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王贺枫大气污染设计说明书

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2020年4月19日
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第一章 引言

1.1设计背景
对于现代的人民生活我们需要以享受和舒适为标准.随着时代的发展和进步,人们的要求也是随之增加.我们不再是以前那种有住就行的低标准,而是需要以人为本的观念来达到人们的满足.科技的发展和物质水平的提高必然在人住的方面也会得以体现.对于现代的建筑不论是室外还是室内,都有了一定得提高和改进.
大气污染是指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。提高工厂内除尘设备的净化效率是促进生产和改进人民生活条件的重要措施之一。工厂除尘管道系统的规划、设计、制造和管理，应达到技术先进、经济合理和安全可靠的要求，以保证企业的正常运行。
1.2 设计资料、参数及规定
1.2.1、设计题目：某炼铁厂450m³高炉供料系统除尘设计
1.2.2、设计原始资料：
1）工程概况：
①本工程为某炼铁厂450m³高炉供料系统除尘设计
②高炉供料系统系统各胶带机转运产尘点，在工艺密闭的基础上，对粉尘加以控制，使经净化后的含尘气体，经烟囱排至室外大气。
③供料系统各转运点工艺流程如下：Z9转运站---地下储仓(两个产尘点)
2）设计参数
①高炉供料系统胶带机的头尾部扬尘点设置除尘点，胶带宽B=500mm，带速为2.0m/s。
序号
设备名称
扬尘点位置
扬尘点数量
扬尘点落差 m
同时工作点
1
Y9胶带机尾部
+12.5（Z9转）
1
3.5
1
2
地下料仓
+10.93（Z8转）
1
4.5
2

②Z9转运站溜槽角α=90°
③主干管距地10.5米高,计算流速为16m/s。
④空气密度ρ=1.2kg/m3,运动粘性系数ν=15.06×10-6m2/s，重力加速度g=9.80665m/s2。
⑤烟筒需高出周围建筑2倍。
⑥粉尘粒径分布

1.3 设计要求
1)绘制管道布线图。
2)查表得出各管段流量。
3)进行水力计算。
4)绘制除尘管道平面布置图、管道系统图等。
5)对管道穿墙等进行设计。
6)材料表、图纸目录、设计及施工说明。
7)其它图纸。
1.4 绘图要求
对除尘系统平面布置图的要求：
（1） 按适当比例用细实线画出建筑平面图，图上应有轴 线标号、与风管设备布置相关尺寸；
（2） 用标准图例在建筑平面图上画出各设备以及风管的 布置图，尺寸标注要完整；
（3） 图上应有技术要求的文字说明。
对除尘系统剖面图的要求：
（1） 应能正确反映系统各设备、风管之间的相对位置和 标高;
（2） 应标出设备的编号、风管的标高、管径等；
（3） 应列出材料表及技术要求。
1.5 成果
课程设计图纸应能较好地表示设计意图，图面布局合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定。
1、 大样图（集气罩和三通管）一张
2、 管道铺设平面图一张（CAD）
3、 管道铺设立面图一张(CAD)
4、 水力计算表一张
5、 工厂除尘管道及设备系统材料表一张
1.6 参考文献
1、《采暖通风与空调设计规范》（GBJ19－82），现行设计规范大全（5）
2、《钢铁冶金企业通风除尘手册》

