某白合金澆鑄車間煙氣收集系統(tǒng)方案設(shè)計課程設(shè)計

1、大氣污染控制工程課程設(shè)計題目： 某白合金澆鑄車間煙氣收集系統(tǒng)方案設(shè)計 目 錄前 言3第一章 工程概況 3 1.1 設(shè)計條件 3 1.2 設(shè)計要求 4第二章 設(shè)計說明 4 2.1 設(shè)計依據(jù) 4 2.2 設(shè)計原則 4 2.3 設(shè)計范圍 4 2.4 設(shè)計規(guī)模 5第三章 工藝選擇 5 3.1凈化系統(tǒng)簡介 5第四章 處理流程 5 4.1 集氣系統(tǒng) 5 4.2 設(shè)計機理 5 4.3吸入氣流 5 4.31吸入機理 5 4.3.2吹吸氣流比較 7 4.3.3吹吸氣罩的氣流特點 7第5章 集氣罩的類型與特點 7 5.1.型號的確定 7 5.2集氣罩類型10 5.3集氣罩的特點與選擇10第六章 主要設(shè)施與設(shè)備設(shè)計

2、選型 10 6.1 主要設(shè)施設(shè)計計算 10 6.2集氣罩的設(shè)計與計算 10 6.2.1、大白合金鍋 10 6.2.2、第一、二澆鑄臺 10 6.2.3、預熱爐11 6.2.4、離心澆鑄臺11 6.2.5、小白合金鍋11 6.3管道的設(shè)計計算 12 6.3.1管道設(shè)計計算的具體步驟14 6.4風機的選擇計算 14第七章 總圖設(shè)計14前 言 大氣是人類賴以生存的最基本的環(huán)境因素，構(gòu)成了環(huán)境系統(tǒng)的大氣環(huán)境子系統(tǒng)。一切生命過程，一切動物、植物和微生物都離不開大氣。大氣為地球生命的繁衍，人類的發(fā)展，提供了理想的環(huán)境。它的狀態(tài)和變化，時時處處影響到人類的活動與生存。 造成大氣污染的原因，既有自然因素又有人

3、為因素，尤其是人為因素，如工業(yè)廢氣、燃燒、汽車尾氣和核爆炸等。隨著人類經(jīng)濟活動和生產(chǎn)的迅速發(fā)展，在大量消耗能源的同時，也將大量的廢氣、煙塵物質(zhì)排入大氣，嚴重影響了大氣的質(zhì)量，特別是在人口稠密的城市和工業(yè)區(qū)域。造成大氣污染的物質(zhì)主要有：一氧化碳CO、二氧化硫SO2、一氧化氮NO、臭氧O3以及煙塵、鹽粒、花粉、細菌、苞子等。 如何在經(jīng)濟快速發(fā)展、能源需求增加的同時遏制大氣污染已成為一項巨大的科技挑戰(zhàn)。我國政府采用綜合措施，控制大氣污染水平，包括：提高能源效率優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)；改造和遷移污染工業(yè)；城市規(guī)劃和綠化；機動車排污量控制；道路建設(shè)和管理等。 源頭治理已成為大氣污染控制中一項積極有效的措施，因而每

4、個工廠中的除塵凈化設(shè)施就顯得尤為重要。經(jīng)濟合理的除塵設(shè)備可將污染扼殺在“搖籃”中，還我們賴以生存的大氣一片潔凈。第一章 工程概況1.1 設(shè)計條件某機車機務(wù)段掛瓦車間擔負白合金澆鑄任務(wù)，在整個工藝操作中鉛以氣溶膠和煙氣的形式向空氣中散發(fā)，污染工作場所及周圍環(huán)境。產(chǎn)生鉛污染的來源有六處：1.大白合金鍋、2.第一澆鑄工作臺、3.第二澆鑄工作臺、4.預熱爐、5.離心澆鑄機、6.小白合金鍋。它們在車間中的布置位置如圖所示。今擬在車間的東北角建一凈化設(shè)備，假定設(shè)備的阻力為170mmH2O,風機消聲器的阻力為10mmH2O，設(shè)計一廢氣收集系統(tǒng)。1.2設(shè)計要求1.選擇和設(shè)計吸氣罩、排氣管道、選擇風機，并寫出設(shè)

