噴漆車(chē)間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)
噴漆車(chē)間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì),噴漆,車(chē)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(chē)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(xiě)者:鄧威班級(jí):環(huán)工1102學(xué)號(hào):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)32.1 集氣罩32.2 除塵設(shè)備32.3 風(fēng)管、風(fēng)機(jī)3三、集氣罩43.1 集氣罩的設(shè)計(jì)方針43.2 方案選定43.3 設(shè)計(jì)計(jì)算5四、管網(wǎng)的設(shè)計(jì)54.1 管網(wǎng)類(lèi)型的選擇54.2 管段標(biāo)號(hào)、管段流量及長(zhǎng)度54.3 選擇流速及管徑64.4 摩擦阻力損失計(jì)算6五、布袋除塵器的選型105.1 布袋除塵器的選擇思路105.2 方案選定115.3 設(shè)計(jì)計(jì)算12六、通風(fēng)機(jī)的選型136.1 風(fēng)量136.2 全壓13七、輸排灰裝置的設(shè)計(jì)147.1 卸灰閥的選擇157.2 螺旋輸送機(jī)計(jì)算15八、排氣筒出口設(shè)計(jì)168.1 排氣筒出口尺寸計(jì)算168.1 風(fēng)帽設(shè)計(jì)16九、工程經(jīng)濟(jì)概算178.1 設(shè)備投資178.1 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(guò)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(chē)間及大氣擴(kuò)散,造成污染。其性能對(duì)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(lái)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(guò)除塵器時(shí)的阻力損失和除塵效率來(lái)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(zhǎng)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(lái)輸送氣體的管道稱(chēng)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(lái),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(kāi)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(guò)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(duì)較小功率的。采用柜式排風(fēng)罩,由于柜內(nèi)沒(méi)有熱源,故不能在柜頂排氣,因?yàn)樵诠耥數(shù)脑?huà)操作口上緣風(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=3600vA+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; 泄露安全系數(shù),一般取1.051.10,若有活動(dòng)設(shè)備,經(jīng)常需拆卸時(shí),可取1.52.0,m/s; A工作口、觀(guān)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(duì)于某些特定的工藝過(guò)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(shū)附表9可知,對(duì)噴漆工藝過(guò)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1.01.5 m/s,此處取v=1.0 m/s。 這里取1.10。由于每個(gè)工作臺(tái)的尺寸為0.4m0.3m,故可以寬0.4m,高0.4m的工作口。所以A=0.4m0.3m=0.12V取0.9m/h。代入上式可得排風(fēng)量的值:Q=477.2m/h四、管網(wǎng)的設(shè)計(jì)1. 管網(wǎng)類(lèi)型的選擇采用臥式集合管除塵系統(tǒng)。兩邊支管對(duì)稱(chēng)分布,不占用工廠(chǎng)中間行走、活動(dòng)空間,方便了工廠(chǎng)搬運(yùn)、施工等大型活動(dòng),管道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用。2. 管段標(biāo)號(hào)、管段流量及長(zhǎng)度為簡(jiǎn)化計(jì)算,管長(zhǎng)一中心線(xiàn)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(zhǎng)4m,除塵器與風(fēng)機(jī)連接長(zhǎng)度為5m,排氣口段高10m。簡(jiǎn)圖如下:另外一側(cè)與其對(duì)稱(chēng)。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(guò)流量和流速計(jì)算出管徑,通過(guò)選型修正管徑,在通過(guò)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(zhǎng)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(xiàn)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(xiàn)解圖是按過(guò)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(zhǎng)度的摩擦阻力,;圖上查出的單位長(zhǎng)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1416m/s,水平風(fēng)管為1618m/s。摩擦損失系數(shù)的計(jì)算:根據(jù)Q1b=0.133,v1b =17m/s由附錄6查出單位長(zhǎng)度摩擦阻力=43 Pa/m,故摩擦阻力為l1bRm=3.843=163.6Pa/m同理可求得其他管段的摩擦阻力,其數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。查附錄7,確定各管段的局部損失系數(shù)。管段1a的局部損失系數(shù):90彎頭(R/D=1.5)兩個(gè)1=0.09柜式集氣罩一個(gè),12=0.2故總的 =0.2+20.09=0.38同理可求得其他管段的局部損失系數(shù),表2。對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡,對(duì)于匯合點(diǎn)B:P1b=376.8PaP2b=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 =100161.5376.80。225=82.6mm取=80mm,其對(duì)應(yīng)的阻力為 P2b=161.5100801/0。225=415.4PaP2b-P1bP2b=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(jī)纖維或無(wú)機(jī)纖維過(guò)濾布(又稱(chēng)過(guò)濾材料)將含塵氣體中的固體粉塵因過(guò)濾(捕集)而分離出來(lái)的一種高效除塵設(shè)備。因過(guò)濾材料多做成布袋,所以又稱(chēng)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(duì)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(zhǎng)、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500650g/。(3)過(guò)濾袋數(shù)的確定a、過(guò)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(guò)濾速度取0.82.0m/min之間,這里取2.0m/min。v= 2.0m/min = 0.0333m/sb、氣體流量的確定 由于氣體溫度為室溫25C時(shí),產(chǎn)生的氣體量為18477.2=7635.2m/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=1.17635.2=8398.72 m/hc、過(guò)濾面積的確定 A=Q/3600v=8398.72/(36000.0333)=70. 0d、過(guò)濾袋數(shù)的確定 取單個(gè)濾袋直徑 D=120mm,單個(gè)濾袋長(zhǎng)度L=1200mm,則過(guò)濾袋數(shù):n=A/(DL)=154.8為方便設(shè)計(jì)取n=1562. 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/m濾袋粉塵負(fù)荷:g=civt式中ci氣體的含塵質(zhì)量濃度,g/m; v過(guò)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(cè)查表可得,過(guò)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/m 由于氣體排放濃度要求苯系污染物濃度c0= 3.010-6kg/ m=3.010-3g/ m所以要求達(dá)到的除塵效率:=1-3.010-30.63=99.52%對(duì)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)3.010-6kg/ m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氣體總流量,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1.11.15。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1.11.15; 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=8311.1+3911.1=1435.61Pa結(jié)合上述計(jì)算,查閱除塵設(shè)計(jì)手冊(cè)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(chē)登封組成。本裝置相對(duì)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(chē)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/sGy=1.5-1.204477.2360016=0.63kg/sQ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(zhǎng)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(jiàn)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(wàn)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(wàn)元。(2) 風(fēng)管風(fēng)管目前市場(chǎng)價(jià)約為60元/m。本系統(tǒng)總長(zhǎng)61.3m,買(mǎi)65m,故花費(fèi)3678元。(3) 柜式集氣罩柜式集氣罩可做成簡(jiǎn)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(chǎng)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:18.530080.95=4.2萬(wàn)元。(2) 維修費(fèi)用由于設(shè)備、管道均為鋼結(jié)構(gòu),無(wú)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(wàn)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(chē)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(xiě)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(guò)程中對(duì)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(guó)建筑工業(yè)出版社,20102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(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社,2003.83續(xù)魁昌 主編 風(fēng)機(jī)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社,19994趙漢中 工程流體理學(xué) 華中科技大學(xué)出版社,2003.45胡紅營(yíng) 張旭 黃霞 王偉合編 環(huán)境工程原理 高等教育出版社,2000.718
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