打磨車間通風(fēng)除塵旋風(fēng)除塵器系統(tǒng)設(shè)計(jì)（課程設(shè)計(jì)） (2)

打磨車間通風(fēng)除塵旋風(fēng)除塵器系統(tǒng)設(shè)計(jì)（課程設(shè)計(jì)） (2),打磨車間通風(fēng)除塵旋風(fēng)除塵器系統(tǒng)設(shè)計(jì)（課程設(shè)計(jì)）,(2),打磨,車間,通風(fēng),透風(fēng),除塵,旋風(fēng),除塵器,系統(tǒng),設(shè)計(jì),課程設(shè)計(jì) 《大氣污染控制工程》課程設(shè)計(jì) 打磨車間通風(fēng)除塵旋風(fēng)除塵器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師：楊家寬教授 課設(shè)編寫者：江葉舟 班級(jí)：環(huán)境工程1101 學(xué)號(hào)：U201115881 華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 二0一四年五月 目 錄 一、局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景………………………………………………1 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)及目的………………………………………………………1 1.2設(shè)計(jì)資料………………………………………………………………1 二、局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………3 三、集氣罩………………………………………………………………………4 3.1集氣罩的設(shè)計(jì)原則……………………………………………………4 3.2選擇思路………………………………………………………………4 3.3方案選定………………………………………………………………5 3.4設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………5 四、管網(wǎng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………8 4.1管網(wǎng)設(shè)計(jì)原則…………………………………………………………8 4.2設(shè)計(jì)管網(wǎng)………………………………………………………………9 五、旋風(fēng)除塵器的選型…………………………………………………………14 5.1選型原則……………………………………………………………14 5.2初步選型……………………………………………………………15 5.3設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………16 六、通風(fēng)機(jī)的選型………………………………………………………………18 6.1通風(fēng)機(jī)的選型原則…………………………………………………18 6.2通風(fēng)機(jī)的選型………………………………………………………18 七、輸排灰裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………………………20 7.1卸灰閥的選擇………………………………………………………20 7.2螺旋輸送機(jī)計(jì)算…………………………………………20 八、排氣煙囪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………23 8.1煙囪設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)…………………………………………………23 8.1煙囪出口尺寸計(jì)算…………………………………………………23 九、工程經(jīng)濟(jì)概算………………………………………………………………25 十、致謝…………………………………………………………………………26 十一、附錄………………………………………………………………………27 一、局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)及目的 打磨車間在工作期間會(huì)產(chǎn)生各種粉塵和有害氣體，使空氣環(huán)境受到污染，對(duì)人的健康和生產(chǎn)過程以及生態(tài)造成危害，故需進(jìn)行通風(fēng)除塵設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)項(xiàng)目便是選用旋風(fēng)除塵器對(duì)打磨車間的通風(fēng)除塵系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),降低污染和對(duì)人體健康的危害。 1.2設(shè)計(jì)資料 （1）打磨機(jī)及車間布置 本打磨車間打磨的是鋁件，共有兩種型號(hào)的打磨機(jī)：A型與B型。其中A型打磨機(jī)共8臺(tái)，外形尺寸(mm)為700×600（長(zhǎng)×寬）；B型打磨機(jī)共6臺(tái)，外形尺寸(mm)為600×600（長(zhǎng)×寬）。已知A型打磨機(jī)產(chǎn)塵量為8kg/h，B型打磨機(jī)產(chǎn)塵量為10kg/h。要求對(duì)A型與B型打磨機(jī)的粉塵收集分別采用不同類型的吸氣罩。打磨機(jī)工作臺(tái)距二樓地面高1.2m。 本通風(fēng)系統(tǒng)的打磨車間位于廠房的二樓，二樓地面標(biāo)高為4.0m。打磨車間的平面圖如圖1所示。 圖1 打磨車間平面布置圖 （2）本系統(tǒng)產(chǎn)生粉塵的粒徑特性 粉塵分布如表1所示。 