大氣污染控制課程設(shè)計--大氣車間除塵系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　大氣車間除塵系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　1．課程設(shè)計題目描述和要求</p><p><b>　　設(shè)計基礎(chǔ)資料如下：</b></p><p><b>　?。?）打磨機</b></p><p>　　本打磨車間打磨的是鋁件，共有兩種型號的打磨機：A型與B型。其中A型打磨機共8臺，外

2、形尺寸(mm)為700×600×1200；B型打磨機共6臺，外形尺寸(mm)為600×600×1200(對A型與B型打磨機的粉塵收集分別采用不同的吸氣罩)。</p><p>　　并已知A型打磨機產(chǎn)塵量為8kg/h，B型打磨機產(chǎn)塵量為10kg/h。</p><p>　?。?）本系統(tǒng)產(chǎn)生粉塵的粒徑分布如表1所示。</p><p>

3、　　表2-1 粉塵粒徑分布情況</p><p>　　含塵空氣密度為1.204kg/m3，氣體溫度為常溫。</p><p><b>　　（3）土建資料</b></p><p>　　本通風(fēng)系統(tǒng)的打磨車間位于廠房的二樓，二樓地面標高為4.0m。</p><p>　　打磨車間的平面圖如下：</p><p>

4、;　　圖2-1 打磨車間平面圖</p><p><b>　　設(shè)計內(nèi)容：</b></p><p>　?。?）打磨車間凈化系統(tǒng)的設(shè)計；</p><p>　　（2）集氣罩的設(shè)計；</p><p>　?。?）旋風(fēng)除塵器設(shè)計；</p><p><b>　?。?）煙囪的設(shè)計；</b>&l

5、t;/p><p>　?。?）除塵系統(tǒng)的平面布置圖、主要設(shè)備圖(集氣罩和旋風(fēng)除塵器的詳圖)的繪制。</p><p><b>　　設(shè)計要求：</b></p><p>　　在規(guī)定的時間內(nèi)完成以上設(shè)計內(nèi)容，并提交課程設(shè)計報告書和設(shè)計圖紙。課程設(shè)計報告應(yīng)包括：前言、基本原理或理論、設(shè)計計算書、結(jié)論、簡圖（框圖、流程圖）、參考資料等，報告應(yīng)書寫工整，文句通順、

6、精煉、邏輯性強，圖和曲線的繪制應(yīng)符合規(guī)范。字數(shù)不少于2000字；設(shè)計圖紙（包括打磨車間凈化系統(tǒng)平面布置圖；集氣罩大樣圖；旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)詳圖），圖紙應(yīng)布局合理，比例恰當，線條分明，字體工整，符合國家制圖標準。</p><p>　　2．課程設(shè)計報告內(nèi)容</p><p><b>　　2.1前言</b></p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，給車間空氣和

7、周圍大氣帶來相應(yīng)的污染，其中粉塵是主要的污染物之一，它是造成塵肺、矽肺、石棉肺等職業(yè)病的根源。工業(yè)通風(fēng)除塵的任務(wù)就是有效地控制污染源散發(fā)粉塵，同時將含塵氣流中的粉塵清除至排放標準規(guī)定值后排放至室外，以保證室內(nèi)外環(huán)境的衛(wèi)生條件。</p><p>　　為了防止粉塵的危害，我國制定了工作區(qū)的粉塵排放標準。近年來，由于這些標準不斷提高，極大地促進了工業(yè)通風(fēng)除塵技術(shù)的迅速發(fā)展。目前，對粉塵運動的規(guī)律以及各種捕塵機理的理論研

