工业通风-课程设计

课程设计课题名称某企业生产车间除尘系统设计专业名称安全工程所在班级安本0904学生姓名胡华学生学号09601240436指导教师刘美英湖南工学院课程设计任务书安全与环境工程系安全工程专业学生姓名：胡华学号：09601240436专业：安全工程1.设计题目：某企业生产车间除尘系统设计2.设计期限：自2011年12月5日开始至2011年12月18日完成3.设计原始资料：1）某企业生产车间平面布局；2）抛光间、高温炉局部排风罩风量；3）相关参考书籍。4.设计完成的主要内容：1）抛光车间除尘系统设计与计算；2高温炉车间除尘系统设计与计算；3）除尘系统轴测图与平面图。5.提交设计（设计说明书与图纸等）及要求：提交一份某企业生产车间除尘系统设计报告和设计图纸两张。要求语句通顺、层次清楚、推理逻辑性强，设计改进明确、可实施性强。报告要求用小四号宋体、A4纸型打印；图纸部分要求运用AutoCAD严格按照作图规范绘制，采用国际统一标准符号和单位制，并打印。6.发题日期：2011年12月5日指导老师（签名）：学生（签名）：1前言随着社会经济的快速发展，尤其是工业发展的巨大推进使得车间通风显得尤为重要。工业通风是通风工程的重要部分，其主要任务是，控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温、高湿，创造良好的生产环境和保护大气。做好工业通风工作，一方面能够改善生产车间及其周围的空气条件，防止职业病的产生、保护人民健康、提高劳动生产率；另一方面可以保证生产正常运行，提高产品质量。随着工业的不断发展，散发的工业有害物的种类和数量日益增加，大气污染已经成为了一个全球性的问题。如何做好工业通风，职业安全健康管理以及环境保护是我们安全工作人员的一项重要职责。此次课程设计为工业通风中的除尘系统设计，主要要将高温炉和抛光车间产生的大量粉尘通过合理有效的除尘系统来净化空气，提高车间及其周围环境的空气质量。在该课程设计中，该企业存在的须除去的粉尘有抛光生产车间产生的抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘）和高温炉中产生的高温含尘烟气。车间职工长期工作在此吸入大量粉尘不能排出易造成矽肺、石棉肺或尘肺等职业疾病。车间中的粉尘浓度达到一定值可能会造成爆炸，严重影响人们的生产生活和社会的安定和谐。因此需采取有效的通风措施在有害物产生地点把它们收集起来，经过净化处理排至室外，使车间内有害物浓度低至国家卫生标准规定的最高允许浓度以下。通过此次设计，使同学们亲自动手进行通风除尘系统的设计及计算，切实体会通风除尘在工业生产中的重大作用，理论联系实践，培养同学们的动手能力以及合作能力。2车间简介以下是该企业抛光车间和高温炉车间的俯视图和侧视图，见图1图1某企业的高温炉抛光车间平面图和剖视图某企业加工车间如图所示，有1#、2#、3#、4#、5#工作台，高度均为1.2m1#、2#、3#为抛光机，4#、5#为高温炉，高度均为1m。房间高9m，窗台高1m，窗户高5m。厂房一边设置分成3个抛光车间和2个高温炉车间。2.1高温炉高温炉车间有两个高温炉，生产过程中产生高温含尘烟气，粒径范围约为0.010-20um，粒径范围熔炉温度为500℃,室温为20℃，尺寸为1.0m×1.0m,房间高9m，窗台搞1.0m，窗户高5m。2.2抛光车间抛光车间有三台抛光机，抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件，抛光机有两个抛光轮，抛光间产生粉尘，粉尘的成分有：抛光粉剂，粉末，纤维质灰尘等（石棉粉尘）。每台抛光机之间的距离为3.8m且抛光机的尺寸也为1.0m×1.0m。3抛光轮粉尘和高温炉烟气捕集的除尘系统设计3.1确定系统3.1.1系统划分的原则有不同送风、排风要求，或者车间面积较大，送、排风点较多时，为便于进行管理，常分设多个系统。除个别情况外，通常是由一台风机与其联系在一起的管道设备构成一个系统。系统划分的原则是：（1）空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划分一个系统。（2）生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为一个系统。