1、大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：棉塵物料初加工車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化的進(jìn)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(hù)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(jìn)行，提高產(chǎn)品質(zhì)量所不可缺少的一個(gè)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)地帶污染的或潮濕、過熱或過冷的空氣，

2、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(jī)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(jī)械通風(fēng)則依靠通風(fēng)機(jī)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(jì)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(yùn)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(jìn)行設(shè)計(jì)。選取集氣罩、通風(fēng)管道、除塵器及風(fēng)機(jī)等。二、設(shè)計(jì)原始資料某棉塵物料初加工車間，由于室內(nèi)粉塵含

3、量較高，不符合有關(guān)環(huán)境與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，需對其進(jìn)行治理。請根據(jù)有關(guān)原始資料，設(shè)計(jì)一除塵系統(tǒng)以達(dá)到環(huán)境要求。出于經(jīng)費(fèi)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(jìn)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車間空氣尚屬平靜收集氣體平均含塵濃度：2.0g/Nm3。主要排塵點(diǎn)：（相應(yīng)的位置尺寸見車間的平面布置圖。）A:物料卸料點(diǎn)。尺寸大?。╩m）:WXLXH=720X1200X450,冷源B：工作臺。尺寸大小（mm）：WXLXH=600x800X800,冷源。2.2 平面布置圖車間高為18M,長20M,寬8M,周圍2

4、00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(jì)傘形集氣罩，罩口距工作臺面大于200mm排氣筒高度為15M(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)的空間布置系統(tǒng)劃分的原則當(dāng)車間內(nèi)不同地點(diǎn)有不同送風(fēng)、排風(fēng)要求，或者車間面積較大，送、排風(fēng)點(diǎn)較多時(shí)，為便于進(jìn)行管理，常分設(shè)多個(gè)系統(tǒng)。除個(gè)別情況外，通常是由一臺風(fēng)機(jī)與其聯(lián)系在一起的管道設(shè)備構(gòu)成一個(gè)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(gè)系統(tǒng)。(2)生產(chǎn)流程、運(yùn)行班次和運(yùn)行時(shí)間相同的，可劃為一個(gè)系統(tǒng)。(3)除塵系統(tǒng)

5、劃分應(yīng)符合下列要求：A、同一生產(chǎn)流程、同時(shí)工作的揚(yáng)塵點(diǎn)相距不遠(yuǎn)時(shí)，宜合設(shè)一個(gè)系統(tǒng)；B、同時(shí)工作但粉塵種類不同的揚(yáng)塵點(diǎn)，當(dāng)工藝允許不同粉塵混合回收或粉塵無回收價(jià)值時(shí)，也可合設(shè)一個(gè)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(shí)，應(yīng)分設(shè)系統(tǒng)。系統(tǒng)劃分兩個(gè)塵源室內(nèi)參數(shù)要求相同，揚(yáng)塵物料相同，揚(yáng)塵點(diǎn)相距很近，故可合設(shè)一個(gè)系統(tǒng)。故將兩個(gè)塵源、管道、除塵器和風(fēng)機(jī)設(shè)為一個(gè)系統(tǒng)。四、集氣罩的選用與設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 集氣罩的選用本工藝需要對物料進(jìn)行加工，無法對污染源進(jìn)行密閉。因此，本設(shè)計(jì)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(yùn)動而實(shí)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

6、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(jì)的兩個(gè)污染源均采用上部傘形集氣罩。4.2 集氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)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(yàn)確定的。圖3-14.2.1.1 物料卸料點(diǎn)A的集氣罩尺寸(1)罩口離污染源高度.H/WW0.71,即HW0.7W,且W=720mm.HWX720=504mm又罩口高度要求低于人的呼吸器官h=450mm,h+HW450+504=954mm,符合要求罩口離污染源高度取H=500mm(2)罩口尺寸1-(WiW)=0.4H2,.Wi=2XX500+W=2XX500+720=1120mm2一一1同理，(L1L)=0.4H,.L1=2XX500

7、+L=2XX500+1200=1600mm2集氣罩的擴(kuò)張角a=90。罩口離管口高度：B1=1L1=1x1600=800mm22(3)集氣罩風(fēng)管直徑D/W>0.33,D>0.3W=216mm,管徑的確定見管段1的計(jì)算。4.2.1.2工作臺B的集氣罩尺寸(1)罩口離污染源高度 .H/WW0.7,即HW0.7W,且W=600mm .Hwx600=420mm又罩口高度要求低于人的呼吸器官h=800mm,h+HW800+420=1220mm,符合要求。罩口離污染源高度取H=400mm(2)罩口尺寸 .1 一(W2W)=0.4H,.W2=2XX400+600=920mm21 一同理，一(L2L

8、)=0.4H,.L2=2XX400+800=1120mm2集氣罩的擴(kuò)張角a=90。罩口離管口高度：B2=-L2=1X1120=560mm22(3)集氣罩風(fēng)管直徑D/W>0.3,D>0.3W=180mm,管徑的確定見管段2的計(jì)算。4.2.2集氣罩排氣量及阻力損失的計(jì)算為方便以后物料進(jìn)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(shí)揚(yáng)塵的飛逸以及降低排氣量。因此，上部傘形罩的排氣量：A、不設(shè)擋板時(shí)：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

