大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)

大氣課程設(shè)計(jì)目錄1

緒論 21.1

課程設(shè)計(jì)的目的 21.2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 22.設(shè)計(jì)說(shuō)明書 32.1集氣罩的設(shè)計(jì) 32.1.1設(shè)計(jì)原則 32.1.2集氣罩尺寸參數(shù)的確定 32.1.3控制點(diǎn)控制速度vx的確定 42.1.4排風(fēng)量的確定 62.2

除塵器的選型與設(shè)計(jì) 62.2.1除塵器類型比選 62.2.2

除塵器的選型 72.3管道、彎頭及三通的設(shè)計(jì) 82.3.1

管道設(shè)計(jì)原則 82.3.2管道的初步設(shè)計(jì) 82.3.3管徑與管內(nèi)流速的確定 92.3.4彎頭的設(shè)計(jì) 102.3.5三通的設(shè)計(jì)計(jì)算 102.3.6管段長(zhǎng)度的確定 102.4壓損平衡設(shè)計(jì) 112.4.1管段壓損計(jì)算 112.4.2壓力校核 132.4.3除塵系統(tǒng)總壓力損失 132.5

風(fēng)機(jī)的選擇與校核 14致謝 16參考文獻(xiàn) 17

1

緒論

1.1

課程設(shè)計(jì)的目的

課程設(shè)計(jì)的目的在于進(jìn)一步鞏固和加深課程理論知識(shí)，并能結(jié)合實(shí)踐，學(xué)以致用。

本設(shè)計(jì)為車間除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能使學(xué)生得到一次綜合訓(xùn)練，特別是：1.鞏固大氣污染控制工程課堂中所學(xué)理論知識(shí)；2.掌握除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法；3.提高工程設(shè)計(jì)中資料運(yùn)用、數(shù)據(jù)計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)繪圖能力。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.題目：車間除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)已知條件：（1）車間面積和兩臺(tái)產(chǎn)塵設(shè)備(見(jiàn)附圖)；12000×6000;1200×600×800;（2）產(chǎn)生輕礦物粉塵并以較低速度發(fā)散到尚屬平靜的空氣中；（3）污染源氣體含塵濃度4g/m3，密度1.2g/cm3，溫度20oC，大氣壓力1.013×105Pa；（4）傘形罩口距污染源表面200mm；（5）管道和集氣罩用鋼板制作，鋼管相對(duì)粗糙度0.15，排氣筒距地面12m；（6）采用自選除塵器;3.課程設(shè)計(jì)步驟與方法（1）集塵罩的設(shè)計(jì)和風(fēng)量計(jì)算（4）通風(fēng)機(jī)和電機(jī)選擇（2）除塵器的選擇及除塵系統(tǒng)管網(wǎng)布置（5）說(shuō)明書編寫（3）除塵系統(tǒng)阻力計(jì)算（6）繪制圖紙

表2

按周圍氣流情況和污染物危害性選擇風(fēng)速周圍氣流情況控制風(fēng)速/(m/s)危害性小時(shí)危害性大時(shí)無(wú)氣流或容易安裝擋板的地方0.20~0.250.25~0.30中等程度氣流的地方0.25~0.300.35~0.35較強(qiáng)氣流或不按擋板的地方0.35~0.400.38~0.50強(qiáng)氣流的地方0.50.5非常強(qiáng)氣流的地方1.01.0表3

按污染物危害性及集氣罩形式選擇控制風(fēng)速危害性圓形罩側(cè)面方形罩傘形罩一面開口兩面開口三面開口四面開口大0.380.500.500.630.88中0.330.450.380.500.78小0.300.380.250.380.38由上述知集氣罩為矩形，三面開口且設(shè)置擋板；根據(jù)題設(shè)條件，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。表4敞開斷面處流速罩子形式斷面流速（m/s）罩子形式斷面流速（m/s）四面敞開1.0~1.27兩面敞開0.76~0.9三面敞開0.9~1.0一面敞開0.5~0.76綜合考慮上述因素及安全性，采取最大值原則，由表4得敞開斷面處控制流速vx在0.9~1.0之間。但考慮到流速太大時(shí)，會(huì)造成動(dòng)力消耗過(guò)大，

