工業(yè)通風與除塵-2

工業(yè)通風與除塵2——直流式空調系統(tǒng)的課程設計答辯人：設計題目如圖1所示的直流式空調系統(tǒng)，已知每個風口的風量為1500m3/h，空氣處理裝置的阻力(過濾器50Pa，表冷器150Pa，加熱器70Pa，空氣進出口及箱體內附加阻力35Pa)為305Pa；空調房間內的正壓為10Pa，管道材料為鍍鋅鋼板。設計風道尺寸并計算選擇通風機。其中：A、D-百葉風口；B、C-多葉調節(jié)閥；F-風機；AHU-一般型空調箱本組設計特點

題目給定了直流式空調系統(tǒng)的相關信息，可以進行風道大小尺寸的計算和風機的選擇。但為了更好地把理論知識聯系實際運用，進一步消化和鞏固本課程所學的內容，并使所學的知識系統(tǒng)化，練習運用所學理論知識進行系統(tǒng)設計的初步能力。本小組各成員對設計背景（假定系統(tǒng)使用場所）假定了多種設計方案。并且查閱相關資料后對粉塵源分布情況進行假設，除塵管道設計、排風罩設計、除塵器選擇、通風機選擇、并做了相應的設計總結及設計心得體會。高順義王鈺瑩趙智傳姚曉芳小組隊員（5人）制鞋廠原料加工車間風管設計為矩形管紡織廠染料噴漆車間制鞋廠原料加工車間風管設計為圓管燕郊神威藥業(yè)原料加工車間陳州華科機械拋光車間矩形風管設計個人設計作品演示01part前言工業(yè)通風是通風工程的重要部分，其主要任務是，控制生產過程中產生的粉塵、有害氣體、高溫、高濕，創(chuàng)造良好的生產環(huán)境和保護大氣。做好工業(yè)通風工作，一方面能夠改善生產車間及其周圍的空氣條件，防止職業(yè)病的產生、保護人民健康、提高勞動生產率；另一方面可以保證生產正常運行，提高產品質量。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，散發(fā)的工業(yè)有害物的種類和數量日益增加，大氣污染已經成為了一個全球性的問題。如何做好工業(yè)通風，職業(yè)安全健康管理以及環(huán)境保護是我們安全工作人員的一項重要職責。此次課程設計為工業(yè)通風中的直流式空調系統(tǒng)設計，主要要將華北科技學院拋光車間產生的大量鎂粉塵通過合理有效的除塵系統(tǒng)來凈化空氣，提高工作區(qū)及其周圍環(huán)境的空氣質量。車間中的粉塵濃度達到一定值可能會造成爆炸，嚴重影響人們的生產生活和社會的安定和諧。因此需采取有效的通風措施在有害物產生地點把它們收集起來，經過凈化處理排至室外，使車間內有害物濃度低至國家衛(wèi)生標準規(guī)定的最高允許濃度以下。目錄CONTENTS01~05一、本次設計的目的和任務Part106~08二、粉塵源分布情況分析Part209~12三、除塵管道設計Part313~15四、排風罩設計Part416~20五、除塵器選擇Part521~25六、通風機選擇Part633~42七、通風除塵系統(tǒng)的日常安全管理措施Part7Part8Part9八、設計心得體會九、參考文獻及附表43~4526~32一、本次設計的目的和任務1.1設計題目如圖1所示的直流式空調系統(tǒng)，已知每個風口的風量為1500m3/h，空氣處理裝置的阻力(過濾器50Pa，表冷器150Pa，加熱器70Pa，空氣進出口及箱體內附加阻力35Pa)為305Pa；空調房間內的正壓為10Pa，管道材料為鍍鋅鋼板。設計風道尺寸并計算選擇通風機。其中：A、D-百葉風口；B、C-多葉調節(jié)閥；F-風機；AHU-一般型空調箱1.2設計背景在華科的鎂件拋光車間生產過程中，產生大量的顆粒粉塵（主要是鎂粉）和纖維粉塵。