大气课设车间除尘系统设计.doc
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1、大气污染控制工程课程设计附件1:学 号课 程 设 计题 目学 院专 业班 级姓 名指导教师年月日大气污染控制工程课程设计任务书一、 目的1.巩固大气污染控制工程课堂中所学理论知识;2.掌握除尘系统设计的基本方法;3.提高工程设计中资料运用、数据计算方法和计算机绘图能力。二、设计内容1.题目:车间除尘系统设计2.设计已知条件:(1)车间面积和两台产尘设备(见附图);120006000;1200600800;(2)产生轻矿物粉尘并以较低速度发散到尚属平静的空气中;(3)污染源气体含尘浓度4g/m3,密度1.2g/cm3,温度20oC,大气压力1.013105Pa;(4)伞形罩口距污染源表面200m
2、m;(5)管道和集气罩用钢板制作,钢管相对粗糙度0.15mm,排气筒距地面12m;(6)采用自选除尘器;三、课程设计步骤与方法.设计步骤:(1)集尘罩的设计和风量计算 (4)通风机和电机选择(2)除尘器的选择及除尘系统管网布置 (5)说明书编写(3)除尘系统阻力计算 (6)绘制图纸四、课程设计说明书与图纸1.设计说明书:目录设计任务书 除尘系统的选择除尘系统计算(附:除尘系统图阻力计算表设备明细表)除尘系统设备布置说明结语2.图纸:1号图纸完成除尘系统立体图和除尘系统平面图或断面图;图中画出检测孔位置、标出设备定位尺寸、设备及管道标高、设备编号和明细表;3.要求:每班分为4组,各组除尘器位置不
3、同(按任务书要求)五、课程设计答辩课程设计答辩,采用平时指导时的随机提问,和完成设计后最终答辩相结合方式。最终答辩主要针对评优学生。六、课程设计进度表:序号内容所用时间1布置任务,收集资料0.5天2工艺流程选择与计算3天3绘制图纸编写说明书天4打印及装订成册1天5答 辩0.5天指导教师: 刘恩栋 杨红刚 系主任: 杨红刚 2013年12月23日前 言课程设计的目的在于进一步巩固和加深课程理论知识,并能结合实践,学以致用。本设计为车间除尘系统的设计,希望通过本次课程设计使我们的专业能力得到一次综合训练,特别是:1、巩固大气污染控制工程课堂中所学理论知识;2、掌握除尘系统设计的基本方法和使用技术资
4、料,编写设计说明书的能力;3、提高工程设计中资料运用、数据计算方法和计算机绘图能力。由于专业知识有限,本设计说明书难免存在漏误之处,恳请各位老师和同学指正。大气污染控制工程课程设计目 录- 2 -大气污染控制工程课程设计1概述 11.1 设计课题 11.2 设计资料 11.3 设计任务 11.4 设计内容 11.5 设计要求 11.6 设计说明 12集气罩设计22.1 集气罩的选择22.2 集气罩的性能参数及计算42.2.1 集气罩尺寸的确定42.2.2 控制速度的确定52.2.3 集气罩排风量的确定53. 净化系统设计63.1 除尘器选择63.2 袋式除尘器规格选择74. 管道系统设计84.
