工业通风除尘优秀课程设计.doc

工业通风课程设计

某企业加工车间通风除尘系统设计

摘 要

此设计以某企业加工车间五个加工平台为研究对象，以多个通风设计资料书为参考，利用所学通风知识为此加工车间设计一套通风除尘系统，控制该车间三个振动筛和两个高温炉在工作过程中产生污染粉尘及污染气体，从而确保该车间职员拥有一个健康、安全、舒适工作环境。

关键词 ：加工车间；振动筛；高温炉；除尘系统

ABSTRACT

In this design,the five processing platform which is a part of an enterprise’s processing workshop is chosen as the subject,according to various of ventilation design data books,we design a set of dust removal system for the processing workshop by using the knowledge about ventiliation that we have learned.The dust removral system is designed to control the dust pollution and the gas pollution produced from three vibrating screen’s working time and two high temperature fumnace’s working time ,thus guaranteeing that the worker who work in the processing workshop have a healthily,safely,comfortable work environment

Key words ：processing workshop; vibrating screeen; high temperature furnace; dust removal system

目 录

1 序言 1
2 车间介绍 2
3 系统划分 3
4 加工车间通风除尘系统设计 4
4.1 排风罩选择及风量计算 4
4.1.1 振动筛工作台排风罩选择及风量计算 4
4.1.2 高温炉工作台排风罩选择及风量计算 5
4.2 净化装置选择 6
4.2.1 振动筛净化装置选择 7
4.2.2 高温炉净化装置选择 7
4.3 风管确实定 8
4.3.1 风管截面形状及管道定型化 8
4.3.2 风管材料 8
4.3.3 风管部署 9
5 水力计算 10
5.1 C1系统水力计算 10
5.2 C2系统水利计算 15
6 总结 20
参考文件 21
附 录 22

1 序言
在工业生产过程中散发多种污染物（颗粒物、污染蒸气和气体）和余湿和余热。假如不加控制，会使室内外环境空气受到污染和破坏，危害人类身体健康、动植物生长，影响生产过程正常运行。所以，控制工业污染物对室内外空气环境影响和破坏，是目前急需处理问题。
该加工车间污染物关键产自振动筛及高温炉。振动筛是利用振子激振所产生往复旋型振动而工作，因为振动筛工作时整个筛箱是振动，其集尘罩为负压，运行过程中滤布被筛箱内部负压所吸，易使其滤布和其吊耳相互摩擦而产生一定粉尘，而且加工物料进入料漏斗时落下弹起过程中也会产生一定量粉尘，从而降低加工车间环境质量，而且在一定程度上会缩短振动筛使用寿命。另外，高温炉工作原理是基于能量守恒定律，由电能转化为热能，从而达成对材料进行加热目标；在加热过程中，高温炉会改变其周围气体温度，从而深入改变气体运动方向，气体会带着污染粉尘扩散至车间其它地方，扩大污染范围。这会直接影响到车间空气环境质量，而且对职员健康带来一定危害，若污染气体及粉尘在排向室外时没能得到很好净化，也会给室外空气环境质量造成一定损害。
我们在设计此套通风除尘系统时，充足考虑振动筛及高温炉工作特点，依据其工作特点选定合适、合理排风罩类型，依据其工作台尺寸大小确定排风罩尺寸，计算风量大小；接着依据污染物特点选定净化装置；然后用风管将系统中设备或部件连接起来，合理部署网管、决定管道尺寸、材料等，从而达成适用、省工、省材目标；最终经过水利计算选定系统风机。

2 车间介绍
某车间有5个工作平台，其中3个为振动筛（1#、2#、3#），尺寸为：E=9000mm，l=600mm，振动筛工作时会产生一定污染粉尘，在空气中悬浮，在二次尘化作用下会扩大污染范围直至整个加工车间，增大了车间职员职业患病机率；另外2个为高温炉（4#、5#），尺寸均为1.0×1.0m；炉内温度为500℃，室温仅有20℃，高温炉会使其上方空气受热膨胀、扩散，使污染物深入分散到车间各处及室外，会对大气造成污染，影响人体健康及动植物生长。车间平面以下图1所表示：
图1 生产车间平面图