這些粉塵均有著易燃的共性，所以不但使工作條件變差，危害工人身體健康，而且一旦當車間內鎂粉濃度達到或超過爆炸濃度時，可能會導致更大的人身危害及國家財產損失。假定參數：拋光車間面積38平方米，鎂粉密度：1.71g/cm3粉塵（砂、布、紙纖維顆粒）密度：1.04g/cm3燃點：t=520℃爆炸濃度：20g/m3在受到大于0.5mpa大氣壓力時，鎂粉塵發(fā)生爆炸車前有害物最高允許濃度：y=10mg/m3除塵系統(tǒng)排放標準：y=100mg/m31.3直流式空調系統(tǒng)簡介直流式空調系統(tǒng)就是采用直流調速技術的空調系統(tǒng)，也就是我們通俗地稱為直流變頻空調。直流變頻壓縮機轉子采用稀土永磁材料制作而成，其工作原理為：定子產生旋轉磁場與轉子永磁磁場直接作用，實現壓縮機運轉。可以通過改變送給電機的直流電壓來改變電機的轉速，直流變頻壓縮機不存在定子旋轉磁場對轉子的電磁感應作用，克服了交流變頻壓縮機的電磁噪音與轉子損耗，具有比交流變頻壓縮機效率高與噪音低特點，直流變頻壓縮機效率比交流變頻壓縮機高10%-30%，噪音低5分貝-10分貝。所謂的“變頻空調”是與傳統(tǒng)的“定頻空調”相比較而產生的概念。眾所周知，我國的電網電壓為220伏、50赫茲，在這種條件下工作的空調稱之為“定頻空調”。由于供電頻率不能改變，傳統(tǒng)的定頻空調的壓縮機轉速基本不變，依靠不斷地“開、?！眽嚎s機來調整室內溫度，其一開一關之間容易造成室溫忽冷忽熱，并消耗較多電能。而與之相比的“變頻空調”變頻器改變壓縮機供電頻率，調節(jié)壓縮機轉速，依靠壓縮機轉速的快慢達到控制室溫的目的，室溫波動小、電能消耗少，其舒適度得到較大提高。運用變頻控制技術的變頻空調，可根據環(huán)境溫度自動選擇制熱、制冷和除濕運轉方式，使居室在短時間內迅速達到所需要溫度，并在低轉速、低能消耗狀態(tài)下以較小的溫差波動，實現了快速、節(jié)能和舒適控溫效果。三、除塵管道設計3.1風道設計的基本原則風道布置直接與工藝、土建、電氣、給排水等專業(yè)關系密切，應相互配合、協(xié)調一致。1．空調系統(tǒng)的風道在布置時應考慮使用的靈活性。2．風道的布置應符合工藝和氣流組織的要求。3．風道的布置應力求順直，避免復雜的局部管件。4．風管上應設置必要的調節(jié)和測量裝置（如閥門、壓力表、溫度計、風量測定孔、采樣孔等）或預留安裝測量裝置的接口。5．風道布置應最大限度地滿足工藝需要，并且不妨礙生產操作。6．風道布置應在滿足氣流組織要求的基礎上，達到美觀、實用的原則。3.2風道設計的基本任務

3.2.1風管材料的選擇1.用作風管的材料有薄鋼板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃鋼板、膠合板、鋁板、磚及混凝土等。薄鋼板有普通薄鋼板和鍍鋅薄鋼板兩種，厚度一般為0.5~1.5mm左右。2需要經常移動的風管：大多采用柔性材料制成各種軟管，如塑料軟管、金屬軟管、橡膠軟管等。3.對于有防腐要求的空調工程，可采用硬聚氯乙烯塑料板或玻璃鋼板制作的風管。硬聚氯乙烯塑料板表面光滑，制作方便，但不耐高溫，也不耐寒，在熱輻射作用下容易脆裂。所以，僅限于室內應用，且流體溫度不可超過-10~+60℃。4.以磚、混凝土等材料制作風管，主要用于與建筑、結構相配合的場合。為了減少阻力、降低噪聲，可采用降低管內流速、在風管內壁襯貼吸聲材料等技術措施。5、采用組合式風柜全風系統(tǒng)。一般風量比較大風壓較高，送風距離長，采用鋼板和玻璃鋼比較好，強度較高。3.2.1風管材料的選擇6、采用吊裝風柜或管道式分體空調。采用復合風管比較好，安裝簡單，速度快，重量輕。7、采用風機盤管。