8、究已大大前進了一步。與此同時，出現(xiàn)了許多高性能的通風(fēng)除塵設(shè)備，特別是各類除塵器。</p><p>　　雖然生產(chǎn)工藝和凈化技術(shù)在不斷完善，人們也在想方設(shè)法減少污染物的排放量，但整體來說，我國工業(yè)粉塵污染情況仍然比較嚴重。表3-1為2000年~2006年工業(yè)粉塵排放量統(tǒng)計表。從表3-1我們可以看出，我國工業(yè)粉塵的產(chǎn)量大體呈現(xiàn)遞減趨勢（2004年除外）。雖然排放量呈現(xiàn)下降趨勢，但是粉塵排放總量數(shù)目龐大，工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境造

9、成的污染越來越嚴重，可見對粉塵的治理工作仍然任重而道遠。</p><p>　　表3-1 全國近年工業(yè)粉塵排放量</p><p>　　工業(yè)通風(fēng)除塵的目的在于防止粉塵對室內(nèi)（車間內(nèi)）空氣以對室外大氣的污染。為此，一方面需要將生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生的粉塵（連同運載風(fēng)塵的氣體）予以捕集，不使其散發(fā)到室內(nèi)，污染室內(nèi)環(huán)境；另一方面需要將含塵氣體進行凈化，將其中的粉塵清除至排放標準值以后排入大氣，防止污染室外廠區(qū)

10、（以及居住區(qū)）的大氣。要控制打磨生產(chǎn)過程中的粉塵及有害氣體是搞好車間安全生產(chǎn)、勞動保護和防止環(huán)境污染的重要而又帶普遍性的問題，也是實現(xiàn)打磨生產(chǎn)過程現(xiàn)代化、優(yōu)化必不可少的環(huán)節(jié)。</p><p>　　打磨工藝作為工業(yè)生產(chǎn)的常規(guī)環(huán)節(jié)，長期以來，由于存在生產(chǎn)規(guī)模大、能耗密集等特點，一直被認為是粉塵排放量大、廢棄物多、污染重的車間。鋁件打磨車間主要是進行鋁制品的打磨、拋光，以使鋁制品實現(xiàn)使用功能和外觀優(yōu)化。</p&g

11、t;<p>　　在整個打磨過程中會產(chǎn)生大量鋁粉塵，如不進行及時有效的收集鋁粉塵，就會對環(huán)境造成了極其嚴重的污染，對工人的身體健康造成了較大損害。同時打磨車間如不采取有力措施對粉塵加以控制，大量排放物除了危害人們身體的健康，還是一項很大的經(jīng)濟損失。這樣一來，一方面增加了原材料消耗量，另外還損失了成品，勢必提高產(chǎn)品成本。因此，搞好防塵，減少飛灰，回收物料，不僅是一個有關(guān)勞動衛(wèi)生和環(huán)境衛(wèi)生的問題，而且也是一個直接影響生產(chǎn)的經(jīng)濟問

12、題。</p><p>　　本設(shè)計項目的提出，目的在于根據(jù)現(xiàn)有條件，分析產(chǎn)生問題的根源，研究、采取先進的除塵技術(shù)，選擇有效的除塵方式，改進設(shè)計，以便很好地解決車間、廠區(qū)的環(huán)境污染問題。</p><p><b>　　2.2除塵系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　在通風(fēng)除塵工程設(shè)計中需滿足的國家相關(guān)環(huán)保標準規(guī)定：</p><p&

13、gt;　　(1)工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準（TJ36-79）中，規(guī)定生產(chǎn)性粉塵車間最高允許濃度規(guī)定鋁、鋁合金粉塵4mg/m3； </p><p>　　(2)在國家大氣污染物綜合排放標準（GB16297-1997）中規(guī)定如表3-2。</p><p>　　表3-2 砂輪磨塵綜合排放標準</p><p>　　(3) 在工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準（GB12348--90）中規(guī)定（LAe

14、q）：三類標準（工業(yè)區(qū)）晝間65dB，夜間55dB；</p><p>　　(4) 風(fēng)機噪聲標準：通風(fēng)機噪聲限值按JB/TQn341-84執(zhí)行。</p><p>　　本通風(fēng)除塵系統(tǒng)主要由集氣罩、除塵器、風(fēng)管、風(fēng)機、輸排灰系統(tǒng)、煙囪等組成。圖3-1為整體設(shè)計簡圖。</p><p>　　圖3-1 整體設(shè)計簡圖</p><p>　　1-總風(fēng)管；2-旋

