工業(yè)通風除塵課程設計

1、工業(yè)通風課程設計某企業(yè)加工車間通風除塵系統(tǒng)設計摘 要此設計以某企業(yè)加工車間的五個加工平臺為研究對象，以多種通風設計資料書為參考，運用所學的通風知識為此加工車間設計一套通風除塵系統(tǒng)，控制該車間三個振動篩和兩個高溫爐在工作過程中產(chǎn)生的污染粉塵及污染氣體，從而確保該車間職工擁有一個健康、安全、舒適的工作環(huán)境。關鍵詞 ：加工車間；振動篩；高溫爐；除塵系統(tǒng)ABSTRACTIn this design,the five processing platform which is a part of an enterprises processing workshop is chosen as the sub

2、ject,according to various of ventilation design data books,we design a set of dust removal system for the processing workshop by using the knowledge about ventiliation that we have learned.The dust removral system is designed to control the dust pollution and the gas pollution produced from three vi

3、brating screens working time and two high temperature fumnaces working time ,thus guaranteeing that the worker who work in the processing workshop have a healthily,safely,comfortable work environmentKey words ：processing workshop; vibrating screeen; high temperature furnace; dust removal system目 錄 1

4、 前言12 車間簡介23 系統(tǒng)劃分34 加工車間通風除塵系統(tǒng)設計44.1 排風罩的選擇及風量計算44.1.1 振動篩工作臺排風罩的選用及風量計算44.1.2 高溫爐工作臺排風罩的選用及風量計算54.2 凈化裝置的選擇64.2.1 振動篩凈化裝置的選擇74.2.2 高溫爐凈化裝置的選擇74.3 風管的確定84.3.1 風管的截面形狀及管道定型化84.3.2 風管的材料84.3.3 風管的布置95 水力計算105.1 C1系統(tǒng)水力計算105.2 C2系統(tǒng)的水利計算156 總結20參考文獻21附 錄221 前言在工業(yè)生產(chǎn)過程中散發(fā)的各種污染物（顆粒物、污染蒸氣和氣體）以及余濕和余熱。如果不加控制，會

5、使室內(nèi)外環(huán)境空氣受到污染和破壞，危害人類的身體健康、動植物的生長，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(nèi)外空氣環(huán)境的影響和破壞，是當前急需解決的問題。該加工車間的污染物主要產(chǎn)自振動篩及高溫爐。振動篩是利用振子激振所產(chǎn)生的往復旋型振動而工作的，由于振動篩工作時整個篩箱是振動的，其集塵罩為負壓，運行過程中濾布被篩箱內(nèi)部負壓所吸，易使其濾布與其吊耳相互摩擦而產(chǎn)生一定的粉塵，而且加工物料進入料漏斗時落下彈起的過程中也會產(chǎn)生一定量的粉塵，從而降低加工車間的環(huán)境質量，并且在一定程度上會縮短振動篩的使用壽命。另外，高溫爐的工作原理是基于能量守恒定律，由電能轉化為熱能，從而達到對材料進行加熱的目的

6、；在加熱過程中，高溫爐會改變其周圍的氣體溫度，從而進一步改變氣體的運動方向，氣體會帶著污染粉塵擴散至車間其他地方，擴大污染范圍。這會直接影響到車間空氣環(huán)境質量，并且對職工的健康帶來一定的危害，若污染氣體及粉塵在排向室外時沒能得到較好的凈化，也會給室外空氣環(huán)境質量造成一定的損害。我們在設計此套通風除塵系統(tǒng)時，充分考慮振動篩及高溫爐的工作特點，依據(jù)其工作特點選定適當、合理的排風罩類型，根據(jù)其工作臺的尺寸大小確定排風罩的尺寸，計算風量大小；接著根據(jù)污染物特點選定凈化裝置；然后用風管將系統(tǒng)中的設備或部件連接起來，合理布置網(wǎng)管、決定管道尺寸、材料等，從而達到適用、省工、省材的目的；最后通過水利計算選定系