平均粒徑d(mm) 粒級(jí)分布f(%) 累計(jì)粒級(jí)分布f′(%) 25 3 3 50 7 10 75 13 23 100 70 93 125 6 99 150 1 100 表1 粉塵粒徑分布情況 含塵空氣密度為1.204kg/m3，氣體溫度為常溫。 二、局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 排氣通風(fēng)方式就是在局部污染源設(shè)置集氣罩，將會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成污染的污染氣流收集起來，并經(jīng)過凈化裝置凈化后排至室外。其基本原理是通過控制局部氣流，使局部工作范圍內(nèi)不受有害物的污染，以保證該范圍內(nèi)的空氣環(huán)境符合要求。 典型的局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)如圖2所示，通常由下述幾個(gè)部分組成。 圖2 打磨車間工作臺(tái)平面布置圖 a集氣罩 集氣罩是用來補(bǔ)集有害物的裝置。通過集氣罩口的氣流運(yùn)動(dòng)，可在有害物散發(fā)地點(diǎn)直接捕集有害物或控制其在車間的擴(kuò)散，保證室內(nèi)工作區(qū)有害物濃度不超過國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。其設(shè)計(jì)和安裝是否合理，性能是否良好，直接影響到局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的效果。 b風(fēng)管 通風(fēng)系統(tǒng)中用來輸送氣體的管道稱為風(fēng)管，它把系統(tǒng)中的各種設(shè)備和部件連成一個(gè)整體。風(fēng)管布置要合理，力求短、直、順。風(fēng)管布置設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到管內(nèi)流體的壓力損失大小，從而影響了風(fēng)機(jī)的選擇。 c除塵設(shè)備 為了保護(hù)大氣環(huán)境或回收原材料，當(dāng)排氣中的粉塵含量超過排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須采用除塵器進(jìn)行處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后再排入大氣。 d風(fēng)機(jī) 風(fēng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，為空氣流動(dòng)提供動(dòng)力。為了防止風(fēng)機(jī)的磨損和腐蝕，一般把它裝置在除塵設(shè)備的后面。 e煙囪 將經(jīng)過除塵器處理后的室內(nèi)空氣排放到大氣中，煙囪適當(dāng)?shù)奈恢煤透叨饶苡欣谖廴疚镔|(zhì)的擴(kuò)散。 三、集氣罩 集氣吸塵罩是除塵系統(tǒng)的重要部分，是除塵工程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。集氣吸塵罩的使用效果越好意味著越能滿足生產(chǎn)和環(huán)保的要求。集氣吸塵罩因生產(chǎn)工藝條件和操作方式的不同，形式很多，按集氣吸塵罩的作用和構(gòu)造，主要分為四類：密閉罩、半密閉罩、外部罩、和吹吸罩。 3.1集氣罩的設(shè)計(jì)原則 （1）改善排放粉塵有害物的工藝和工作環(huán)境，盡量減少粉塵排放及危害。 （2）集氣罩盡量靠近污染源并將其圍罩起來。 （3）決定集氣罩安裝的位置及排氣方向，研究粉塵發(fā)生機(jī)理，考慮飛散方向、速度和臨界點(diǎn)，用集氣罩口對(duì)準(zhǔn)飛散方向。如果采用側(cè)型或上蓋型集氣罩，要是操作人員無法進(jìn)入污染源與集氣罩的開口處，比空氣密度大的氣體可在下方吸引。 （4）決定開口周圍的環(huán)境條件，一個(gè)側(cè)面封閉的集氣罩比開口四周全部開放的集氣罩效果好。因此應(yīng)在 不影響操作的情況下降四周圍起來，盡量少吸入未被污染的氣體。 （5）防止集氣罩的紊流，如果捕集點(diǎn)周圍的紊流對(duì)控制風(fēng)速有影響，就不能提供更大的控制風(fēng)速，有時(shí)這會(huì)是集氣罩喪失正常的作用。 （6）吹吸式利用噴出的力量將污染氣體排出。 （7）決定控制風(fēng)速，為使有害物從飛散界限的最遠(yuǎn)點(diǎn)流進(jìn)集氣罩的開口處，而需要的最小風(fēng)速稱為控制風(fēng)速。 3.2選擇思路 為不妨礙人工操作，不能選用密閉罩。由于工作臺(tái)面積較小，可以考慮柜式集氣吸塵罩，其將粉塵發(fā)生源圍擋在柜狀空間內(nèi)，并且工作臺(tái)小，安裝費(fèi)用不大。同時(shí)，柜式罩的流量較小，風(fēng)管的管道直徑可以選小管徑，風(fēng)機(jī)也可以選相對(duì)較小功率的。 也可采用外部集氣吸塵罩，它利用罩口的吸氣作用將距吸氣口有一定距離的有害物吸入罩內(nèi)，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便。 3.3方案選定 打磨車間有兩種型號(hào)的打磨機(jī)：A型與B型。其中A型打磨機(jī)共8臺(tái)，外形尺寸(mm)為700×600；B型打磨機(jī)共6臺(tái)，外形尺寸(mm)為600×600。A型采用柜式集氣吸塵罩，B型采用外部集氣吸塵罩。 采用柜式集氣罩：設(shè)計(jì)要求柜口風(fēng)速不小于平均風(fēng)速的80%；當(dāng)柜內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生熱量時(shí)，為防止含塵氣體由工作口上緣逸出，應(yīng)在柜上抽氣；當(dāng)柜內(nèi)無熱量產(chǎn)生時(shí)，可在下部抽風(fēng)。