15、風(fēng)除塵器；3-卸灰閥；4-螺旋輸送機；</p><p>　　5-貯灰罐；6-風(fēng)機；7-消音箱；8-煙囪</p><p><b>　　2.3集氣罩設(shè)計</b></p><p>　　集氣罩是整個通風(fēng)除塵系統(tǒng)的重要組成部分，它的主要作用是將產(chǎn)塵源散發(fā)的粉塵予以捕集，不向工作區(qū)和周圍擴散。集氣罩的選擇和設(shè)計合理與否，不僅直接影響到工作區(qū)的衛(wèi)生狀況，而且

16、還會導(dǎo)致設(shè)備及能源浪費，經(jīng)濟效益降低。因此，為排風(fēng)量在很大程度上取決于集氣罩的合理設(shè)置。</p><p>　　按集氣罩的形式，集氣罩可分為密閉罩和局部集氣罩等。密閉罩是將產(chǎn)塵源點或整個設(shè)備密閉，是控制塵源的有效辦法，在實際生產(chǎn)中應(yīng)用得非常普遍。</p><p>　　但是在很多情況下，由于工藝或操作的要求，不可能設(shè)置各種密閉形式的密閉罩，則可采用局部集氣罩。我們的打磨機就屬于這一情況?？紤]到

17、車間設(shè)備和生產(chǎn)，決定采用局部集氣罩比較切合實際。局部集氣罩主要是依靠罩口的吸氣，在塵源處造成一定的流速，使其大于該粉塵源的吸捕速度，從而將粉塵吸入罩內(nèi)。由于局部集氣罩較密閉罩所需的抽風(fēng)量要大很多，因此在設(shè)計時必須考慮以下的主要原則：</p><p>　　(1)能夠保證將工作地點所產(chǎn)生的有害氣體、蒸汽或灰塵及時排除干凈，不至于散布到車間的空氣中去；</p><p>　　(2)隨著有害物被吸走

18、的空氣愈少愈好。因為這樣，裝置費用和維持費用都可以減少；</p><p>　　(3)不妨礙工作人員的生產(chǎn)操作，或使技術(shù)操作變得比未裝置局部吸氣通風(fēng)設(shè)備以前更為復(fù)雜和生產(chǎn)所需的時間延長；</p><p>　　(4)不至于因裝置局部吸氣設(shè)備，而使觀察生產(chǎn)過程發(fā)生困難。</p><p>　　本打磨車間有兩種型號的打磨機：A型與B型。其中A型打磨機共8臺，外形尺寸(mm)為

19、700×600×1200；B型打磨機共6臺，外形尺寸(mm)為600×600×1200。對A型與B型打磨機的粉塵收集分別采用不同的集氣罩。</p><p>　　A型（傘形罩）的計算：</p><p>　　A=a+0.8H HA,A=921 H=276.3</p><p>　　取H=260 A=700+0.8*260=908

20、mm</p><p>　　B=600+0.8*260=808mm</p><p>　　集氣罩上設(shè)置擋板:(參數(shù)：k=1.4 c=2a+b H=0.3A v0<(0.9`1.0)</p><p>　　計算流量QA=KCHv0=1.4*（2*0.7+0.6）*0.26*0.9=0.6552m3/s=2358m3/h</p><p>　　B型

21、（側(cè)吸罩）的計算：</p><p>　　側(cè)吸罩自由懸掛，有法蘭式擋板，流量計算公式QB=0.75（10x2+F）vx</p><p>　　A=600mm B=700mm 則F=0.6*0.7=0.42mm2</p><p>　　取vx=0.25 x取1m，</p><p>　　計算流量QB=0.75*(10*1+0.42)*0.25=