5、1 管道系统布置84.2 管道参数的确定94.2.1 入口管管径和流速计算94.2.2 弯头104.2.3 三通104.2.4 合流管管径和流速计算115. 管道系统压力损失计算125.1 压力损失计算公式125.2 管道系统压力损失计算126. 风机和电机的选择 176.1 理论计算176.1.1 通风机的计算风量176.1.2 通风机的计算风压176.1.3 电动机的计算功率176.2 风机和电机选择176.3 风机和管道的连接187. 课程设计总结 197.1 总体思路回顾流程图197.1 心得体会19参考文献 20致谢 21第一章 概 述一、 设计课题某车间除尘系统设计二、 设计资料(
6、1)车间面积:长宽=12000 mm6000 mm(2)产尘设备:长宽高=1200 mm600 mm800 mm(3)产生轻矿物粉尘并以较低速度发散到尚属平静的空气中(4)污染源气体含尘浓度4g/m3,密度1.2g/cm3,温度20oC,大气压力1.013105Pa(5)伞形罩口距污染源表面200 mm(6)管道和集气罩用钢板制作,钢管相对粗糙度0.15mm,排气筒距地面12m(7)采用自选除尘器,除尘器的位置由课堂分组确定三、 设计任务(1)完成设计说明书一份(2)绘制两张1号图纸,分别为除尘系统立体图和俯视图(3)进行课程设计答辩四、 设计内容(1)集尘罩的设计和风量计算 (4)通风机和电
7、机选择(2)除尘器的选择及除尘系统管网布置 (5)说明书编写(3)除尘系统阻力计算 (6)绘制图纸五、 设计要求每班分为4组,各组除尘器位置不同,按照设计任务书独立、全面地完成课程设计。图1-1 车间平面俯视图六、 设计说明控制车间空气污染最常用、最有效的方法是局部排气通风方式,就是在局部污染源设置集气罩,将污染气流捕集起来并经净化装置后排至室外。局部排气净化系统主要由集气罩、风管、净化设备、通风机、排气管等部分组成。为使局部排气净化系统正常运行,根据处理对象不同,还应增设必要的设备和部件。例如,清灰孔,检测孔,各种阀门,固定支架,消声装置等。因此整个净化系统的设计工作可分为对上述几个部分的设
8、计(暂不设计排气管)。第二章 集气罩设计一、 集气罩的选择由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同,集气罩的形式是多种多样的。主要有密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩、吹吸式集气罩等。不同形式的集气罩见下述附图说明:图2-1 密闭罩图2-2 柜式排风罩图2-3 外部集气罩图2-4 接受式排风罩各自适用条件参见下表:表2-1 各种集气罩的适用条件集气罩形式适用条件密闭罩工艺设备可以被全部或大部分密闭起来,控制效果最好排气柜由于生产工艺需要,在罩上开有较大的操作孔,将有害气体围挡在柜状空间内外部集气罩由于工艺条件限制,无法对污染源进行密闭,只能在其附近设置外部集气罩接受式集气罩接受由生产过程(
9、如热过程、机械运动过程)中产生或诱导出来的污染气流吹吸式集气罩外部集气罩与污染源距离较大,依靠吹吸气流的综合作用来提高控制效果由题设条件可知,本设计适宜采用外部集气罩中的冷过程上部集气罩。二、 集气罩的性能参数及计算(一) 集气罩尺寸的确定1、 罩口尺寸:长边L = a+(0.40.8)h短边B = b+(0.40.8)h变化系数均取0.6,代入数值计算得:L = 1.2+0.60.2 = 1.32 mB = 0.6+0.60.2 = 0.72 m2、扩张角:综合结构、速度分布、阻力等方面因素考虑,角应尽可能小于或等于60,本设计取=603、法兰宽度:h1 =0.25A=0.25(1.320.
10、72)=0.24 m 4、罩的高度:h2 =(L-D)/2cot(/2) =(1.32-0.2)/2tan60=0.97 m 图2-6 集气罩简易三视图 图2-7 伞形集气罩的局部阻力系数与张角的关系(二) 控制速度的确定对于外部集气罩排风量的确定多采用控制速度法。周围的空气从四面八方流向吸气口,形成吸入气流或汇流。为保证污染物全部吸入罩内,必须在距吸气口最远的有害物质散发点(即控制点)上造成适当的空气流动,即控制速度。控制速度一般通过现场实测确定,如果缺乏现场实测数据,设计时可参考表2-2确定。表2-2 污染源的控制速度根据题设条件取vx=0.60 m/s。确定了控制速度vx后,即可根据经验
11、公式计算出所需的排风量。(三) 集气罩排风量的确定为了减小横向气流的影响,在罩口靠近过道一长边设置挡板,则:罩口周长 P =L+B2=1.32+0.722=2.76 m排风量 Q = KPHvx=1.42.760.20.60 m3/s=0.464 m3/s=1670 m3/h两个工艺设备可视为相同的污染源,所以设计使用两个集气罩,均是相同尺寸和相同排风量。两个产尘设备所需的总排风量为3340 m3/h,可为下一步确定除尘器的规格作参考。表2-3 集气罩的各项参数汇总集气罩选型长L/m宽B/m张角距污染源高h/m控制速度vx/(m/s)排气量Q/(m3/h)局部阻力系数上部集气罩1.320.72
