噴漆車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

噴漆車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì),噴漆,車間,通風(fēng),透風(fēng),除塵,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 1 大氣污染控制工程 課程設(shè)計(jì) 噴漆 車間 通風(fēng)除塵 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師 楊家 寬 教授 課設(shè)編寫者 鄧威 班級(jí) 環(huán)工 1102 學(xué)號(hào) U201115834 華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 2014 年 5 月 2 目 錄 一 局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的組成 3 二 局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 2 1 集氣罩 3 2 2 除塵設(shè)備 3 2 3 風(fēng)管 風(fēng)機(jī) 3 三 集氣罩 4 3 1 集氣罩的 設(shè)計(jì)方針 4 3 2 方案選定 4 3 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 5 四 管網(wǎng)的設(shè)計(jì) 5 4 1 管網(wǎng)類型 的選擇 5 4 2 管段標(biāo)號(hào) 管段流量及長度 5 4 3 選擇流速 及管徑 6 4 4 摩擦阻力 損失計(jì)算 6 五 布袋 除塵器的選型 10 5 1 布 袋 除塵器的選擇思路 10 5 2 方案選定 11 5 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 12 六 通風(fēng)機(jī)的選型 13 6 1 風(fēng)量 13 6 2 全壓 13 七 輸排灰裝置的設(shè)計(jì) 14 7 1 卸灰閥的 選擇 15 7 2 螺旋輸送機(jī) 計(jì)算 15 八 排氣筒出口 設(shè)計(jì) 16 8 1 排氣筒出口 尺寸計(jì)算 16 8 1 風(fēng)帽設(shè)計(jì) 16 九 工程經(jīng)濟(jì)概算 17 8 1 設(shè)備投資 17 8 1 運(yùn)行費(fèi)用 18 十 致謝 18 十 一 參考文獻(xiàn) 18 3 一 局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的組成 局部排氣通風(fēng)基本原理是通過控制局部氣流 使局部工作范圍不受有害物的污 染 并且造成符合要求的空氣環(huán)境 典型的局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)如圖下所示 通常 由集氣罩 除塵 器 風(fēng)管 風(fēng)機(jī)等 部分組成 二 局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 集氣罩 集 氣罩 是煙氣凈化系統(tǒng)污染源的收集裝置 可將粉塵及氣體污染源導(dǎo)入凈化系 統(tǒng) 同時(shí)防止其向生產(chǎn)車間及大氣擴(kuò)散 造成污染 其性能對(duì)凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng) 濟(jì)指標(biāo)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 要根據(jù) 實(shí)踐情況進(jìn)行合理的選擇 2 除塵器 把粉塵從煙氣中分離出來的設(shè)備叫除塵器或除塵設(shè)備 除塵器的性能用可處理的 氣體量 氣體通過除塵器時(shí)的阻力損失和除塵效率來表達(dá) 同時(shí) 除塵器的價(jià)格 運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用 