噴漆車間的通風除塵系統(tǒng)設計（選用袋式除塵器）,噴漆,車間,通風,透風,除塵,系統(tǒng),設計,選用,除塵器 《大氣污染控制工程》課程設計 噴漆車間的通風除塵系統(tǒng)設計 （選用袋式除塵器） 指導 老師： 楊家寬教授 課設編寫者： 陳 磊 班 級：環(huán)境工程1102 學 號：U201115847 華中科技大學環(huán)境科學與工程學院 二0一四年五月 目錄 一. 設計任務書 1 1. 設計題目 1 2. 課程設計資料 1 3. 設計內容和步驟： 2 4. 設計說明書內容及要求 3 5. 圖紙內容及要求 4 6. 可能用到的參考資料 5 二．局部排氣通風系統(tǒng)的組成 6 1. 集氣罩 6 2. 通風管道 6 3. 除塵器 7 4. 風機 7 三．集氣罩 7 1. 集氣罩的設計原則 7 2. 集氣罩的選擇 7 3. 參數計算 8 四．布袋除塵器的選擇 9 1. 總過濾面積和濾袋個數計算 9 2. 方案確定 10 3. 除塵器的阻力和效率 11 4. 濾料的選擇 12 五．管網的設計 12 1. 管段布置 12 2. 確定流速和管徑 12 3. 沿程阻力 13 4.局部阻力系數的計算 15 5. 管道總阻力 16 六． 通風機的選型 16 1、風量 16 2、全壓 16 七．輸排灰裝置的設計 17 1. 灰閥的選擇 17 2. 螺旋輸送機計算 18 八. 煙囪尺寸的設計 19 1. 煙囪截面尺寸計算 19 2. 煙囪的有效高度計算 19 九. 工程經濟概算 20 1. 工程投資 20 2.運行費用 20 十．致謝 21 一. 設計任務書 1. 設計題目 噴漆車間的通風除塵系統(tǒng)設計（選用袋式除塵器） 2. 課程設計資料 （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，一共16個工作臺，分兩排置于車間南北兩個方向，其尺寸均為(m)：a×b=0.4×0.3。工作臺距水平地面高度為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。 噴漆車間工作臺平面示意圖如圖1所示。 圖1 噴漆車間工作臺平面布置圖 （2）集氣罩中控制點的的風速 按照下表進行風速的選取。 表1 控制點的最小控制風速（m/s） 3. 設計內容和步驟： （1）設計基本內容 （1） 集氣罩的設計； （2） 風管的設計； （3） 布袋除塵器設計； （4） 風機的選擇； （5） 除塵系統(tǒng)整體平面布置設計； （6） 輸排灰系統(tǒng)； （7） 排氣煙囪設計； （8） 設備型號清單、能耗及簡單運行經濟性分析。 （2）設計步驟 （1） 噴漆工作臺集氣罩設計，要求對每個參數的選取說明依據， 總風量的計算； （2） 布袋除塵器的選擇（選擇合適的濾布和除塵器，并計算袋式 除塵器過濾面積、濾袋面積、濾袋個數、除塵器的阻力和效 率）； （3） 整體除塵系統(tǒng)的平面布置設計，要求根據提供的風向圖和車 間的位置，合理考慮除塵器、風機及煙囪的合理布置 （4） 風管布置及沿程損失的計算； （5） 根據風量和分壓進行風機的選型； （6） 排灰系統(tǒng)的設計（卸灰閥的選擇，粉塵量的計算，螺旋輸送 機的選擇與計算，貯灰罐的設計）； （7） 煙囪尺寸的設計； （8） 標高計算； （9） 工程經濟計算。 4. 設計說明書內容及要求 (一)設計說明書文本結構 1、課程設計任務書 2、課程設計目錄 3、課程設計正文 4、致謝 5、附錄 6、參考文獻 (二)對以上內容的要求 1、第1條的要求由指導教師把關 2、文本每頁右下角必須有頁碼，目錄中必須標明頁碼。 3、課程設計正文內容序號為：一、二、三、…；⒈、⒉、⒊、…；(1)、(2)、(3)、...。 整理后的說明書應編有章節(jié)目錄，設計任務，原始資料和設計要求放在說明書最前。 該課程設計要求表述詳細和計算精確。要求論理正確、論據確鑿、邏輯性強、層次分明、表達確切。有關參數的設計與計算應按流程的先后次序分章節(jié)編寫。 對設計過程中所獲得的主要的數據、現象進行定性或定量分析，得出結論和推論。 