打磨車間通風(fēng)除塵布袋除塵器系統(tǒng)設(shè)計(jì) (2),打磨車間通風(fēng)除塵布袋除塵器系統(tǒng)設(shè)計(jì),(2),打磨,車間,通風(fēng),透風(fēng),除塵,布袋除塵器,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì) 《大氣污染控制工程》課程設(shè)計(jì) 打磨車間通風(fēng)除塵布袋除塵器 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師： 楊家寬 教授 課設(shè)編寫(xiě)： 盛安旭 專業(yè)班級(jí)： 環(huán)工1101班 學(xué) 號(hào)： U201115861 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)的設(shè)計(jì) 3 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)和目的 3 1.2 設(shè)計(jì)資料 3 二、 局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的組成 4 2.1 集氣罩 4 2.2 除塵器 4 2.3 風(fēng)機(jī) 5 2.4 風(fēng)管 5 2.5 其他輔助設(shè)備 5 三、 集氣罩 5 3.1 集氣罩的分類 5 3.2 集氣罩設(shè)計(jì)原則 5 3.3 集氣罩的選擇和方案確定 6 3.3 集氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)算 7 四、 管網(wǎng)的設(shè)計(jì) 8 4.1 管網(wǎng)初步設(shè)計(jì) 8 4.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 8 五、 布袋除塵器的選型 14 5.1 分類 14 5.2 初選 14 5.3 濾料 14 5.4 選型 15 5.5 設(shè)計(jì)計(jì)算 15 六、 通風(fēng)機(jī)的選型 17 6.1 風(fēng)量計(jì)算 17 6.2 風(fēng)壓計(jì)算 17 6.3 風(fēng)機(jī)選型 17 七、 輸排灰裝置的設(shè)計(jì) 18 7.1 輸排灰裝置的原理 18 7.2 輸排灰裝置的分類和主要性能 18 7.3 粉塵的機(jī)械輸送 19 7.4 卸灰閥的選擇 20 八、 煙囪尺寸的設(shè)計(jì). 23 8.1 煙囪出口的截面積 23 8.2 煙囪高度 23 8.3 風(fēng)帽 23 九、 工程經(jīng)濟(jì)概算 24 9.1 建設(shè)投資 24 9.2 運(yùn)行費(fèi)用 24 十、 致謝 25 十一、 參考文獻(xiàn) 26 1、 局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)和目的 本設(shè)計(jì)任務(wù)是為某噴漆車間設(shè)計(jì)一個(gè)通風(fēng)除塵系統(tǒng)（選用袋式除塵器）。噴漆車間在工作期間會(huì)產(chǎn)生各種粉塵和有害氣體，直接排放到空氣中會(huì)污染大氣環(huán)境，同時(shí)粉塵和有害氣體也會(huì)對(duì)工作人員的健康造成極大的危害，需要設(shè)計(jì)一套通風(fēng)除塵系統(tǒng)，及時(shí)收集、處理、排放粉塵和有害氣體，保證工作環(huán)境的安全性。 1.2 設(shè)計(jì)資料 1、塵源及粉塵特性 塵源為噴漆車間的小型零件噴漆工作臺(tái)，一共16個(gè)工作臺(tái)，分兩排置于車間南北兩個(gè)方向，其尺寸均為(m)：a×b=0.4×0.3。工作臺(tái)距水平地面高度為1.2m。 粉塵粒徑為0.45～1.6 μm，含塵空氣密度為1.5 kg/m3，氣體溫度為常溫。 噴漆車間工作臺(tái)平面示意圖如圖1.1所示。 圖1.1 噴漆車間工作臺(tái)平面布置圖 2、集氣罩中控制點(diǎn)的的風(fēng)速 按照下表1.1進(jìn)行風(fēng)速的選取。 表1.1 控制點(diǎn)的最小控制風(fēng)速（m/s） 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(lái)，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(lái)，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 2、 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(guò)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2所示，通常由下述幾個(gè)部分組成。 含塵氣體 集氣罩 除塵器 風(fēng)機(jī) 排入大氣 2.1 集氣罩 　　　集氣罩是捕集含塵有害氣體的設(shè)備裝置。通過(guò)集氣罩口的氣流運(yùn)動(dòng)，可在有害物散發(fā)地點(diǎn)直接捕集有害物而控制其在車間的擴(kuò)散，保證室內(nèi)工作區(qū)有害物濃度不超過(guò)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，很大程度的影響通風(fēng)除塵系統(tǒng)的效果。集氣罩設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮實(shí)際環(huán)境，工作場(chǎng)合，以與工作場(chǎng)合匹配為宜，從而最大程度上收集有害氣體，減少擴(kuò)散。 