大氣污染控制工程課程設計---車間除塵系統(tǒng)的設計

1、<p><b>　　車間除塵系統(tǒng)的設計</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著煤炭行業(yè)的高速發(fā)展，由煤炭工業(yè)的發(fā)展引起的環(huán)境污染也越來越嚴重并且也越來受到人們的重視，人們對生活質(zhì)量特別是生活環(huán)境質(zhì)量的要求同時也在提高。環(huán)境污染，如大氣污染對人們賴以生存的大氣環(huán)境造成了極大的影響，大氣污染對環(huán)境的破

2、壞是巨大的，它對我們的生活造成了許多的危害，已經(jīng)成為亟待解決的問題之一。大氣污染中粉塵顆粒物對環(huán)境造成的污染占據(jù)了重要的部分，嚴重影響了人們的身心健康。除塵系統(tǒng)的設計，不僅是環(huán)境保護方面的重要內(nèi)容之一，它同時也對企業(yè)的經(jīng)濟效益和對外形象產(chǎn)生影響。本次對除塵系統(tǒng)的設計，就是建立在對環(huán)境保護發(fā)展的基礎上的。本說明書對除塵系統(tǒng)方案的提出、系統(tǒng)的設計計算及除塵器和風機等設備的選型等各方面都進行了論述。通過對設計對象的深入了解，通過對系統(tǒng)阻力、風

3、量等的計算，提出了合理的除塵方案，選用合適的除塵設備和管路組合成有效的除塵系統(tǒng)。最終達到預定的設計目標。</p><p>　　關(guān)鍵詞：大氣污染 除塵系統(tǒng) 環(huán)境保護 除塵器 阻力</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the rapid development of the coal indu

4、stry, the development of the coal industry caused by the pollution of the environment is also more and more serious and also more and more attention by people, people life quality of life, especially the requirements of

5、the quality of the environment as well as improved. The pollution of the environment, such as air pollution people depend on atmospheric environment caused great influence, atmospheric pollution damage to the environment

6、 is huge, it to o</p><p>　　Keywords：Air pollution Dust removal system Environmental protection Dirt catcher Resistance</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言4<

7、;/b></p><p>　　1.大氣污染控制工程課程設計任務5</p><p><b>　　1.1目的5</b></p><p>　　1.2任務與要求6</p><p><b>　　1.3設計內(nèi)容6</b></p><p>　　1.4設計課題與有關(guān)數(shù)據(jù)6&l

8、t;/p><p>　　2.大氣污染控制工程課程設計說明及計算7</p><p>　　2.1集氣罩的設計8</p><p>　　2.1.1控制點控制速度vx的確定8</p><p>　　2.1.2集氣罩排風量、尺寸的確定8</p><p>　　2.2外部集氣罩排風量的計算8</p><p>

9、　　2.3外部集氣罩的設計要點9</p><p>　　2.4管道的初步設計10</p><p>　　2.4.1管道內(nèi)流速的確定10</p><p>　　2.4.2管道的初步設計及壓損的確定10</p><p>　　2.4.3選擇風機和電機13</p><p><b>　　3.有關(guān)說明14</

10、b></p><p>　　3.1室內(nèi)布置14</p><p>　　3.2除塵器的選擇15</p><p>　　3.3除塵器地面標高15</p><p>　　3.4煙囪設計15</p><p>　　3.5有關(guān)尺寸15</p><p><b>　　4.結(jié)束語15</

11、b></p><p><b>　　5.參考資料16</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　大氣是人類賴以生存和發(fā)展的必不可少的環(huán)境要素之一。然而人口的增多，人類活動頻繁，自然因素影響使大氣污染嚴重，保護大氣環(huán)境是我們刻不容緩的義務。人類賴以生存的環(huán)境由自然環(huán)境和社會環(huán)境組成。自然環(huán)