對所采用的設計數據和參數選?。ǚ从沉嗽O計者的設計思想及設計原則）應做必要的說明或明確指明參考設計手冊的出處。 4、致謝：簡述自己該課程設計報告的體會，并對指導教師以及協(xié)助完成報告的有關人員表示謝意。 5、參考文獻：為了反映文稿的科學依據和作者尊重他人研究成果的嚴肅態(tài)度以及向讀者提出有關信息的出處，正文中應按順序在引用參考文獻處的文字右上角用［］標明，［］中序號應與“參考文獻”中序號一致，正文之后則應刊出參考文獻，并列出只限于作者親自閱讀過的最主要的發(fā)表在公開出版物上的文獻。 參考文獻的著錄，按著錄/題名/出版事項順序排列： 期刊——著者，題名，期刊名稱，出版年，卷號(期號)，起始頁碼。 書籍——著者，書名、版次(第一版不標注)，出版地，出版者，出版年，起始頁碼。 6、文字要求：文字通順，語言流暢，無錯別字，一般情況下應采用計算機打印成文。 5. 圖紙內容及要求 1、要求繪制的圖紙如下 （1）噴漆車間除塵系統(tǒng)整個平面布置圖（注意圖紙大小選擇合適，圖形比例和尺寸標注合適，能夠清楚地表達出管網布置、除塵器位置、風機、煙囪的平面相對位置；除塵系統(tǒng)的布置要根據風向和廠區(qū)進行設計，煙囪的排放點應該放在主要辦公地點的下風向）； （2）集氣罩詳細制作圖（能夠準確地表達出集氣罩的各部分尺寸，能夠實現按圖施工的要求）； （3）風管布置圖（要求在圖中標出各管段的管徑、風量和壓力損失）； （4）旋風除塵器結構詳圖（要求標注除塵器的主要尺寸）； （5）除塵系統(tǒng)高程布置圖（結合高程的分析計算，要求反應除塵系統(tǒng)中各個設備的相對位置和高程的變化）。 2、圖紙要求：圖面整潔，布局合理，線條粗細均勻，圓弧連接光滑，尺寸標注規(guī)范，使用計算機繪圖。 6. 可能用到的參考資料 [1] 孫一堅. 工業(yè)通風. 中國建筑工業(yè)出版社, 1985 [2] 唐敬麟, 張祿虎. 除塵裝置系統(tǒng)及設備設計手冊. 化學工業(yè)出版社. 2004 [3] 郭繼紅. 高爐煤氣布袋除塵系統(tǒng)的研究. 重慶大學碩士學位論文, 2006, 4 [4] 金國淼. 除塵設備.化學工業(yè)出版社, 2002 [5] 羅輝. 環(huán)保設備設計與應用. 北京:高等教育出版社, 1997 [6] 劉景良. 大氣污染控制工程. 北京:中國輕工業(yè)出版社, 2002 [7] 陳碩. 靜電布袋復合除塵器煙氣脫硫除塵一體化系統(tǒng)的研究. 武漢理工大學碩士學位論文, 2007, 4 [8] 隋金君. 濕式旋流除塵器的研究及應用. 重慶大學工程碩士學位論文, 2003, 11 [9] 郭遵然. 通風工程. 上海科學技術出版社, 1961 [10] 張殿印, 王純. 除塵工程設計手冊. 化學工業(yè)出版社, 2003 [11] 張殿印, 張學義. 除塵技術手冊.冶金工業(yè)出版社, 2002 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對于一般的普通建筑，若室內排出的氣體沒有腐蝕性，通風管道可以采用鍍鋅鋼板，對于產生有腐蝕性氣體的實驗室，風管應采用耐腐蝕材料的PVC風管或玻璃鋼風管。 3. 除塵器 本設計中選用袋式除塵器。袋式除塵器是把濾布制成袋狀，過濾含塵氣體使氣體凈化。 4. 風機 除塵系統(tǒng)依靠風機的能量，使氣體流動。離心式風機的性能參數包括風量，風壓，功率和效率，轉述以及性能表和特性曲線。把風機安置在除塵器之后防止風機被腐蝕。 三．集氣罩 1. 集氣罩的設計原則 集氣罩設計是整個設計中第一步，集氣罩設計對排風量大小有影響，將影響后面步驟，所以集氣罩的設計很重要。 （1）在負壓面的部位盡可能多的設置遮擋面，最好全部遮擋，給予密封； （2）如受條件限制，不能給予密封時，應盡量把吸塵罩靠近揚塵區(qū)域； （3）吸塵罩口對著粉塵擴散的方向； （4）吸塵罩的安裝不影響設備的運轉，不妨礙設備的操作與維修。 2. 集氣罩的選擇 根據《除塵工程手冊》 ，選定方案為柜式集氣吸塵罩，采用立式下部排風設計。下部排風適用于通風柜內無發(fā)熱體且有害氣體密度大于空氣。 