此時(shí)工作口截面上的的任何一點(diǎn)風(fēng)速不宜大于平均風(fēng)速的10%，下部排風(fēng)口應(yīng)緊靠工作臺(tái)面?？紤]到車間工作臺(tái)實(shí)際情況，采用下部排風(fēng)通風(fēng)柜。 采用外部集氣罩：在不妨礙工藝操作的前提下，罩口應(yīng)盡可能地靠近污染物發(fā)生源，在排風(fēng)罩口四周增設(shè)法蘭邊，可使排風(fēng)量減少，一般法蘭邊寬度為150~200mm?？紤]到車間工作臺(tái)實(shí)際情況，采用側(cè)吸罩。 3.4設(shè)計(jì)計(jì)算 控制風(fēng)速vx值與工藝過程和室內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)，一般通過實(shí)測(cè)求得。如果缺乏現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)時(shí)可參考表2確定。 污染物放散情況 舉例 以很緩慢的速度放散到相當(dāng)平靜的空氣中 槽內(nèi)液體的蒸發(fā)；氣體或煙從敞口容器中外溢 0.25～0.5 以較低的速度放散到尚屬平靜的空氣中 室內(nèi)噴漆；斷續(xù)地傾倒有塵屑的干物料到容器中；焊接 0.5～1.0 以相當(dāng)大的速度放散出來，或是放散到空氣運(yùn)動(dòng)迅速的區(qū)域 在小噴漆室用高壓噴漆；快速裝袋或裝桶；以運(yùn)輸器上給料 1.0～2.5 以高速散發(fā)出來，或是放散到空氣運(yùn)動(dòng)很迅速的區(qū)域 磨削；重破碎；滾筒清理 2.5～10 表2 控制點(diǎn)的最小控制風(fēng)速vx（m/s） 柜式罩排風(fēng)量（A型）的計(jì)算： 式中 Q——排風(fēng)量，m3 /h； v——工作口截面處平均吸氣速度，m/s； ——泄漏安全系數(shù)，一般取1.05~1.10，若有活動(dòng)設(shè)備，經(jīng)常需拆卸 時(shí)，可取1.5~2.0； ——工作口、觀察孔及其它孔口的總面積，m2； VB——產(chǎn)生的有害物容積，m3/h。 v此處取2.5m/s。 在車間內(nèi)一般取1.1。 由于每個(gè)工作臺(tái)的尺寸為0.7m×0.6m，所以A=0.7m×0.6m=0.42m2 為簡(jiǎn)化計(jì)算，可忽略VB取值。 代入上式可得排風(fēng)量的值： 側(cè)吸罩排風(fēng)量（B型）的計(jì)算： 側(cè)吸罩自由懸掛，有法蘭式擋板， 式中 Q——排風(fēng)量，m3 /h； x——控制點(diǎn)到罩口的距離，m； F——罩口面積，m2； vx——控制風(fēng)速，保證粉塵能全部被吸入罩內(nèi)，在控制點(diǎn)上必須具有 的速度，m/s。 設(shè)計(jì)罩口尺寸為300mm×200mm，則有 x取0.3m。 F取0.3*0.2=0.06m2。 Vx取2.5m/s。 代入上式可得排風(fēng)量的值： 四、管網(wǎng)的設(shè)計(jì) 4.1管網(wǎng)設(shè)計(jì)原則 （1）管網(wǎng)布置應(yīng)避免與工藝管道、溜槽相碰，還要滿足通風(fēng)管道布置的特點(diǎn)（盡量避免水平鋪設(shè)，防止管道堵塞）。 （2）除塵系統(tǒng)的排風(fēng)點(diǎn)不宜過多，以利于支管間阻力平衡，如排風(fēng)點(diǎn)多，可用大斷面集合管鏈接各支管，宜超過3m/s。 （3）除塵風(fēng)管盡可能垂直或傾斜敷設(shè)。 （4）輸送含有整齊、霧滴的氣體時(shí)，應(yīng)有不小于0.005的坡度，以排出積液，并應(yīng)在風(fēng)管的最低點(diǎn)和風(fēng)機(jī)底部設(shè)誰都、封泄液管。 （5）在除塵系統(tǒng)中，為防止風(fēng)管堵塞，風(fēng)管直徑不宜小于下列數(shù)值： 排送細(xì)小粉塵 80mm 排送較粗粉塵（如木屑） 100mm 排送粗粉塵（如小塊物體） 130mm （6）排送含有劇毒物質(zhì)的正壓風(fēng)管，不應(yīng)穿過其他房間。 （7）風(fēng)管上應(yīng)設(shè)置必要的調(diào)節(jié)和測(cè)量裝置或預(yù)留測(cè)量裝置的接口，調(diào)節(jié)和測(cè)量裝置應(yīng)設(shè)在便于操作和觀察的地點(diǎn)。 （8）風(fēng)管的布置應(yīng)力求順直，避免復(fù)雜的局部管件，彎頭、三通等管件要安排得當(dāng)，與風(fēng)管的連接要合理，以減少阻力和噪聲。 由于打磨車間內(nèi)有14個(gè)抽風(fēng)點(diǎn)，因此宜采用集合管式除塵系統(tǒng)，這種系統(tǒng)綜合起來有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）可以直接關(guān)閉任何抽風(fēng)支管，而這對(duì)周圍其余的集氣罩及整個(gè)系統(tǒng)的工作沒有重大影響。 （2）局部集氣罩的抽風(fēng)量變化范圍較寬，具有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)壓和風(fēng)量的功能，因而可以改變?nèi)魏我粋€(gè)局部集氣罩的抽風(fēng)量而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行影響不大。 （3）因?yàn)榧瞎軆?nèi)氣速較低，部分粗顆粒粉塵在此分離出來，這樣不僅減小了凈化設(shè)備的負(fù)荷，而且減輕對(duì)總管和主要設(shè)備的磨損。 