5、計說明書；2.繪出排風系統(tǒng)裝備圖、平面圖、軸側(cè)圖；3.試編制管道計算的計算機程序。第二章 設(shè)計說明2.1 設(shè)計依據(jù) 1、大氣污染防治技術(shù)及工程應(yīng)用 2、三廢處理工程技術(shù)手冊 3、大氣污染控制工程 4、工業(yè)通風 5、液體力學、風機及泵 6、采暖通風設(shè)計手冊 7Air Pollution Control Theor2.2設(shè)計原則 本設(shè)計遵循如下原則進行工藝路線的選擇及工藝參數(shù)的確定： （1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可靠，總體布局合理。 （2）避免二次污染，降低能耗，近期遠期結(jié)合、滿足安全要求。 （3）采用成熟、合理、先進的處理工藝，處理能力符合處理要求； （4）投資少、能耗和運行成本低，操作管理簡單，具有適當?shù)陌?/p>

6、全系數(shù)，各工藝參數(shù)的選擇略有富余，并確保處理后的尾氣可以達標排放； （5）在設(shè)計中采用耐腐蝕設(shè)備及材料，以延長設(shè)施的使用壽命； （6）廢氣處理系統(tǒng)的設(shè)計考慮事故的排放、設(shè)備備用等保護措施； （7）工程設(shè)計及設(shè)備安裝的驗收及資料應(yīng)滿足國家相關(guān)專業(yè)驗收技術(shù)規(guī)范和標準。2.3 設(shè)計范圍 該集氣系統(tǒng)、集氣的輸送系統(tǒng)、總圖布置、集氣罩的選擇、配套裝置管道設(shè)計以及總圖設(shè)計（包括平面，側(cè)面與俯視布置圖、管道輸送的總圖）等。2.4 設(shè)計規(guī)模 1、污染源的大小、形狀和空間位置 1.1 圖中打斜線的區(qū)域為污染物散發(fā)表面；其中，大白合金鍋口徑為450mm，離心澆鑄機口為90mm，小白合金鍋方形鍋口為250mm*25

7、0mm,污染源中心距地面高度、離墻面的距離及相互間沿墻方向的中心距離如圖中所示。 1.2 兩澆鑄操作臺實際上連為一體，貼墻布置，臺面高350mm，它們的最大操作空間均為600mm(長)*450mm(寬)*500mm(高)。 1.3 預熱爐門離墻700mm，爐頂高1800mm，爐門口650mm(寬)*800mm(高)，其一半高度在地面以上，另一半則在寬800mm的地溝內(nèi)，預熱爐寬1020mm，帶式電爐面積(2*0.7+0.8)*0.8/2平方米，爐表面溫度900度。 1.4 離心澆鑄機寬600mm，澆鑄口落在中心線上，澆鑄口中心離墻距離為1850mm，距離地面550mm，至澆鑄機主體(高750m

8、m)內(nèi)端面距離為250mm，澆鑄機低端面500mm，其外端面離墻2450mm.。 1.5 假設(shè)凈化設(shè)備的進口法蘭中心離地面1750 mm，到墻的距離為1100mm,與小白金鍋中心沿墻方向的距離為3800mm，設(shè)備頂出口法蘭高4700mm，風機機座高1200mm ,并要求煙囪的高度不低于12500mm , 1.6 澆鑄用的鉛料液勺口徑為150mm，勺嘴突出30mm。 1.7 墻厚240mm.。2、工藝操作過程簡介 待澆鑄件在預熱爐中熔去已損壞的白合金零件，電動裝置把爐門連同放工件的爐床（圖中用點線表示），一起拖出爐門口外1000mm，由吊車把工件吊至澆鑄操作臺上，從大白合金鍋中取鉛液澆鑄，小白合

9、金鍋內(nèi)的鉛液供離心澆鑄機用，離心成型的工件在操作臺上裝配并掛鉛固定。 工件尺寸：550mm*300mm*400mm 熔鉛溫度：400 oC 第三章 工藝選擇3.1 凈化系統(tǒng)簡介 凈化系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容 一、局部排氣凈化系統(tǒng)的組成 (1)集氣罩:用來捕集污染空氣的，其性能對凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標有直接的影響。由于污染源設(shè)備結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作工藝的不同、集氣罩的形式是多種多樣的。 (2)風管：在凈化系統(tǒng)中用以輸送氣流的管道稱為風管，通過風管使系統(tǒng)的設(shè)備和部件連成一個整體。 (3)凈化設(shè)備:為了防止大氣污染，當排氣中污染物含量超過排放標準時，必須采用凈化設(shè)備進行處理，達到排放標準后，才能排人