選用柜式集氣吸塵罩主要是由于柜式集氣吸塵罩適用于小型工作臺，在保證不影響工作人員操作的情況下，還具有排風量小的特點。 3. 參數計算 柜式罩排風量的計算： 式中 Q――排風量，m3/h； u――工作口截面處平均吸氣速度，m/s； ――泄露安全系數，一般取1.05~1.10； ∑A――工作口、觀察孔及其他孔口的總面積，m2： VB――生產的有害物質容積，m3。 查《除塵工程手冊》表3-4，取u=1.0 m/s；泄露安全系數取1.10；且假設VB=0，即噴漆產生的粉塵與進入罩內的空氣相比很少。 設計工作口長度即為工作臺的長度，及a=0.4m，設計高度h=0.4，假設觀察孔及其他孔口為0。則∑A=ah=0.4·0.4=0.16m2。 則單個柜式罩排風量： = 總風量 Q=633.6×16=10137.6 m3/h 四．布袋除塵器的選擇 袋式除塵器應用范圍廣泛，凈化效率不低于99%。選擇袋式除塵器要考慮以下幾點： (1) 考慮塵粒的性質，選用工業(yè)滌綸絨布； (2) 考慮含塵氣體的溫度，當溫度低于，可選用工業(yè)滌綸絨布； (3) 考慮收集下來粉塵數量和除塵器的工作性質。如果粉塵數量大且連續(xù)操作，應采用機械排灰 1. 總過濾面積和濾袋個數計算 因為氣體在系統(tǒng)中的溫度和壓強沒有較大的變化，所以有過濾面積 式中 A―過濾面積，m2； K―除塵器器前漏風系數，K取值0.05; Q―處理風量，m3/h; u―過濾風速，m/s。 取u=2m/min，即為0.0333m/s 過濾面積A=1.05×10137.6/(3600×0.0333)=88.80m2 濾袋個數 式中 D―濾袋直徑，m； L―濾袋長度，m； 選取D=0.16m,L=2ml 得n=88.80/(3.14×0.16×2)=88.4 取值n=90 2. 方案確定 以上得到，總風量Q =10137.6 m3/h 過濾面積A=88.80m2 濾袋個數n=90 根據以上參數，選用LCPM64-96脈沖型袋式除塵器，該除塵器采用負壓，內濾，采用機械振動方式清灰，自動進行。各項參數如下： 濾袋數目，條 90 處理風量，m3 10800~15000 濾袋有效尺寸，m φ0.16×2 阻力損失，Pa 1100~1500 總過濾面積，m2 90 除塵效率，% 99.5 過濾風速，m/min 2~3 3. 除塵器的阻力和效率 （1）除塵器的阻力 已知混合氣體的密度為1.5 kg/m3，空氣密度為1.203 kg/m3 。 則粉塵的質量濃度：0.467 g/m3。 濾袋粉塵負荷： g=ciut 式中 ci——氣體的含塵質量濃度，g/m3 ； u——過濾風速m/min； t——濾袋清灰周期，min。 取 t=60min則 g=0.467×2×60 =56.4g/m2。 由《除塵設計手冊》，用內插法求過濾阻力為294Pa。 （2）除塵器的效率 除塵器進口煙塵濃度：ci=0.467g/m3 由于噴漆主要產生揮發(fā)性苯類物質，根據苯系污染物的排放濃度 c0= 3.0×10-6kg/ m3=3.0×10-3g/ m3 所以要求達到的除塵效率 選用的LCPM64-96型袋式除塵器的除塵效率可以達到95%，所以滿足能夠滿足處理要求的排放標準。 4. 濾料的選擇 濾料的性能對袋式除塵器的工作具有很大的影響，選擇濾料時必須全面考慮。含塵氣體的特性如粉塵和氣體的性質、溫度、濕度、粒徑等。性能良好的濾料。應具備耐溫、耐磨、耐腐蝕、機械強度高、吸濕性小、效率高、阻力低、使用壽命長、成本低等優(yōu)點。 考慮以上各種影響，選擇化纖針刺毯作為濾料。 五．管網的設計 1. 管段布置 根據風管布置的原則，連接吸塵用排風罩的風管采用豎直方向敷設，分支管與水平管或主干管連接時，從風管的上面或側面接入，三通夾角小于30°。 管道垂直段均為0.8m，水平支管為0.5m，臺間距2. 5m，連接除塵器管段長4m，除塵器與風機連接長度為5。 管網的水平布置圖 2. 確定流速和管徑 根據除塵系統(tǒng)管道內最低風速規(guī)定，染料粉塵等最低風速為16m/s。故設計流速為16m/s，通過流量和流速計算出管徑，通過選型修正管徑，在通過管徑計算出修正后流速。 