12、境是人類生活和生產(chǎn)所必需的自然條件和自然資源的總和，即陽關(guān)、溫度、氣候、地磁、空氣、水、巖石、土壤、動植物、微生物以及地殼的穩(wěn)定性等自然因素的總和。而社會環(huán)境是人類在自然環(huán)境的基礎上，為不斷提高物質(zhì)和精神生活水平，通過長期有計劃、有目的地發(fā)展，逐步創(chuàng)造和建立起來的一種人工環(huán)境。社會環(huán)境是人類物質(zhì)文明和精神文明發(fā)展的標志，它隨著經(jīng)濟和科學技術(shù)的發(fā)展而不斷地變化。社會環(huán)境的質(zhì)量對人類的生活和工作，對社會的進步都有極大的影響。</p&g

13、t;<p>　　目前，大氣污染已經(jīng)變成了一個全球性的問題。主要有溫室效應、臭氧層破壞和酸雨。而大氣污染可以說主要是人類活動造成的，大氣污染對人體的舒適、健康危害包括對人體的正常生活和生理的影響。目前，大氣污染直接影響到人們的身體健康。我國大氣環(huán)境面臨的形勢仍然非常嚴峻。大氣污染物排放總量居高不下。現(xiàn)在，全國二氧化硫年排放量高達1857萬噸，煙塵1159萬噸，工業(yè)粉塵1175萬噸，大氣污染仍然十分嚴重。全國大多數(shù)城市的大氣環(huán)

14、境質(zhì)量超過國家規(guī)定的標準。全國47個重點城市中，約70%以上的城市大氣環(huán)境質(zhì)量達不到國家規(guī)定的二級標準；參加環(huán)境統(tǒng)計的338個城市中，137個城市空氣環(huán)境質(zhì)量超過國家三級標準，占統(tǒng)計城市的40%，屬于嚴重污染型城市。酸雨區(qū)污染日益突出。所以我們必須通過有效的措施來處理以及防治大氣的進一步污染。</p><p>　　大氣污染控制工程課程設計是大氣污染控制工程課程的重要實踐性環(huán)節(jié)，是我們環(huán)境專業(yè)學生在校期間第一次較全

15、面的大氣污染控制設計能力訓練，在實現(xiàn)學生總體培養(yǎng)目標中占有重要地位。本課程設計涉及的基本理論主要有大氣污染的基本概念和大氣擴散部分、顆粒污染物控制部分、氣態(tài)污染物控制部分、系統(tǒng)設計部分等等。通過本次課程設計，達到對這方面內(nèi)容更加了解。</p><p>　　1.大氣污染控制工程課程設計任務</p><p><b>　　1.1目的</b></p><p

16、>　　課程設計的目的在于進一步鞏固和加深課程理論知識，并能結(jié)合實踐，學以致用。本設計為車間除塵系統(tǒng)的設計，能使學生得到一次綜合訓練，特別是： </p><p>　　(1).工程設計的基本方法、步驟，技術(shù)資料的查找與應用；</p><p>　　(2).基本計算方法和繪圖能力的訓練；</p><p>　　(3).綜合運用本課程及其有關(guān)課程的理論知識解決工程中的實際

17、問題；</p><p>　　(4).熟悉、貫徹國家環(huán)境保護法規(guī)及其它有關(guān)政策。</p><p><b>　　1.2任務與要求</b></p><p>　　學生必須在限定時間內(nèi)，在老師的指導下獨立、全面地完成此規(guī)定的設計。</p><p><b>　　具體內(nèi)容包括：</b></p>&l

18、t;p>　　(1).設計說明書和計算書各一份(放在一起裝訂成冊，要求有封面、目錄、圖紙等，一起放在設計資料袋中)；</p><p>　　(2).平面布置圖一份；</p><p>　　(3).立面布置圖一份；</p><p>　　(4).軸側(cè)圖一份。</p><p><b>　　1.3設計內(nèi)容</b></p&g

19、t;<p>　　(1).集氣罩的設計：控制點控制速度Vx的確定；集氣罩排風量、尺寸的確定；</p><p>　　(2).管道的初步設計：①.管內(nèi)流速的確定；②.管道直徑的確定；③.彎頭的設計；④.直管長度的確定；⑤.三通設計計算；</p><p>　　(3).壓損平衡計算：①.分段計算；②.壓力校核；③.總壓計算；④.選風機、校核；⑤.電機選擇、校核；⑥.有關(guān)說明。</