7、統(tǒng)風機。2 車間簡介某車間有5個工作平臺，其中3個為振動篩（1#、2#、3#），尺寸為：E=9000mm，l=600mm，振動篩工作時會產(chǎn)生一定的污染粉塵，在空氣中懸浮，在二次塵化作用下會擴大污染范圍直至整個加工車間，增大了車間職工的職業(yè)患病機率；另外2個為高溫爐（4#、5#），尺寸均為1.0×1.0m；爐內(nèi)溫度為500，室溫僅有20，高溫爐會使其上方空氣受熱膨脹、擴散，使污染物進一步分散到車間各處及室外，會對大氣造成污染，影響人體健康及動植物的生長。車間平面如下圖1所示：圖1 生產(chǎn)車間的平面圖3 系統(tǒng)劃分系統(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，可劃分一個系統(tǒng)。

8、（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）對下列情況應單獨設置排風系統(tǒng)：1）兩種或兩種以上的有害物質混合后能引起燃燒或爆炸；2）兩種有害物質混合后能形成毒害更大或腐蝕性的混合物或化合物：3）兩種有害物質混合后易使蒸汽凝結并積聚粉塵；4）散發(fā)劇毒物質的房間和設備；5）建筑物內(nèi)設有存儲易燃易爆物質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，也可合設一個系統(tǒng)；3）溫濕度不同的含塵氣體，當混合后可能導致風管內(nèi)

9、結露時，應分設系統(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為同一系統(tǒng)。增設該排風點后會增大系統(tǒng)總阻力。根據(jù)系統(tǒng)劃分原則，三個振動篩1#、2#和3#為一個生產(chǎn)流程，切揚塵點相距不遠，因此可設為一個系統(tǒng)C1。由于4#和5#產(chǎn)生的含塵氣體與其他三個工作臺產(chǎn)生的含塵氣體的溫濕度不同，為避免其混合后導致風管內(nèi)結露，所以4#和5#工作臺另設為一個系統(tǒng)C2。4 加工車間通風除塵系統(tǒng)設計4.1 排風罩的選擇及風量計算局部排風罩是局部排風系統(tǒng)的重要組成部分。通過局部排風罩口的氣流運動，可在污染物質散發(fā)地點直接捕集污染物或控制其在車間的擴散，保證室內(nèi)工作區(qū)污染物濃度不超過國家標準的要求

10、。設計完善的局部排風罩，用較小的排風量即可獲得最佳的控制效果。設計局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，盡可能減小其吸氣范圍，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)。設計時要充分考慮操作人員的位置和活動范圍。（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，使局部排風罩的配置與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)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,如穿堂風、送風氣流等對吸氣氣流的影響。4.1.1 振動篩工作臺排風罩的選用及風量

11、計算由于振動篩不易密閉，故我們應盡可能的將排風罩設在污染源附近，依靠找扣的抽吸作用，在污染物發(fā)散地點造成一定的氣流運動，把污染物吸入罩內(nèi)，所以我們選定外部吸氣罩為C1系統(tǒng)的排風罩。振動篩尺寸E=900mm，l=600mm，粉塵散發(fā)速度為0.4m/s,周圍氣流干擾速度u=0.4m/s。將外部吸氣罩安置在污染源上方，為減少干擾氣流的影響，在吸氣找的一個長邊設有擋板；綜合結構、速度分布、阻力三方面的因素，確定兩短邊之間的夾角（即擴張角）為120°。根據(jù)，取，罩口尺寸：長邊 短邊由于罩口的平面尺寸較大，因此采取圖3所示的措施：因一長邊設有擋板，罩口周長為：取控制速度，排風量為：圖3 保護罩口

12、氣流均勻的措施4.1.2 高溫爐工作臺排風罩的選用及風量計算高溫爐在工作過程中會產(chǎn)生或誘導一定的氣流運動，帶動污染物一起運動，所以系統(tǒng)C2的排風罩選用熱源上部接受式排風罩。將接受罩安置在高溫爐上方0.5m處；兩短邊之間的夾角（即擴張角）為120°，確保該角度達到排風罩局部阻力系數(shù)最小區(qū)域。高溫爐尺寸均為1.0×1.0m；爐內(nèi)溫度為500，室溫僅有20。熱源流收縮斷面至熱源的距離：因此該接受罩為低懸罩。由于低懸罩位于收縮斷面附近，罩口斷面上的熱射流橫斷面積一般小于（或等于）熱源的平面尺寸。在橫向氣流影響小的場合，排風罩口尺寸應比熱源尺寸擴大150200mm。罩口尺寸：長寬由于