2.2 除塵器 從含塵空氣中分離并收集粉塵的裝置。自吸塵系統(tǒng)排出的含塵空氣或是摻混有粉塵的稀釋空氣中粉塵濃度達(dá)到數(shù)十毫克每立方米至數(shù)十克每立方米，一旦這些粉塵排往大氣將使大氣及企業(yè)所在區(qū)域受到污染。因此，含塵空氣在排往大氣前須使其經(jīng)過(guò)除塵設(shè)備，除去其中所含粉塵。除塵設(shè)備通俗地稱為除塵器。20世紀(jì)50年代以前，除塵設(shè)備多用以收集生產(chǎn)中的粉料，按其傳統(tǒng)的作用，又將其稱作收塵器[1]。 2.3 風(fēng)機(jī) 產(chǎn)生氣流的裝置，又稱通風(fēng)機(jī)。通用機(jī)械的一個(gè)類別。可用于提高氣體的壓力并把它輸送到使用的地方。如各種原材料和制成品的冷卻與干燥、排除有害氣體與補(bǔ)充新鮮空氣、傳送輕質(zhì)材料，以及供暖和空調(diào)系統(tǒng)等。通常由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)[2]。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。 2.4 風(fēng)管 風(fēng)管用于連接該系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備，提供氣體流動(dòng)的道路。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。 2.5 其他輔助設(shè)備 其他輔助設(shè)備包括卸灰閥、排塵輸送設(shè)備、煙囪等，保障系統(tǒng)的運(yùn)行。 3、 集氣罩 3.1 集氣罩的分類 按罩口氣流流動(dòng)方式可將集氣罩分為吸氣式和吹吸式集氣罩。利用吸氣氣流捕集污染空氣的集氣罩稱為吸氣集氣罩，而吹吸式集氣罩則是利用吹吸氣流來(lái)控制污染物擴(kuò)散的裝置。按集氣罩與污染源的相對(duì)位置以及密閉情況還可以將吸氣式集氣罩分為密閉罩、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩。 3.2 集氣罩設(shè)計(jì)原則 （1）改善排放粉塵有害物的工藝和環(huán)境，盡量減少粉塵排放及危害。 （2）集氣罩的吸氣氣流方向應(yīng)盡可能與污染源污染氣流運(yùn)動(dòng)方向一致，以充分利用污染氣流的初始動(dòng)能。 （3）在保證控制污染的條件下，盡量減少集氣罩的開(kāi)口面積，使風(fēng)量最小。 （4）集氣罩的吸氣氣流不允許通過(guò)人的呼吸區(qū)再進(jìn)入集氣罩內(nèi)，設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮操作人員的位置和活動(dòng)范圍。 （5）集氣罩的配置應(yīng)與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)一致，力求不影響工藝操作和設(shè)備檢修。 （6）集氣罩應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用且造價(jià)低，并便于制作安裝和拆卸維修。 （7）要盡可能避免或減弱干擾氣流的影響。 （8）集氣罩盡可能包圍或靠近污染源，使污染物的擴(kuò)散限制在最小范圍內(nèi)，進(jìn)可能減少吸氣范圍，防止橫向氣流干擾，減少排風(fēng)量。 3.3 集氣罩的選擇和方案確定 基于設(shè)計(jì)要求，不能為密閉罩，同時(shí)實(shí)際工作環(huán)境中工作臺(tái)面積較小，安裝費(fèi)用不高，噴漆工作過(guò)程中，油漆會(huì)產(chǎn)生有害氣體，故需要具有相對(duì)較高的密閉性，所以本系統(tǒng)選擇柜式排風(fēng)罩。柜式排風(fēng)罩的主要特點(diǎn)是密閉面積大，排氣量相對(duì)較小，維修也較容易。 由于柜內(nèi)沒(méi)有熱源，不能在柜頂排氣，而且柜內(nèi)空氣密度為1.5kg/m3，另外上部排風(fēng)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，因此采用下部排風(fēng)。其工作原理如下圖3.1所示。 圖3.1 下部排風(fēng)通風(fēng)柜 3.3 集氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)算 排風(fēng)量： 式中：——排氣柜的排風(fēng)量，； ——排氣柜內(nèi)污染氣體產(chǎn)生量，； ——操作孔口出的最小平均吸氣速度（即控制風(fēng)速）m/s； ——安全系數(shù)，一般取1.05~1.10，若有活動(dòng)設(shè)備，且需經(jīng)常拆卸時(shí)， 可取1.5~2.0； A——工作口、觀察孔和其他孔口的總面積，m2； 對(duì)于某些特定的工藝過(guò)程，工作口截面處平均吸氣速度有不同的規(guī)定。對(duì)于噴漆工藝過(guò)程中產(chǎn)生的油漆懸浮物和溶解蒸汽，其工作口截面處平均速度一般取1.0~1.5m/s，此處取v=1.0m/s。 這里取1.10，由于是噴漆工作，對(duì)環(huán)境要求較高，故這里選取的都相對(duì)大一些。 由于每個(gè)工作臺(tái)的尺寸為a×b=0.4m×0.3m，工作臺(tái)距水平地面高度為1.2m，故可以設(shè)置高0.4m，寬0.4m的工作口尺寸，所以工作口面積A=0.4×0.4=0.16m2。 