風管內的風速對系統(tǒng)的經濟性有較大影響。流速高、風管斷面小，材料消耗少，建造費用??；但是，系統(tǒng)阻力增大，動力消耗增加，有時還可能加速管道的磨損。對于除塵系統(tǒng)，為防止粉塵在管道內沉積所需的最低風速可按下表確定。 通風除塵管道內最低空氣流速（m/s） 粉塵種類 垂直管 水平管 粉塵種類 垂直管 水平管 粉狀的黏土和砂 11 13 鐵和鋼 19 23 耐火泥 14 17 灰土、砂塵 16 18 重礦物粉塵 14 16 鋸屑、刨屑 12 14 輕礦物粉塵 12 14 大塊干木屑 14 15 干型砂 11 13 干微塵 8 10 煤灰 10 12 染料粉塵 14-16 16-18 濕土（2%一下水分） 15 18 大塊濕木屑 18 20 鐵和鋼（粉塵） 13 15 谷物粉塵 10 12 棉絮 8 10 麻（短纖維粉塵、雜質） 8 12 水泥粉塵 8-12 18-22 　 　 　 3. 沿程阻力 對于圓形風管，摩擦阻力計算公式可改寫為： 圓形風管單位長度的摩擦阻力（又稱比摩阻）為： 式中： ——摩擦阻力系數； ——風管內空氣的平均速度，m/s； ——空氣的密度，； ——風管長度，m。 只要已知流量、管徑、流速、阻力四個參數中的任意兩個，即可利用“通風管道單位長度摩擦阻力線解圖”求得其余兩個參數。具體計算結果見管網水力計算表。 下表是管道的水力計算 管段編號 流量Q 長度L/m 管徑D/mm 局部阻力 局部阻力 單位長度 摩擦阻力 管段阻力 /(m3/s) 管內流速v 系數 Z 摩擦阻力Rm RmL RmL+Z /(m/s) ∑ζ /(Pa) /(Pa.m-1) /Pa /Pa 2-A 0.175 1.2 100 20 0.39 66.4 43 52 118.4 3-B 0.175 1.2 100 20 0.58 98.7 43 52 150.7 4-C 0.175 1.2 100 20 0.56 95.3 43 52 147.3 5-D 0.175 1.2 100 20 0.3 51.1 43 52 103.1 6-E 0.175 1.2 100 20 1.41 240 43 52 2292 7-F 0.175 1.2 100 20 0.47 80 43 52 124 8-G 0.175 1.2 100 20 0.95 161.7 43 52 213.7 A-B 0.264 2.5 140 17.15 0.3 53.2 27 67.5 120.7 B-C 0.396 2.5 180 15.56 0.16 23.3 17 42.5 65.8 C-D 0.528 2.5 200 16.81 0.06 10.2 17 42.5 52.7 D-E 0.66 2.5 230 15.89 -0.04 -6.1 14 35 28.9 E-F 0.792 2.5 250 16.13 -0.02 -3.1 13 32.5 29.4 F-G 0.924 2.5 270 16.14 0.03 4.7 11 27.5 32.2 G-H 1.056 2.5 290 15.99 0.47 72.4 8.5 21.3 93.6 H-I 2.112 2 410 16 0.61 94.1 6.5 13 107.1 J-K 2.218 2 410 16.8 0.7 119 6.5 13 132 2-A 0.175 1 90 20.75 166.8 3-B 0.175 1 90 20.75 218.3 4-C 0.175 1 80 26.26 359 5-D 0.175 1 70 34.3 434.8 6-E 0.175 1 90 20.75 452 7-F 0.1175 1 80 26.26 338 8-G 0.175 1 80 26.26 　 　 　 　 645 4.局部阻力系數的計算 以管段1-A為例： 柜式排風罩 ： =0.1 90彎頭 : =0.17 直流三通1個( ): =0.25 合計： =0.1+0.17+0.25=0.42 5. 管道總阻力 管道總阻力即為并聯管路阻力平衡后阻力最大的串聯管路的阻力： 六． 