這樣的商場一般層高不大，用復合風管和鋼板均可。8、鋼板風道加工比較麻煩，安裝后還要保溫，施工速度比較慢?？梢钥紤]采用卷板，共板法蘭加工提高生產速度。9、復合風管強度太低，低速低壓時使用比較好。如果需要加內支撐，施工速度會很慢。10、玻璃風管主要是加工麻煩，一旦方案修改，就廢了?，F場加工又難以保證質量。運輸費也是必須要考慮的。11、另外考慮到排風排煙一般采用鋼板或玻璃鋼的比較好，從施工管理方面考慮，盡量減少材料種類。綜合上述，本設計采用鍍鋅薄鋼板，該種材料做成的風管優(yōu)點是使用壽命長，其材料來源廣泛，摩擦阻力小，風道制作快速方便，通?？稍诠S預制后送至工地，也可在施工現場臨時制作，易于工業(yè)化加工制作、方便安裝、能承受較高的溫度，便于維修更換，經濟。各種材料的粗糙度表3.2.2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，圓形風管其彎頭與三通需較長距離，管件放樣、制作相對矩形風管困難，布置時不易與建筑，結構配合，明裝時不易布置得美觀。而矩形風管占由空間較小，易加工、好布置，能充分利用建筑空間，彎頭、三通等部件的尺寸較圓形風管的部件小，且矩形風管易于布置、明裝較美觀的特點。因此本設計采用矩形風管，而且矩形風管的高寬比控制在2.5以下。常用矩形風管的規(guī)格如右表所示。為了減少系統(tǒng)阻力，進行風道設計時，矩形風管的高寬比宜小于6，最大不應超過10。外邊長（長×寬）(mm)120×120320×200500×400800×6301250×630160×120320×250500×500800×8001250×800160×120320×320630×2501000×3201250×1000200×160400×200630×3201000×4001600×500200×200400×250630×4001000×5001600×630250×120400×320630×5001000×6301600×800250×160400×400630×6301000×8001600×1000250×200500×200800×3201000×10001600×1250250×250500×250800×4001250×4002000×800320×160500×320800×5001250×5002000×10003.3系統(tǒng)軸測圖繪制與編號詳情見使用課程設計說明書3.4沿程阻力與局部阻力計算3.5支路計算與阻力平衡3.6系統(tǒng)總阻力的計算4.計算結果分析通風管道的計算是在系統(tǒng)和設備布置，風管材料、各送排風點的位置和風量均已確定的基礎上進行的。起主要目的是，確定各管段的管徑和阻力，保證系統(tǒng)內達到要求的風量分配。在確定風管斷面尺寸時，應該用附錄6所列的通風管道統(tǒng)一規(guī)格，以利于工業(yè)化加工制作。風管斷面尺寸確定后應該按照管內實際流速計算阻力。為保證各送、排風點達到預期的風量，兩并聯支路的阻力必須保持平衡。對一般的通風系統(tǒng)，兩支管的阻力應不超過15%；除塵系統(tǒng)應不超過10%。最后確定風機的型號和動力消耗。