20、p><p>　　1.4設計課題與有關(guān)數(shù)據(jù)</p><p>　　(1).設計題：車間除塵系統(tǒng)設計；</p><p>　　(2).課題已知條件：</p><p>　?、?車間面積與兩臺產(chǎn)生污染設備的位置（見圖1）。此圖僅給出方柱及②.污染源相對位置，門、窗位置及墻厚由設計定；</p><p>　　③.產(chǎn)生污染源設備的情況<

21、;/p><p>　　污染源：立方體 長×寬×高=1200×600×1000</p><p>　　操作條件：20℃ 101.3KPa</p><p>　　污染源產(chǎn)生輕礦物粉塵，以輕微速度發(fā)散到尚屬平靜的空氣中。</p><p>　　在該污染設備的頂部設計兩個傘形集氣罩，罩口邊須距離污染源上平面H=600

22、mm時才操作正常，管道和集氣罩均用鋼板制作，鋼管相對粗糙度K=0.15，排氣筒口離地面高度12m，所用除塵器，LD14型布袋除塵器,該除塵器阻力為980Pa；所用除塵草圖見附圖。 </p><p>　?。ㄒ部闪磉x其它除塵器）</p><p><b>　　有關(guān)尺寸</b></p><p>　　墻厚 240mm 方塊柱 300

23、5;300 車間大門 可取 2010×2010 3010×3010 2550×2410 4010×4010 窗臺到地面距離: 民 房 900～700mm 工業(yè)用房 1.0～2.0 m

24、 倉 庫 1.5～2.0 m</p><p>　　圖1-4-1 車間面積與兩臺產(chǎn)生污染設備的位置</p><p>　　2.大氣污染控制工程課程設計說明及計算</p><p>　　空氣污染物在車間內(nèi)的擴散機理是污染物依附于氣流運動而擴散的。對于生產(chǎn)過程中散發(fā)到車間空氣中的污染物，只要采取合理的通風方式，控制住室內(nèi)二次氣流的運動，

25、就可以控制污染物的擴散和飛揚，從而達到改善車間內(nèi)外空氣環(huán)境質(zhì)量的目的。局部排氣通風方式，就是在局部污染源設置集氣罩，將污染氣流捕集起來并經(jīng)凈化裝置后排至室外。這就是控制車間空氣污染最常用、最有效的方法。</p><p>　　所以本設計就是依據(jù)這個原理，設計一個車間除塵系統(tǒng)，主要包括的部分有：集氣罩、風管、凈化設備、風機、煙囪五個部分。通過這幾個部分的設計才能完成整個系統(tǒng)的設計工作。</p><

26、p><b>　　2.1集氣罩的設計</b></p><p>　　集氣罩是用以捕集污染氣流的。其性能對凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標是有直接影響的。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。</p><p>　　按罩口氣流流動方式可將集氣罩分為兩大類：吸氣式集氣罩和吹吸式集氣罩。利用吸氣氣流捕集污染空氣的集氣罩稱為吸氣式集氣罩，而吹吸式集氣罩則是利

27、用吹吸氣流來控制污染物擴散的裝置。本設計中采用吸氣式集氣罩中的外部集氣罩來收集污染氣體。</p><p>　　由題設條件可知，本設計適宜采用外部集氣罩中的冷過程上部集氣罩。對于外部集氣罩排風量的確定多采用控制速度法。</p><p>　　2.1.1控制點控制速度vx的確定</p><p>　　本設計中，污染源產(chǎn)生輕礦物粉塵，從輕微速度發(fā)散到上述平靜的空氣中，所以污染

28、源的控制速度按《大氣污染控制工程》中表13-2可得，取0.5～1.0m/s之間。本設計選用vx=0.6m/s。</p><p>　　2.1.2集氣罩排風量、尺寸的確定</p><p>　　由于氣體只能從側(cè)面流入罩內(nèi)，為避免橫向氣流干擾，要求H盡可能≤0.3L，由于題設中已給出H=0.6m，因此，L≥2m，取L=2m。</p><p>　　為提高集氣罩的控制效果，減少

