工业通风除尘设计.docx

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程
设
计

课题名称 某企业生产车间除尘系统设计
专业名称
所在班级
学生姓名
学生学号
指导教师

目录
1 前言 1
2 车间简介 1
3 车间除尘系统设计与计算 2
3.1 确定除尘系统 2
3.2 车间除尘系统风管的布置 3
3.3 排风罩的选择 3
3.3.1 抛光车间 4
3.3.2 打孔车间 4
3.4 车间风管材料和风管段面的选择 4
3.4.1 抛光车间 5
3.4.2 打孔车间 5
3.5 弯头和三通 5
3.6 净化装置及管道和风机的连接 5
3.7 通风系统的水力计算 8
3.7.1 抛光车间的水力计算 8
3.7.2 打孔车间的水力计算 13
4 结束语 17
参考文献 18
附录 18

1 前言
在机械化工生产中，由于生产工艺的原因，难以避免的会产生各种各样的粉尘微粒或有害气体，如果工作人员长时间暴露在这些有害物质之中，就会危害人的健康，工人有可能因此患上职业病。一旦有害物质随空气的流动扩散到周围环境中，就会使室外空气环境受到污染与破坏，危机周边环境和居民而造成更加严重的后果。因此，工业通风对职业病的预防，环境保护及事故应急预案的制定有着及其重要的意义。工业通风就是控制生产过程中产生的粉尘，有害气体，创造良好的生产环境和保护大气环境。
我们的除尘设计就是要以最合适的气流组织，最优化的管道敷设和最低的费用达到最好的除尘效果。设计的内容包括风管和排风罩的布置和选择，管件的设置，以及，除尘设备和风机的选定。
2 车间简介
该企业生产车间如图1所示，有3个抛光间，1个打孔间。每个抛光间有1台抛光机，每台抛光机有1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）。打孔间有2台打孔机。
抛光车间
抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。
抛光轮为布轮，其直径为D=200mm，抛光轮中心标高1.2m，工作原理同砂轮。
打孔车间
打孔机在工作时，会产生较大颗粒的木块和刨花。

图1 车间平面图
3 车间除尘系统设计与计算
3.1 确定除尘系统
此生产厂房有三个抛光车间和两个打孔车间，两种车间产生的粉尘类型有所不同，自然，在每个粉尘散发点所不需的风量也有所不同，排风罩和除尘器的种类也会有所区别。所以，在为这个生产厂房设计通风系统时，应该分别为抛光车间和打孔车间设计不同的符合各自标准的除尘系统。
抛光车间有三个，每个车间有一个工作平台，由于三个车间的工艺手段是一样，产生的粉尘类型和量也都是一样，处理的要求和手段相同。所以可以将三个车间的排风管道和除尘设备设计在同一个通风除尘系统当中。
打孔车间有两个，与抛光车间的情况类似，两个厂房的空气处理要求相同、室内参数要求也相同，因此可以设计成由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。
这样为整个厂房设计两个满足各自标准的通风除尘系统，分别为抛光车间通风除尘系统和打孔车间通风除尘系统。下面分别为各系统设计相应的通风管件及除尘设备。
3.2 车间除尘系统风管的布置
抛光车间通风管件和除尘设备的布置情况如附件一所示。打孔车间的通风管件和除尘设备的布置如附件一所示。系统的布置应该注意一下几点：
(1).除尘管道宜采用圆形钢制风管，其接头和接缝应严密，管道一般应明设。(2).除尘风管尽可能垂直或水平敷。设风管的布置还要求顺直，避免复杂的局部管件。
(3).弯头、三通等管件要安排得当，渐扩管和渐缩管要符合要求，风管和除尘设备及风机的连接要合理，以减少阻力和噪声。
(4).风管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计和采样孔等）或预留安装测量装置的接口。
(5).调节和测量装置设在便于操作和观察的地点。
(6).对有爆炸性危险的含尘气体，应在管道上安装防爆阀，且不应地下铺设。 (7).对于有毒气体，不应穿过其他房间。
(8).通风排气中的有害物要经大气扩散稀释时，排风口应位于建筑物空气动力阴影区和正压区以上。要求在大气扩散稀释的通风排气其排风口上不应设风帽。
3.3 排风罩的选择
排风罩的设计应遵循的原则：
(1)．尽可能靠近污染物发生源减小吸气范围，便于捕集和控制
(2)．吸气气流方向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
(4)．排风罩应尽量结构简单，造价低，便于拆卸维修
(5)．配置应与生产工艺协调
(6)．避免横向干扰气流
3.3.1 抛光车间
考虑到抛光的工艺手段，抛光车间的排风罩采用接受罩。接受罩罩口外的气流运动是生产过程本身造成的，接受罩只起接受的作用。粒状物料高速运动时会产生诱导气流，带动周围空气流入接受罩内。接受罩的断面尺寸应不小于罩口处污染气流的尺寸，这里的排风罩口尺寸为 300*300。
3.3.2 打孔车间
打孔车间采用的是上部吸气罩，罩口尺寸是300*300。上部吸气罩依靠罩口的抽吸作用，在污染物 散发地点造成一定的空气运动，把污染物吸入罩内。为保证污染物全部吸入罩内，必须保证控制点的控制风速。另外，排风罩的设置不能影响工艺操作。
密闭罩和侧吸罩如图2所示