22、1.95375 m3/s=7033.5 m3/h</p><p>　　Q總=8QA+6QB=8*2358.72+6*7033.56=61082.76 m3/h</p><p>　　2.4旋風(fēng)除塵器設(shè)計</p><p>　　除塵器是通風(fēng)除塵系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一，它的工作質(zhì)量直接影響排往室外的粉塵濃度高低，決定工作環(huán)境的衛(wèi)生條件。</p><p>

23、;　　在負壓操作系統(tǒng)中（風(fēng)機置于除塵器后，除塵器內(nèi)為負壓），如果除塵器的效率不高，會導(dǎo)致風(fēng)機葉輪迅速磨損，除了直接的經(jīng)濟損失外，還會影響正常生產(chǎn)，甚至造成停產(chǎn)檢修。</p><p>　　衡量一個除塵器性能好壞的重要指標是除塵效率，旋風(fēng)除塵器雖然在一般情況下效率較低，但當粉塵顆粒較粗時，可以達到中效甚至高效除塵，而且性價比好、節(jié)省電能。我們的打磨車間產(chǎn)生的粉塵大部分是比較大的顆粒，所以我們除塵系統(tǒng)選擇旋風(fēng)除塵器。&

24、lt;/p><p>　　旋風(fēng)除塵器的選型原則有以下幾方面：</p><p>　　(1) 旋風(fēng)除塵器凈化氣體量應(yīng)與實際需要處理的含塵氣體量一致。選擇除塵器直徑時應(yīng)盡量小些。如果要求通過的風(fēng)量較大，可采用若干個小直徑的旋風(fēng)除塵器并聯(lián)為宜；</p><p>　　(2) 旋風(fēng)除塵器入口風(fēng)速要保持18~23m/s。低于18m/s時，其除塵效率下降；高于23m/s時，除塵效率提高不

25、明顯，但阻力損失增加，耗電量增高很多；</p><p>　　(3) 選擇除塵器時，要根據(jù)工況考慮阻力損失及結(jié)構(gòu)形式，盡可能使之動力消耗減少，且便于制造維護；</p><p>　　(4) 旋風(fēng)除塵器能捕集到的最小塵粒應(yīng)等于或稍小于被處理氣體的粉塵粒度；</p><p>　　(5) 當含塵氣體溫度很高時，要注意保溫，避免水分在除塵器內(nèi)凝結(jié)。假如粉塵不吸收水分，露點為30

26、~50°C時，除塵器的溫度最少應(yīng)高出30°C左右，假如粉塵吸水性較強(如水泥、石膏和含堿粉塵等)，露點為30~50°C時，除塵器的溫度應(yīng)高出露點溫度40~50°C；</p><p>　　(6) 旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)的密閉要好，確保不漏風(fēng)。尤其是負壓操作，更應(yīng)注意卸料鎖風(fēng)裝置的可靠性；</p><p>　　(7) 易燃易爆粉塵(如煤粉)，應(yīng)沒有防爆裝置。防爆

27、裝置的通常做法是在入口管道上加一個安全防爆閥門；</p><p>　　(8) 當粉塵粘性較小時，最大允許含塵質(zhì)量濃度與旋風(fēng)筒直徑有關(guān)，即直徑越大其允許含塵質(zhì)量濃度也越大。</p><p>　　旋風(fēng)除塵器的選型計算主要包括類型和簡體直徑及個數(shù)的確定等內(nèi)容。一般步驟和方法如下：</p><p>　　(1)除塵系統(tǒng)需要處理的氣體量。當氣體溫度較高、含塵量較大時，其風(fēng)量和密

