噴漆車間通風除塵系統(tǒng)設計,噴漆,車間,通風,透風,除塵,系統(tǒng),設計 1 大氣污染控制工程 課程設計 噴漆 車間 通風除塵 系統(tǒng)設計 指導老師 楊家 寬 教授 課設編寫者 鄧威 班級 環(huán)工 1102 學號 U201115834 華中科技大學環(huán)境科學與工程學院 2014 年 5 月 2 目 錄 一 局部排氣通風系統(tǒng)的組成 3 二 局部排氣通風系統(tǒng)的設計 3 2 1 集氣罩 3 2 2 除塵設備 3 2 3 風管 風機 3 三 集氣罩 4 3 1 集氣罩的 設計方針 4 3 2 方案選定 4 3 3 設計計算 5 四 管網(wǎng)的設計 5 4 1 管網(wǎng)類型 的選擇 5 4 2 管段標號 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 設計計算 12 六 通風機的選型 13 6 1 風量 13 6 2 全壓 13 七 輸排灰裝置的設計 14 7 1 卸灰閥的 選擇 15 7 2 螺旋輸送機 計算 15 八 排氣筒出口 設計 16 8 1 排氣筒出口 尺寸計算 16 8 1 風帽設計 16 九 工程經(jīng)濟概算 17 8 1 設備投資 17 8 1 運行費用 18 十 致謝 18 十 一 參考文獻 18 3 一 局部排氣通風系統(tǒng)的組成 局部排氣通風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系統(tǒng)如圖下所示 通常 由集氣罩 除塵 器 風管 風機等 部分組成 二 局部排氣通風系統(tǒng)的設計 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入凈化系 統(tǒng) 同時防止其向生產(chǎn)車間及大氣擴散 造成污染 其性能對凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng) 濟指標有直接的影響 由于污染源設備結(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) 實踐情況進行合理的選擇 2 除塵器 把粉塵從煙氣中分離出來的設備叫除塵器或除塵設備 除塵器的性能用可處理的 氣體量 氣體通過除塵器時的阻力損失和除塵效率來表達 同時 除塵器的價格 運行和維護費用 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 風管 和 風機 通風系統(tǒng)中用來輸送氣體的管道稱為風管 它把系統(tǒng)中的各種設備和部件連成一 個整體 風管布置要合理 力求短 直 順 風管布置設計的好壞關(guān)系到管內(nèi)流 4 體的壓力損失大小 從而影響了風機的選擇 風機由電動機帶動 為空氣流動提 供動力 為了防止風機的磨損和腐蝕 一般把它裝置在除塵設備的后面 三 集氣罩 1 集氣罩的 設計方針 1 集氣罩應盡可能將污染源包圍起來 使污染物的擴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 以減少排風量 4 集氣罩的吸氣氣流不允許經(jīng)過人的呼吸區(qū)再進入罩內(nèi) 5 集氣罩的結(jié)構(gòu)不應妨礙人工操作和設備檢修 6 設計集氣罩時 盡量減少吸氣范圍 以增強控制效果 2 方案選定 基于設計要求 不能為密閉罩 由于工作臺面積較小 可以考慮柜式排風罩 其 將粉塵發(fā)生源圍擋在柜狀空間內(nèi) 工作臺小 所以安裝費用不大 同時 柜式排 風罩的流量較小 后面的管道直徑可以選小 風機也可以選相對較小功率的 采用柜式排風罩 由于柜內(nèi)沒有熱源 故不能在柜頂排氣 因為在柜頂?shù)脑挷僮?口上緣風速偏大 可達孔口平均速度的 150 下緣風速則僅為平 均風速的 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置排氣 點 3 設計計算 排風量的計算 5 Q 3600v A V 式中 Q 排風量 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 若有活動設備 經(jīng)常需拆卸時 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 一書附表 9可知 對噴漆工藝過程中產(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 由于每個工作臺的尺寸為 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 代入上式可得排風量的值 Q 477 2m h 四 管網(wǎng)的設計 1 管網(wǎng)類型 的選擇 采用臥式集合管除塵系統(tǒng) 兩邊支管對稱分布 不占用工廠中間行走 活動空間 方便了工廠搬 運 施工等大型活動 管道設計簡單 實用 2 管段標號 管段流量及長度 6 為簡化計算 管長一中心線計算 管道垂直段均為 0 8m 水平支管為 0 5m 兩操作臺間距 2 5m 連接除塵器管段長 4m 除塵器與風機連接長度為 5m 排氣 口段高 10m 簡圖如下 另外 一側(cè) 與 其對稱 3 選擇流速 及管徑 根據(jù)除塵系統(tǒng)管道內(nèi)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 在通過修正后管徑 計算出修正后流速 4 摩擦阻力 損失計算 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 圓形風管直徑 m 由 工業(yè)通風 的附錄 6所示的線解圖 已知流量 管徑 流速 阻力四 個參數(shù)中的任意兩個 即可久的其余兩個參數(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 運動 粘度 0v 15 06 610 2 ms 管壁粗糙程度 K 0 15mm 圓形風管等條件下得出 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 實際的空氣密度 3kg m v 實際的空氣運動粘度 2 ms 因此在本設計中 查表得當空氣密度 1 5 3kg m 時 其運動粘度為 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 由課程設計資料可知 含燃料粉塵的空氣 風管內(nèi)最小速度為 垂直風管 14 16m s 水平風管為 16 18m s 摩擦損失系數(shù)的計算 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 0 09 柜式集氣罩一個 0 2 故總的 同理可求得其他管段的局部損失系數(shù) 表 2 對并聯(lián)管路進行阻力平衡 對于匯合點 B P1 b 376 8Pa P2 b 161 5 