10、大氣。 (4)通風機系統(tǒng)中氣體流動的動力。為了防止通風機的磨損和腐蝕，通常把風機設(shè)在凈化裝備的后面。 (5)煙囪煙囪是凈化系統(tǒng)的排氣裝置。由于凈化后的煙氣中仍含有一定量的污染物。這些污染物在大氣中擴散、稀釋，并最終沉降到地面。為了保證污染物的地面濃度不超過環(huán)境空氣質(zhì)量標準，煙囪必須具有一定高度。二、局部排氣凈化系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容 (1)捕集裝置設(shè)計：集氣罩結(jié)構(gòu)形式、安裝位置以及性能參數(shù)確定等。 (2)凈化系統(tǒng)的選擇或設(shè)計選擇依據(jù)a.污染物的種類與性質(zhì)；b.處理量；c.凈化效率；d.凈化系統(tǒng)的環(huán)境、經(jīng)濟及社會效益。一般程序a.工程調(diào)查；b.確定凈化程度；c.選擇合理的凈化工藝；d.選擇適當?shù)膬艋?/p>

11、裝置，確定合理的凈化系統(tǒng)配置；e.確定凈化系統(tǒng)運行參數(shù)和技術(shù)經(jīng)濟指標。除塵系統(tǒng)與裝置的選擇；吸收系統(tǒng)與裝置的選擇；吸附系統(tǒng)與吸附裝置的選擇凈化裝置的費用：設(shè)備投資費、運行費用、總費用 (3)管道系統(tǒng)的設(shè)計：管道布置、管道內(nèi)氣體流速的確定、管徑選擇、壓力損失計算以及通風機選擇 (4)排放煙囪設(shè)計：煙囪高度、出口直徑、排氣速度等。第四章 處理流程41集氣系統(tǒng) 包括：氣體輸送管道、集氣罩系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、風機等。4.2設(shè)計機理 綜述：集氣罩匯集污染物，是一種流體動力學捕集 ，因此要對集氣罩合理設(shè)計，必須要了解吸氣罩罩口的氣流流動規(guī)律。集氣罩口氣流流動方式有兩種 :一種是吸氣口氣流的吸人流動，一種是吹氣

12、口氣流的吹出流動。 4.3吸入氣流4.3.1吸入機理 吸氣口吸氣時，在吸氣口附近形成負壓，周圍的空氣從四面八方流向吸氣口，形成吸入氣流或匯流。 吸氣流斷面的速度分布和特點： 四周加擋板 4.3.2吹吸氣流比較 吹氣氣流呈錐形且流量隨距離增加，而吸氣流呈橢球面，通過各等速面流量相等，且等于吸入口流量 吹氣速度與離吹口距離呈反比，吸氣與距離平方呈反比 吹氣作用范圍大，吸氣作用范圍小且能量衰減較快。4.3.3吹吸氣罩的氣流特點第五章 集氣罩的類型與特點5.1型號的確定（1）集氣罩類型 局部密閉罩 接受式集氣罩整體密閉罩外部集氣罩還有吹吸式集氣罩等類型。 （2）集氣罩的選擇 總述：集氣罩是用以捕集污染

13、氣流的。其性能對凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標是有直接影響的。由于污染源設(shè)備結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作工藝的不同，集氣罩的形式是多種多樣的。按罩口氣流流動方式可將集氣罩分為兩大類：吸氣式集氣罩和吹吸式集氣罩。利用吸氣氣流捕集污染空氣的集氣罩稱為吸氣式集氣罩，而吹吸式集氣罩則是利用吹吸氣流來控制污染物擴散的裝置。本設(shè)計中采用吸氣式集氣罩中的外部集氣罩來收集污染氣體。 由題設(shè)條件可知，本設(shè)計適宜采用外部集氣罩中的側(cè)集氣罩。對于外部集氣罩排風量的確定多采用控制速度法。 （3）集氣罩罩口尺寸確定 控制點控制速度Vx的確定本設(shè)計中，污染源產(chǎn)生于金屬澆鑄氣體，從輕微速度發(fā)散到上述相當平靜的空氣中，所以污染源的控制速度按大氣污