使用壽命長短和操作管理的難易也是考慮其性能的重要因素 此次 選擇布袋除塵器 3 風(fēng)管 和 風(fēng)機(jī) 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 4 體的壓力損失大小 從而影響了風(fēng)機(jī)的選擇 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 三 集氣罩 1 集氣罩的 設(shè)計(jì)方針 1 集氣罩應(yīng)盡可能將污染源包圍起來 使污染物的擴(kuò)散限制在最小的范圍內(nèi) 2 以便防止橫向氣流的干擾 減少排氣量 3 在保證控制污染的條件下 盡量減少集氣罩的開口面積 以減少排風(fēng)量 4 集氣罩的吸氣氣流不允許經(jīng)過人的呼吸區(qū)再進(jìn)入罩內(nèi) 5 集氣罩的結(jié)構(gòu)不應(yīng)妨礙人工操作和設(shè)備檢修 6 設(shè)計(jì)集氣罩時(shí) 盡量減少吸氣范圍 以增強(qiáng)控制效果 2 方案選定 基于設(shè)計(jì)要求 不能為密閉罩 由于工作臺(tái)面積較小 可以考慮柜式排風(fēng)罩 其 將粉塵發(fā)生源圍擋在柜狀空間內(nèi) 工作臺(tái)小 所以安裝費(fèi)用不大 同時(shí) 柜式排 風(fēng)罩的流量較小 后面的管道直徑可以選小 風(fēng)機(jī)也可以選相對(duì)較小功率的 采用柜式排風(fēng)罩 由于柜內(nèi)沒有熱源 故不能在柜頂排氣 因?yàn)樵诠耥數(shù)脑挷僮?口上緣風(fēng)速偏大 可達(dá)孔口平均速度的 150 下緣風(fēng)速則僅為平 均風(fēng)速的 60 有害氣體有可能從操作口下部泄露 為改善此情況 在柜狀空間的下部設(shè)置排氣 點(diǎn) 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 排風(fēng)量的計(jì)算 5 Q 3600v A V 式中 Q 排風(fēng)量 m3 h v 工作口截面處平均吸氣速度 m s 泄露安全系數(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 m s A 工作口 觀察孔及其它孔口的總面積 m2 V 柜內(nèi)污染氣體的發(fā)生量 m3 h 對(duì)于某些特定的工藝過程 工作口截面處平均吸氣速 度有不同的規(guī)定 由 工業(yè) 通風(fēng) 一書附表 9可知 對(duì)噴漆工藝過程中產(chǎn)生的漆懸浮物和溶解蒸汽 其工作 口截面處平均速度一般取 1 0 1 5 m s 此處取 v 1 0 m s 這里取 1 10 由于每個(gè)工作臺(tái)的尺寸為 0 4m 0 3m 故可以寬 0 4m 高 0 4m的工作口 所以 A 0 4m 0 3m 0 12 V取 0 9m h 代入上式可得排風(fēng)量的值 Q 477 2m h 四 管網(wǎng)的設(shè)計(jì) 1 管網(wǎng)類型 的選擇 采用臥式集合管除塵系統(tǒng) 兩邊支管對(duì)稱分布 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)簡單 實(shí)用 2 管段標(biāo)號(hào) 管段流量及長度 6 為簡化計(jì)算 管長一中心線計(jì)算 管道垂直段均為 0 8m 水平支管為 0 5m 兩操作臺(tái)間距 2 5m 連接除塵器管段長 4m 除塵器與風(fēng)機(jī)連接長度為 5m 排氣 口段高 10m 簡圖如下 另外 一側(cè) 與 其對(duì)稱 3 選擇流速 及管徑 根據(jù)除塵系統(tǒng)管道內(nèi)最低風(fēng)速規(guī)定 染料粉塵等最低風(fēng)速為 16m s 故設(shè)計(jì)流速 為 16m s 通過流量和流速計(jì)算出管徑 通過選型修正管徑 在通過修正后管徑 計(jì)算出修正后流速 4 摩擦阻力 損失計(jì)算 圓形管道單位長度的摩擦 阻力為 2 2mR D Pa m 式中 摩擦阻力系數(shù) 風(fēng)管內(nèi)的空氣的平均流速 m s 7 空氣的密度 3kg m 