升高，肯定會導(dǎo)致氣體的爆炸上下限之間的區(qū)間縮小，很容易導(dǎo)致氣體爆炸。所以方案二設(shè)計成三條支路都獨立有風和除塵器。方案二的水力計算與方案一類似，由于減少了很多連接的彎頭和管長，系統(tǒng)的阻力會小很多。方案一只要一臺風機和一臺除塵器，所以設(shè)備的投資比方案二少，因為方案二需要有三臺獨立的風機和除塵器；在方案一中為了使三條支路連接到一起，使用了很多彎頭，且沿程阻力比較大，方案二可以在每個污染源的上方設(shè)立風機，這樣減少很多彎頭和管子長度。從安全角度考慮，方案二更符合安全要求。6結(jié)束語車間的通風除塵對于一個企業(yè)的安全生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用，怎樣合理地設(shè)計一套通風除塵系統(tǒng)，做到既達到了除塵效率又盡量節(jié)