图2 密闭罩和侧吸罩
3.4 车间风管材料和风管段面的选择
风管断面形状有圆形和矩形两种，与矩形风管相比，在相同断面积时圆形风管的阻力小、材料省、强度也大；圆形风管直径较小时比较容易制造，保温亦方便。当风管中流速较高，风管直径较小时，宜采用圆形风管。打孔车间和抛光车间通风除尘系统选用的风管都是圆形风管。
管道的敷设不能有碍于操控人员的视线和厂房内的吊装及搬运等设备，所以这里两个系统将风管道尽量设置为靠近屋顶和墙壁。
3.4.1 抛光车间
抛光车间的粉尘主要是石棉粉尘，风管材料选择0.5 mm ~1.5 mm厚的薄钢管即可满足石棉粉尘的通风要求，并且，薄钢管易于加工制作方便安装，是比较常见的通风管道材料。镀锌钢板具有一定的防腐性能，适用于空气湿度较高或室内潮湿的通风、空调系统，有净化要求的空调系统。
3.4.2 打孔车间
打孔车间的粉尘主要是较大颗粒的木块和刨花，和抛光车间一样，采用0.5 mm ~1.5 mm厚的薄钢管即可满足通风需要。并且，采用这种非常常见的通风管道，非常易于生产和安装。
3.5 弯头和三通
布置管道时，应尽量取直线，较少弯头和三通等管件的数量。
弯头是连接管道的常见构件，圆形管道采用圆形风管弯头，其阻力大小与弯管的曲率半径R（用弯管直径d的倍数表示）。R越大，阻力损失越小。
在此次设计中一般采用R=1～2d。两个系统所用的弯头有两种，一种是90°的直角弯头，另一种是60°的弯头；两种弯头的曲率半径都是1.5d；此次设计使用的都是R=1.5d的弯头。
三通的作用是使气流分流或合流，二股气流在汇合时发生碰撞以及气流速度改变时形成的涡流造成三通处气流的局部阻力。二股气流在汇合过程中的能量损失一般是不同的。三通局部阻力的大小取决于两个支管与总管的气流速度、气流的方向、支管与总管的夹角等，夹角一般取15°～20°为宜，以保证气流通畅，减少阻力损失；此次设计中的三个三通的家角均为30°。为了减小三通的局部阻力，还应该注意支管和干管的连接，较小其夹角。
3.6 净化装置及管道和风机的连接
对于抛光车间的石棉粉尘，宜宜采用袋式除尘器，这里选用的是mc24--120Ⅱ型脉冲袋式除尘器。该除尘器如图3所示
该型号除尘器的技术参数如表1所示：

表1 mc24--120Ⅱ型脉冲袋式除尘器参数
型号规格
过滤风量
阻力
除尘效率
进口尺寸（mm）
出口尺寸（mm）
外形尺寸（mm）
进口高度
出口高度
mc24—120Ⅱ
2160—4320
1200
99.5%
486 386
480 308
1090 1680 3667
1000
3420