故可取

vx=0.9m/s。

2.1.4排風(fēng)量的確定

Q=KPHvx=1.4×2.88×0.2×0.9=0.726m3/s=2613

m3/h總排風(fēng)量Q總=2Q=5225m3/h式中：P罩口敞開面周長(zhǎng)，m；

H罩口至污染源距離，m；

K考慮沿高度速度分布不均勻的安全系數(shù)，通常取K=1.4；

vx控制速度。2.2

除塵器的選型與設(shè)計(jì)

2.2.1除塵器類型比選表5各種除塵器的效率對(duì)比除塵器名稱全效率/%不同粒徑（μm）時(shí)的分級(jí)效率/%0~55~1010~2020~44>44帶擋板的沉降室58.67.522438090普通的旋風(fēng)除塵器65.31233578291長(zhǎng)椎體旋風(fēng)除塵器84.240799299.5100噴淋塔94.5729698100100電除塵器97.09094.59799.5100文丘里除塵器99.59999.5100100100袋式除塵器99.799.5100100100100表6各種除塵設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用設(shè)備投資費(fèi)用（萬(wàn)元）運(yùn)行費(fèi)用（萬(wàn)元）高效旋風(fēng)除塵器100100袋式除塵器250250電除塵器450200塔式洗滌器270260文丘里洗滌器220500本方案根據(jù)運(yùn)行穩(wěn)定性，一次性投資及處理效率、運(yùn)行成本等綜合考慮，選用袋式除塵器。2.2.2

除塵器的選型

1.選型

除塵器選用DS/A型機(jī)械振打袋式除塵器，其技術(shù)性能見(jiàn)下表7。表7DS/A型機(jī)械振打袋式除塵器型號(hào)過(guò)濾風(fēng)速（m/min）總過(guò)濾面積/m2處理氣量/(m3/h)壓力損失/mmH2O除塵效率尺寸/mmDS/A-6×53303600~5400120~15099.5160×

20002.規(guī)格參數(shù)

濾袋：圓形帶

進(jìn)出風(fēng)方式：下進(jìn)風(fēng)上出風(fēng)

袋過(guò)濾方式：內(nèi)濾式

濾料：工業(yè)滌綸絨布

每個(gè)除塵袋過(guò)濾面積為1??2,由30條濾袋組成，每條濾袋直徑φ160mm。3.校核

過(guò)濾面積：

A=

式中：

vF過(guò)濾氣速，3m/min

Q總欲處理的煙氣量，5225??3/?

則：

A=29.0??2<30??2，所以所選除塵器符合要求。2.3管道、彎頭及三通的設(shè)計(jì)

2.3.1

管道設(shè)計(jì)原則

1.

管道系統(tǒng)布置應(yīng)從總體布局考慮，統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局。力求簡(jiǎn)單、緊湊，安裝、操作、維修方便，盡可能縮短管線長(zhǎng)度，減少占地空間，適用、美觀、節(jié)省投資。

2.

管道應(yīng)盡量集中成列、平行敷設(shè)，并應(yīng)盡量沿墻或柱子敷設(shè)。管徑大的或保溫管道應(yīng)設(shè)在靠墻側(cè)。

3.

管道與梁、柱、墻、設(shè)備及管道之間應(yīng)有一定的距離，以滿足施工、運(yùn)行、檢修和熱脹冷縮的要求，一般不小于100~200mm。

4.

管道應(yīng)盡量避免遮擋室內(nèi)采光和妨礙門窗啟閉；應(yīng)不妨礙設(shè)備、管件、閥門和人孔的操作和檢修；應(yīng)不妨礙起重機(jī)的工作。

5.

管道通過(guò)人行道時(shí)，與地面凈距應(yīng)不小于2m。

6.

除塵管道力求順直，保證氣流暢通。分支管與水平管或傾斜主干管連接時(shí)，應(yīng)從上部或側(cè)面接入；三通管的夾角一般不大于30°。

7.

進(jìn)行管道壓力損失計(jì)算時(shí)，管段長(zhǎng)度一般按兩管件中心線之間的距離計(jì)算，不扣除管件（如三通、彎頭）本身的長(zhǎng)度。

8.