28、度發(fā)生較大變化，需要進行換算。若氣體中水蒸氣含量較大時，亦應(yīng)考慮水蒸氣的影響。</p><p>　　(2)根據(jù)所需處理氣體的含塵質(zhì)量濃度、粉塵性質(zhì)及使用條件等初步選擇防塵器類型。</p><p>　　(3)根據(jù)需要處理的含塵氣體量Q，按下列式算出除塵器直徑：</p><p><b>　　(-)</b></p><p>　

29、　式中，D——除塵器直徑，m；</p><p>　　vP——除塵器簡體凈空截面平均流速，m/s，根據(jù)前人的研究結(jié)果，vP的取值范圍為1.3~5.2 m/s[22]；</p><p>　　Q——操作溫度和壓強下的氣體流量，m3/h。</p><p>　　根據(jù)公式(-)取vp=5m/s,帶入流量，計算得除塵器直徑：</p><p><b&g

30、t;　　D=2.079m</b></p><p>　　根據(jù)風(fēng)量Q，以及公式(-)計算得到的除塵器直徑D，選擇 XLP/B22.5型，</p><p>　　詳細參數(shù)見圖紙標注。</p><p>　　旋風(fēng)除塵器的流體阻力，用氣體進口到出口的壓力損失表示，當忽略進口和出口管中的流體動壓差時，可按下式計算：</p><p><b&g

31、t;　　(-)</b></p><p>　　式中，——流體阻力，Pa；</p><p>　　——阻力系數(shù)，參見表；</p><p>　　——除塵器進口氣流速度，m/s；</p><p>　　——含塵氣體密度，kg/m3。</p><p>　　管段設(shè)計： 支管的設(shè)計</p><p>　

32、?、?③</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　管段①②：Q1=2359 m3/h Q2=2359 m3/h 查表得：</p><p>　　d=280mm =0.0686 動壓72.7pa 風(fēng)速11.0m/s</p><p>　　則

33、摩擦力壓力損失為L1= l**=10*0.0686*72.7=49.9pa</p><p>　　各管件局部壓損系數(shù)（查手冊）為：</p><p>　　集氣罩1：=0.12；90。彎頭(R/D=1.5), =0.25;30.直流三通, 21=0.12(對應(yīng)直通管動壓的局部壓損系數(shù))。</p><p>　　=0.125+0.25+0.12=0.49</p>

34、<p>　　則局部壓損：m1==0.49*72.7=35.62pa</p><p>　　管段③：Q3=2359*2=4718 m3/h v=16.6m/s =0.0563 動壓pa=165.6pa D=320mm</p><p>　　則摩擦力壓力損失為L1=l**=10*0.0563*156.6=93.23pa</p><p>　　局部壓損為合流三

35、通對應(yīng)的總管動壓的壓力損失，其局部壓損系數(shù)21=0.11；除塵器壓力損失為981pa（進出口壓損忽略不計）。</p><p>　　則局部壓損：m1=0.15*165.6+981=1005.84pa</p><p>　　旋風(fēng)除塵器除塵效率的計算步驟為： </p><p>　　(1)測定粉塵的粒級質(zhì)量百分數(shù)f(包括f1、fb或fh，E和f’)。找出粒徑x與f或小于該粒徑

36、x的質(zhì)量累計百分數(shù)f'之間函數(shù)關(guān)系。f'＝1-E，E為粉塵粒級分布的積分分數(shù)。即大于粒徑x的質(zhì)量累計百分數(shù)。</p><p>　　(2)由理論或半經(jīng)驗公式，求出該旋風(fēng)除塵器在一定操作工況(進口氣速，粉塵密度，氣體密度,黏度等)下，對某一粉塵粒徑x的分離效率。同時做出x-的曲線，即分級效率曲線。</p><p>　　根據(jù)大量實驗測定，不管是旋風(fēng)或其它除塵器，其分級效率均可表示

37、為： </p><p><b>　　(3.3)</b></p><p>　　式中，m——旋風(fēng)除塵器的特性指數(shù)；</p><p><b>　　a——特性系數(shù)；</b></p><p>　　d——粉塵粒徑，m。</p><p>　　當=50%時，d=d50代入式（3.3）中，經(jīng)推