9、常取K=1.4。B、三側(cè)設(shè)有擋板時(shí)：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;4.2.2.1 物料卸料點(diǎn)A的集氣罩流量計(jì)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=0.51.0m/s,由于卸料點(diǎn)位于兩個(gè)窗之間，空氣較為流通，且卸載時(shí)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)(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=1.60.510.8m3/s=2880m3/h換算成工作狀態(tài)下

10、的排氣量Qa為=28802732683.41m3/h2934.2.2.2 工作臺B的集氣罩流量計(jì)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=0.51.0m/s,由于卸料點(diǎn)位于兩個(gè)窗之間，空氣較為流通，且卸載時(shí)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)(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=1.120.410.45m3/s=1620m3/h換算成工作狀態(tài)下的排氣量Qa為=16202731509.42m3/h293五、管道的初步計(jì)算

11、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8m/s,水平管道的流速是10m/so為考慮項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)合理性，在減小管徑以降低一次性投資成本的同時(shí)也應(yīng)考慮運(yùn)行費(fèi)用，故本設(shè)計(jì)垂直管流速取8m/s,水平管道取10m/s。方法一：運(yùn)用公式計(jì)算圓形管道的管徑:式中：Q排氣量，m3/hV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(jì)算表本設(shè)計(jì)的通風(fēng)管徑，在確定了氣體體積流量和流速后，參考計(jì)算表得出相應(yīng)的通風(fēng)管管徑。管段1管徑D1:流量為m3/h,取流速v為10m/s。查表得，管徑取D1=300mm實(shí)際流速為v1=10.8m/s,入63,動壓為。管段2管徑D2:流量為1509.42m3/h

12、,取流速v為10m/s。查表得，管徑取D2=220mm實(shí)際流速為v2=11.3m/s，入/d=0.093,動壓為7.82mm水柱。管段3管徑D3:流量為+=m3/h,取流速為10m/s,查表得，管徑取D3=380mm實(shí)際流速為v3=10.5m/s,入47,動壓為6.75mm水柱。管段4管徑D4:流量為2683.41+1509.42=4192.83m3/h,取流速為10m/s,查表得，管徑取D4=380mm實(shí)際流速為v4=10.5m/s,入/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=4192.83m3/h,管徑為300mm5.3彎頭、三通

13、的設(shè)計(jì)計(jì)算一共需要4個(gè)五中節(jié)二端節(jié)90°彎頭，一個(gè)45°彎頭，一個(gè)45°合流三通管，兩個(gè)漸縮管（45°）o管段1需要用到一個(gè)矩形集氣罩（90）,0.19；一個(gè)90。彎頭（R/d=1）0.24;一個(gè)45。合流三通管。管段2需要用到一個(gè)矩形集氣罩（90）,0.19;一個(gè)45。彎頭，0.20;個(gè)45°合流三通管管段3需要用到三個(gè)90°彎頭（R/d=1）0.24;45°合流三通管一個(gè)；一個(gè)漸縮管（45°）,0.1管段4需要用到兩個(gè)90°彎頭（R/d=1）0.24;一個(gè)漸縮管（45°）,0.1管段5需要用

14、到一個(gè)傘形風(fēng)帽。管段1:(5000-1750)+4000=7250mm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=15000mm生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的總氣量，即裝置進(jìn)口氣體流量:Q1=m3/h除塵器的漏風(fēng)所附加的安全系數(shù)查得K=0.10.15,取0.12。則裝置出口氣體流量:3Q2=Q1(1K)4192.83(10.12)4695.97m/h1Q2)處理氣體總流量：QN（Q12式中：Qi裝置進(jìn)口氣體流量Q2裝置出口氣體流量處理氣體流量：QN11(4192.834695

15、.97)4444.4m3/h12NQ2N1NQ1N式中：1N污染物濃度，已知為2.0g/m3;2005年，排氣筒高度為15(DB44/27-2001),TSP排放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(shí)段三級標(biāo)準(zhǔn)，查廣東省大氣污染物排放限值限值為：4.1kg/h,120103g/m3。2NQ2N0.124444.412N2N=1-=93.64%inQin2.04192.83氧94D8/A型戰(zhàn)式厚愛修敷序母厘R星號DS/A-5X4電AYX5!DQ/A-7X6ra/A-)0X9ns/A-iixia1濾罐敦，條15加3Q15X1；我我4龍拽。粒尺寸，航自過總二札小此理.其量，帚】8

16、30力。門”用*M3幼胃54005柏。犬0門卻M130008600J3000Mfinc、isooq1msmTwwu1223。華電效率,&|3LmAHtn-l«1F拄；DS/風(fēng)【用心，DS小型同DS-4蔓.由流量Qn=m3/h選取除塵器，選用DS/A-6X5型袋式除塵器。袋數(shù)個(gè)：30總過濾面積：30m2過濾風(fēng)速：3m/s處理風(fēng)量：36005400m3/h總高度：H3=3000+1140+800=4940mm灰斗高度：H4=1140mm進(jìn)風(fēng)口法蘭尺寸：U=324mm,V=252mm進(jìn)風(fēng)口圓管管徑：D=200mm出風(fēng)口圓管管徑：D=400mm六、除塵系統(tǒng)壓力總損失的計(jì)算6.1除塵系