13、罩口的平面尺寸較大，因此采取措施如圖4所示風量計算：熱源的對流散熱量為：熱射流收縮斷面上的流量為：取罩口風速為，排風罩排風量為：圖4 保護罩口氣流均勻的措施4.2 凈化裝置的選擇要有一個清潔的空氣環(huán)境，排入大氣中的污染氣體必須進行凈化處理，達到國家大氣污染物排放標準要求后才允許排放?？諝獾膬艋譃閮深悆艋侯w粒物的凈化和有害氣體的凈化。 除塵器是將粉塵從含塵氣流中分離出來的設備，根據(jù)其除塵機理的不同,通常將除塵設備分為六大類：重力除塵、慣性除塵、離心力除塵、過濾除塵、洗滌除塵、靜電除塵。 選擇除塵器時必須全面考慮各種因素的影響，如處理風量、除塵效率、阻力、一次投資、維護管理。各種常用除塵器的綜

14、合性能如表1所示：表1 各種常用除塵器的綜合性能表除塵器名稱適用的粒徑范圍（m）效率（）阻力（Pa）設備費運行費重力沉降室505050130少少慣性除塵器20505070300800少少旋風除塵器51560908001500少中水浴除塵器11080956001200少中下臥式旋風水膜595988001200中中沖激式除塵器59510001600中中上電除塵器0.51909850130大中上脈沖袋式除塵器0.519899.5300500大大袋式除塵器0.51959910001500中上大文丘里除塵器0.519098400010000少大 有害氣體的凈化方法主要有四種：燃燒法、冷凝法、吸收法和吸附

15、法。低濃度的氣體的凈化通常采用吸收法和吸附法，它們是通風排氣中有害氣體的主要凈化方法。4.2.1 振動篩凈化裝置的選擇振動篩在工作過程中主要產(chǎn)生污染物顆粒為粘土，而該粘土的粒徑約為10-20mm，所以該系統(tǒng)采用旋風除塵器作為其凈化裝置。旋風除塵器結構簡單、體積小，維護方便；其基本組成有筒體、錐體、排出管三部分。含塵氣流由切線進入除塵器，沿外壁由上向下作螺旋形旋轉運動，這股向下旋轉的氣流稱為外渦旋。外渦旋到達錐體底部后，轉而向上，沿軸心向上旋轉，最后經(jīng)排出管排出。這股向上旋轉的氣流稱為內(nèi)渦旋。向下的外渦旋和向上的內(nèi)渦旋，兩者的旋轉方向是相同的。氣流作旋轉運動時，塵粒在慣性離心力的推動下，要向外壁

16、移動。到達外壁的塵粒在氣流和重力的共同作用下沿壁面落入灰斗。根據(jù)振動篩C1系統(tǒng)的實際情況，C1系統(tǒng)的凈化裝置選擇GQX-F/8型旋風式除塵器，它的具體參數(shù)如表2所示，結構圖如圖5所示。表2 GQX-F/8型旋風式除塵器的具體參數(shù)型號規(guī)格處理煙氣量配用鍋爐進口尺寸出口尺寸GQX-F/84800-56001.5400*430400*430圖5 GQX-F/8型旋風式除塵器的結構圖4.2.2 高溫爐凈化裝置的選擇高溫爐在工作過程中會產(chǎn)生高溫煙氣，由于所產(chǎn)生的煙氣溫度較高，煙氣中污染物粒徑較小，所以宜采用旋風除塵器作為凈化裝置。利用氣流旋轉過程中作用在塵粒上的慣性離心力，使塵粒從氣流中分離的設備，它結

17、構簡單、體積小、維護方便。根據(jù)高溫爐C2系統(tǒng)的實際情況，C2系統(tǒng)的凈化裝置選擇XZZ-560型旋風式除塵器，它的具體參數(shù)如表3所示，結構圖如圖6所示。表3 XZZ-560型旋風式除塵器的具體參數(shù)型號規(guī)格風量進口風速進口尺寸出口尺寸XZZ-560460018160*448圖6 XZZ-560型旋風式除塵器的結構圖 4.3 風管的確定通風系統(tǒng)中的風管把系統(tǒng)中的各種設備或部件連成了一個整體。合理選定風管中的氣體流速，管路力求短、直，對提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性有很大幫助。4.3.1 風管的截面形狀及管道定型化風管截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；而且圓形風管