對(duì)并聯(lián)管道進(jìn)行阻力平衡計(jì)算，除塵系統(tǒng)小于10%，否則進(jìn)行管徑調(diào)整。2.3.2管道的初步設(shè)計(jì)

2.3.3管徑與管內(nèi)流速的確定表8

除塵風(fēng)管內(nèi)最低風(fēng)速m3/h粉塵類別粉塵名稱垂直風(fēng)管(m/s)水平風(fēng)管(m/s)礦物粉塵重礦物粉塵1416輕礦物粉塵1214灰土、沙塵1618干細(xì)型沙1720金剛砂、剛玉粉1519

本設(shè)計(jì)中，污染物為輕礦物，由表得水平管內(nèi)最低流速為14m/s，垂直管為12m/s?？紤]要用到垂直管和水平管兩部分，初選流速為14m/s。1.

管段1、2：

由Q=0.73m/s，vx=14??/??，根據(jù)下式求得管徑：

d

根據(jù)《全國(guó)通用通風(fēng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算表》取標(biāo)準(zhǔn)管徑d1=d2=260mm

,管內(nèi)實(shí)際流速v不符合要求。

根據(jù)《全國(guó)通用通風(fēng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算表》取標(biāo)準(zhǔn)管徑d1=250mm.管內(nèi)實(shí)際流速v符合要求。

2.

管段3：

由??3=??1+??2=1.46??3/??，根據(jù)下式求得管徑：

d根據(jù)《全國(guó)通用通風(fēng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算表》取標(biāo)準(zhǔn)管徑d3=360mm

。

管內(nèi)實(shí)際流速v符合要求。3.

管段4、5:

因?yàn)??4=??5=??3=1.46??/??，所以v5=v4=14.4m/s。2.3.4彎頭的設(shè)計(jì)

管段1：設(shè)計(jì)一個(gè)90°彎頭。該管段管徑為??1=250mm，根據(jù)《通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》得R/d=1.5時(shí)，阻力系數(shù)ζ=0.18。

管段2：設(shè)計(jì)一個(gè)120°彎頭。該管段管徑為??2=250mm，根據(jù)《通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》得R/d=1.5時(shí)，阻力系數(shù)ζ=0.20。

管段4：設(shè)計(jì)兩個(gè)90°彎頭。該管段管徑為??4=360mm，根據(jù)《通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》得R/d=1.5時(shí)，阻力系數(shù)ζ=0.18。2.3.5三通的設(shè)計(jì)計(jì)算

在管段1、2、3交接處安裝一個(gè)30°直流三通。使得車間兩個(gè)污染源的粉塵均能順利進(jìn)入管段3以及其后的管道系統(tǒng)。

根據(jù)《通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得α=30°時(shí)，ζ1=0.095，ζ2=0.25

管段1、2的管徑：??1=??2=500????，經(jīng)過(guò)三通后的管徑??3=700????

L≥5

（??3???1

）=5×（360?250）

=550mm2.3.6管段長(zhǎng)度的確定

根據(jù)管段設(shè)計(jì)原則第7條，沿程損失計(jì)算應(yīng)為兩管件中心線之間的距離計(jì)算，不扣除管件（如三通、彎頭）本身的長(zhǎng)度。

除塵器進(jìn)口高度：1200mm

，出風(fēng)口高度為4300mm。管段1：L1=2000+2200=4200mm管段2：L2=1500+1000=2500mm

管段3：L3=3128+2300+550=5978mm管段4：L4=4825+2200=7025mm

管段5：L5=15000mm

2.4壓損平衡設(shè)計(jì)

2.4.1管段壓損計(jì)算

管段1：

1）管段??1=4200????，

λ/d=0.0771，

動(dòng)壓為131.52

Pa。

則摩擦壓力損失?2）局部阻力包括：

①矩形傘形集氣罩：α=60°，ζ=0.16

②90°彎頭，取R=1.5D，ζ=0.18

③α=30°的直流三通，ζ=0.02

故ζ=0.36

則局部壓力損失為：?P??1=ζ

管段2：

1）管段??2=2500????，

λ/d=0.0771，

動(dòng)壓為131.25Pa。

則摩擦壓力損失

?2）局部阻力包括：

①矩形傘形集氣罩：α=60°，ζ=0.16

②120°彎頭，取R=1.5d，ζ=0.20

③吸入三通（支管）α=30°，如圖，ζ=0.095，

故Σζ=0.455

則局部壓力損失為：?P??2=ζ

管段3：

1）管段??3=5978????λ/d=0.0492，動(dòng)壓為124.46

Pa。

則摩擦壓力損失?2）局部阻力包括：

除塵器壓力損失

???????=1176????