（3）除尘系统划分应符合下列要求：1）同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不远时，宜合设一个系统；2）同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺允许不同粉尘混合回收或粉尘无回收价值时，也可合设一个系统；3）温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管内结露时，应分设系统。3.1.2划分系统三个抛光间空气处理量、室内参数要求、生产流程相同，扬尘点相距很近，故可合设一个系统。高温炉和抛光车间需处理的粉尘种类和粒径范围不同需要的风量和生产流程不同，故可设另外一个系统。故将两个高温炉、管道，除尘器和风机设一个C1系统；将抛光车间、管道，除尘器和风机设一个C2系统。3.2排风罩的选定3.2.1局部排风罩的种类按照工作原理不同，局部排风罩可分为以下几种形式：（1）密闭罩；（2）柜式排风罩（通柜式）；（3）外部吸气罩（包括上吸式、侧吸式、下吸式用槽边排风罩等）；（4）接受式排风罩；（5）吹吸式排风罩；3.2.2局部排风罩的设计原则设计局部排风罩时应遵循以下原则：（1）局部排风罩应尽可能靠近污染物发生源，使污染物局限于较小空间，尽可能减小吸气范围，便于捕集和控制。（2）排风罩的吸气气流方向应尽可能与污染气流运动方向一致。（3）已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区。设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围。（4）排风罩应力求结构简单、造价低、便于制作安装和拆卸维修。（5）与工艺密切相结合，使局部排风罩的配置与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作。（6）要尽可能避免或减弱干扰气流，如穿堂风，送风气流等对吸气气流的影响。3.2.3计算风量并选择排风罩在高温炉车间由于设备本身会产生一定的气流运动，带动污染物一起运动，对于高温炉本身能产生散发的热射流，所以排风罩选用接受式上排风罩，在炉内温度为500℃，室温为20℃，尺寸为1.0m×1.0m的条件下计算风量。查阅相关资料该除尘系统在横向气流影响较小的场合，所以排风罩口尺寸比热源尺寸扩大200mm由公式Lz=0.04Q1/3Z3/2(m3/s)式中Q—热源的对流散热量，KJ/s.Z=H+1.26B(m)式中H—热源至计算断面距离，mB—热源水平投影的直径或长边尺寸,m。D1=B+200D1—排风罩口尺寸热源的对流散热量QFt（J/s）式中F—热源的对流放热面积，m2；t—热源表面与周围空气温度差，℃—对流放热系数，J/（m2..s.℃）。At1/3式中A—系数，水平散热系数A=1.7由公式1.5pA=1.5（1）21/2=1.5m由于1.5pAH，该排风罩为低悬罩该热源的对流散热量：Q=1.7×1×1×（500-20）4/36389.06J/s6.39KJ/s热源流收缩断面上的流量为：zL=0.04×6.391/3×2.263/2=0.253m3/s罩口断面尺寸为：D1=1000+200=1200mm排风罩排风量为L=zL+V’F’V’—扩大面积上空气的吸入速度，取0.5m2/sF’—罩口的扩大面积L=0.253+（1.22—12）×0.5=0.473m3/s=1702.8m3/h在抛光车间抛光轮为布轮，其直径为D=200mm。抛光轮中心标高1.4m，工作原理同砂轮。由于其在工作时高速旋转，产生诱导气流，可在正对诱导气流的方向设置接受式侧排风罩，排风罩口尺寸为300×300（高）,在罩口另加一块200×300的挡板，罩口中心离地面1.2m。其计算相关资料如下：排风量的计算一般按抛光轮的直径D计算：L=A·Dm3/h式中：A—与轮子材料有关的系数布轮：A=6m3/h·mm毡轮：A=4m3/h·mmD—抛光轮直径mm由公式得：L=6×200×2=2400m3/h3.3风管布置原则及材料的选择3.3.1风管布置的原则风管的布置应该符合以下原则：（1）除尘系统的排风点不宜过多，以利各支管间阻力平衡。（2）除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水平夹角最好大于45。