18、直徑較小時比較容易制造，保溫亦方便。當風管中流速較高，風管直徑比較小時，例如除塵系統(tǒng)和高速空調(diào)系統(tǒng)都采用圓形風管。焊接車間通風設計屬于除塵系統(tǒng)，管內(nèi)流速較高，阻力較大，因此C1系統(tǒng)選擇圓形風管。同樣C2系統(tǒng)也選擇圓形風管。 為最大限度地利用板材，實現(xiàn)風管制作、安裝機械化、工廠化，所用管道應符合通風管道統(tǒng)一規(guī)格。4.3.2 風管的材料用作風管的材料有鋼板、硬聚氯乙烯塑料板、膠合板、纖維板、礦渣石膏板、磚及混凝土等。風管材料應根據(jù)使用要求和就地取材的原則選用。實際生產(chǎn)中鋼管是最常用的材料，有普通薄鋼板和鍍鋅薄鋼板兩種。它們的優(yōu)點是易于工業(yè)化加工制作、安裝方便、能承受較高溫度。鍍鋅鋼板具有一定的防腐

19、性能，適用于空氣濕度較高或室內(nèi)潮濕的通風、空調(diào)系統(tǒng)，有凈化要求的空調(diào)系統(tǒng)。除塵系統(tǒng)因為管壁磨損大，通常用厚度為3.0-5.0mm的鋼板，能承受較大的沖擊力。根據(jù)車間實際情況，風管材料要求耐磨損耐高溫，阻力較小。故振動篩和高溫爐風管材料均選擇鋼板。4.3.3 風管的布置風管布置應考慮以下因素：1）除塵系統(tǒng)的排風點不宜過多，以利各支管間阻力平衡。 2）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， 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。 3）在除塵系統(tǒng)小，為防止風管堵塞，風管直徑不宜小于下列數(shù)值：排送細小粉塵 80mm；排送較粗粉塵 100m

20、m；排送粗粉塵 130mm。 4）排除含有劇毒物質的正壓風管，不應穿過其他房間。 5）風管上應設置必要的調(diào)節(jié)測量裝置（如閥門、壓力表、溫度計、風量測定孔和采樣孔等）或預留安裝測量裝置的接口。調(diào)節(jié)和測量裝置應設在便于操作和觀察的地點。6）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。 綜合以上理論知識，再結合車間結構特點，我們將C1、C2系統(tǒng)的通風管道均設為蟹爪形，分別見附圖二（某企業(yè)加工車間C1通風除塵系統(tǒng)軸測圖）、附圖三（某企業(yè)加工車間C2通風除塵系統(tǒng)軸測圖）。5 水力計算5.1 C1系統(tǒng)水力計算（1）繪制通風系統(tǒng)軸測圖，對各管段

21、進行編號，標出各管段長度和各排風點的排風量。（2）選定最不利環(huán)路，此通風系統(tǒng)選擇1-3-5-除塵器-6-風機-7為最不利環(huán)路。（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。根據(jù)表4，輸送含有粘土的空氣時，風管內(nèi)最小風速為，垂直風管為13m/s、水平風管為16m/s。表4 除塵風管最小風速（m/s）粉塵類型粉塵名稱垂直風管水平風管礦物粉塵粘土1316石灰石1416水泥1218考慮到除塵器及風管的漏風，管道6及7的計算風量為：管段1根據(jù)、，由工業(yè)通風第四版附錄9查出管徑和單位長度摩擦阻力。所選管徑應盡量符合附錄8的通風管道的統(tǒng)一規(guī)格。同理可查得管段3、5、

22、6、7的管徑及比摩阻，具體結果見表5。（4）確定管段2、4的管徑及單位長度摩擦阻力，見表5。（5）查工業(yè)通風第四版附錄10，確定各管段的局部阻力系數(shù)。1）管段1設備為外部吸氣罩，查文獻得：彎頭一個，圓形三通（13）：查表得: 2）管段2與管道1所求方法一致，可得 3）管段3 直流三通（35）， 查表得：4）管段4設備為外部吸氣罩，查文獻得： 彎頭一個，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：，變徑管長度。，查表得：6）管段6 除塵器出口變徑管（漸縮管） 除塵器出口尺寸：，變徑管長度。，查表得： 彎頭2個， 風機進口漸擴管，進口直徑，變徑管長度、 查表得：7）管