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) 即可久的其余兩個(gè)參數(shù) 附錄 6的線解圖是按過渡區(qū)的 值 在壓力 0B 101 325kPa 溫度 0t 020C 空氣密度 0 1 204 3kg m 運(yùn)動(dòng) 粘度 0v 15 06 610 2 ms 管壁粗糙程度 K 0 15mm 圓形風(fēng)管等條件下得出 的 而本題的適用條件是 1 5 3kg m 的含塵空氣 故用密度和粘度的修正 mR 0mR 0 0 01 v 0v 0 1 Pam 式中 mR 實(shí)際的單位長度的摩擦阻力 Pam 0mR 圖上查出的 單位長度摩擦阻力 Pam 實(shí)際的空氣密度 3kg m v 實(shí)際的空氣運(yùn)動(dòng)粘度 2 ms 因此在本設(shè)計(jì)中 查表得當(dāng)空氣密度 1 5 3kg m 時(shí) 其運(yùn)動(dòng)粘度為 v 1618 5 10 2 ms 故 mR 0 0 1 161 51 2 1 5 0 6 1 0 16 0 118 5 10 0mR 1 25 0mR 由課程設(shè)計(jì)資料可知 含燃料粉塵的空氣 風(fēng)管內(nèi)最小速度為 垂直風(fēng)管 14 16m s 水平風(fēng)管為 16 18m s 摩擦損失系數(shù)的計(jì)算 根據(jù) Q1 b 0 133 v1 b 17m s由附錄 6查出單位長度摩擦阻力 43 Pa m 8 故摩擦阻力為 l1 b Rm 3 8 43 163 6Pa m 同理可求得其他管段的摩擦阻力 其數(shù)據(jù)見表 1 查附錄 7 確定各管段的局部損失系數(shù) 管段 1 a的局部損失系數(shù) 90 彎頭 R D 1 5 兩個(gè) 0 09 柜式集氣罩一個(gè) 0 2 故總的 同理可求得其他管段的局部損失系數(shù) 表 2 對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡 對(duì)于匯合點(diǎn) B P1 b 376 8Pa P2 b 161 5 Pa 因?yàn)?1 2 1 10 BB B PPP 由以下公式進(jìn)行修正 0 2 2 5 PD D m mP 式中 D 調(diào)整后的管徑 mm D 原設(shè)計(jì)的管徑 mm 9 P 原設(shè)計(jì)的管徑 mm P 要求達(dá)到的支管阻力 Pa 故 0 225 PDD P 取 D 80mm 其對(duì)應(yīng)的阻力為 故符合要求 C D E F G H各點(diǎn)的平衡計(jì)算同上 水力計(jì)算 表如下 10 加上 除塵器的壓力損失后 管道 的總 阻力 P 415 4 52 60 3 47 6 58 8 90 106 9 391 1222Pa 五 布袋除塵 器的選型 1 布袋 除塵器的選擇思路 1 袋式除塵器的初步選型 袋式除塵器是一種利用有機(jī)纖維或無機(jī)纖維過濾布 又稱過濾材料 將含塵氣體 中的固體粉塵因過濾 捕集 而分離出來的一種高效除塵設(shè)備 因過濾材料多做 成布袋 所以又稱為布袋除塵器 初步選型為脈沖噴吹袋式除塵器 因?yàn)槠渌每杖毫^低 切能耗較低 已經(jīng) 得到廣泛應(yīng)用 技術(shù)成熟 故確定為脈沖噴吹袋式除塵器 2 濾料的選擇 濾料的性能對(duì)袋式除塵器的工作具有很大的影響 選擇濾料時(shí)必須全面考慮含塵 氣體的特性 如粉塵和氣體的性質(zhì) 溫度 濕度 粒徑等 性能良 好的濾料應(yīng)具 11 備耐溫 耐磨 耐腐蝕 機(jī)械強(qiáng)度高 吸濕性小 效率高 阻力低 使用壽命長 成本低等優(yōu)點(diǎn) 此外 還要考慮濾料的表面結(jié)構(gòu) 表面起毛的濾料容塵量大 粉 塵能深入濾料的內(nèi)部 綜合粉塵的性質(zhì)和性狀與除塵器的清灰方式 本設(shè)計(jì)選用化纖針刺氈或壓縮氈濾 料 單位面積質(zhì)量為 500 650g 3 過濾袋數(shù)的確定 a 過濾速度的確定 根據(jù) 工業(yè)通風(fēng) 冷凝或化學(xué)反應(yīng)形成的氣溶膠并且采用脈沖噴吹的過濾速度 取 0 8 2 0m min之間 