14、染控制工程中表13-2或表1可得，取0. 51.0m/s之間。本設(shè)計選用vx=0.6m/s。表1 外部集氣罩控制風速vx有害散發(fā)情況vx實例在相當平靜的狀態(tài)下產(chǎn)生極低的擴散速度0.25-0.5某些化學槽的液面蒸發(fā)，如去油槽等在較穩(wěn)定的狀態(tài)下，產(chǎn)生較低的擴散速度0.5-1.0低速輸料機，如檢選膠帶機；粉料裝袋；摩擦壓磚機壓磚噴漆箱；焊接臺；電鍍槽 及酸洗槽等在空氣快速流動的狀態(tài)下，大量產(chǎn)生有害物1.0-2.5破碎機；高速膠帶運輸?shù)霓D(zhuǎn)運點；物料混合；粉料裝卸等在空氣流動很快的狀態(tài)下，有害物以很高的慣性速度擴散2.5-10磨床、砂輪機、磨磚、切磚機、噴砂、噴漆等 由于氣體只能從側(cè)面流入罩內(nèi)，我們選用

15、側(cè)吸罩。為避免橫向氣流干擾，要求H盡可能0.3L，可設(shè)題中H=0.6m，因此，L2.0m，取L=2.4m。 吸氣流易受橫向氣流的影響，所以靠墻布置。設(shè)墻厚260mm，設(shè)污染源中心距離墻中心660mm，因此污染源距墻邊B=660-260/2=530mm，由此可知集氣罩寬2B=1060mm=1.06m。為保證罩口吸氣速度均勻，集氣罩的擴張角不應(yīng)大于60，本設(shè)計中取為60。 （4）與罩口連接處直管尺確定 本設(shè)計中，污染源產(chǎn)生白金澆鑄氣體，屬于染料粉塵，所以污染源的控制速度按大氣污染控制工程中表13-4可得，水平管速度應(yīng)在16-18m/s.所以，選擇的水平管道斷面為長0.5m,寬0.4m的方形管道。第

16、六章 主要設(shè)施與設(shè)備設(shè)計選型6.1主要設(shè)施設(shè)計計算6.2集氣罩的設(shè)計與計算 集氣罩設(shè)為天圓地方或圓臺型，且都設(shè)為無邊，則應(yīng)滿足下列條件： F16f D4d L3d d / E 0.2 , 1.0 D/E 2.0 , H / E 100mm , 450mm D900mm ,H100mm , 450mm D900mm ,H90mm , 400mm D850mm 設(shè)d=200 mm , D短邊=660 mm , D長邊=900mm ，L=400mm，u=0 H20mm , 90mm D180mm ,H60mm , 250mm D500mm ,H10 節(jié)點壓力不平衡,采用調(diào)整管徑方法,進行壓力平衡調(diào)節(jié)

17、. 調(diào)整后管徑為: D2=D2()0.225=280(133.6/97.04) 0.225=300.6mm , 取d=300mm (b) 并聯(lián)管道壓力平衡: =100.5 Pa, =133.6 Pa , =24.810 節(jié)點壓力不平衡,采用調(diào)整管徑方法,進行壓力平衡調(diào)節(jié). 調(diào)整后管徑為: D2=D2()0.225=280(133.6/100.5) 0.225=299.6mm , 取d=300mm (c) 并聯(lián)管道壓力平衡: =67.06 Pa, =103.57 Pa , =35.310 節(jié)點壓力不平衡,采用調(diào)整管徑方法,進行壓力平衡調(diào)節(jié). 調(diào)整后管徑為: D2=D2()0.225=200(10

18、3.68/67.06) 0.225=220.6mm , 取d=220mm (d) 并聯(lián)管道壓力平衡: =193.72 Pa, =173.59 Pa , =10.410 節(jié)點壓力不平衡,采用調(diào)整管徑方法,進行壓力平衡調(diào)節(jié). 調(diào)整后管徑為: D2=D2()0.225=120(173.59/193.72) 0.225=117.1mm (e) 并聯(lián)管道壓力平衡: =147.55Pa, =96.84 Pa , =34.410 節(jié)點壓力不平衡,采用調(diào)整管徑方法,進行壓力平衡調(diào)節(jié). 調(diào)整后管徑為: D1=D1()0.225=450(147.75/96.84) 0.225=498.4mm , 取d=500mm6.4風機的選擇計算 除塵系統(tǒng)的總壓力損失是管道壓力損失和各設(shè)備壓力損失之和。 在進行管道系統(tǒng)壓力損失的估算時,管道壓力損失只包括排風罩的壓力損失,不包括凈化設(shè)備的壓力損失。風量 選擇風機的風量應(yīng)按下式計算: Q0=Q(1+K1)=8848.9(1+0.12)=9910.8 m3/h 式中 Q0-風機的風量, m3/h Q-系統(tǒng)的排風量, m3/h K1-風管漏風所附加的安全系數(shù),取0.12 風壓 選擇風