四、排風罩設計4.1排風罩的設計原則應遵循型式適宜、風量適中、強度足夠、檢修方便的原則，并滿足以下要求：1、排風罩型式的確定，必須在先研究熟悉有害物的特點及其散發(fā)情況，了解工藝設備的結構及使用特點的基礎上進行，首先考慮采用密閉罩，其次考慮采用半密閉罩、上吸罩、側吸罩等排風；2、在不影響操作的前提下，排風罩應盡可能包圍或靠近有害物發(fā)生源，使有害物局限較小的范圍，便于捕集與控制；3、排風罩的吸入氣流已受到有害物的污染，不允許再經過操作者呼吸區(qū)；4、排風罩吸氣氣流方向應盡可能與有害物運動氣流一致；5、一般上吸罩罩口面積不應小于有害物擴散區(qū)的水平面積；側吸罩罩口面積在不影響操作的情況下，應盡量加大，以擴大排風罩的吸氣區(qū)域；6、排風罩罩口風速及吸入風速應結合工藝特點，使其滿足相應設計要求；7、排風罩在可能的情況下，應盡量加設罩口圍擋，以減少無效氣流的干擾；8、排風罩要盡可能避免或減弱干擾氣流對吸氣氣流的干擾；9、排風罩應力求結構簡單、造價低、便于制作、安裝與維修4.1排風罩的設計原則4.2排風形式4.3排風量計算五、除塵器選擇5.1除塵器的選擇原則l、按處理氣體量選型

處理氣體l量的多少是決定除塵器大小類型的決定性因素，對大氣量，一定要選能處理大氣量的除塵器，如果用多個處理小氣量的除塵器并聯使用往往是不經濟的；對較小氣量要比較用哪一種類型的除塵器最經濟、最容易滿足塵源點的控制和粉塵排放的環(huán)保要求。由于除塵器進入實際運行后．受操作和環(huán)境條件影響有時是不易預計的，因此，在決定設備的容量時，需保證有一定的余量或預留一些可能增加設備的空間。5.1除塵器的選擇原則2、按粉塵的分散度和密度選型粉塵分散度對除塵器的性能影響很大，而粉塵的分散度相同，由于操作條件不同也有差異。因此，在選擇除塵器的型式時，首要的是確切掌握粉塵的分散度，如粒徑多在10υm以上時可選旋風除塵器。在粒徑多為數微米以下，則應選用靜電除塵器、袋式除塵器，而具體選擇，可以根據分散度和其他要求，參考常用除塵器類型與性能表進行初步選擇；然后再依照其他條件和介紹的除塵器種類和性能確定。粉塵密度對除塵器的除塵性能影響也很大。這種影響表現最為明顯的是重力、慣性力和離心力除塵器。所有除塵器的一個共同點是堆積密度越小，塵粒分離捕集就越困難，粉塵的二次飛揚越嚴重，所以在操作上與設備結構上應采取特別措施。5.1除塵器的選擇原則3、按氣體含塵濃度選型

對張力、慣性和旋風除塵器。一般說來，進口含塵濃度越大，除塵效率越高，可是這樣又會增加出口含塵濃度，所以不能僅從除塵效率高就籠統(tǒng)地認為粉塵處理效果好，對文氏洗管除塵器、噴射洗滌器等濕式除塵器，以初始含塵濃度在10g／m以下為宜；對袋式除塵器，含塵濃度愈低，除中性能愈好，在較高初始濃度時。進行連續(xù)清灰，壓力損失和排放濃度也能滿足環(huán)保要求。電除塵器初始濃度在30g/m3以下，不加預除出塵器可以使用。5.1除塵器的選擇原則4、粉塵黏附性對選型的影響粉塵和壁面的黏附機理與粉塵的比表面積和含濕量關系很大。粉塵粒徑d越小，比表面積越大含水量越多，其黏附性也越大。在旋風除塵器中，粉塵因離心力黏附于壁面上，有發(fā)生堵塞的危險；而對袋式除塵器黏附的粉塵容易使過濾袋的孔道堵塞，對電除塵器則易使放電極和集塵極積塵。5、塵比電阻對選型的影響粉塵的比電阻隨含塵氣體的溫度、濕度不同有很大變化，對同種粉塵，在100～200℃之間比電阻值最大；如果含塵氣體加硫調質則比電阻降低。電除塵器的粉塵比電阻應該在104～1011Ω·cm范圍之內。因此，在選用電除塵器時，需事先掌握粉塵的比電阻，充分考慮含塵氣體溫度的選擇和含塵氣體性質的調整。5.1除塵器的選擇原則6、含塵氣體溫度對選型的影響干式除塵器設備原則上必須在含塵氣體露點以上的溫度下進行。在濕式除塵器中，由于水的蒸發(fā)和排放到大氣后的冷凝等原因，應盡可能在低溫下進行處理。在過濾除塵器中，直接或間接地處理含塵氣體的溫度應降低到濾布耐熱溫度以下。玻璃纖維濾布的使用溫度一般在250℃以下；其他濾布則在80—200℃之間。在電除塵器中，使用溫度可達400℃。同時，要考慮粉塵的比電阻和除塵器結構熱膨脹來選擇處理含塵氣體的溫度。5.2處理風量的計算六、通風機選擇