图3 mc24--120Ⅱ型脉冲袋式除尘器
打孔车间先采用沉灰箱进行预除尘，然后用旋风除尘器进一步进行处理。沉灰箱的外形尺寸为3000mm 1500mm 800mm，进口高度2500mm，出口高度2500mm。旋风除尘器采用360型XTD—1型陶瓷多管除尘器（如图4所示）
360型XTD—1型陶瓷多管除尘器的技术参数如表2所示：
表2 360型XTD—1型陶瓷多管除尘器参数
型号规格
过滤风量
阻力
除尘效率
进口尺寸
出口尺寸（mm）
外形尺寸（mm）
进口高度
出口高度
360型XTD—1型
3000mm/h
800Pa
92%
300 600
300 600
4208202850
2450
2710

图4 360型XTD—1型陶瓷多管除尘器
（1）.除尘器收集下来的粉尘大部分可以直接回收利用，一部分要经过处理加以利用，不能回收利用或技术经济考虑下不回收利用时亦妥善处理，避免粉尘的二次污染。
（2）.选择粉尘处理应注意其简单、可靠、密闭，避免复杂和泄露粉尘。
（3）.除尘器与卸尘点之间有较大高差时。卸尘阀应布置在卸尘点附近，以降低粉尘落差，减少二次扬尘。
（4）.输灰装置应严密不漏风，刮板输送机和斗式提升机应设断链保护和报警装置。
（5）.大型除尘器灰斗和储灰仓的卸灰阀前应设插板阀和手掏孔，以便检修卸灰阀。
为了使通风机运行正常，减少不必要的阻力，最好使连接通风机的风管管径与通风机进、出口尺寸大致相同。变径管的选择要符合要求，角度不大于15°，变径管长度大于大管径捡取小管径的1.5倍，以尽量减少局部阻力。
对于除尘器的选择，抛光车间的除尘器选用袋式除尘器，打孔车间选用沉灰箱进行预除尘，之后再经过旋旋风除尘器进行二次除尘。
3.7 通风系统的水力计算
3.7.1 抛光车间的水力计算
根据车间基本情况，可知有3个抛光间,每个抛光间有一台抛光机。
每个抛光间排风量的计算如下：
一般按抛光轮的直径D计算： L=A*D m3/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·mm
D——抛光轮直径 mm
抛光轮为布轮，其直径为D=200mm。
因此，风量为L= A*D=6·200=1200 m3/h
抛光间的通风系统图如图5所示：
(1) 各管段的编号及管段和排风点的排风量已在图中标出。
(2) 选定最不利环路为1——5——除尘器——6——7。
(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的断面尺寸和单位长度摩擦阻力系数。

图5 抛光间的通风系统轴测图

根据参考文献一中表6-4，输送含有石棉粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管12m/s、水平风管18m/s。
表3 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
干锯末、小刨屑、纺织尘
10
12
木屑、刨花
12
14
干燥粗刨花、大块干木屑
14
16
潮湿粗刨花、大块湿木屑
18
20
棉絮
8
10
麻
11
13
石棉粉尘
12
18

考虑到除尘器及风管漏风，管段6和管段7的风量比除尘器之前的风量为L=1*1.05=1.05 m3/s。

管段1
根据L=1200 m3/h（0.33 m3/s），V1=18 m/s,由参考文献一中附录9可查出管径和单位长度摩擦阻力所选管径应尽量符合附录11的通风管道统一规格。
=160mm =29Pa/m
同理可查得管段5 、6、7的管径及摩阻比。具体结果见表4。
（4）确定管段2、3的管径及单位摩阻比，见表4。
（5）查附录10，确定个管段的局部阻力系数
1）管段1
接受式排风罩 =0.16
90°弯头（R/D=1.5）两个，=0.17×2=0.34
60°弯头（R/D=1.5）一个，=0.15
直流三通（1——5）（见图6）
根据+ =30°
=0.351 =0.33 查得=—0.0345
=0.16+0.34+0.15—0.0345=0.6155 图6 直流三通

