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) 《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：環(huán)工1102 學(xué)號：U201115834 華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 2014年5月 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、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 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)脑挷僮骺谏暇夛L(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： Q=3600vβA+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； β——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。 β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0.9m3/h。代入上式可得排風(fēng)量的值： Q=477.2m3/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、管段流量及長度 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 ： 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=101.325kPa,溫度=，空氣密度=1.204,運(yùn)動(dòng)粘度=15.06×,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的含塵空氣，故用密度和粘度的修正： =（/(/ 式中 ——實(shí)際的單位長度的摩擦阻力，；——圖上查出的單位長度摩擦阻力，； ——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： ==1.25 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，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)ζ1=0.09 柜式集氣罩一個(gè)，ζ12=0.2 故總的 ζ=0.2+2×0.09=0.38 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(jìn)行阻力平衡，對于匯合點(diǎn)B： ?P1~b=376.8Pa ?P2~b=161.5 Pa 因?yàn)? ， 由以下公式進(jìn)行修正 式中 D`——調(diào)整后的管徑，mm； ——原設(shè)計(jì)的管徑，mm； ——原設(shè)計(jì)的管徑，mm ； ——要求達(dá)到的支管阻力，Pa。 故 =100×161.5376.80。225=82.6mm 取=80mm，其對應(yīng)的阻力為 ?P2~b‘=161.5×100801/0。225=415.4Pa ?P2~b‘-?P1~b?P2~b‘=415.4-376.8415.4=9.3%<10% 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： 加上除塵器的壓力損失后，管道的總阻力 ΔP=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、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=7635.2m3/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 m3/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/（πDL）=154.8 為方便設(shè)計(jì)取n=156 2. 方案選定 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/m3 濾袋粉塵負(fù)荷： g=civt 式中 ci——?dú)怏w的含塵質(zhì)量濃度，g/m3； 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/㎡。 由《除塵設(shè)計(jì)手冊》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/m3 由于氣體排放濃度要求苯系污染物濃度 c0= 3.0×10-6kg/ m3=3.0×10-3g/ m3 所以要求達(dá)到的除塵效率： η=1-3.0×10-30.63=99.52% 對于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/ m3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—?dú)怏w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 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： Pf=831×1.1+391×1.1=1435.61Pa 結(jié)合上述計(jì)算，查閱《除塵設(shè)計(jì)手冊》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 d=1.12Gy/q 式中 Gy——排放的灰塵量，kg/s； q——卸灰閥的單位排放的灰塵量；可在60至100 kg/s Gy=1.5-1.204×477.23600×16=0.63kg/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×=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==90r/min 查表得:物料綜合特性系數(shù) A=35。 校核填充系數(shù) ： ==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 P==0.003kW 取k=1.2， =3.2， 輸送機(jī)長度L取6m。 額定功率 P==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： S=Qg/3600vg 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°。 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 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 化學(xué)工業(yè)出版社，2003.8 [3]續(xù)魁昌 主編 風(fēng)機(jī)手冊 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 18