3 系统划分
系统划分标准是：
（1）空气处理要求相同、室内参数要求相同，可划分一个系统。
（2）生产步骤、运行班次和运行时间相同，可划为一个系统。
（3）对下列情况应单独设置排风系统：
1）两种或两种以上有害物质混合后能引发燃烧或爆炸；
2）两种有害物质混合后能形成毒害更大或腐蚀性混合物或化合物：
3）两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘；
4）散发剧毒物质房间和设备；
5）建筑物内设有存放易燃易爆物质单独房间或有防火防爆要求单独房间。
（4）除尘系统划分应符合下列要求：
1）同一生产步骤、同时工作扬尘点相距不远时，宜合设一个系统；
2）同时工作但粉尘种类不一样扬尘点，当工艺许可不一样粉尘混合回收或粉尘无回收价值时，也可合设一个系统；
3）温湿度不一样含尘气体，当混合后可能造成风管内结露时，应分设系统。
（5）如排风量大排风点在风机周围，不宜和远处排风量小排风点合为同一系统。增设该排风点后会增大系统总阻力。
依据系统划分标准，三个振动筛1#、2#和3#为一个生产步骤，切扬尘点相距不远，所以可设为一个系统C1。因为4#和5#产生含尘气体和其它三个工作台产生含尘气体温湿度不一样，为避免其混合后造成风管内结露，所以4#和5#工作台另设为一个系统C2。

4 加工车间通风除尘系统设计
4.1 排风罩选择及风量计算
局部排风罩是局部排风系统关键组成部分。经过局部排风罩口气流运动，可在污染物质散发地点直接捕集污染物或控制其在车间扩散，确保室内工作区污染物浓度不超出国家标准要求。设计完善局部排风罩，用较小排风量即可取得最好控制效果。
设计局部排风罩时应遵照以下标准：
（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，尽可能减小其吸气范围，便于捕集和控制。
（2）排风罩吸气气流方向应尽可能和污染气流运动方向一致。
（3）已被污染吸入气流不许可经过人呼吸区。设计时要充足考虑操作人员位置和活动范围。
（4）排风罩应努力争取结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸维修。
（5）和工艺亲密相结合，使局部排风罩配置和生产工艺协调一致，努力争取不影响工艺操作。
（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影响。
4.1.1 振动筛工作台排风罩选择及风量计算
因为振动筛不易密闭，故我们应尽可能将排风罩设在污染源周围，依靠找扣抽吸作用，在污染物发散地点造成一定气流运动，把污染物吸入罩内，所以我们选定外部吸气罩为C1系统排风罩。振动筛尺寸E=900mm，l=600mm，粉尘散发速度为0.4m/s,周围气流干扰速度u=0.4m/s。
将外部吸气罩安置在污染源上方，为降低干扰气流影响，在吸气找一个长边设有挡板；综合结构、速度分布、阻力三方面原因，确定两短边之间夹角（即扩张角）为120°。
依据，取，
罩口尺寸：长边
短边
因为罩口平面尺寸较大，所以采取图3所表示方法：
因一长边设有挡板，罩口周长为：

取控制速度，
排风量为：

图3 保护罩口气流均匀方法
4.1.2 高温炉工作台排风罩选择及风量计算
高温炉在工作过程中会产生或诱导一定气流运动，带动污染物一起运动，所以系统C2排风罩选择热源上部接收式排风罩。将接收罩安置在高温炉上方0.5m处；两短边之间夹角（即扩张角）为120°，确保该角度达成排风罩局部阻力系数最小区域。高温炉尺寸均为1.0×1.0m；炉内温度为500℃，室温仅有20℃。
热源流收缩断面至热源距离：

所以该接收罩为低悬罩。因为低悬罩在收缩断面周围，罩口断面上热射流横断面积通常小于（或等于）热源平面尺寸。在横向气流影响小场所，排风罩口尺寸应比热源尺寸扩大150~200mm。
罩口尺寸：长
宽
因为罩口平面尺寸较大，所以采取方法图4所表示
风量计算：