17、統(tǒng)沿程阻力損失的計(jì)算管段1：流量為2683.41m3/h,流速v為10m/s。查表得，管徑取D1=300mm,實(shí)際流速為v1=10.8m/s,入，長度為7250mm則摩擦壓力損失為：AR=l一v14d2APi=x63xx9.8=0Pa各管件局部壓損系數(shù)為：集氣罩A:E=0.1915;90°彎頭（R/d=1.5）一個(gè)，E=415;45°合流三通（干管部分），E=0.1;2E4+0.1=3則局部壓損Apm=2E-v16=3XX9.8=Pa2總壓：Ap1=Apl+Apm=0+=Pa管段2:流量為1509.42m3/h,取流速v為10m/s。查表得，管徑取D2=220mm實(shí)際流速為

18、v1=1m/s,入93,動壓為mm水柱。管長4040mm2I一一,.v.一則摩擦壓力損失為：APl=l-14APl=x84Xx=Pa各管件局部壓損系數(shù)為：集氣罩B:七=0.1915;45°彎頭一個(gè)，E=0.215;45°合流三通（分支部分），E=0.54。2E=0.19+0.2+0.54=0.932則局部壓損Apm=NEv-16=0.93XX=Pa2總壓：Ap2=Apl+Apm=2+3=62.83Pa管段3:流量為4192.83m3/h,取流速為10m/s,查表得，管徑取D3=380mm實(shí)際流速為v3=10.5m/s，入/d=0.047,動壓為6.75mm水柱。長度為866

19、0mm2則摩擦壓力損失為：APl=l-v-14APi=8.66X47X6.75X=26.92Pa各管件局部壓損系數(shù)為：90°彎頭（R/d=1.5）三個(gè)，E415;45°合流三通（干管部分），E=0.1;除塵器入口處變徑漸縮管，E2EX3+0.1=0.952則局部壓損APm=NE-v-16=0.95XX=Pa2總壓：Ap3=Api+Apm+Apc=+=Pa管段4:流量為2683.41+1509.42=4192.83m3/h,取流速為10m/s,查表得,管徑取D4=380mm實(shí)際流速為v4=10.5m/s,入/d=0.047,動壓為6.75mm水柱。長度為14620mm2則摩擦

20、壓力損失為：APi=l-14d2APi=XXX=該管段局部壓損主要包括風(fēng)機(jī)進(jìn)出口及連接煙囪漸變管的損失，除塵器出口與風(fēng)機(jī)連接，風(fēng)機(jī)入口處壓力損失忽略不計(jì)，風(fēng)機(jī)出口衛(wèi)=0.1（估算），圓形漸縮管兩個(gè)，分別連接風(fēng)機(jī)與管段4以及管段4與煙囪（W45。），0.1;90。彎頭（R/d=1.5）兩個(gè)，E4;3"0.1+0.1X24X2=0.78則局部壓損Ap"NE-v16=0.78xx9.8=Pa2總壓：Ap4=Api+Apm=+=Pa管段5:（煙囪）根據(jù)Q8=4192.83m3/h,工業(yè)管道當(dāng)量糙粒高度：選用鋼管制風(fēng)管，K=0.1517D=300mm；流速根據(jù)流量和管徑計(jì)算v=16.

21、47m/s;i=15000mm20c干空氣的密度p=1.205kg/m3，運(yùn)動粘度丫x10A-6=15.06m2/s1822v=/s對應(yīng)的動壓=1.20516.47=Pa22vd雷諾數(shù)：Rgvd=16.470.3=xv15.0610相對粗糙：5=竺10A5d300查“莫迪圖”得，沿程阻力系數(shù):819沿程水頭損失：Ap='XD2一=143Pa202傘形風(fēng)帽：取h/D0=1.0,=1.00212Apm=E=1.00淤Pa總壓：Ap5=APi+Apm=143+=Pa除塵器:除塵器壓力損失取130mm水柱，Apc=130X9.8=1274Pa6.2 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。8.92%10%pp268.9962.83p168.99由計(jì)算可得，節(jié)點(diǎn)壓力平衡。6.3 除塵系統(tǒng)總壓力損失Ap=Ap+Ap2+Ap3+Ap4+Ap5+Apc=+1274=18Pa6.4 除塵系統(tǒng)計(jì)算表（見下一頁）管段流里Q/m3/h管長l/mm管徑d/mm流速v/m/s入/d/m-12一/2mmH2O摩擦壓損Api/Pa局部阻力系數(shù)2七局部壓損pm/Pa管段總壓損Ap/Pa管段壓損累計(jì)SAp/Pa17250300182404022038660380414620380515000300143除塵器1274七、選擇風(fēng)機(jī)和電機(jī)7.1 選擇