通風機的選型 1、風量 Qr=kQ1kQ2Q 式中 Qr—氣體總流量，m3/s； kQ1——設備漏風附加系數； kQ2——管網漏風附加系數，除塵系統(tǒng)取 1.1~1.15。 其中取 kQ1=1.2 ，kQ2=1.1。 所以求得 Qr=0.0396×3600=142.56m3/h 2、全壓 式中 Pf—風機的風壓，Pa； p—管網總壓力損失，Pa； ps—設備壓力損失，Pa； kp1—管網壓力損失附加系數，除塵系統(tǒng)取 1.1~1.15；kp2—風機全壓負差系數，取 1.05；其中取 kp1=1.1 ，kp2=1.05，p=831Pa， ps=391Pa。 得 選擇BF4-72風機，其各型號數據如下表： 七．輸排灰裝置的設計 輸排灰系統(tǒng)由卸灰閥、刮板輸送機、斗式提升機、貯灰罐、汽車登封組成。 1. 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； q——卸灰閥的單位排放的灰塵量， 60 ~ 100 kg/s。 取q=80kg/s。 所以 d=0.114m 可選直徑為150mm 的卸灰閥。 2. 螺旋輸送機計算 (1)螺旋直徑 填充系數ψ=0.3， 物料綜合特性經驗系數 K=0.0565， 校正系數 C=1.0。 求得D=0.054m 旋直徑小于最小值150mm，故選 150mm 直徑。 (2)螺旋輸送機轉速 查表得:物料綜合特性系數 A=35。 計算得n=90r/min 校核填充系數=0.12 由于Ψ值低于推薦值,徑調整，得n=40r/min，Ψ =0.252。 (3)螺旋輸送機的功率 \軸功率 取 k=1.2， =3.2，輸送機長度 L 取 6m。 額定功率P=0.004kW 八. 煙囪尺寸的設計 除塵系統(tǒng)凈化后的氣體經煙囪排向大氣，排氣煙囪的設計包括煙囪排氣能力的計其、煙囪尺寸和材質的確定、等效煙囪的計算以及煙囪附屬設施的及計等。 除塵系統(tǒng)使用的煙囪材質右鋼制煙囪、混凝十煙囪和磚砌煙囪等。較低的煙囪盡可能采用鋼制煙囪.鋼制煙囪排放有腐蝕性的氣體時.內部要做防腐處照。 煙囪底部應設檢修孔和排水孔、煙囪底面應傾至排水孔一側。 1. 煙囪截面尺寸計算 煙囪的出口截面積 式中 S—煙囪出口截面積，m`; Qz一煙氣量，m3/h; ug—煙氣自煙囪口排出的速度，m/s; 取ug=2m/s煙囪的出口截面積S=1.408m2 2. 煙囪的有效高度計算 根據安德列耶夫計算式 式中 Vg—煙氣自煙囪排除的速度，m/s； d—煙囪的出口直徑，m; vp—煙囪出口高度的平均風速，m/s; 出口直徑m, 煙囪出口高度的平均風速取m/s; 得 H=1.9×10×1.34/2=12.73m 九. 工程經濟概算 1. 工程投資 工程投資表 設備名稱 設備型號 單價（元） 數量 總價（元） 袋式除塵器 DS/A-10×9 25000 1 25000 風管 定制 20 50 1000 柜式集氣罩 定制 500 16 8000 風機 BF4-72 2000 1 2000 總計投資為36000元 2.運行費用 運行費用分為電費和維護費用。 電費：各用電器的總功率按20KW計，全年工作270天，每天工作8小時，電費為0.95元/kw·h。則一年的電費為20×270×8×0.95=41041元/年。 維護費用：袋式除塵器的布袋按壽命兩年更新，則每年大概需2500元，系統(tǒng)其他部分可能出現的故障的維修費按1000元計，則總的維護費用為3500元/ 十．致謝 在本次論文的撰寫中，感謝楊家寬教授的精心指導，給我們認真準備選題和提供大量的資料。 　通過這次課程設計，我了解了布袋除塵的設計內容及設計方法，感受獨 立完成一個設計需要耐心和毅力。在課設期間遇到的很多問題也得到了同學的幫助，在此表示感謝。 參考文獻 [1] 胡傳鼎. 通風除塵設備設計手冊. 化學工業(yè)出版社, 2003 [2] 孫一堅. 工業(yè)通風. 中國建筑工業(yè)出版社, 1985 [3] 金國淼. 除塵設備.化學工業(yè)出版社, 2002 [4] 郭遵然. 通風工程. 上海科學技術出版社, 1961 [5] 張殿印, 王純. 除塵工程設計手冊. 化學工業(yè)出版社, 2003 22