29、無效氣流的吸入，罩口加設法蘭邊。上部集氣罩的吸氣流易受橫向氣流的影響，所以靠墻布置，在罩口四周加設活動擋板。由于墻厚240mm，污染源中心距離墻中心630mm，因此污染源距墻邊B=630-240/2=510mm，由此可知集氣罩寬2B=1020mm=1.02m。為保證罩口吸氣速度均勻，集氣罩的擴張角α不應大于60°，本設計中取α為60°。</p><p>　　則其排風量按下式計算：</p&

30、gt;<p>　　2.2外部集氣罩排風量的計算</p><p>　　對于外部集氣罩的計算，常用的方法是控制風速法。即有害物擴散時會產(chǎn)生一定的擴散速度，為捕捉、控制有害物，集氣罩就必須在有害物擴散地點造成一個吸入速度v(控制風速)，根據(jù)這一速度計算出所需的排風量?？刂骑L速的大小與工藝過程及其位置有關(guān)。</p><p>　　表1 外部集氣罩控制風速v</p>&

31、lt;p>　　圖2-2-1 集氣罩設計示意圖</p><p>　　根據(jù)設計要求所示，集氣罩口據(jù)污染源的豎直高度H至少為600mm，本設計中即取豎直高度H為600mm。</p><p>　　兩個污染源的尺寸相同，所以設計使用兩個集氣罩，均是相同尺寸和相同流量。</p><p>　　2.3外部集氣罩的設計要點</p><p>　　(1).

32、在設計外部集氣罩時，應盡量減小吸氣范圍和避免橫向氣流干擾；</p><p>　　(2).罩口上的速度分布應盡可能均勻。對傘形罩，其擴張角應不大于60o；</p><p>　　(3).當罩口平面尺寸較大時，可用一下方法加以改進，使罩口上的速度分布均勻；</p><p>　　(4).把一個大的排風罩分割成幾個小的排風罩；</p><p>　　(5

33、).在罩內(nèi)設均流擋板；</p><p>　　(6).在罩面上設條縫口；</p><p>　　(7).在不妨礙操作的條件下，集氣罩應盡量靠近有害物質(zhì)，并使氣流從操作人員一側(cè)流向有害物源。</p><p>　　2.4管道的初步設計</p><p>　　在凈化系統(tǒng)中用以輸送氣流的管道稱為風管，通過風管使系統(tǒng)的設備和部件連成一個整體。該段設計主要是根

34、據(jù)集氣罩的流量以及凈化設備的要求來完成必須的管道的參數(shù)設計。這主要包括：管內(nèi)流速的確定；管道直徑的確定；彎頭的設計；直管長度的確定；三通設計計算。本設計采用圓形風管來進行連接。</p><p>　　2.4.1管道內(nèi)流速的確定</p><p>　　一般排風系統(tǒng)風管內(nèi)常用流速見表2</p><p>　　根據(jù)除塵管道的最低流速分步表可知，本設計中的輕礦物粉塵的管內(nèi)流行最低

35、速度為：垂直管為12m/s，水平管為14m/s。</p><p>　　表2 除塵管道內(nèi)最低氣流速度</p><p>　　2.4.2管道的初步設計及壓損的確定</p><p>　　(1).設計管道的布置位置</p><p>　　對各管段進行編號，注上管段的流量與長度；按最大壓損原則選擇計算環(huán)路，本設計由管段1開始計算；本設計中，污染物為輕

36、礦粉，查《大氣污染控制工程》表14-2，得水平管內(nèi)最低流速為14m/s。</p><p>　　(2).計算管徑和壓力損失</p><p>　?、?管段1 ：，據(jù) ，查《全國通用通風管道設計計算表》選用 =530mm，λ/d=0.0308，實際流速 ，動壓為 </p><p>　　則摩擦壓力損失為 。 </p><p>　　②.各管件局部