根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，柜內(nèi)有害氣體產(chǎn)生速度Q0取為1.0m3/h。代入上式可求得排風(fēng)量： =0.176m3/s 以上為一個(gè)工作臺(tái)集氣罩的排風(fēng)量，總共有16個(gè)工作臺(tái)，16個(gè)集氣罩，所以總的排氣量為總=634.616=10153.6，即布袋除塵器的除塵風(fēng)量。 4、 管網(wǎng)的設(shè)計(jì) 4.1 管網(wǎng)初步設(shè)計(jì) 通風(fēng)排氣管網(wǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)力求做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，設(shè)計(jì)好之后不妨礙原車間的生產(chǎn)活動(dòng)。管道應(yīng)追求短、直以減少阻力和管長(zhǎng)，減少投資。結(jié)合給定的CAD圖紙上車間的位置，考慮風(fēng)向以及與選用的集氣罩類型相匹配，管道在車間的分布如下圖4.1所示。 圖4.1 管道平面布置圖 車間內(nèi)管線南北對(duì)稱分布，水平兩干管。管線有垂直的和水平的，垂直管是連接柜式排氣罩和水平支管的管段，長(zhǎng)度為1m，水平支管連接垂直支管和水平干管為0.8m。南北兩條水平干管最后匯集于I點(diǎn)，由水平干管接到袋式除塵器，該連接管長(zhǎng)為1.5m。 4.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)《工業(yè)通風(fēng)》以及相關(guān)規(guī)定，得知除塵風(fēng)管的最小風(fēng)速如下：垂直風(fēng)管12m/s，水平風(fēng)管14m/s。然后通過(guò)流量和流速計(jì)算出管徑，通過(guò)選型修正管徑，再通過(guò)修正后管徑計(jì)算出修正后流速。 1、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(guò)渡區(qū)的值，在壓力P0=101.325kPa,溫度=20℃，空氣密度=1.204,運(yùn)動(dòng)粘度=15.06×10-6 m2/s,管道選用具有輕度復(fù)試的無(wú)縫鋼管粗糙程度K=0.15mm。而本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)際條件是1.5的含塵空氣，故用密度和粘度的修正： 式中: ——實(shí)際的單位長(zhǎng)度的摩擦阻力，Pa/m； ——圖上查出的單位長(zhǎng)度摩擦阻力，Pa/m； ——實(shí)際的空氣密度，； ——實(shí)際的空氣運(yùn)動(dòng)粘度，。 因此在本設(shè)計(jì)中，查表得當(dāng)空氣密度=1.5時(shí)，其運(yùn)動(dòng)粘度為=，故： 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12m/s，水平風(fēng)管為14m/s。 垂直支管：管內(nèi)風(fēng)速12m/s，流量634.6m3/h=0.176m3/s，查《除塵裝置系統(tǒng)與設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》表3-9，得管徑（取整）為130mm，λ/D=0.14，Rm0=12.1Pa/m，修正實(shí)際流速為：v=0.176÷(0.25×π×D2)=13.26m/s 單位長(zhǎng)度摩擦阻力為：Rm0=1.25Rm0=15.13Pa/m。16個(gè)垂直支管是同樣的規(guī)格，故它們均相同。 水平支管：管內(nèi)風(fēng)速14m/s，流量0.176 m3/s，同樣查得管徑為120mm，λ/D=0.15，Rm0=17.70Pa/m，Rm=1.25 Rm0=22.13Pa/m,修正實(shí)際流速為。始端水平支管通過(guò)一個(gè)90°彎管與水平干管連接，后面水平支管通過(guò)一個(gè)三通管與水平干管連接。 水平干管（由于南北兩水平干管對(duì)稱一樣，所以只計(jì)算一條水平干管）：NA~NB管段：理論流速14m/s，流量0.176m/s，查得管徑120mm，故實(shí)際流速15.56m/s，理論單位長(zhǎng)度摩擦阻力Rm0=17.70Pa，實(shí)際Rm=1.25Rm0=22.13Pa/m。同理可查其他管段的數(shù)據(jù)。見(jiàn)表5-1管段水力計(jì)算表。 查附錄7，確定各管段的局部阻力系數(shù)。 管段1-A的局部損失系數(shù)： 柜式集氣罩一個(gè)，局部損失系數(shù)ζ=0.6；90°彎頭（R/D=1.5）一個(gè)ζ=0.15，1500彎頭一個(gè)ζ=0.07則∑ζ＝0.6+0.15+0.07=0.82。 管段A-B： 直流三通：根據(jù)F1+F2=F3，α=30° ，查附錄得ζ=0.5 這里特別計(jì)算除塵器進(jìn)風(fēng)管段和除塵器至風(fēng)機(jī)管段以及風(fēng)機(jī)出口至煙囪排放口的阻力系數(shù)。 