因?yàn)榇蚰ボ囬g位于同一房間內(nèi)，即產(chǎn)塵設(shè)備配置在同一層，宜采用臥式集合管除塵系統(tǒng)，不占用工廠中間行走、活動(dòng)空間，方便了工廠搬運(yùn)、施工等大型活動(dòng)，管道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用。系統(tǒng)的所有抽風(fēng)支管均可以以任何角度在集合管上部或側(cè)部與之相連接。集合管的底部沿全長(zhǎng)設(shè)有粉塵輸送裝置，用來排出沉降在集合管內(nèi)的粉塵。通常采用螺旋輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、鏈板輸送機(jī)及水力輸送機(jī)等粉塵輸送裝置。 帶有集合管的集中式除塵系統(tǒng)運(yùn)行簡(jiǎn)單可靠，管道和除塵器的磨損較輕，尤其在生產(chǎn)設(shè)備工作條件不同的情況下，也能獲得較好的除塵效果。管網(wǎng)布置圖如圖3。 圖3 風(fēng)管平面布置示意圖 4.2設(shè)計(jì)管網(wǎng) （1）管段標(biāo)號(hào)并注上各管段流量和長(zhǎng)度 為簡(jiǎn)化計(jì)算，管長(zhǎng)以中心線計(jì)算，管道垂直段均設(shè)為1.0m，風(fēng)管彎頭出的曲率半徑為接頭處進(jìn)口管徑的2倍，各水平管道長(zhǎng)度如下表所示。 管段 1→2 2→4 3→4 4→6 5→6 6→7 7→12 8→9 長(zhǎng)度/m 2.8 7.2 0.7 7.1 0.7 10.7 3.1 2.2 管段 9→10 10→11 11→12 12→16 13→14 14→15 15→16 16→20 長(zhǎng)度/m 6.5 7.1 10.7 4.9 5.9 5.9 10.5 2.6 管段 17→18 18→19 19→20 20→21 22→23 24→25 25→26 　 長(zhǎng)度/m 5.9 5.9 10.5 2.1 4.5 6.9 10 　 （2）選擇流速和管徑 管道內(nèi)的氣速應(yīng)根據(jù)粉塵性質(zhì)確定，氣速太小，氣體中的粉塵易沉積，影響除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；氣速太大，壓力損失會(huì)成平方增長(zhǎng)，粉塵對(duì)管壁的磨損加劇，使管道的使用壽命縮短。 查除塵風(fēng)管的最小風(fēng)速表，得金屬粉塵（鋼鐵鋁粉塵）垂直風(fēng)管最小風(fēng)速為13m/s，水平風(fēng)管為15m/s。除塵器后的排氣管道內(nèi)氣體流速一般取8~12m/s。 （3）壓強(qiáng)損失計(jì)算 摩擦阻力損失計(jì)算： 圓形管道單位長(zhǎng)度的摩擦阻力為 ： 式中 ——摩擦阻力系數(shù)； ——風(fēng)管內(nèi)的空氣的平均流速，m/s； ——空氣的密度，； D——圓形風(fēng)管直徑，m。 由《工業(yè)通風(fēng)》的附錄6所示的線解圖，已知流量、管徑、流速、阻力四個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)，即可求得其余兩個(gè)參數(shù)。附錄6的線解圖是按過渡區(qū)的值，在壓力=101.325kPa,溫度=，空氣密度=1.204,運(yùn)動(dòng)粘度=15.06×,管壁粗糙程度K=0.15mm、圓形風(fēng)管等條件下得出的。本設(shè)計(jì)的含塵空氣溫度和空氣密度符合上述條件，因此不需要修正系數(shù)來修正Rm。 各管段的沿程損失見下表： 管段 長(zhǎng)度L/m 流量Q/（m3/s) 管徑D/mm 流速V/(m/s) 比摩阻Rm/(Pa/m) 沿程損失Rml/Pa 1→2 2.8 1.09 280 17.9 9.8 27.4 2→4 7.2 2.18 400 16.4 6 43.2 3→4 0.7 1.09 280 17.9 9.8 6.9 4→6 7.1 3.27 500 16 4.4 31.2 5→6 0.7 1.09 280 17.9 9.8 6.9 6→7 10.7 4.36 560 17 4.3 46 7→12 3.1 4.36 560 17 4.3 13.3 8→9 2.2 1.09 280 17.9 9.8 21.6 9→10 6.5 2.18 400 16.4 6 39 10→11 7.1 3.27 500 16 4.4 31.2 11→12 10.7 4.36 560 17 4.3 46 12→16 4.9 8.72 800 16.2 2.7 13.2 13→14 5.9 0.52 200 16.3 13 76.7 14→15 5.9 1.04 280 16.3 9 53.1 15→16 10.5 1.56 315 19.6 11 115.5 16→20 2.6 10.28 900 16.4 2.3 6.0 17→18 5.9 0.52 200 16.3 13 76.7 18→19 5.9 1.04 280 16.3 9 53.1 19→20 10.5 1.56 315 19.6 11 115.5 20→21 2.1 11.84 900 18.3 2.7 5.7 22→23 4.5 11.84 900 18.3 2.7 12.2 24→25 6.9 11.84 900 18.3 2.7 18.6 總計(jì) 859 局部阻力損失計(jì)算： 圓形管道局部壓力損失為： 式中： ζ——局部阻力系數(shù)； ——風(fēng)管內(nèi)的空氣的平均流速，m/s； ——空氣的密度，kg/m3. （1）集氣罩及其上部豎向風(fēng)管和90°彎頭的阻力損失： 集氣罩采用側(cè)吸罩，局部阻尼系數(shù)為0.09，設(shè)定彎頭的曲率半徑為0.7m，所以r/d=2，局部阻力系數(shù)ζ=0.15。所以。 （2）1點(diǎn)處的局部壓力損失（90°彎頭）： 設(shè)定彎頭的曲率半徑為0.7m，所以r/d=2，查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為=28.9Pa。 （3）2點(diǎn)處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為280mm和280mm，合流管的管徑為400mm，所以F2/F1=0.49，F(xiàn)3/F1=0.49，Q3/Q2=1，得到局部阻力系數(shù)ζ=0.24，所以2點(diǎn)處的局部壓力損失為46.24Pa。 （4）4點(diǎn)處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為280mm和280mm，合流管的管徑為400mm，所以F2/F1=0.49，F(xiàn)3/F1=0.49，Q3/Q2=0.5，得到局部阻力系數(shù)ζ=0.17，所以4點(diǎn)處的局部壓力損失為27.5Pa。 （5）6點(diǎn)處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為280mm和500mm，合流管的管徑為560mm，所以F2/F1=0.25，F(xiàn)3/F1=0.8，Q3/Q2=0.3，得到局部阻力系數(shù)ζ=0.30,所以6點(diǎn)處的局部壓力損失為52Pa。 （6）7點(diǎn)處的局部壓力損失（90°彎頭）： 設(shè)定彎頭的曲率半徑為1.3m，所以r/d=2，查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以7點(diǎn)處的局部壓力損失為26.0Pa。 （7）另外一條支路與第一條一樣，因而不再進(jìn)行壓降損失計(jì)算。 （8）12點(diǎn)處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為560mm和560mm，合流管的管徑為800mm，所以F2/F1=0.5，F(xiàn)3/F1=0.5，Q3/Q2=1.0，查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ=0.24，所以12點(diǎn)處的局部壓力損失為37.8Pa。 （9）集氣罩及其上部豎向風(fēng)管和90°彎頭的阻力損失： 查《除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-25得到集氣罩局部阻力系數(shù)ζ=0.78，所以集氣罩壓力損失為124.3Pa。設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.60m，所以r/d=2，得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為23.9Pa。所以壓降總計(jì)為148.2Pa。 （10）13點(diǎn)處的局部壓力損失（90°彎頭）： 設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.60m，所以r/d=2，查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以13點(diǎn)處的局部壓力損失為23.9Pa。 （11）14點(diǎn)處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為200mm和200mm，合流管的管徑為280mm，所以F2/F1=0.5，F(xiàn)3/F1=0.5，Q3/Q2=1，得到局部阻力系數(shù)ζ=0.24，所以14點(diǎn)處的局部壓力損失為38.2Pa。 （12）15點(diǎn)處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為280mm和200mm，合流管的管徑為315mm，所以F2/F1=0.8，F(xiàn)3/F1=0.4，Q3/Q2=0.5，得到局部阻力系數(shù)ζ=0.19，所以15點(diǎn)處的局部壓力損失為43.7Pa。 （13）另一條支路相同，所以省略計(jì)算。 （14）20點(diǎn)處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為315mm和800mm，合流管的管徑為800mm，所以F2/F1=1，F(xiàn)3/F1=0.15，Q3/Q2=2.8，沒在表中查到相應(yīng)系數(shù)，所以不予計(jì)算。 綜上，得到總壓降損失為： 五、旋風(fēng)除塵器的選型 旋風(fēng)除塵器是除塵裝置的一類。除塵機(jī)理是使含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，借助于離心力將塵粒從氣流中分離并捕集于器壁，再借助重力作用使塵粒落入灰斗。 5.1選型原則 （1）旋風(fēng)除塵器精華氣體量應(yīng)與實(shí)際需要處理的含塵氣體量一致。選擇除塵器直徑是應(yīng)盡量小些。如果要求通過的風(fēng)量較大，可采用若干個(gè)小直徑的旋風(fēng)除塵器并聯(lián)為宜；如氣量與多管旋風(fēng)除塵器相符，以選多管除塵器為宜。 （2）旋風(fēng)除塵器入口風(fēng)速要保持18-23m/s，低于18m/s時(shí)，其除塵效率下降；高于23m/s時(shí)，除塵效率提高不明顯，但阻力損失增加，耗電量增高很多。 （3）選擇除塵器時(shí)，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(dòng)力消耗減少，且便于制造維護(hù)。 （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微塵歷度。 （5） 當(dāng)含塵氣體溫度很高時(shí)，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(diǎn)為30~50℃時(shí)，除塵器的溫度最少應(yīng)高出30℃左右；假如粉塵吸水性較強(qiáng)、露點(diǎn)為20~50℃時(shí)，除塵器的溫度應(yīng)高出露點(diǎn)溫度40~50℃。 （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(fù)壓操作，更應(yīng)該注意卸料索風(fēng)裝置的可靠性。 （7）易燃易爆粉塵（如煤粉）應(yīng)設(shè)有防爆裝置。防爆裝置的通常做法是在人口官道上加個(gè)安全防爆閥門。 （8）當(dāng)粉塵粘性較小時(shí)，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。 5.2初步選型 旋風(fēng)除塵器的選型計(jì)算主要包括類型和簡(jiǎn)體直徑及個(gè)數(shù)的確定等內(nèi)容。一般步驟和方法如下： （1）除塵系統(tǒng)需要處理的氣體量。當(dāng)氣體溫度較高、含塵量較大時(shí)，其風(fēng)量和密度發(fā)生較大變化，需要進(jìn)行換算。若氣體中水蒸氣含量較大時(shí)，亦應(yīng)考慮水蒸氣的影響。 （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。 （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： 中，D——除塵器直徑，m； VP——除塵器簡(jiǎn)體凈空截面平均流速， VP 的取值范圍為1.3~5.2 m/s； Q——操作溫度和壓強(qiáng)下的氣體流量，m3/h。 A型打磨機(jī)有8臺(tái)，每臺(tái)產(chǎn)生的微塵氣流量為4158m3/h，共產(chǎn)生微塵氣流量為4158×8=33264m3/h；B型打磨機(jī)有6臺(tái)，每臺(tái)產(chǎn)生的微塵氣流量為6480m3/s，共產(chǎn)生微塵氣流量6480×6=38880m3/h；所以在操作溫度和壓力下A型打磨機(jī)和B型打磨機(jī)所產(chǎn)生的微塵氣流量之和Q=72144m3/h。 取VP=5m/s，代入上式計(jì)算 根據(jù)除塵器直徑可選擇擴(kuò)散式旋風(fēng)除塵器XLP/B22.5型。 5.3設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）壓力損失 含塵氣體經(jīng)過旋風(fēng)除塵器時(shí)，與經(jīng)過管道一樣，由于阻力的作用而產(chǎn)生壓強(qiáng)損失，壓強(qiáng)損失等于氣體在除塵器入口處與出去處的壓強(qiáng)差。除塵器的壓強(qiáng)損失一般有幾千至幾百毫米水柱，計(jì)算公式如下： 式中，——流體阻力，Pa； ——阻力系數(shù)，推薦值為9； vj——除塵器進(jìn)口氣流速度，m/s； ——含塵氣體密度，kg/m3。 考慮風(fēng)速范圍為18~23m/s，取vj=20m/s，代入數(shù)據(jù)計(jì)算 （2）除塵效率 除塵器進(jìn)口氣體含塵濃度： C=g/m3 由氣體工業(yè)排放濃度標(biāo)準(zhǔn)要求排放濃度c0=12010-3g/m3，所以要求除塵效率為： 而本設(shè)計(jì)的粉塵分布如下表： 平均粒徑d(μm) 粒級(jí)分布f(%) 累計(jì)粒級(jí)分布f′(%) 25 3 3 50 7 10 75 13 23 100 70 93 125 6 99 150 1 100 已知公式： 式中，N——微粒通過距離為旋風(fēng)除塵器直徑的倍數(shù)，取5； Vc——進(jìn)口風(fēng)速，取18m/s； D——微粒粒徑； ——微粒的密度，取2700kg/m3； Wi——旋風(fēng)除塵器的入口寬度，取0.75m； 空氣的動(dòng)力粘度μ=1.8×10-5。 代入數(shù)據(jù)，當(dāng)D=25時(shí)，η=98.0％ D=50時(shí)，η=99.99％ 顯然粒徑越大效率越高，均能滿足93.0%的除塵效率。 六、通風(fēng)機(jī)的選型 6.1通風(fēng)機(jī)的選型原則 （1）在選擇通風(fēng)機(jī)前，應(yīng)了解國(guó)內(nèi)通風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量情況，如生產(chǎn)的通風(fēng)機(jī)品種、規(guī)格和各種產(chǎn)品的特殊用途，以及生產(chǎn)廠商產(chǎn)品質(zhì)量、后續(xù)服務(wù)等情況綜合考察。 （2）根據(jù)通風(fēng)機(jī)輸送氣體的性質(zhì)的不同，選擇不同用途的通風(fēng)機(jī)。 （3）在通風(fēng)機(jī)選擇性能圖表查得有兩種以上的通風(fēng)機(jī)可供選擇時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇效率較高、機(jī)號(hào)較小、調(diào)節(jié)范圍較大的一種。 （4）當(dāng)通風(fēng)機(jī)配用的電機(jī)功率≦75kW時(shí)，可不裝設(shè)啟動(dòng)用的閥門。當(dāng)排送高溫?zé)煔饣蚩諝舛x擇離心鍋爐引風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)設(shè)啟動(dòng)用的閥門，以防冷態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)造成過載。 （5）對(duì)有消聲要求的通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)首先選擇低噪聲的風(fēng)機(jī)，并采取相應(yīng)的消聲措施。 （6）在選擇通風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)盡量避免采用通風(fēng)機(jī)并聯(lián)或串聯(lián)工作。當(dāng)通風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作時(shí)，應(yīng)盡可能選擇同型號(hào)同規(guī)格的通風(fēng)機(jī)并聯(lián)或串聯(lián)工作；當(dāng)采用串聯(lián)時(shí)，第一級(jí)通風(fēng)機(jī)到第二級(jí)通風(fēng)機(jī)之間應(yīng)有一定的管路聯(lián)結(jié)。 （7）原有除塵系統(tǒng)更換用新風(fēng)機(jī)應(yīng)考慮充分利用原有設(shè)備、適合現(xiàn)場(chǎng)安裝及安全運(yùn)行等問題。 6.2 通風(fēng)機(jī)的選型 （1）風(fēng)量 通風(fēng)機(jī)風(fēng)量由下式計(jì)算的得到： Qr=k1k2Q 式中 Qr—?dú)怏w總流量，m3/s； k1——設(shè)備漏風(fēng)附加系數(shù)，取1.2； k2——管網(wǎng)漏風(fēng)附加系數(shù)，取1.15。 所以求得風(fēng)量為： Qr=1.2×1.15×72144=99559m3/h （2）全壓 式中 Pf——風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，Pa； p——管網(wǎng)總壓力損失，Pa； ps——設(shè)備的壓力損失，Pa； ——管網(wǎng)壓力損失附加系數(shù)，取1.15； ——通風(fēng)機(jī)全壓負(fù)差系數(shù)，取1.05； p=2729.3Pa， ps=2167.2Pa。得： Pf=(2729.3×1.15+2167.2) ×1.05=5571.2 Pa 結(jié)合上述計(jì)算，參考《除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-15，,選擇使用M9-26型排塵通風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為33910-101330m3/h、全壓為8064-11968Pa，功率為158~779kW。 七、輸排灰裝置的設(shè)計(jì) 除塵器收集的粉塵需要從除塵器排出并輸送到適當(dāng)?shù)奈恢眉右詢?chǔ)存、回收、利用。因此，輸排灰系統(tǒng)是除塵工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，是除塵系統(tǒng)不可缺少的組成部分。輸排灰系統(tǒng)包括排灰裝置、輸灰裝置和儲(chǔ)運(yùn)裝置等。 7.1卸灰閥的選擇 卸塵量為8*8+10*6=124kg/h，參考《除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表5-2圓錐式卸塵閥性能尺寸表，選用D70型圓錐式卸塵閥，D=70mm，H=450mm，F(xiàn)=30mm，M=340mm，P=160mm。 7.2螺旋輸送機(jī)計(jì)算 （1） 螺旋直徑 式中 D——螺旋直徑，m； K——物料綜合特性的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)； Q——輸送量，t/h； ——物料的充填系數(shù)； ——物料的堆積密度，t/m3； C——螺旋輸送機(jī)傾斜安裝時(shí)輸送量的校正系數(shù)。 查表得物料填充系數(shù) ，物料綜合特性經(jīng)驗(yàn)系數(shù) K=0.0565，校正系數(shù)C=1.0，研磨粉堆積密度取值范圍0.5~1.6，取1.0便于計(jì)算。計(jì)算得到螺旋運(yùn)輸機(jī)的螺旋直徑為 小于規(guī)格中的最小直徑，所以選用最小直徑為150mm作為螺旋運(yùn)輸機(jī)的直徑。 （2）螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速 n==90r/min 式中 n——螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min； A——物料綜合特性系數(shù)。 查表得物料綜合特性系數(shù) A=35。代入計(jì)算得 n=90r/min 校核填充系數(shù)==0.084，值低于推薦值很多，故降低螺旋軸轉(zhuǎn)速，以提高螺旋機(jī)的壽命。.取n=30r/min，則=0.252。正好在推薦范圍內(nèi)， 最后確定D=150mm，n=30r/min。 （3）螺旋輸送機(jī)的功率 螺旋運(yùn)輸機(jī)軸功率 P0= 式中 P0——軸功率，kW； k——功率備用系數(shù)，可取1.2~1.4; ——物料阻力系數(shù)； L——螺旋輸送機(jī)水平投影長(zhǎng)度，m； H——螺旋輸送機(jī)垂直投影長(zhǎng)度，m。 取k=1.2，=3.2， 輸送機(jī)長(zhǎng)度取L=3m，為簡(jiǎn)化計(jì)算取H=0，代入計(jì)算得： 取驅(qū)動(dòng)裝置總效率η=0.94，則額定功率 P==0.0032kW 八、排氣煙囪的設(shè)計(jì) 8.1煙囪設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 煙氣排放的原則有以下幾項(xiàng)： (1) 排氣筒(煙囪)高度應(yīng)高出周圍200m半徑范圍的建筑5m以上，不能達(dá)到該要求的排氣煙囪，應(yīng)按其高度對(duì)應(yīng)的排放速率標(biāo)準(zhǔn)值減少50%執(zhí)行。 (2) 兩個(gè)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(shí)，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。 (3) 若某排氣簡(jiǎn)的高度處于本標(biāo)準(zhǔn)列出的兩個(gè)值之間，其執(zhí)行的最高允許排放速率以內(nèi)插法計(jì)算。當(dāng)某排氣筒的高度大于或小于本標(biāo)準(zhǔn)列出的最大或最小值時(shí)，以外推法計(jì)算其最高允許排放速率。 (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(shí)，其排放速率標(biāo)準(zhǔn)值按外推計(jì)算結(jié)果再減少50%執(zhí)行。 (5) 新污染源的無組織排放應(yīng)從嚴(yán)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(dá)到表5-3規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。 (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(jí)。 8.2煙囪出口尺寸計(jì)算 煙囪截面積可由下式求出： 式中 S——排氣筒出口截面積，m2； Qg——煙氣量，m3/h； vg——煙氣自煙囪口排出的速度，m/s。 取vg=20m/s，代入計(jì)算得 解得直徑D=1.13m。 九、工程經(jīng)濟(jì)概算 （1） 除塵器 旋風(fēng)除塵器的價(jià)格可根據(jù)其處理能力還估計(jì)，每處理10000m3/h的價(jià)格約在2.2萬元左右。本系統(tǒng)處理量為72144m3/h，故除塵器價(jià)格約為15.87萬元。 （2）風(fēng)管 風(fēng)管目前市場(chǎng)價(jià)約為60元/m。本系統(tǒng)總長(zhǎng)134.4m，買140m，故花費(fèi)8400元。 （3）集氣罩 柜式集氣罩價(jià)格約為400元/個(gè)。本系統(tǒng)共8個(gè)，所以花費(fèi)3200元。 側(cè)吸罩價(jià)格約為400元/個(gè)。本系統(tǒng)共用6個(gè)，所以花費(fèi)2400元。 集氣罩總花費(fèi)為5600元。 （4）風(fēng)機(jī) M9-26型風(fēng)機(jī)網(wǎng)絡(luò)價(jià)格23100元，購買一臺(tái)。 序號(hào) 名稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 單價(jià)（元） 總價(jià)（萬元） 1 旋風(fēng)除塵器 XLP/B-22.5型 1 2.2萬元/10000m3 15.87 2 風(fēng) 管 自制 140 60元/m 0.84 3 柜式罩 自制 8 400 0.32 4 側(cè)吸罩 自制 6 400 0.24 5 風(fēng) 機(jī) M9-26型排塵通風(fēng)機(jī) 1 23100 2.31 合計(jì) 19.58萬元 十、致謝 大氣污染控制工程的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，這一周來，通過對(duì)這個(gè)打磨車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)讓我理解到了許多課堂上并沒有深入研究的知識(shí)?？紤]到這門課是英語教學(xué)，并且課時(shí)不足以展開講解許多其他方面，我認(rèn)為這次的課設(shè)不僅是加強(qiáng)了我對(duì)旋風(fēng)除塵器這一方向的理解，還讓我對(duì)簡(jiǎn)單的工程項(xiàng)目有了不小的興趣。楊老師說過，環(huán)境工程的學(xué)生出去做工程，簡(jiǎn)單來說就是對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和對(duì)設(shè)備的選型。通過這幾天自己的親身經(jīng)歷，我知道了工程不是好做的，大量的計(jì)算，大量的查表，大量的翻閱資料,最后做好的也僅僅是最基本的初稿。學(xué)無止境，要想在環(huán)境領(lǐng)域上去到更高更遠(yuǎn)的地方，就一定要更加努力才行。 無論如何，這次的課設(shè)結(jié)束了，感謝楊老師，感謝同組的同學(xué)，希望下一次的課設(shè)能做得更好。 十一、附錄 [1] 唐敬麟, 張祿虎. 除塵裝置系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊(cè). 化學(xué)工業(yè)出版社. 2004 [2] 張殿印, 王純. 除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè). 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003 [3] 胡傳鼎. 通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè). 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003 [4] 張殿印,王純.除塵器手冊(cè). 化學(xué)工業(yè)出版社, 200 [5] 孫一堅(jiān). 工業(yè)通風(fēng). 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1985 26