第二章 铺管及水力计算

2.1 管道铺设及选材
2.1.1、烟气处理设备在距地3.523米位置引出管段，工厂1支管和2支管距地10.5米高度。穿墙进入Z9转运室，在产尘点位置垂直上升然后下降一定高度。（除尘管道与胶带机互不干扰，相互独立）
2.1.2、将各管段由第一个产尘点处至烟筒处按顺序编号,凡是管径变化或流量变化出均应编号,本设计共标号16个。
2.1.3、本设计选用钢管。由钢板制作的管道具有坚固、耐用、造价低、易于制作安装等一系列优点。常见的钢板有普通薄钢板和镀锌钢板两种。对于不同系统，因其输送的气体性质不同，并考虑到适应强度的要求，必须选用不同厚度的钢板制作。考虑到粉尘对关闭的磨损，除尘管道的钢板厚度应不小于1.5—3.0毫米，管道厚度和直径的对应关系能够由“计算表”查得。如果管道易受撞击或是机械磨损以及高温管道，钢板的厚度还有加大。输送腐蚀性气体的管道，如涂刷防腐漆的钢板仍不能满足要求，能够用硬聚氯乙烯塑料板，但注意这种材料只适用于-10～+60℃，且不防火。输送含酸蒸汽时，一般采用含钛钢材，或选用塑料管、陶瓷管等。
2.2 水力计算
2.2.1、根据皮带宽度及溜槽角和不同产尘点位置的扬尘高度查《钢铁企业采暖通风设计参考资料》得出各个管段的额定流量。
例如：转运室扬尘高度为3.5米，胶带宽500毫米溜槽角为 90°对应的流量为3700m3/h.
2.2.2、由系统图求得个管段的长度,并根据计算流量预选各管段的管径. 本设计按照16m/s的经济流速预选管径。
方法一:能够查得《钢铁企业采暖通风设计参考资料》
例如：转运室流量为3700m3/h，在《钢铁企业采暖通风设计参考资料》中查得管径接近于280mm.
2.2.3、根据所选管径及流量查出管道内实际流速。
例如：筛分室流量为3700m3/h，预选管径280mm，计算得速度为17.2m/s。
2.2.4、根据流量和管径查《钢铁企业采暖通风设计参考资料》得λ/d的值。
例如：筛分室流量为3700m3/h，预选管径280mm，查表对应的λ/d为0.07
2.2.5、根据计算流速和空气密度计算各管段的动压P. 公式如下：P=ρV2/2
式中：ρ-----空气密度
V-----计算流速
例如：转运室内计算流速为17.2m/s。计算得动压为18.1Pa。
2.2.6、根据管长、λ/d的值及动压计算摩擦压力损失。 公式如下：△Pl=lλρV2/2d
例如：管段①长23.8米，λ/d为0.07，动压为18.1Pa，计算得摩擦压力损失为599.44 Pa。
2.2.7、查《钢铁企业采暖通风设计参考资料》得出各处各处局部压力损失系数，然后求每管段的局部压力损失系数的和∑ξ。
例如：管段①处90°弯管（r/d=1.5）ξ=0.17(3个);集气罩ξ=1.0;直流三通和为3.23。
2.2.8、根据各管段动压及局部压力损失系数计算局部压力损失。公式如下： △Pm=∑ξ×ρV2/2
例如：管段①动压为177.504Pa，局部压力损失系数为3.23，计算得局部压力损失为573.34 Pa。
2.2.9、根据各管段的摩擦压力损失和局部压力损失求和得出管段总压力损失.公式如下：△P=△Pl+△Pm
例如：管段①摩擦压力损失为599.44 Pa，局部压力损失为573.34 Pa，计算得管段总压力损失为1172.78 Pa。
2.2.10、对并联管道进行压力平衡计算及对管段进行修改:
将最不利的管段找出即2-4-6-8-10-12-13-14,从中得出累计阻力压头得37.5mm水柱.
△H=(H0-H1)/ H0=58％>10％ 则需要调整管径.
n= H1/ H0=2.38,
n0.225=1.2,
d,=d*n0.225=340mm,
得出修正管径为340mm.

2.2.11、根据各系统图及管段的总压力损失计算出最不利管径的管段压力损失累计。
设计计算结果: △P= 956.7pa
2.3 编制水力计算表和系统材料表。（另附）
2.4 绘制各图。（另附）

第三章 管道系统布置及部件

3.1 集气罩
集气罩的设计得合理，使用较小的排风量就能够有效地控制污染物的扩散。反之，用很大的排风量也不一定能达到预期的效果。
设计时应注意以下几点:
(1) 集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物扩散限制在最小范围内，以便防止横向气流干扰，减少排风量。
(2) 集气罩的吸气方向尽可能与污染气流运动方向一致，充分利用污染气流的初始动能。
(3) 尽量减小集气罩的开口面积，以减小排风量。
(4) 集气罩的吸气气流不允许先经过工人的呼吸区再进入罩内。
(5) 集气罩的结构不应妨碍工人操作和设备检修。
表征集气罩性能优劣的主要技术指标为排风量和压力损失。
对于长方形污染源，且污染气流运动方向与吸气方向一致的上部伞形罩应满足如下条件：
D3/E≥0.3,H/E≤0.7,1.0≤F3/E≤1.5,0.2≤E/L≤1.0
集气罩的压力损失△P一般表示为压力损失系数ξ与连接直管中动压Pd之乘积的形式，即△P=ξPd=ξρV2/2（Pa）
3.2 集气罩的计算与选取
已知:B=500mm,L=3700m,Vx=2m/s.
解:F=L/V3600=3700/7200=0.51m2
X=0.51/0.5=1.02得
a=0.5=500mm,
b=1.02=1020mm,
A=a+0.4h=500+320=820mm,
B=b+0.4h=1020+320=1340mm,
H2=0.25*=0.18=180mm
H1= H2+H0=860+180=1040mm
由以上数据得知集气罩的参数,能够选择适当的集气罩.