6.1選擇原則1、在選擇通風機前，應了解國內通風機的生產和產品質量情況，如生產的通風機品種、規(guī)格和各種產品的特殊用途，新產品的發(fā)展和推廣情況等，還應充分考慮環(huán)保的要求，以便擇優(yōu)選用風機。2、所選用的新風機應考慮充分利用原有設備、適合現場制作安裝及安全運行等問題。3、根據通風機輸送氣體的物理、化學性質的不同，選擇不同用途的通風機。如輸送有爆炸和易燃氣體的應選防爆通風機；排塵或輸送煤粉的應選擇排塵或煤粉通風機；輸送有腐蝕性氣體的應選擇防腐通風機；在高溫場合下工作或輸送高溫氣體的應選擇高溫通風機等。4、選擇離心式通風機時，當其配用的電機功率小于或等于75KW時，可不裝設僅為啟動用的閥門。當排送高溫煙氣或空氣而選擇離心鍋爐引風機時，應設啟動用的閥門，以防冷態(tài)運轉時造成過載。六、通風機選擇

5、在通風機選擇性能圖表上查得有二種以上的通風機可供選擇時，應優(yōu)先選擇效率較高、機號較?。赫{節(jié)范圍較大的一種，當然還應加以比較，權衡利弊而決定。6、對有消聲要求的通風系統(tǒng)，應首先選擇效率高、葉輪圓周速度低的通風機，且使其在最高效率點工作；還應根據通風系統(tǒng)產生的噪聲和振動的傳播方式，采取相應的消聲和減振措施。通風機和電動機的減振措施，一般可采用減振基礎，如彈簧減振器或橡膠減振器等。

7、如果選定的風機葉輪直徑較原有風機的葉輪直徑偏大很多時，為了利用原有電動機軸、軸承及支座等，必須對電動機啟動時間、風機原有部件的強度及軸的臨界轉速等進行核算。8、在選擇通風機時，應盡量避免采用通風機并聯或串聯工作。當不可避免時，應選擇同型號、同性能的通風機聯合工作。當采用串聯時，第一級通風機到第二級通風機之間應有一定的管路聯結。六、通風機選擇6.2通風機選擇七、通風除塵系統(tǒng)的日常安全管理措施7.1.平臺、梯子及照明對經常檢查維修的地點，應設安全通道。在檢查維修處，如有危及安全的運動物體，均需設防護罩。人可能進入而又有墜落危險的開口處，應設有蓋板或安全欄桿。除塵設備的內部應設36V檢修照明燈，大、中型除塵器的平臺、梯子、儲灰倉及輸灰裝置處應設220V照明燈。照明燈的最低光照密度10lx，適用光源為汞燈或鈉燈。7.2防雷及防靜電此處除塵器在非防雷保護范圍區(qū)域，設立防雷裝置，并且設置設備和金屬結構的接地以及管道的接地。7.3防火防爆七、通風除塵系統(tǒng)的日常安全管理措施7.3防火防爆為了防止空氣中的可燃物含量達到爆炸極限，遇到電火花、金屬碰撞引起的火花或其它貨源而爆炸。雖然此處拋光車間里是布輪與金屬接觸，不會產生電火花，為了以防萬一，還是應注意一下。7.4袋式除塵器管理運行前應檢查除塵器各個檢查門是否關閉嚴密，各轉動或傳動部件是否潤滑良好；處理熱、濕的含塵氣體時，除塵器開車前應先預熱濾袋，使其超過露點溫度，以免塵粒粘結在濾袋上。一般預熱約5～15min。預熱期間濾袋和風機需一直運轉，而清灰機構不運行。預熱完成，則整個系統(tǒng)才可投入正常運行。如系統(tǒng)另外設有熱風加熱裝置，則應先運行；運行時，要始終保持除塵器灰斗下面排灰裝置運轉。不宜將除塵器的下部決斗作貯灰用；定期檢查除塵器壓力損失是否符合設計要求，清灰機構運行是否正常；在停車后，清灰機構還需運行幾分鐘，以清除濾袋上的積塵；經常檢查濾袋有無破損、脫落等現象，并立即解決。檢查方法可采?。河^察粉塵排放濃度，是否冒灰，檢查濾袋干凈一側，如發(fā)現有局部粉塵有明顯粘結，通常表明對面濾袋有破損；檢查濾袋出口花板有否積灰等；檢查分室反吹的各除塵室，排風及進風閥門動作是否協(xié)調正常；注意脈