热源对流散热量为：

热射流收缩断面上流量为：

取罩口风速为，排风罩排风量为：

图4 保护罩口气流均匀方法
4.2 净化装置选择
要有一个清洁空气环境，排入大气中污染气体必需进行净化处理，达成国家大气污染物排放标准要求后才许可排放。空气净化分为两类净化：颗粒物净化和有害气体净化。
除尘器是将粉尘从含尘气流中分离出来设备，依据其除尘机理不一样,通常将除尘设备分为六大类：重力除尘、惯性除尘、离心力除尘、过滤除尘、洗涤除尘、静电除尘。
选择除尘器时必需全方面考虑多种原因影响，如处理风量、除尘效率、阻力、一次投资、维护管理。多种常见除尘器综合性能如表1所表示：
表1 多种常见除尘器综合性能表
除尘器名称
适用粒径范围（μm）
效率（％）
阻力（Pa）
设备费
运行费
重力沉降室
＞50
＜50
50～130
少
少
惯性除尘器
20～50
50～70
300～800
少
少
旋风除尘器
5～15
60～90
800～1500
少
中
水浴除尘器
1～10
80～95
600～1200
少
中下
卧式旋风水膜
≥5
95～98
800～1200
中
中
冲激式除尘器
≥5
95
1000～1600
中
中上
电除尘器
0.5～1
90～98
50～130
大
中上
脉冲袋式除尘器
0.5～1
98～99.5
300～500
大
大
袋式除尘器
0.5～1
95～99
1000～1500
中上
大
文丘里除尘器
0.5～1
90～98
4000～10000
少
大
有害气体净化方法关键有四种：燃烧法、冷凝法、吸收法和吸附法。低浓度气体净化通常采取吸收法和吸附法，它们是通风排气中有害气体关键净化方法。
4.2.1 振动筛净化装置选择
振动筛在工作过程中关键产生污染物颗粒为粘土，而该粘土粒径约为10-20mm，所以该系统采取旋风除尘器作为其净化装置。旋风除尘器结构简单、体积小，维护方便；其基础组成有筒体、锥体、排出管三部分。含尘气流由切线进入除尘器，沿外壁由上向下作螺旋形旋转运动，这股向下旋转气流称为外涡旋。外涡旋抵达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转，最终经排出管排出。这股向上旋转气流称为内涡旋。向下外涡旋和向上内涡旋，二者旋转方向是相同。气流作旋转运动时，尘粒在惯性离心力推进下，要向外壁移动。抵达外壁尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。依据振动筛C1系统实际情况，C1系统净化装置选择GQX-F/8型旋风式除尘器，它具体参数如表2所表示，结构图图5所表示。
表2 GQX-F/8型旋风式除尘器具体参数
型号规格
处理烟气量

配用锅炉
进口尺寸

出口尺寸

GQX-F/8
4800-5600
1.5
400*430
400*430

图5 GQX-F/8型旋风式除尘器结构图
4.2.2 高温炉净化装置选择
高温炉在工作过程中会产生高温烟气，因为所产生烟气温度较高，烟气中污染物粒径较小，所以宜采取旋风除尘器作为净化装置。利用气流旋转过程中作用在尘粒上惯性离心力，使尘粒从气流中分离设备，它结构简单、体积小、维护方便。依据高温炉C2系统实际情况，C2系统净化装置选择XZZ-Ⅱ-560型旋风式除尘器，它具体参数如表3所表示，结构图图6所表示。
表3 XZZ-Ⅱ-560型旋风式除尘器具体参数
型号规格
风量

进口风速
进口尺寸

出口尺寸

XZZ-Ⅱ-560
4600
18
160*448

图6 XZZ-Ⅱ-560型旋风式除尘器结构图
4.3 风管确实定
通风系统中风管把系统中多种设备或部件连成了一个整体。合理选定风管中气体流速，管路努力争取短、直，对提升系统经济性有很大帮助。
4.3.1 风管截面形状及管道定型化
风管截面形状有圆形和矩形两种。二者相比，在相同断面积时圆形风管阻力小、材料省、强度也大；而且圆形风管直径较小时比较轻易制造，保温亦方便。当风管中流速较高，风管直径比较小时，比如除尘系统和高速空调系统全部采取圆形风管。焊接车间通风设计属于除尘系统，管内流速较高，阻力较大，所以C1系统选择圆形风管。一样C2系统也选择圆形风管。
为最大程度地利用板材，实现风管制作、安装机械化、工厂化，所用管道应符合《通风管道统一规格》。
4.3.2 风管材料
用作风管材料有钢板、硬聚氯乙烯塑料板、胶合板、纤维板、矿渣石膏板、砖及混凝土等。风管材料应依据使用要求和就地取材标准选择。实际生产中钢管是最常见材料，有一般薄钢板和镀锌薄钢板两种。它们优点是易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度。镀锌钢板含有一定防腐性能，适适用于空气湿度较高或室内潮湿通风、空调系统，有净化要求空调系统。。除尘系统因为管壁磨损大，通常见厚度为3.0-5.0mm钢板，能承受较大冲击力。
依据车间实际情况，风管材料要求耐磨损耐高温，阻力较小。故振动筛和高温炉风管材料均选择钢板。
4.3.3 风管部署
风管部署应考虑以下原因：
1）除尘系统排风点不宜过多，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，倾斜敷设时和水平夹角最好大于， 必需水平敷设或倾角小于30°时，应采取方法，如加大流速、设清扫口等。
3）在除尘系统小，为预防风管堵塞，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）排除含有剧毒物质正压风管，不应穿过其它房间。
5）风管上应设置必需调整测量装置（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接口。调整和测量装置应设在便于操作和观察地点。
6）风管部署应努力争取顺直，避免复杂局部管件。弯头、三通等管件要安排适当，和风管连接要合理，以降低阻力和噪声。
综合以上理论知识，再结合车间结构特点，我们将C1、C2系统通风管道均设为蟹爪形，分别见附图二（某企业加工车间C1通风除尘系统轴测图）、附图三（某企业加工车间C2通风除尘系统轴测图）。