2）管段2
接受式排风罩 =0.16
90°弯头（R/D=1.5）两个， =0.17×2=0.34
直流三通（2——4）（见图7）：
+ > =30°
=0.67 =0.5 查得=0.147
=0.16+0.34+0.147=0.647
3)管段3
接受式排风罩 =0.16 图7直流三通
90°弯头（R/D=1.5）两个 =0.17×2=0.34
60°弯头（R/D=1.5 =0.15
直流三通（3——4）(见图7) +> =30°
=0.67 =0.5 查得=0.377
=0.16+0.34+0.15+0.377=1.027
4）管段4
直流三通（4——5）（见图8） + =30°
=0.351 =0.33 查得=0.0735
=0.0735
5）管段5 图8 直流三通
90°弯头（R/D=1.5）两个 =0.17×2=0.34
除尘器进口变径管（渐扩管）
除尘器进口尺寸为486mm×386mm，变径管长300mm
=0.36 =20°
查得=0.6
=0.34+0.6=0.94
6）管段6
除尘器出口变径管（渐缩管）
除尘器出口尺寸480mm×308mm，变径管长300mm
=0.367 =20.1°<45°
=0.1
90°弯头（R/D=1.5）两个，=0.17×2=0.34
风机进口变径管（渐扩管）
风机进口尺寸为D=400mm，变径管长300mm
=13°
=0.128
=0.1+0.34+0.128=0.568
7）管段7
风机出口变径管（渐扩管）
风机出口尺寸200mm×245mm，变径管长300mm
查得=0
带扩散管的伞形风帽（h/D=0.5）
=0.6
=0.6
（6）计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见表4。
表4 抛光车间管道水力计算表
管段

编号
流量
m3/h
m3/s
长度
m
管径
㎜
流 速
m/s
动 压
Pa
局部阻力系数
Σξ
局部阻力
Pa
单位长
比摩阻
Pa/m
摩擦阻力
Pa
管道阻力
Pa
备注
1
1200（0.33）
10.1
160
18
194.4
0.6155
119.7
29
292.9
412.6

5
3600（1.00）
5
270
16
153.6
0.94
144.4
11
55
119.4

6
3600（1.00）
4
260
18
194.4
0.586
110.4
14
56
166.4

7
3780（1.05）
8
260
18
194.4
0.6
116.6
14
112
228.6

2
1200（0.33）
5.7
190
12
86.4
0.647
55.9
10
57
112.9
不平衡
3
1200（0.33）
9.455
180
13
101.4
1.027
104.1
13
122.9
227

4
2400（0.67）
1
220
18
194.4
0.0735
14.3
18
18
32.3

2
1200（0.33）

160
16

224.8

除尘器

1200

（7）对并联管路进行阻路平衡计算
1）汇合点A

为使管段2和3达到阻力平衡，改变管段2的管径，增大其阻力。改变的管径和阻力见表1所示。
改变管径后的阻力：
阻力达到平衡
1） 汇合点B

此时阻力没有达到平衡，如若减小管段1的管径到150mm，则。因此去D=160mm，在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。
（8）计算系统的总阻力
412.6+119.4+166.4+228.6+1200=2127Pa
（9）选择风机
风机风量
风机风压
选HTD70-31型风机

风机转速
配用Y225M-2型发电机,电动机功率。
3.7.2 打孔车间的水力计算
打孔机在工作时，会产生较大颗粒的木块和刨花。打孔机的排风罩宜采用上部吸气罩，排风罩口尺寸为300*300，风量L=1300m3/h。
打孔车间的通风除尘系统如图9所示

图9 打孔车间轴测图

(1) 各管段的编号及管段和排风点的排风量已在图中标出。
(2) 选定最不利环路为1——3——沉灰箱——4——除尘器——5——6。
(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的断面尺寸和单位长度摩擦阻力系数。
根据参考文献一中表6-4（见表3），输送干燥粗刨花，大块干木屑粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管14m/s、水平风管16m/s。
考虑到除尘器及风管漏风，管段6和管段7的风量比除尘器之前的风量少0.02 m3/s。
管段1
根据L=1300 m3/h（0.367 m3/s），V1=16 m/s,由参考文献一中附录9可查出管径和单位长度摩擦阻力所选管径应尽量符合附录11的通风管道统一规格。
=170mm =19Pa/m
同理可查得管段5 、6、7的管径及摩阻比。具体结果见表5。
（4）确定管段2的管径及单位摩阻比，见表5。
（5）查附录10，确定个管段的局部阻力系数
1）管段1
设备密闭罩 =1.0
90°弯头(R/D=1.5)一个，=0.17
60°弯头(R/D=1.5)一个，=0.15
直流三通（1——3）（见图10） =30°

查得=0.14
=1.0+0.17+0.15+0.14=1.46
2）管段2
设备密闭罩 =1.0
90°弯头(R/D=1.5)一个，=0.17 图10 直流三通
直流三通（2——3）（见图10） =30°