除塵器進(jìn)風(fēng)管段（即0-1管段），其有一個(gè)圓形三通，阻力系數(shù)查得為0.03×2=0.06，除塵器進(jìn)口變徑管進(jìn)口尺寸300×800mm，變徑管長(zhǎng)度400mm， 除塵器至風(fēng)機(jī)管段：設(shè)計(jì)長(zhǎng)度4m，出口變徑管尺寸300×800mm，變徑管長(zhǎng)度400mm，，90°彎頭（R/D=1.5）兩個(gè)ζ=2×0.15=0.30風(fēng)機(jī)進(jìn)口漸擴(kuò)管：先擬選一臺(tái)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)進(jìn)口直徑600mm，變徑管長(zhǎng)度300mm 風(fēng)機(jī)出口至煙囪排放口：風(fēng)機(jī)出口漸擴(kuò)管，風(fēng)機(jī)出口尺寸410×500mm D排=560mm， 帶擴(kuò)散管的傘形風(fēng)帽（h/D0=0.5）ζ=0.6,Σζ=0.6； 同理可求得其他管段的局部阻力系數(shù)，從而計(jì)算出各管段的摩擦阻力和局部阻力。見(jiàn)表5-1。 對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡：匯合點(diǎn)B：ΔP1-B=357.65Pa，ΔP2-B=185.61Pa； ﹥10% 為使管段達(dá)到阻力平衡，改變管段2-B的管徑，增大其阻力； 根據(jù)通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格，取D2’=110mm。對(duì)應(yīng)管段阻力： ﹥10% 仍處于不平衡狀態(tài)，因此決定取D2=110mm，在運(yùn)行時(shí)輔以閥門(mén)調(diào)節(jié)，消除不平衡。同理可平衡其他管段，由于有些管段通過(guò)改變管徑難以平衡，所以對(duì)支管統(tǒng)一采用閥門(mén)進(jìn)行阻力平衡，見(jiàn)表5-1。 計(jì)算得管道系統(tǒng)的總阻力： ΔP1=881.42Pa 27 管段編號(hào) 流量 (m3/s) 長(zhǎng)度L (m) 理論管徑D (mm) 設(shè)計(jì)流速v(m/s) 修正管徑D'(mm) 修正流速v’(m/s) 局部阻力 系數(shù)Σζ 局部阻力Z（Pa） λ/d 實(shí)際單位長(zhǎng)度摩擦阻力Rm（1.25Rm） 摩擦阻力Rml（Pa） 管段阻力 備注 1-A 0.176 1.8 127 14 120 15.57 0.82 149.09 0.15 27.36 49.25 198.34 A-B 0.176 2.5 127 14 120 15.57 0.50 90.91 0.15 27.36 68.41 159.31 357.65 B-C 0.352 2.5 179 14 170 15.52 0.24 43.33 0.10 18.12 45.29 88.62 446.27 C-D 0.528 2.5 219 14 210 15.25 0.22 38.38 0.08 14.00 35.01 73.39 519.67 D-E 0.704 2.5 253 14 250 14.35 0.00 0.00 0.06 9.30 23.24 23.24 542.91 E-F 0.880 2.5 283 14 280 14.30 -0.03 -4.60 0.06 9.23 23.08 18.48 561.38 F-G 1.056 2.5 310 14 310 14.00 -0.02 -2.94 0.03 4.42 11.06 8.12 569.50 G-H 1.232 2.5 335 14 330 14.41 0.00 0.00 0.03 4.69 11.72 11.72 581.23 H-I 1.408 1.5 358 14 350 14.64 0.17 27.33 0.02 3.23 4.84 32.17 613.40 0-1 2.816 0.5 506 14 500 14.35 0.66 101.92 0.02 3.10 1.55 103.47 716.87 除塵器出口—風(fēng)機(jī) 3.258 0.5 588 12 580 12.34 0.42 47.95 0.04 4.58 2.29 50.24 767.10 風(fēng)機(jī)—排放口 3.258 10 588 12 580 12.34 0.60 68.50 0.04 4.58 45.82 114.31 881.42 2-B 0.176 1.8 127 14 120 15.57 0.75 136.36 0.15 27.36 49.25 185.61 — 3-C 0.176 1.8 127 14 120 15.57 0.70 127.27 0.15 27.36 49.25 176.52 — 4-D 0.176 1.8 127 14 120 15.57 1.13 205.45 0.15 27.36 49.25 254.70 — 5-E 0.176 1.8 127 14 120 15.57 1.11 201.81 0.15 27.36 49.25 251.06 — 6-F 0.176 1.8 127 14 120 15.57 1.57 285.44 0.15 27.36 49.25 334.70 — 7-G 0.176 1.8 127 14 120 15.57 1.18 214.54 0.15 27.36 49.25 263.79 — 8-H 0.176 1.8 127 14 120 15.57 1.32 239.99 0.15 27.36 49.25 289.24 — 表5-1管段水力計(jì)算表 5、 布袋除塵器的選型 5.1 分類 利用織物制作的袋狀元件捕集氣體中固體顆粒物的除塵設(shè)備，亦稱布袋除塵器。含塵氣流通過(guò)織物的纖維層時(shí)，塵粒因篩濾、攔截、碰撞、擴(kuò)散和靜電等作用而被捕集。阻留在濾袋表面的塵粒形成多孔隙的粉塵層，從而使袋式除塵器具有更高的捕塵效率[3]。因過(guò)濾材料多做成布袋，所以又稱為布袋除塵器。 袋式除塵器結(jié)構(gòu)型式多種多樣。按濾袋形狀可分為圓筒形和扁形;按進(jìn)氣方式可分為上進(jìn)氣和下進(jìn)氣;按過(guò)濾方式可分為內(nèi)濾式和外濾式;按清灰方式可分為簡(jiǎn)易清灰式、機(jī)械振動(dòng)清灰式、逆氣流反吹清灰式、脈沖噴吹清灰式及聯(lián)合清灰式等[4]。 