37、壓力損失系數(shù)（查手冊）為：集氣罩1，ξ=0.11；90°彎頭（R/d=1.5）,ξ=0.18;30°直流三通，ξ=0.020，∑ξ=0.11+0.18+0.02=0.31，則局部壓損： 。</p><p>　　③.管段2：，據(jù) ，查《全國通用通風管道設計計算表》選用 =530mm，λ/d=0.0308，實際流速 ，動壓為 </p><p>　　則摩擦壓力損失為 。

38、</p><p>　?、?各管件局部壓力損失系數(shù)（查手冊）為：集氣罩2，ξ=0.11；90°彎頭（R/d=1.5）,ξ=0.23；30°合流三通旁支管，ξ=0.21</p><p>　　∑ξ=0.11+0.23+0.21=0.55</p><p><b>　　則局部壓損： 。</b></p><p>

39、　?、?管段3： ， ，查表， =700mm，λ/d=0.0217，實際流速 ，動壓為153.8Pa，則摩擦壓力損失為 ，局部壓力損失為合流三通對應總管動壓的壓力損失，其局部壓損系數(shù)ξ=0.11，除塵器壓力損失為980Pa，則局部壓力損失 。</p><p>　?、?管段4：氣體流量同管段3， ， ，查表， =700mm，λ/d=0.0217，實際流速 ，動壓為153.8Pa，則摩擦壓力損失為 ，該管段有90&#

40、176;彎頭（R/d=1.5）兩個，由手冊查得ξ=0.18</p><p><b>　　則局部壓損： 。</b></p><p>　?、?管段5：氣體流量同管段4， \* MERGEFORMAT ， ，查表， =700mm，λ/d=0.0217，實際流速 ，動壓為153.8Pa，則摩擦壓力損失為 ，該管段局部壓損主要包括風機進出口級排風口傘形風帽的壓力損失，若風機入

41、口變徑管壓力損失忽略不計，風機出口ξ=0.1，不設風帽，出口損失ξ=1.0。</p><p>　　則總損失∑ξ=0.1+1.0=1.1，則局部壓力損失 。</p><p>　　(3).并聯(lián)管路壓力平衡</p><p><b>　　，故節(jié)點壓力平衡。</b></p><p>　　(4).除塵系統(tǒng)總壓損失</p>

42、<p><b>　　1373.32 </b></p><p>　　2.4.3選擇風機和電機</p><p>　　(1).選擇通風機的計算風量： ）=25120</p><p>　　(2).選擇風機的計算風壓：</p><p>　　\* MERGEFORMAT = \* MERGEFORMAT =1670.

43、54</p><p>　　式中：Q——管道計算總風量， \* MERGEFORMAT \* MERGEFORMAT -----管道計算總壓損，Pa；</p><p>　　\* MERGEFORMAT ——考慮系統(tǒng)漏風所附加的安全系數(shù)，除塵管道取0.1~0.15；</p><p>　　\* MERGEFORMAT ——考慮管道計算誤差及系統(tǒng)漏風等因素所采

44、用的安全系數(shù)，除塵管道取0.15～0.2。</p><p>　　根據(jù)上述風量和風壓，查《除塵設備》風機樣本上選擇，排塵離心通風4-72型，機號8，轉(zhuǎn)動方式C，轉(zhuǎn)速1600r/min，全壓2472-1844Pa，風量 17920-31000 \* MERGEFORMAT 配套電動機為Y180M-2,22kW。復核電動機功率： \* MERGEFORMAT =21.90 Kw配套電機滿足需要。<

45、;/p><p><b>　　3.有關(guān)說明</b></p><p><b>　　3.1室內(nèi)布置</b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)代工業(yè)的要求，需要對整個的工藝流程進行實時監(jiān)測，現(xiàn)代化的儀器完全有能力做到這一點，所以本設計中在原有污染物控制設備的基礎之上加入數(shù)字化監(jiān)控中心，實時監(jiān)測煙氣進口和出口的密度以及粉塵濃度，以此來衡量收集