5 水力计算
5.1 C1系统水力计算
（1）绘制通风系统轴测图，对各管段进行编号，标出各管段长度和各排风点排风量。
（2）选定最不利环路，此通风系统选择1-3-5-除尘器-6-风机-7为最不利环路。
（3）依据各管段风量及选定流速，确定最不利环路上各管段断面尺寸和单位长度摩擦阻力。
依据表4，输送含有粘土空气时，风管内最小风速为，垂直风管为13m/s、水平风管为16m/s。
表4 除尘风管最小风速（m/s）
粉尘类型
粉尘名称
垂直风管
水平风管
矿物粉尘
粘土
13
16
石灰石
14
16
水泥
12
18
考虑到除尘器及风管漏风，管道6及7计算风量为：

管段1
依据、，由工业通风第四版附录9查出管径和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽可能符合附录8通风管道统一规格。

同理可查得管段3、5、6、7管径及比摩阻，具体结果见表5。
（4）确定管段2、4管径及单位长度摩擦阻力，见表5。
（5）查工业通风第四版附录10，确定各管段局部阻力系数。
1）管段1
设备为外部吸气罩，查文件得：

弯头一个，

圆形三通（1→3）：

查表得:

2）管段2
和管道1所求方法一致，可得

3）管段3
直流三通（3→5），

查表得：

4）管段4
设备为外部吸气罩，查文件得：

弯头一个，

直流三通（4→5），

5）管段5
除尘器进口变径管（渐扩管）
除尘器进口尺寸为：，变径管长度。
，
查表得：

6）管段6
除尘器出口变径管（渐缩管）
除尘器出口尺寸：，变径管长度。
，
查表得：

弯头2个，

风机进口渐扩管，进口直径，变径管长度

、
查表得：

7）管段7
风机出口渐缩管
风机出口尺寸：、，

带扩伞管伞形风帽，

（6）计算各管段沿程摩擦阻力和局部阻力，计算结果如表3所表示。
（7）对并联管路进行阻力平衡
1）汇合点A：
、

符合要求
2）汇合点B：
、

为了使3、4达成阻力平衡，改变4管径，增大其阻力。

依据通风管道统一规格，取，其对应阻力为：

仍处于阻力不平衡状态，所以取 ，在运行时再辅以阀门调整，消除不平衡。
（8）计算系统总阻力：

（9）选择风机
风机风量
风机风压
选择4-68型NO.4-4A风机

风机转速皮带传动，
配用型电动机，电机功率为。

表5 C1系统除尘系统水力计算表
管段编号
流量
（m³/h
(m³/s)
长度l(m)
管径D(mm)
流速v
(m/s)
动压Pd
(Pa)
局部阻力系数Σξ
局部
阻力
Z（Pa)
单位长度摩擦阻力
摩擦阻力

(Pa)
管段阻力
+Z
(Pa)
备注
1
1548（0.43）
11
200
13
101.4
0.41
41.57
11
121
162.57

3
3096（0.86）
9.7
300
16
153.6
0.15
23.1
12.5
121.25
144.35

5
4644（1.29）
12
300
16
153.6
0.60
92.2
10
120
212.2

6
4860（1.35）
7
350
13
101.4
0.55
55.8
5.5
38.5
94.3

7
4860（1.35）
9.5
350
13
101.4
0.60
60.8
5.5
52.25
113.05

2
1548（0.43）
11.1
200
13
101.4
0.41
41.57
11
122.1
163.57

4
1548（0.43）
11
200
13
101.4
0.99
100.39
11
66
166.39
阻力不平衡
4
1548（0.43）

180
18

除尘器

1200

5.2 C2系统水利计算
（1）对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点排风量。
（2）选定最不利环路，本系统选择1-3-除尘器-4-风机-5为最不利环路。
（3）依据各管段风量及选定流速，确定最不利环路上各管段断面尺寸和单位长度摩擦阻力。
依据表6，输送含有粘土空气时，风管内最小风速为，垂直风管为16m/s、水平风管为18m/s。
表6 除尘风管最小风速（m/s）
粉尘类型
粉尘名称
垂直风管
水平风管
矿物粉尘
灰土、砂尘
16
18
干细型砂
17
20
金刚砂、刚玉粉
15
19
考虑到除尘器及风管漏风，管道4及5计算风量为：