5.2 初選 根據(jù)各種袋式除塵器的適用場(chǎng)合和目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)除塵器的技術(shù)特點(diǎn)以及考慮經(jīng)濟(jì)可行性，本通風(fēng)除塵系統(tǒng)選用氣體反吹式袋式除塵器中的脈沖噴吹式袋式除塵器。 脈沖袋式除塵器是一種周期性地向?yàn)V袋內(nèi)或?yàn)V袋外噴吹壓縮空氣（0.5~0.6MPa）來(lái)達(dá)到清除粘附在濾袋上的粉塵目的的高效率干式空氣凈化設(shè)備。具有處理能力大，除塵效率高，濾袋使用周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，可使用各種工業(yè)的含塵空氣的凈化，使用廣泛，能耗低，技術(shù)成熟。 5.3 濾料 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(zhǎng)、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。 在選擇濾料時(shí)濾料性能應(yīng)遵循以下原則： （1） 濾料性能應(yīng)能滿足生產(chǎn)條件和除塵工藝的一般情況和特殊要求； （2） 應(yīng)選擇使用壽命長(zhǎng)的濾料； 根據(jù)該設(shè)計(jì)任務(wù)粉塵的性質(zhì)特點(diǎn)和各種濾料的適用情況，本設(shè)計(jì)選取針刺氈或壓縮氈作為布袋除塵器的濾料，針刺氈由基料和針扎在基料上的纖維組成，單位面積質(zhì)量為500~650g/m3。 5.4 選型 氣體溫度為25℃時(shí)產(chǎn)生的氣體流量為10153.6m3/h，考慮到泄露等因素，附加10%的風(fēng)量，則除塵器進(jìn)口氣體量為： 據(jù)此選擇LSB72-I、1/A型脈沖噴吹式除塵器，其技術(shù)參數(shù)如下： 過(guò)濾面積：68m2； 濾袋數(shù)量：72個(gè)； 濾袋規(guī)格：Φ1202500mm； 處理風(fēng)量：8140~20350m3/h； 設(shè)備阻力：600~1200Pa； 除塵效率：99.5%； 過(guò)濾速度：2~5m/min； 清灰噴吹壓力：0.196~0.294MPa； 壓縮空氣耗量：0.1~0.3m3/min； 電磁脈沖閥：12個(gè)； 排灰電機(jī)功率：1.1kW; 設(shè)備質(zhì)量：1941.45kg 由此算的實(shí)際過(guò)濾速度： v=11168.96/68=164.25m/h=2.74m/min 濾袋面積：A0=3.140.122.5=0.94m2 5.5 設(shè)計(jì)計(jì)算 5.5.1 除塵器阻力 除塵器阻力由三部分構(gòu)成：除塵器結(jié)構(gòu)阻力、濾料本阻力、粉塵層阻力，其中濾料本身阻力和粉塵層阻力合起來(lái)成為過(guò)濾阻力。除塵器結(jié)構(gòu)阻力通常為200~500Pa，這里取為500Pa。 氣體含塵質(zhì)量濃度： 濾袋粉塵負(fù)荷： g=cvt 式中：g——濾袋粉塵負(fù)荷，g/m2； c——?dú)怏w的含塵質(zhì)量濃度，g/m3； v——過(guò)濾速度，m/min； t——濾袋清灰周期，min。 這里取t=180min，則g=0.466×2.74×180=229.83g/m2。由此查《除塵設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表4-5： 過(guò)濾速度/m·min 濾袋粉塵負(fù)荷/g·m-2 100 200 300 400 500 600 過(guò)濾阻力/Pa 0.5 300 360 410 460 500 540 1.0 370 460 520 580 630 690 1.5 450 530 610 680 750 820 2.0 520 620 710 790 880 970 2.5 590 700 810 900 1000 — 3.0 650 770 900 1000 — — 用線性內(nèi)插法求得過(guò)濾阻力為769.27Pa。則總的阻力500Pa+769.27Pa= 1269.27Pa，在1176~1470Pa范圍內(nèi)，說(shuō)明計(jì)算無(wú)誤。 5.5.2 除塵效率 除塵器進(jìn)口氣體含塵濃度： C=0.466g/m3 由氣體排放濃度標(biāo)準(zhǔn)要求排放濃度c0=3.010-3g/m3，所以要求除塵效率為： 對(duì)于LSB72-I、1/A型脈沖噴吹式除塵器的除塵效率達(dá)到99.5%，這樣氣體排放濃度就達(dá)到3.0×10-3g/m3以下，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 6、 通風(fēng)機(jī)的選型 6.1 風(fēng)量計(jì)算 式中：Q——?dú)怏w總流量，即風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/s； kQ1——考慮設(shè)備漏風(fēng)的附加系數(shù)； 　　　kQ２——考慮官網(wǎng)漏風(fēng)的附加系數(shù)，除塵系統(tǒng)選1.1-1.15； Q0——?dú)怏w原始流量，m3/s 其中取kQ1 =1.2，kQ2=1.15 Q=1.2×1.15×11727.408=16183m3/h 6.2 風(fēng)壓計(jì)算 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=1.15，kp2=1.1，P=881.42Pa，Ps=1269.27Pa得： Pf=(881.42×1.15+1269.27)×1.1=2511Pa 6.3 風(fēng)機(jī)選型 結(jié)合上述計(jì)算，需要處理風(fēng)量16183m3/h，風(fēng)壓2511Pa。