46、的塵粒量。在此套設備的作用下，既可以滿足隨時調(diào)節(jié)使?jié)M足環(huán)保部門的空氣排放標準，也可以衡量塵粒的收集量(即生產(chǎn)量)。同時，數(shù)字化監(jiān)控中心只與車間的大門相連，不會有塵粒進入監(jiān)控中心，保證了室內(nèi)的整潔和工人的安全可靠性，進入工廠車間的工人需要戴口罩。</p><p>　　注：此套設備的安裝比較適合兩種條件：(1).經(jīng)濟能力好的企業(yè)；(2).環(huán)境保護意識強烈的企業(yè)；(3).收集的塵粒即為其生產(chǎn)原料或初產(chǎn)品的企業(yè)；(4).

47、具有高技術(shù)人才的企業(yè)。</p><p>　　同時在本設計中還設有工作室1、工作室2、凈化室、排氣式、辦公室。讓整個工藝車間豐滿和完整，結(jié)構(gòu)簡單但是內(nèi)容豐富。</p><p><b>　　3.2除塵器的選擇</b></p><p>　　袋式除塵器主要由濾袋、箱體、灰斗與清灰結(jié)構(gòu)、排灰機構(gòu)等幾個主要部分組成。對粒徑為1μm的細微顆粒凈化效率可高達9

48、9%，壓力損失為1.0-1.5KPa，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，工作穩(wěn)定，便于回收干料，可以捕集不同性質(zhì)的粉塵。但占地面積大；不適宜凈化黏性強及吸濕性強的粉塵，入口濃度不宜大于15g/m3。</p><p>　　本設計中的除塵器選擇為袋式除塵器，其具體型號和參數(shù)如下：(1).選擇LD14--84型布袋除塵器；(2).過濾面積:168m2；(3).最大風量:25200。</p><p>　　3.3

49、除塵器地面標高</p><p>　　由于管段的敷設原因，導致與袋式除塵器的銜接處有部分問題，需要通過提高除塵器的地面高度來進行調(diào)節(jié)，以滿足除塵器與風管的連接，在除塵器下側(cè)筑一平臺，高約500mm。</p><p><b>　　3.4煙囪設計</b></p><p>　　本設計中的煙囪高度有設計條件給定，不用進行計算，為H=12m。</p&

50、gt;<p><b>　　3.5有關(guān)尺寸</b></p><p>　　(1).墻厚：240mm；(2).方塊柱：300×300m2；(3)車間大門可?。?550×2410m2；(4).窗臺到地面距離:工業(yè)用房1.0～2.0m。</p><p><b>　　4.結(jié)束語</b></p><p>

51、;　　通過這次課程設計，使我對集氣罩，管道系統(tǒng)設計有了一定的了解，在設計之前，要對課本十三章，和十四章的知識有一定的了解，對知識進行梳理，形成系統(tǒng)。這次課程設計要求我們對所學知識，進行應用。不僅僅是課本知識，還要相關(guān)軟件的學習與應用。如AUTO CAD 二維，三維的應用.PHOTOSHAOP圖片的處理等等。需要的參數(shù)要查環(huán)境工程設計手冊。相關(guān)的公式計算要應用到math type 軟件等。</p><p>　　從開

52、始著手做，到最后完成用了5天左右的時間。從一開始的接到任務時自己的腦子里的一片空白，接著和同學們一起討論的學習。最好終于把這個設計完成。這種感覺只有自己經(jīng)歷過才會體會的到。</p><p>　　不管以后的學習還是工作，態(tài)度決定一切，不要被暫時的困難嚇到。也許在某個時候就會找到靈感，有種柳暗花明又一村的感覺?？傊@次課程設計收獲很多，成長歷練很多。</p><p><b>　　5

53、.參考資料</b></p><p>　　[1] 郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程[M] 第二版.高等教育出版社，2004.</p><p>　　[2] 魏先勛，陳信常.環(huán)境工程設計手冊[M]修訂版.湖南科技出版社，2002.</p><p>　　[3] 周興求.環(huán)保設備設計手冊[M].化學工業(yè)出版社，2007.</p><p&g