23、段7風機出口漸縮管風機出口尺寸：、， 帶擴傘管的傘形風帽， （6）計算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力，計算結果如表3所示。 （7）對并聯(lián)管路進行阻力平衡 1）匯合點A：、 符合要求2）匯合點B：、 為了使3、4達到阻力平衡，改變4的管徑，增大其阻力。 根據(jù)通風管道統(tǒng)一規(guī)格，取，其對應的阻力為： 仍處于阻力不平衡狀態(tài)，因此取 ，在運行時再輔以閥門調(diào)節(jié)，消除不平衡。（8）計算系統(tǒng)的總阻力： （9）選擇風機 風機風量 風機風壓 選用4-68型NO.4-4A風機 風機轉速皮帶傳動，配用型電動機，電機功率為。表5 C1系統(tǒng)的除塵系統(tǒng)水力計算表管段編號流量（m³/h(m³/s)長度l(

24、m)管徑D(mm)流速v(m/s)動壓Pd(Pa)局部阻力系數(shù)局部阻力Z（Pa)單位長度摩擦阻力摩擦阻力(Pa)管段阻力+Z(Pa)備注11548（0.43）1120013101.40.4141.5711121162.5733096（0.86）9.730016153.60.1523.112.5121.25144.3554644（1.29）1230016153.60.6092.210120212.264860（1.35）735013101.40.5555.85.538.594.374860（1.35）9.535013101.40.6060.85.552.25113.0521548（0.43）11

25、.120013101.40.4141.5711122.1163.5741548（0.43）1120013101.40.99100.391166166.39阻力不平衡41548（0.43）18018除塵器12005.2 C2系統(tǒng)的水利計算（1）對各管段進行編號，標出管段長度和各排風點的排風量。（2）選定最不利環(huán)路，本系統(tǒng)選擇1-3-除塵器-4-風機-5為最不利環(huán)路。（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。根據(jù)表6，輸送含有粘土的空氣時，風管內(nèi)最小風速為，垂直風管為16m/s、水平風管為18m/s。表6 除塵風管最小風速（m/s）粉塵類型粉塵名稱垂直

26、風管水平風管礦物粉塵灰土、砂塵1618干細型砂1720金剛砂、剛玉粉1519考慮到除塵器及風管的漏風，管道4及5的計算風量為：管段1根據(jù)、，由工業(yè)通風第四版附錄9查出管徑和單位長度摩擦阻力。所選管徑應盡量符合附錄8的通風管道的統(tǒng)一規(guī)格。同理可查得管段3、4、5的管徑及比摩阻，具體結果見表7（4）確定管段2的管徑及單位長度摩擦阻力，見表7。（5）查工業(yè)通風第四版附錄10，確定各管段的局部阻力系數(shù)。1）管段1接受罩，查文獻得： 彎頭兩個，直流三通（13），查表得:2）管段2接受罩，查文獻得： 彎頭兩個，直流三通（13），查表得:3）管段3除塵器出口尺寸：，變徑管長度。查表得： 4）管段4除塵器出口

27、直徑為，變徑管長度。查表得：彎頭三個， 風機進口尺寸直徑為，變徑長度查表得：5）管段5風機出口尺寸：，變徑管長度查表得：彎頭三個，帶擴散管的傘形風帽，（6）計算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力，計算結果如表7所示。（7）阻力平衡 對并聯(lián)管路進行阻力平衡，匯合點A：, 為了使管段1、2達到阻力平衡，改變2的管徑，增大其阻力。 根據(jù)通風管道統(tǒng)一規(guī)格，取，其對應的阻力為： 此時仍大于百分之十，處于不平衡狀態(tài)，因此取，在運行時再輔以閥門調(diào)節(jié)，消除不平衡。（8）計算系統(tǒng)總阻力（9）選擇風機風機風量 風機風壓 選用風機 風機轉速皮帶傳動，配用型電動機，電機功率為表7 C2系統(tǒng)除塵系統(tǒng)水力計算表管段編號流量（

28、m³/h(m³/s)長度l(m)管徑D(mm)流速v(m/s)動壓Pd(Pa)局部阻力系數(shù)局部阻力Z（Pa)單位長度摩擦阻力摩擦阻力(Pa)管段阻力+Z(Pa)備注11404（0.39）16.118018194.40.96186.622354.2162.5732808（0.78）2.622018194.40.597.21744.2144.3542948.4（0.819）725016153.60.96147.51284212.252948.4（0.819）925016153.60.82125.91210894.321404（0.39）8.218016153.60.67102.918147.6250.