可合理選用4-68型系列離心通風(fēng)機(jī)中，機(jī)號(hào)No8，序號(hào)1，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1600r/min，配用電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y200L-4，軸功率19.93kW，配帶電動(dòng)機(jī)功率30kW外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高/mm）為1530×1322×1744mm，質(zhì)量（不含電動(dòng)機(jī)）為661kg，風(fēng)量19404m3/ h，壓力2618Pa。 7、 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)牡攸c(diǎn)中以儲(chǔ)存、回收、利用。因此，輸排灰系統(tǒng)是除塵工程設(shè)計(jì)的一個(gè)環(huán)節(jié)，是大、中型隊(duì)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、儲(chǔ)運(yùn)裝置等。 7.1 輸排灰裝置的原理 輸灰系統(tǒng)由卸灰閥，刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、儲(chǔ)灰罐，汽車等組成。除塵器各灰斗的粉塵首先分別經(jīng)過(guò)卸灰閥排到刮板輸機(jī)上，如果有兩排灰斗則由兩個(gè)切出刮板輸送機(jī)送到一個(gè)集合刮板機(jī)輸送機(jī)上，并把灰卸到斗式提升機(jī)下部，粉塵經(jīng)提升到一定高度后卸至儲(chǔ)灰罐；儲(chǔ)灰罐的粉積滿后定時(shí)由吸塵車?yán)?，無(wú)吸塵車時(shí)，可由儲(chǔ)灰罐直接把粉塵經(jīng)卸灰閥卸到拉塵汽車上運(yùn)走。為了避免粉塵飛揚(yáng)可用加濕機(jī)把粉塵噴水后再卸到拉塵汽車上。 對(duì)小型除塵器而言，輸排灰裝置比較簡(jiǎn)單。排灰用卸灰閥，輸灰用螺旋輸送機(jī)直接排到送灰，定時(shí)把裝著灰的小車運(yùn)走。也有的小型除塵器把灰排到地坑里，定期進(jìn)行清理；這種方法比把灰排到小車?yán)锊僮鲝?fù)雜，并可能造成粉塵的二次污染。 除了粉塵的機(jī)械輸送以外，氣力輸送系統(tǒng)也是輸排灰的常用方式。其工作動(dòng)力是高壓風(fēng)機(jī)吸引的強(qiáng)力氣流；主要設(shè)備是卸灰閥、氣力輸送管道、儲(chǔ)灰罐、氣固分離裝置及高壓引風(fēng)機(jī)等。 7.2 輸排灰裝置的分類和主要性能 7.2.1輸排灰裝置分類 按輸送裝置的動(dòng)力，分為機(jī)械輸送裝置和氣力輸送裝置。按輸灰裝置的性能分為（a)、向下輸送，如卸灰裝置；（b)、水平輸磅，如刮板輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)，螺旋辦機(jī)；（c）、向上輸送，如斗式提升機(jī)。按輸送是否用水，分為干式輸送裝置和濕式輸送裝置。 7.2.2輸排灰裝置的性能 輸排灰裝置選用的原則主要是考慮除塵器的規(guī)模大小，依照除塵器的需要確定輸排灰裝置；其次是應(yīng)注意避免粉塵在輸送過(guò)程的飛揚(yáng)；第三是輸送裝置簡(jiǎn)單，便于維護(hù)管理，故障少，作業(yè)率高。 7.3 粉塵的機(jī)械輸送 7.3.1 排塵裝置 1.排灰裝置的選用原則 （1）除塵器的排灰裝置應(yīng)能順利地排出粉塵，并保持較好的氣密性，以免漏風(fēng)導(dǎo)致凈化效率的降低。、 （2）選擇排灰裝置時(shí)需了解排出粉塵的狀態(tài) 、排灰制度、粉塵性質(zhì)、排塵量和除塵器排塵口處的壓力狀況等。 （3）排灰裝置的排塵量應(yīng)小于運(yùn)輸設(shè)備的能力。當(dāng)采用攪攔或混合設(shè)備加濕除塵器排出的干粉塵時(shí)，要選用能均勻定量給料的卸塵裝置，如回轉(zhuǎn)卸塵閥，螺旋卸塵閥等。 （4）靠杠桿原理工作的卸塵裝置，如閃動(dòng)卸塵閥、翻板卸塵閥等應(yīng)垂直安裝，并注意適時(shí)調(diào)節(jié)。 7.3.2干式卸灰閥 （1）圓錐式卸塵閥 圓錐式卸塵閥是靠杠桿原理卸塵，不需要?jiǎng)恿?，能保證一定高度的灰封。 （2）螺旋卸塵閥門(mén) 主要技術(shù)參數(shù)：規(guī)格：D150mm；卸塵量：2t/h;電機(jī)容量：0.6KW。 （3）星形卸灰閥 星形卸灰閥是由電機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)主國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平葉輪旋轉(zhuǎn)，使粉料或粉塵連續(xù)、均勻排出。裝置具有體積小、質(zhì)量輕、能力大、維修操作方便等特點(diǎn)。該型閥分為YJD-A和YJD-B兩種系列。 YJD-A系列星形卸灰閥的進(jìn)出料口為圓形，YJD-B系列星型卸料器進(jìn)出料口為方形。 （4）雙翻板卸灰閥 雙翻板卸灰閥用于中小型除塵器，它是機(jī)械式除塵器灰斗鎖氣、卸灰裝置，在水泥工業(yè)也是各種磨機(jī)、烘干機(jī)、料倉(cāng)、筒庫(kù)和閉式輸送系統(tǒng)的鎖氣、卸灰裝置。