38、導(dǎo)可得：</p><p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　式中，d50——分割粒徑，m。</p><p>　　將式（3.4）代入式（3.3）即得除塵效率公式為：</p><p><b>　　(3.5)</b></p><p>　　其中分割粒徑計算公式為：&

39、lt;/p><p><b>　　(3.6)</b></p><p><b>　　式中，</b></p><p><b>　　，見圖；</b></p><p>　　圖3-2 氣體的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與進口速度的關(guān)系</p><p>　　旋風(fēng)除塵器的特性指數(shù)m：</

40、p><p><b>　　(3.7)</b></p><p>　　式中，n——速度分布指數(shù)</p><p>　　其中速度分布指數(shù)n：</p><p><b>　　(3.8)</b></p><p>　　式中，D0——旋風(fēng)除塵器筒體直徑，m；</p><p>

41、　　T——絕對溫度，K。</p><p>　　(3) 計算相應(yīng)的與或，計算總效率。</p><p><b>　　(3.9)</b></p><p><b>　　2.5煙囪的設(shè)計</b></p><p>　　煙氣排放的原則有以下幾項：</p><p>　　(1) 排氣筒(煙囪)

42、高度應(yīng)高出周圍200m半徑范圍的建筑5m以上，不能達到該要求的排氣煙囪，應(yīng)按其高度對應(yīng)的排放速率標準值減少50%執(zhí)行。</p><p>　　(2) 兩個排放相同的污染物(不論其是否由同一生產(chǎn)工藝過程產(chǎn)生)的排氣筒，若其距離小于其幾何高度之和，應(yīng)合并視為一根等效排氣煙囪。若有3根以上的近距排氣煙囪，且排放同一種污染物時，應(yīng)以前兩根的等效排氣煙囪，依次與第三、第四根排氣煙囪取等效值。</p><p

43、>　　(3) 若某排氣簡的高度處于本標準列出的兩個值之間，其執(zhí)行的最高允許排放速率以內(nèi)插法計算。當某排氣筒的高度大于或小于本標準列出的最大或最小值時，以外推法計算其最高允許排放速率。</p><p>　　(4) 新污染源的排氣筒一般不應(yīng)低于15m。若某新污染源的排氣煙囪必須低于15m時，其排放速率標準值按外推計算結(jié)果再減少50%執(zhí)行。</p><p>　　(5) 新污染源的無組織排放

44、應(yīng)從嚴控制，一般情況下不應(yīng)有無組織排放存在，無法避免的無組織排放應(yīng)達到表5-3規(guī)定的標準值。</p><p>　　(6) 工業(yè)生產(chǎn)尾氣確需燃燒排放的，其煙氣黑度不得超過林格曼l級。</p><p>　　本系統(tǒng)中，除塵器為廠區(qū)最高的建筑物，故根據(jù)煙囪設(shè)計原則，煙囪高度應(yīng)比除塵器高出至少5m。同時根據(jù)表3-3，選擇煙囪的高度為20m。</p><p>　　總風(fēng)量 610

45、82.76 m3/h，則煙囪直徑為100mm。</p><p>　　表3-3 1997年1月1日后大氣污染物排放限值</p><p><b>　　3 </b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]譚天佑,梁鳳珍.工業(yè)通風(fēng)除塵技術(shù).北京:中國建筑工業(yè)出版社,1995

46、. </p><p>　　[2]宋文彪.空氣污染控制工程.北京:冶金工業(yè)出版社,1985.</p><p>　　[3]林明清.通風(fēng)除塵.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1982.</p><p>　　[4]羅輝,胡享魁等.環(huán)保設(shè)備設(shè)計與應(yīng)用.北京:高等教育出版社,1997.</p><p>　　[5]孫熙.袋式除塵技術(shù)與應(yīng)用.北京:機械工業(yè)出版社,20