這里 取 2 0m min v 2 0m min 0 0333m s b 氣體流量的確定 由于氣體溫度為室溫 25 C時(shí) 產(chǎn)生的氣體量為 18 477 2 7635 2m h 考慮到 管道回轉(zhuǎn)裝置漏風(fēng)等因素 附加 10 的風(fēng)量 擇除塵器進(jìn)口氣體量 Q 1 1 7635 2 8398 72 m h c 過濾面積的確定 A Q 3600v 8398 72 3600 0 0333 70 0 d 過濾袋數(shù)的確定 取單個(gè)濾袋直徑 D 120mm 單個(gè)濾袋長度 L 1200mm 則過濾袋數(shù) n A DL 154 8 為 方便設(shè)計(jì)取 n 156 2 方案選定 12 根據(jù) 以上情況 決定 選用 PWW32型脈沖袋式 除塵器 其 性能指標(biāo)如下 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 1 除塵器阻力的確定 氣體的含塵質(zhì)量濃度 ci 1 5 1 204 1000 477 2 0 63g m 濾袋粉塵負(fù)荷 g civt 式中 ci 氣體的含塵質(zhì)量濃度 g m v 過濾風(fēng)速 m min t 濾袋清灰周期 min 這里取 t 60min 則 g 75 2 g 13 由 除塵設(shè)計(jì)手冊(cè) 查表可得 過濾阻值為 391Pa 2 除塵效率的確定 除塵器進(jìn)口煙塵濃度 ci 1 5 1 204 1000 477 2 0 63g m 由于氣體排放濃度要求苯系污染物濃度 c0 3 0 10 6kg m 3 0 10 3g m 所以要求達(dá)到的除塵效率 對(duì)于 PWW32型脈沖袋式 除塵器 其除塵效率可以達(dá)到 99 9 這樣 除塵器出口 煙塵濃度達(dá) 3 0 10 6kg m 以下 完全可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn) 六 通風(fēng)機(jī)的選型 1 風(fēng)量 Qr kQ1kQ2Q 式中 Qr 氣體總流量 m3 s kQ1 設(shè)備漏風(fēng)附加系數(shù) kQ2 管網(wǎng)漏風(fēng)附加系數(shù) 除 塵系統(tǒng)取 1 1 1 15 其中取 kQ1 1 2 kQ2 1 15 所以求得風(fēng)量為 Qr 0 0414 m3 s 即 149 04m3 h 2 全壓 14 2ps1pf k ppk P 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)備壓力損失 Pa kp1 管網(wǎng)壓力損失附加系數(shù) 除塵系統(tǒng)取 1 1 1 15 kp2 風(fēng)機(jī)全壓負(fù)差系數(shù) 取 1 1 其中取 kp1 1 1 kp2 1 1 p 831Pa ps 391Pa 得 結(jié)合上述計(jì)算 查閱 除塵設(shè)計(jì)手冊(cè) 后 決定使用 4 72 No6C型 風(fēng)機(jī) 七 輸排灰裝置的設(shè)計(jì) 各種除塵器都裝有卸塵裝置 它應(yīng)能順利地排除粉塵 并使除塵器保持良好的氣 密性 以免漏風(fēng)導(dǎo)致除塵器效率降低或者不能正常運(yùn)行 輸排灰系統(tǒng)由卸灰閥 刮板輸送機(jī) 斗式提升機(jī) 貯灰罐 汽車登封組成 本裝置相對(duì)屬于小型除塵器 排灰少 只用卸灰閥 螺旋輸送機(jī)直接送至灰小車即可 1 卸灰閥的選擇 選擇錐形卸料閥 則卸灰閥直徑 式中 Gy 排放的灰塵量 kg s 15 q 卸灰閥 的單位排放的灰塵量 可在 60至 100 kg s Q這里取 60kg s 所以 d 0 115m 按規(guī)格選型 可選直徑 150mm的卸灰閥 2 螺旋輸送機(jī)計(jì)算 1 螺旋直徑 D K 2 5 Q C 0 047m 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 按規(guī)格選型最小直徑為 150mm 故選 150mm直徑 2 螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速 