合流三通

ζ=0.25

除塵器入口，由已知條件知除塵器入口直徑200mm，該管段直徑為??3=360mm，為漸擴(kuò)和變徑管連接，取漸擴(kuò)和變徑管長(zhǎng)度l=600mm，如圖則：tanF查得ζ=0.18

?P??3=ζ管段4：

1）管段??4=7025????，λ/d=0.0492，動(dòng)壓為124.46

Pa。

則摩擦壓力損失?2）局部阻力包括：

三個(gè)90°彎頭，取R=1.5D，ζ=0.54

除塵器出口尺寸600×450，為漸縮管連接，取漸縮管長(zhǎng)度l=450mm，如圖

tanF取ζ=0.18，則ζ=0.72.則

?P??4=ζ管段5：

1）管段??5=15000????，λ/d=0.0492，動(dòng)壓為124.46

Pa。

則摩擦壓力損失?2）局部阻力包括：

風(fēng)機(jī)入口，預(yù)選C6-48No5C

型號(hào)離心通風(fēng)機(jī)。

風(fēng)機(jī)入口直徑400mm，為漸擴(kuò)管連接，

取漸擴(kuò)管長(zhǎng)度l=150mm，則tanF查得此時(shí)ζ=0.18，ζ=0.21?P??5=ζ2.4.2壓力校核

并聯(lián)管路阻力損失平衡計(jì)算：

結(jié)點(diǎn)A:

???1=?????1+?????1=89.85????，

???2=?????2+?????2=85.20

????，

Δ由此可知，結(jié)點(diǎn)壓力平衡，管徑選擇合理。2.4.3除塵系統(tǒng)總壓力損失

以最大阻力線路計(jì)算：

P=???1+???2+???3+???4+???5=89.95+85.20+1310.93+132.63+118.10=1735.91

????將上述計(jì)算結(jié)果列入表

中

表9

通風(fēng)系統(tǒng)水力計(jì)算表管段編號(hào)流量Q(m/s)管長(zhǎng)l(m)管徑d(mm)流速v

(m/s)λ/d

/???1動(dòng)壓/????摩擦

壓損

?????

(Pa)局部壓損系數(shù)Σζ局部

壓損

?????

(Pa)管段總壓損?P(Pa)10.734.225014.80.0771131.2542.50.3647.3589.9520.732.525014.80.0771131.2525.350.45559.8585.2031.465.97836014.40.0492124.46124.460.1836.611310.6341.467.02536014.40.0492124.4643.020.5489.61132.6351.461536014.40.0492124.4691.850.2126.14118.102.5

風(fēng)機(jī)的選擇與校核

1.通風(fēng)機(jī)風(fēng)量

??0=

1+??1

??式中：

??0通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量(m3/h)

??1考慮系統(tǒng)漏風(fēng)時(shí)的安全系數(shù)，除塵系統(tǒng)管道取??1=0.1~0.15

Q管道系統(tǒng)的總風(fēng)量(m3/h)

故通風(fēng)機(jī)風(fēng)量為：

??0=

1+??1

??=1.1×5225=5747.5??3/h

2.通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓

?P式中：

??2安全系數(shù)，除塵管道取??2=0.15~0.20；

??0、??0、??0通風(fēng)機(jī)性能表中給出的空氣密度、壓力和溫度，通常??0=101328Pa，對(duì)于通風(fēng)機(jī)??0=293K，??0=1.2kg/??3。

故通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為：

???0=???1+??2

=1501.28

×1.15=1726.15

????3.設(shè)備選型

根據(jù)上述風(fēng)量和風(fēng)壓，選用C6-48No5C型離心通風(fēng)機(jī)，性能與選用件見(jiàn)表3

。表10

C6-48型排塵離心通風(fēng)機(jī)性能與選用件表轉(zhuǎn)速r/min序號(hào)流量m3/h全壓Pa效率%內(nèi)功率KW