查得=0.53
=1.0+0.17+0.53=1.7
3）管段3
90°弯头(R/D=1.5)两个，=0.17×2=0.34
沉灰箱进口变径管（渐扩管）
沉灰箱进口尺寸为400mm×600mm，变径管长度为300mm
=31° =0.8
=0.34+0.8=1.14
4）管段4
沉灰箱出口变径管（渐缩管）
沉灰箱出口尺寸为400 mm×600mm，变径管长300mm
=31°<45° =0.1
除尘器进口变径管（渐扩管）
除尘器进口尺寸为300mm×600mm，变径管长度300mm
=31° =0.8
=0.1+0.8=0.9
5)管段5
除尘器出口变径管（渐缩管）
除尘器出口尺寸为300mm×600mm，管段长300mm
=30°<45° =0.1
90°弯头（R/D=1.5）三个，=0.17×3=0.51
风机进口变径管（渐扩管）
风机进口直径D=400mm，变径管长300mm

=14° =0.167
=0.1+0.51+0.167=0.777
6）管段6
风机出口变径管（渐扩管）
风机出口尺寸200mm×235mm，变径管长300mm
=0
带扩散管的伞形风帽（h/D=0.5） =0.6
=0.6
（6）计算个管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见表4
（7）对并联管路进行阻力平衡计算
汇合点A
413Pa =382.7Pa
<10%
符合要求
（8）计算系统总阻力
413+214.1+164.3+148.4+146.6+500+800=2386.8Pa

表5 打孔车间管道水力计算表
管段

编号
流量
m3/h
m3/s
长度
l
m
管径
D
㎜
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
比摩阻
Rm
Pa/m
摩擦阻力
Rml
Pa
管道阻力
Rml+z
Pa
备注
1
1300（0.361）
9.932
170
16
153.6
1.46
224.3
19
188.7
413

3
2600（0.722）
3
240
16
153.6
1.14
175.1
13
39
214.1

4
2600（0.722）
2
240
16
153.6
0.9
138.3
13
26
164.3

5
2590（0.72）
6
250
14
117.6
0.777
91.4
9.5
57
148.4

6
2590（0.72）
8
250
14
117.6
0.6
73.9
9.5
76
146.6

2
1300（0.361）
6.4
170
16
153.6
1.7
261.1
19
121.6
382.7

沉灰箱

500

除尘器

800

（9）选择风机
风机风量
风机风压
选用 C60-1.28型风机

风机转速
配用Y225M-2型发电机，电动机功率。
4 结束语
本课程设计的目的就是将用课堂上学到的东西解决生产过程中的实际问题，通过利用工业通风的一些知识设计排风管道除尘系统，其中涉及到通风量的计算，水力计算，包括查表确定相关参数，除尘器、风机、通风机的选择，绘制标准的图纸，这都考察了同学的综合应用能力，同时使同学们更加深刻的理解了课堂上的知识。在课程设计过程中发现法了诸多问题，这就要求我们学会总结，自我反省，避免在以后的学习中犯同样的错误。
其次通过这次课程设计让我更加知道了工业通风这门学科是如此的重要，不光可以解决环境这方面的通风除尘问题，更是了解到它还起着改善我们周围环境，预防职业病的作用。通过通风可以控制室内粉尘、有害气体、高温、高湿，创造良好的学习环境和工作环境甚至生存环境。
最后本系统的设计还存在许多的不足，有设计技术上的一些问题，恳请老师予以批评指正。也在此感谢老师在此次课程设计中的悉心指导。
参考文献
[1] 孙一坚. 工业通风[M]. 中国建筑工业出版社（第四版）, 1994
[2] 孙一坚. 简明通风设计手册[M]. 中国建筑工业出版社, 2006
[3] 中国有色工程设计研究总院. 采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)[S]. 中国计划出版社, 2004
[4] 中华人民共和国建设部. 暖通空调制图标准(GB50114-2001)[S]. 中国计划出版社, 2002
[5] 中华人民共和国建设部. 通风与空调工程施工质量验收规范(GB50243-2002)[S]. 中国计划出版社, 2002
附录
附录一：某企业生产车间除尘系统轴测图
附录二：某企业生产车间除尘系统平面图
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