該閥為物料在重力作用下交替開(kāi)閉自卸、重錘自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)，具有轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、節(jié)能、卸灰量可調(diào)、卸灰鎖氣可靠的性能。有單門(mén)，雙門(mén)兩種結(jié)構(gòu)，前者密封性能較好；后者卸灰量較大。 （5）雙層卸灰閥 雙層卸灰閥是用于大、中型除塵器的卸灰裝置，雙層卸灰閥的設(shè)計(jì)形式有多種，具有代表性的形式有3種，即把閥板設(shè)計(jì)成板式、錐形和球形，其他部分類同。雙層卸灰閥卸灰穩(wěn)定、氣密性好，應(yīng)用廣泛。其構(gòu)特點(diǎn)如下： 1、構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，維修管理方便； 2、閥板的動(dòng)作可以用氣缸推動(dòng)，也可以用電動(dòng)推桿推動(dòng)，因此，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，提高工作效率，保證除塵器良好運(yùn)行； 3、雙層閥板交替動(dòng)作，能達(dá)到理想的密封效果。 7.3.3 選用注意事項(xiàng) （1）螺旋輸送機(jī)適用于水平或傾斜度小于20°情況下輸送粉狀或粒狀物料，不適用于輸送 溫度高、黏性或腐蝕性強(qiáng)的物料，也不適合砂狀物料，如氧化鋁料等。 （2）輸送和的溫度應(yīng)小于200℃，環(huán)境溫度為期不遠(yuǎn)20-50℃。 （3）螺旋輸送機(jī)長(zhǎng)度由3m起，中間段為每隔0.5-5m為一級(jí)，直到50m。但為可靠起見(jiàn)，螺旋輸送機(jī)長(zhǎng)度不宜超過(guò)20m。 （4）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將驅(qū)動(dòng)裝置及出料口在頭節(jié)處，使螺旋軸處于受拉狀態(tài)較為有利。 （5）螺旋輸關(guān)輸送物料量通常小于10m3/h。 7.4 卸灰閥的選擇 選用干式卸灰閥中的圓錐卸灰閥，卸灰閥直徑 式中： ，q這里取60kg/s，則 7.5 螺旋輸送機(jī)計(jì)算 7.5.1 直徑的計(jì)算 根據(jù)除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，可按下式計(jì)算： 式中： 7.5.2 轉(zhuǎn)速的計(jì)算 螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速按下式計(jì)算： ==73r/min 圓整為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，取n=75r/min。 填充系數(shù)的校核： = 式中：Q——輸灰量 S—螺距，m，S制法，S=0.8D 帶入數(shù)據(jù)得，，在推薦的范圍0.25~0.30內(nèi)。故取直徑D=300mm，轉(zhuǎn)速n=75r/min。 7.5.3 功率P的計(jì)算 螺旋軸所需功率按下式計(jì)算 式中: ——軸功率，KW K——功率備用系數(shù)，可取1.2-1.4，本例中取1.3 ——物料阻力系數(shù)，取為1.2 L——螺旋輸送機(jī)水平投影長(zhǎng)度，本例取5m H——螺旋輸送機(jī)豎直投影高度，本例中由于輸送機(jī)水平，故H=0 帶入計(jì)算得： =0.063 kw 按軸功率求額定功率按下式計(jì)算： 式中： P—驅(qū)動(dòng)裝置額定功率，kW； —驅(qū)動(dòng)裝置總效率，與減速直聯(lián)時(shí)=0.94。 帶入上式算得：P=0.068kw 7.5.4 設(shè)備選型 根據(jù)計(jì)算所得的螺旋直徑D=300mm、轉(zhuǎn)速75r/min、功率P=0.068kW，選擇螺旋輸送機(jī)裝置型號(hào)。 最終選型： 螺旋機(jī)型式 GX型 螺旋直徑 D=300mm 水平輸送長(zhǎng)度5m 螺距 S=160mm 螺旋軸轉(zhuǎn)速 n=75 r/min 螺旋機(jī)制法 S制法驅(qū)動(dòng)裝置型號(hào) YJ2135型 8、 煙囪尺寸的設(shè)計(jì). 8.1 煙囪出口的截面積 煙囪出口截面積可由下式求出： 式中：S——煙囪出口截面積，m2； ——煙氣量，； ——煙氣自煙囪口排出的速度，m/s； 本例中，為10153.6m3/h=2.820，煙氣出口速度為12.34m/s，計(jì)算的煙囪出口截面積S=0.229m2，則D=0.539m，取為540mm。 8.2 煙囪高度 考慮到本例中塵粒粒徑較小且無(wú)腐蝕性，結(jié)合國(guó)家煙囪最低高度10米，本例中排氣裝置為非正式煙囪且煙氣無(wú)腐蝕性，因此可取高度為10m。 非防雷保護(hù)區(qū)的煙囪，容易受到雷擊，應(yīng)裝設(shè)避雷設(shè)施。避雷針用直徑38mm，長(zhǎng)3.5m的鍍鋅鋼管制作，安裝時(shí)頂部尖端高出煙囪頂1.8m。根據(jù)煙囪直徑和高度，本例中設(shè)置避雷針個(gè)數(shù)1個(gè)即可。 8.3 風(fēng)帽 為防止雨水侵蝕煙囪，通常附加風(fēng)帽。風(fēng)帽一般是傘形風(fēng)帽，結(jié)構(gòu)圖如下： 9、 工程經(jīng)濟(jì)概算 9.1 工程投資 （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(wàn)元左右。