管段1
依据、，由工业通风第四版附录9查出管径和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽可能符合附录8通风管道统一规格。

同理可查得管段3、4、5管径及比摩阻，具体结果见表7
（4）确定管段2管径及单位长度摩擦阻力，见表7。
（5）查工业通风第四版附录10，确定各管段局部阻力系数。
1）管段1
接收罩，查文件得：

弯头两个，

直流三通（1→3），

查表得:

2）管段2
接收罩，查文件得：

弯头两个，

直流三通（1→3），
查表得:

3）管段3
除尘器出口尺寸：，变径管长度。

查表得：

4）管段4
除尘器出口直径为，变径管长度。

查表得：

弯头三个，

风机进口尺寸直径为，变径长度

查表得：

5）管段5
风机出口尺寸：，变径管长度

查表得：

弯头三个，

带扩散管伞形风帽，

（6）计算各管段沿程摩擦阻力和局部阻力，计算结果如表7所表示。
（7）阻力平衡
对并联管路进行阻力平衡，汇合点A：
,

为了使管段1、2达成阻力平衡，改变2管径，增大其阻力。

依据通风管道统一规格，取，其对应阻力为：

此时仍大于百分之十，处于不平衡状态，所以取，在运行时再辅以阀门调整，消除不平衡。
（8）计算系统总阻力

（9）选择风机
风机风量
风机风压
选择4-68型NO.4.5-2A风机

风机转速皮带传动，
配用型电动机，电机功率为

表7 C2系统除尘系统水力计算表
管段编号
流量
（m³/h
(m³/s)
长度l(m)
管径D(mm)
流速v
(m/s)
动压Pd
(Pa)
局部阻力系数Σξ
局部
阻力
Z（Pa)
单位长度摩擦阻力
摩擦阻力

(Pa)
管段阻力
+Z
(Pa)
备注
1
1404（0.39）
16.1
180
18
194.4
0.96
186.6
22
354.2
162.57

3
2808（0.78）
2.6
220
18
194.4
0.5
97.2
17
44.2
144.35

4
2948.4（0.819）
7
250
16
153.6
0.96
147.5
12
84
212.2

5
2948.4（0.819）
9
250
16
153.6
0.82
125.9
12
108
94.3

2
1404（0.39）
8.2
180
16
153.6
0.67
102.9
18
147.6
250.5
阻力不平衡
2

160

除尘器

1200

6 总结
这次课程设计过程中，我了解了理论知识利用于实践多种困难，如：风管合理部署、弯头角度、除尘器选择等等以前只是在题目中直接得到，现在我必需亲自查阅、研究、计算，从而得到一套完整通风除尘系统，通风管道长度、选材全部是我和周梦娣、李茹钰具体讨论结果，尽管我设计通风系统存在一定缺点，不过我尽我最大努力降低存在缺点和问题。在这个过程，易灿南老师耐心指导、跟进我们课程设计，老师在我们通风除尘系统课程设计思绪遇阻时细心引导。在此，我由衷地对易灿南老师表示感谢。
经过这次通风除尘系统设计，我对通风除尘系统工程有了更深层次了解。它不仅是国家经济良性发展、保护劳动者身心健康根基，一样也是衡量一个企业好坏硬性标准，良好通风除尘系统必需是应地制宜和符合国家标准要求。这次通风除尘设计是对我个人能力一次提升，不仅巩固了我画图、书本知识，同时也教会了我和人沟通合作技巧，期望以后还会有这么机会。

参考文件

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[2] 孙一坚. 简明通风设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社, .
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[8] 胡传鼎.通风除尘设备设计手册[M].北京：化学工业出版社，.

附 录
附图一 某企业加工车间通风除尘系统平面图
附图二 某企业加工车间C1通风除尘系统轴测图
附图三 某企业加工车间C2通风除尘系统轴测图
附图四 某企业加工车间C1通风除尘系统剖面图
附图五 某企业加工车间C2通风除尘系统剖面图