（3）在除尘系统小，为防止风管堵塞，风管直径不宜小于下列数值：排送细小粉尘80mm；排送较粗粉尘100mm；排送粗粉尘130mm。（4）排除含有剧毒物质的正压风管，不应穿过其他房间。（5）风管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计、风量测定孔和采样孔等）或预留安装测量装置的接口。调节和测量装置应设在便于操作和观察的地点。（6）风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。弯头、三通等管件要安排得当，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。3.3.2风管截面及材料的选择表1除尘风管的最小风速（m/s）粉尘类别粉尘名称垂直风管水平风管纤维粉尘和矿物粉尘干锯末、小刨屑、纺织尘1012木屑、刨花1214干燥粗刨花、大块干木屑1416潮湿粗刨花、大块湿木屑1820棉絮810耐火材料1417石棉粉尘1218风管截面形状有圆形和矩形两种。两者相比较，在相同断面积时圆形风管的阻力小，材料省，强度也大。同时当风管中流速较高，风管直径较小时，如除尘系统和高速空调系统都用圆形风管。风管材料应根据使用要求和就地取材的原则选用。因本设计属除尘系统设计，管内流速较高，阻力较大，故采用圆形风管，具体尺寸见附图。钢板易于工业化加工制作，安装方便，能承受较高的温度，因本次设计为除尘设计，采用厚度为3.05.0mm的钢板。3.4排风口位置的确定排风口设置应满足以下要求：（1）在一般情况下通风排气立管出口至少应高出屋面0.5m。（2）通风排气中的有害物质必须经大气扩散稀释时，排风口应位于建筑物空气动力阴影区和正压区以上。（3）要求在大气中扩散稀释的通风排气，其排风口上不应设风帽，为防止雨水进入风管可在下部斜设排水口。（4）车间高9.0m，将排风口所处的管道设为9.5m,加上风机的高度，排风口高出地面10~10.5m。3.5除尘器的选择除尘器的选型要考虑多种因素和条件，下面是重要事项：（1）按处理气体量选型处理气体量的多少是决定除尘器大小类型的决定性因素，对大气量，一定要选能处理大气量的除尘器，如果用多个处理小气量的除尘器并联使用往往是不经济的。对较小气量要比较用哪一种类型的除尘器是最经济最容易满足尘源点的控制和粉尘排放的环保要求。由于除尘器进入实际运行后，受操作和环境条件影响有时是不易预计的，因此，在决定设备的容量时，需保证有一定的余量或预留一些可能增加设备的空间。（2）按粉尘的分散度和密度选型所有除尘器的一个共同点是堆积密度越小，尘粒分离捕集就越困难，粉尘的二次飞扬越严重，所以操作上与设备结构上应采取特别措施。在本次设计中高温炉（C1系统）由于长生高温烟气，所以在高温炉车间采用PL—2200单机袋式除尘器，由于抛光车间（C2系统）需要处理风量较大，则采用XCX-φ1000旋风除尘器，其具体的参数要求如表2：表2除尘器参数C2系统C1系统型号XCX-φ1000旋风除尘器MC24-型脉冲袋式除尘器高度（mm）50503667进口高度（mm）47002850进口宽度（mm）250285出口高度（mm）50504860出口宽度（mm）508386阻力（pa）55012003.6水力计算3.6.1C1系统的水力计算图1C1系统轴侧图用假定流速法进行通风管道的水力计算如下:1）对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的风量。2）选定最不利环路，本系统选择1-3-表面热交换器-4-除尘器-5—风机—6为最不利环路。3）根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。根据表1，可知输送含有高温烟气空气时，风管内最小风速为：垂直风管14ms、水平风管17ms。根据1L=1692m3/h（0.47）m3/s1V=16ms可查出单位长度摩擦阻力和尽量符合通风管道统一规格的管径。1D=170㎜mRl=22Pam同理可查的管径2的管径及比摩阻，4）确定管段3、4、5、6的管径及比摩阻，具体结果见表35）确定各管段的局部阻力系数（1）管段1设备密闭罩ξ=0.1690°弯头（R/D=1.5）1个ξ=0.17圆形三通图2圆形三通示意图查表得ξ=0.03∑ξ=0.16+0.17+0.03=