Pa 因為 1 2 1 10 BB B PPP 由以下公式進行修正 0 2 2 5 PD D m mP 式中 D 調(diào)整后的管徑 mm D 原設計的管徑 mm 9 P 原設計的管徑 mm P 要求達到的支管阻力 Pa 故 0 225 PDD P 取 D 80mm 其對應的阻力為 故符合要求 C D E F G H各點的平衡計算同上 水力計算 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纖維或無機纖維過濾布 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 因為其所用空去壓力較低 切能耗較低 已經(jīng) 得到廣泛應用 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(zhì) 溫度 濕度 粒徑等 性能良 好的濾料應具 11 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 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 本設計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 冷凝或化學反應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 產(chǎn)生的氣體量為 18 477 2 7635 2m h 考慮到 管道回轉(zhuǎn)裝置漏風等因素 附加 10 的風量 擇除塵器進口氣體量 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 取單個濾袋直徑 D 120mm 單個濾袋長度 L 1200mm 則過濾袋數(shù) n A DL 154 8 為 方便設計取 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 性能指標如下 3 設計計算 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 濾袋粉塵負荷 g civt 式中 ci 氣體的含塵質(zhì)量濃度 g m v 過濾風速 m min t 濾袋清灰周期 min 這里取 t 60min 則 g 75 2 g 13 由 除塵設計手冊 查表可得 過濾阻值為 391Pa 2 除塵效率的確定 除塵器進口煙塵濃度 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 所以要求達到的除塵效率 對于 PWW32型脈沖袋式 除塵器 其除塵效率可以達到 99 9 這樣 除塵器出口 煙塵濃度達 3 0 10 6kg m 以下 完全可以達到排放標準 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(shù) kQ2 管網(wǎng)漏風附加系數(shù) 除 塵系統(tǒng)取 1 1 1 15 其中取 kQ1 1 2 kQ2 1 15 所以求得風量為 Qr 0 0414 m3 s 即 149 04m3 h 2 全壓 14 2ps1pf k ppk P 式中 Pf 風機的風壓 Pa p 管網(wǎng)總壓力損失 Pa ps 設備壓力損失 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 風機全壓負差系數(shù) 取 1 1 其中取 kp1 1 1 kp2 1 1 p 831Pa ps 391Pa 得 結(jié)合上述計算 查閱 除塵設計手冊 后 決定使用 4 72 No6C型 風機 七 輸排灰裝置的設計 各種除塵器都裝有卸塵裝置 它應能順利地排除粉塵 并使除塵器保持良好的氣 密性 以免漏風導致除塵器效率降低或者不能正常運行 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 本裝置相對屬于小型除塵器 排灰少 只用卸灰閥 螺旋輸送機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 螺旋輸送機計算 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 螺旋輸送機的功率 軸功率 P0 367 0 HLQk 0 003kW 取 k 1 2 0 3 2 輸送機長度 L取 6m 16 額定功率 P 0P 0 003kW 八 排氣筒出口 設置 1 排氣筒出口尺寸計算 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 風帽設計 為了防止雨水的侵蝕 通常在其頭部加裝風帽 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)濟概算 1 設備投資 1 除塵器 布袋除塵器的價格可根據(jù)其處理能力還估計 每處理 10000m3 h的價格約在 2 2 萬元左右 本系統(tǒng)處理量為 8393 72m3 h 故除塵器價格約為 1 85萬元 2 風管 風管目前 市場價約為 60元 m 本系統(tǒng)總長 61 3m 買 65m 故花費 3678 元 3 柜式集氣罩 柜式集氣罩可做成簡單形式 價格約為 400 元 個 本系統(tǒng)共 16 個 所以花費 6400元 4 風機 風機按市場價格 2100 元計算 2 運行 費用 1 電費 系統(tǒng)的裝機容量按 18 5kW 計 全年工作時按 300 天考慮 每度電電費按工業(yè)用 電 0 95元計 則全年的電費為 18 5 300 8 0 95 4 2萬元 2 維修費用 18 由于設備 管道均為鋼結(jié)構(gòu) 無易損部件 所以全年的維修費僅考慮總投資的 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年換袋的費用就為 0 393萬元 折算到每 年就是 1965元 因此 每臺設備每年的維修費為 582 1965 2547元 十 致謝 本噴漆車間通風除塵系統(tǒng)設計的所有研究工作從課程設計的選題 實現(xiàn)條件 到寫作等階段都是在導師楊家寬教授的悉心指導下完成的 在課設完成之際 向 老師表示由衷的感謝和敬意 同時 還要感謝 各位 同學在繪圖和計算過程中對我的幫助 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 1 孫 一堅 沈 恒根 主編 工業(yè) 通風 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)及設備設計選用手冊 化學工業(yè)出版社 2003 8 3 續(xù) 魁昌 主編 風機手冊 機械工業(yè) 出版社 1999 4 趙漢中 工程流體理學 華中科技大學出版社 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