本系統(tǒng)處理量為11168.96/m3/h，故除塵器價(jià)格約為2.46萬(wàn)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)72.2m，買(mǎi)75m，故花費(fèi)4500元。 （3） 柜式集氣罩 柜式集氣罩可做成簡(jiǎn)單形式，價(jià)格約為800元/個(gè)。本系統(tǒng)共16個(gè)，所以花費(fèi)12800元。 （4） 風(fēng)機(jī) 4-68型系列離心通風(fēng)機(jī)市場(chǎng)報(bào)價(jià)格2000元，購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)。如果不考慮粉塵的回收，則總投資為：4.29萬(wàn)元。工程投資表見(jiàn)表9.1。 表9.1 工程投資表 序號(hào) 名稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 單價(jià)（元） 總價(jià)（元） 1 袋式除塵器 LSB72-I、1/A型 1 25300 24600 2 風(fēng)管 自制 75m 60 4500 3 柜式集氣罩 自制 16 800 12800 4 風(fēng)機(jī) BF4-72型 1 2000 2000 合計(jì) 42900 9.2 運(yùn)行費(fèi)用 （1） 電費(fèi) 系統(tǒng)的裝機(jī)由上述選型可以算出功率：1.1+19.93+0.068=21.098kW，按21.1kW計(jì)，全年工作時(shí)按330天考慮，每日工作8小時(shí)，每度電電費(fèi)按工業(yè)用電0.96元計(jì)，則全年的電費(fèi)為：21.1×330×8×0.96=5.3萬(wàn)元。 （2） 維修費(fèi)用 由于設(shè)備、管道均為鋼結(jié)構(gòu)，無(wú)易損部件，所以全年的維修費(fèi)僅考慮總投資的2%即可，即860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0.420萬(wàn)元，折算到每年就是2100元。因此，每年的維修費(fèi)為860+2100=2970元。 由此可知，系統(tǒng)每年的運(yùn)行費(fèi)用為:5.3+0.279=5.579萬(wàn)元。 10、 致謝 “前人種樹(shù)，后人乘涼”，這次課程設(shè)計(jì)讓我感觸最深的就是，作為一個(gè)工程學(xué)科，我們確實(shí)有很多的手冊(cè)可以去查閱。這次課設(shè)中使用的最多的就是張殿印、王純兩位學(xué)者出版的《除塵器手冊(cè)》和《除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，兩位學(xué)者耗費(fèi)一定時(shí)間、精力、心血著稱的一系列手冊(cè)，讓我們能夠更好得學(xué)習(xí)前人總結(jié)的知識(shí)，很好的在課程設(shè)計(jì)期間閱讀，如果以后有能力成為從事相關(guān)工作的工程師，這些手冊(cè)的總結(jié)對(duì)于工作也有著極大的便捷性和重要性。 每當(dāng)課程設(shè)計(jì)期間遇到問(wèn)題無(wú)法解決時(shí)，除了同學(xué)間的討論學(xué)習(xí)，更多的是翻閱手冊(cè)，從中尋找解決問(wèn)題的方法。這些手冊(cè)在完成本次大氣課程設(shè)計(jì)中有著很大的重要性。因此，我覺(jué)得課設(shè)中最應(yīng)該致謝的就是這兩位學(xué)者，以及其他手冊(cè)的編寫(xiě)者，謝謝他們的編寫(xiě)總結(jié)。 11、 參考文獻(xiàn) [1] 化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)編輯委員會(huì),除塵設(shè)備設(shè)計(jì),上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 上海, 1985. [2] 中國(guó)軍事后勤百科全書(shū)編審委員會(huì) 編;席先知 主編.中國(guó)軍事后勤百科全書(shū)·十一 物資勤務(wù)卷.北京：金盾出版社.2002.第40頁(yè). [3]《中國(guó)冶金百科全書(shū)》總編輯委員會(huì)《安全環(huán)?！肪砭庉嬑瘑T會(huì),冶金工業(yè)出版社《中國(guó)冶金百科全書(shū)》編輯部 編.中國(guó)冶金百科全書(shū)·安全環(huán)保.北京：冶金工業(yè)出版社.2000.第69頁(yè). [4] 《環(huán)境科學(xué)大辭典》編輯委員會(huì)出版：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社 出版時(shí)間：1991-03. [5] 除塵器手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，環(huán)境科學(xué)與工程出版中心，張殿印、王純，北京，2005年1月第1版. [6] 環(huán)保設(shè)備材料手冊(cè)，冶金工業(yè)出版社，王紹文、楊景玲，北京，2000年8月第2版. [7] 除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，環(huán)境科學(xué)與工程出版中心，張殿印、王純，北京，2003年9月第1版. [8] 工業(yè)通風(fēng)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，孫一堅(jiān)，沈恒根，2010年3月第一版.