n DA 15 035 90r min 查表得 物料綜合特性系數(shù) A 35 校核填充系數(shù) CSnDQ 247 0 084 值低于推薦值很多 故降低螺旋軸轉(zhuǎn)速 一提高螺旋機(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 軸功率 P0 367 0 HLQk 0 003kW 取 k 1 2 0 3 2 輸送機(jī)長度 L取 6m 16 額定功率 P 0P 0 003kW 八 排氣筒出口 設(shè)置 1 排氣筒出口尺寸計(jì)算 其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 這里取 vg 16m s 所以 S 0 113m2 直徑 D 0 38m 由于此排氣裝置非正式煙囪 且煙氣物腐蝕性 故高度可以放低 材 料也可以不用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 高度取 10m即可 材料用薄鋼管 2 風(fēng)帽設(shè)計(jì) 為了防止雨水的侵蝕 通常在其頭部加裝風(fēng)帽 這已成一種約定俗成的組合 其 常見的做法是在排氣筒出口加裝傘形風(fēng)帽 其結(jié)構(gòu)尺寸為 傘蓋直徑 2 88m 傘蓋距排氣筒出口距離 0 72m 傾角 15 17 九 工程經(jīng)濟(jì)概算 1 設(shè)備投資 1 除塵器 布袋除塵器的價(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 8393 72m3 h 故除塵器價(jià)格約為 1 85萬元 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 61 3m 買 65m 故花費(fèi) 3678 元 3 柜式集氣罩 柜式集氣罩可做成簡單形式 價(jià)格約為 400 元 個(gè) 本系統(tǒng)共 16 個(gè) 所以花費(fèi) 6400元 4 風(fēng)機(jī) 風(fēng)機(jī)按市場(chǎng)價(jià)格 2100 元計(jì)算 2 運(yùn)行 費(fèi)用 1 電費(fèi) 系統(tǒng)的裝機(jī)容量按 18 5kW 計(jì) 全年工作時(shí)按 300 天考慮 每度電電費(fèi)按工業(yè)用 電 0 95元計(jì) 則全年的電費(fèi)為 18 5 300 8 0 95 4 2萬元 2 維修費(fèi)用 18 由于設(shè)備 管道均為鋼結(jié)構(gòu) 無易損部件 所以全年的維修費(fèi)僅考慮總投資的 2 即可 即 582元 袋式除塵器的布袋要更換這是不容置疑的 滌綸針刺粘的使用壽命一般為 2年 即每 2年要把所有的布袋換完 那么 2年換袋的費(fèi)用就為 0 393萬元 折算到每 年就是 1965元 因此 每臺(tái)設(shè)備每年的維修費(fèi)為 582 1965 2547元 十 致謝 本噴漆車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的所有研究工作從課程設(shè)計(jì)的選題 實(shí)現(xiàn)條件 到寫作等階段都是在導(dǎo)師楊家寬教授的悉心指導(dǎo)下完成的 在課設(shè)完成之際 向 老師表示由衷的感謝和敬意 同時(shí) 還要感謝 各位 同學(xué)在繪圖和計(jì)算過程中對(duì)我的幫助 還有在資源共享 方面的幫助 在此表示衷心的感謝 十 一 參考文獻(xiàn) 1 孫 一堅(jiān) 沈 恒根 主編 工業(yè) 通風(fēng) 第四版 中國建筑 工業(yè) 出版社 2010 2 唐敬麟 張祿虎 主編 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 2003 8 3 續(xù) 魁昌 主編 風(fēng)機(jī)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè) 出版社 1999 4 趙漢中 工程流體理學(xué) 華中科技大學(xué)出版社 2003 4 5 胡紅營 張旭 黃霞 王偉合編 環(huán)境工程原理 高等教育出版社 2000 7