3.3 通风机
① 选择通风机的计算风量：
Q0=Q(1+K1)=4600×(1+0.12)=5152Pa
② 选择通风机的计算风压：
△ P0=1+2+4+6+8+10+12+13+14+15+16=132.54(mm水柱)*10=1325.4pa
由《钢铁企业采暖通风设计参考资料》根据排风量和风压在通风机样本上选择4-72NO~4-6A离心式通风机(Q=5468,P=1830)，符合条件.
该风机参数:内效率84.1％,
内功率3.28KW,
所需功率3,94KW
自重:61.9kg

3.4 电动机的选取:由于通风机已经选定,根据《钢铁企业采暖通风设计参考资料》得知和通风机配套的电动机为Y132S1-2(B35).
该电机的参数为:转速n=2900r/min,
功率5.5KW,
地脚螺栓:GB799-76(4个M10*220),
螺母GB6170-86(4个M10),
垫圈GB96-85(4个M10)
自重:65kg

3.5 除尘器的选择: 根据《采暖通风与空调设计规范》（GBJ19－82）选择HD64C型袋式除尘器,自重为650kg
3.6 管道系统部件
（1）、异形管件：管道系统的异形管件包括弯头、三通、等.弯管的曲率半径可按管径的1～1.5倍设计；三通夹角宜采用15°～45°(个别能够采用90o)
（2）、阀门：管道系统使用的阀门按其用途分为调节阀门和启动阀门两类;按其控制方式分为手动、电动、气动或远距离控制等种类。
（3）、测控：为了调整和检测净化系统的各项参数，管道系统必须设各种测孔，用于测定风量、风压、温度、污染物浓度等。
（4）、清灰孔：孔径一般为100～300mm，入孔的孔径一般取600mm.
(5)、检修平台：在设有阀门、测孔、清灰孔、入孔等需要点检和维修的管件处，党维护人员难于接近时，应设置检修操作平台。
（6）、管道加固筋：直径较大的管道，在制作及安装过程中，为避免发生较大变形，必须设置管道加固筋，一般采用扁钢或型钢制作。
（7）、管道支、吊架：管道系统应以结构合理的支架或吊架支撑,温度T<150o是,4米一个.
3.7 管道连接
管道系统大都采用焊接或是法兰连接。为保证法兰连接的的密封性，法兰间应加衬垫，衬垫厚度为3～5mm，垫片应与法兰平齐，不得凸入管内。衬垫材料随输送气体性质和温度而不同。
3.8 排气筒设置
净化系统的排气筒一般应高出周围建筑物2倍。排气筒高度及排气速度和温度要利于气体高空扩散稀释，排气筒顶部一般不设风帽。为防止雨水进入，可设置偏心弯头或排水口。
3.9 管道安装(1)
各分支管大约距地为10.5米，故从工厂内除尘设备引出管距地一米管应向上延伸约9米。主干管相隔一定距离应用支架支撑。在转运站内应给管道设置管托。
3.10 管道安装(2)
但管道穿过墙壁进入转运站时，必须安装在套管内，套管选择时比管段管径大一号。

第四章 管道系统保温、防腐和防爆

4.1 管道系统保温
4.1.1 、 保温材料的选择
保温材料选择应符合以下基本跳进：材料绝热性能好，导热系数低，一般应补超过0.23W/(m·K)，且具有较高的耐热性；材料孔隙率大，密度小，一般不超过600kg/m3,具有一定机械强度，吸水率低，不腐蚀金属；成本较低，便于施工安装。主要有岩棉、玻璃棉、石棉、珍珠岩、蛭岩，泡沫塑料等。

4.1.2、 保温层厚度计算
保温层经济厚度的计算应以确定每米保温层的年最低操作费用为基础。这些费用由年热损失、保温层投资的年折旧、保养及检修等费用组成。
平壁保温层的经济厚度计算公式为
δ=A-
管道保温层的经济厚度计算公式为：
ln=A-
4.2 管道系统防腐
4.2.1、 防腐涂料
防腐涂料由主要成膜物质、辅助成膜物质和次要成膜物质三个部分组成。
4.2.2、 防腐材料
常见防腐材料有硬聚氯乙烯塑料、玻璃钢和其它复合、衬里材料。
4.3 管道系统防爆
当管道输送介质中含有可燃气体或易燃易爆粉尘时，管道系统设计时应采取以下防爆措施：
① 加强可燃物弄的检测与控制
② 消除火源
③ 阻火与泄暴措施
④ 设备密闭和厂房通风

附录
参考文献：
《钢铁企业采暖通风设计参考资料》P337—P338查流量
《钢铁企业采暖通风设计参考资料》P529—P536查管径及 λ/d的值
《钢铁企业采暖通风设计参考资料》P536—P562查局部阻力系数
附图：
工厂除尘管道系统图一张
除尘管道系统材料表一张
除尘管道水力计算表一张