12、600.20.6016700.09第三章 净化系统设计一、除尘器选择工业应用的除尘器主要有机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器等。选择合适的除尘器,必须全面考虑有关因素,如除尘效率、压力损失、一次投资、维修管理等,其中最主要的是除尘效率。本设计要求的除尘效率的计算:由任务书可知,含尘气体浓度4g/m3,温度t=20,压强p=101300Pa,换算成标况下浓度c1 =c(pT0/p0T)1000 (mg/m3)=4(101325293101300273)1000 mg/m3=4294.1 mg/m3本设计要求达到的排放浓度为c2=50 mg/m3则选用的除尘器除尘效率 =(1- c2/c
13、1)100%=(1-504294.1)100%=98.83%主要几种除尘器的除尘效率可参考下表:表3-1 几种除尘器的除尘效率除尘器名称总效率/%不同粒径(m)所对应的分级效率/%055101020204444重力除尘器58.67.522438090旋风除尘器65.31233578291喷雾塔洗涤器94.5729698100100电除尘器97.09094.59799.5100袋式除尘器99.799.5100100100100题设条件为轻矿物粉尘,从上表基本可看出,电除尘器和袋式除尘器都能满足要求,尤其是袋式除尘器,除尘效率可达到100%。为作出更合理的选择,不妨进一步对两者作一个整体比较:表3
14、2 两种除尘器的比较比较项目袋式除尘器电除尘器理想含尘浓度(g/m3)0.21099%95%压力损失/Pa1000200300设备费用较低较高操作维护费略高较低对比发现:袋式除尘器对110m范围的粉尘除尘效率最高,其理想含尘浓度为0.210g/m3,也与题设条件符合,相对优越于电除尘器,投资运行维护费用也并无多大劣势。从适用范围、除尘效率、压力损失、设备运行费用等综合来看,袋式除尘器具有明显的优势,因此本设计采用袋式除尘器。二、袋式除尘器规格选择不同品牌不同型号的袋式除尘器,滤袋种类、清灰方式、处理风量、产品规格等相差很大,因此选择一个合适的袋式除尘器至关重要。选择袋式除尘器主要遵循以下几个
15、原则:1. 净化效率:除尘器首先必须保证处理过后的气体满足排放标准规定的排放要求。2. 处理流量:根据含尘气体流量选择合适规格的除尘器,太小满足不了处理要求,太太则会大材小用,造成浪费,而且费用高、能耗大、占地广。3. 滤料:滤料是组成袋式除尘器的核心部分,其性能对袋式除尘器操作有很大影响。不同材质的滤料容尘量、吸湿性、耐温、耐磨性、耐酸碱性、使用寿命等都有差别,自然价格也不一样。4. 清灰方式:清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环,常用的清灰方式有三种,机械振动清灰、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰等。其中以脉冲喷吹清灰方式最新,可以进行全自动清灰,过滤负荷较高,滤袋磨损减轻,运行安全可靠,应用也越
16、来越广泛。本设计参考粉尘特性,车间规模、标准要求等情况选择由江苏博士净化设备有限公司生产的PL-3500袋式除尘器,该产品主要特点:1.滤袋采用针刺压光聚酯材料,长方形折叠过滤袋。2.风机采用合金铝叶轮,减少空载旋转重量及启动的负载,噪音低。3.过滤袋振尘采用手动/自动两种方式。4.粉尘收集,箱体内部设有滑动式抽屉收集箱,便于收集粉尘。表3-3 PL-3500袋式除尘器工作参数PL-3500袋式除尘器电压V380功率kW2.6空气流量m3/h3500压力损失Pa600收集箱体积L55吸入口径mm200过滤面积m215.3过滤风速m/s3.48噪音dB80外形尺寸mm7907301880第四章
17、管道系统设计在净化系统中用以输送气流的管道称为风管,风管的作用是使系统的设备和部件连成一个整体。管道系统设计的内容主要是根据现场实际情况布置管道,根据集气罩的流量以及净化设备的要求来完成管道的参数设计。一、管道系统布置(一)管道系统的布置原则管道布置应从系统总体布局出发,既要考虑系统的技术经济合理性,又要与总图,工艺、土建等有关专业密切配合,统一规划,力求简单、紧凑,缩短管线,减少占地和空间,节省投资,不影响工艺操作、调节和维修。另外,输送不同介质的管道,布置原则不完全相同。本设计主要参考以下几点要求:1、符合有关布置规范和国家有关法规,保证生产安全;2、便于生产管理,安装、操作、检修方便;3
18、除尘管道力求顺直,保证气流通畅,要有足够的流速防止积尘;4、经济效果要好,简洁紧凑,整齐美观;5、要留有发展余地,考虑到其他设备的布置及进出。(二)管道系统布置产尘设备和除尘器位置都已确定,根据布置原则,设计管道布置如图所示(水平横管距地面高度3.5m):图4-1 管道平面布置图图4-2 管道布置轴测图二、管道参数的确定(一)入口管管径和流速计算 当气体的流量一定时,若流速选高了,则管道断面尺寸小,材料消耗少,一次投资减少。但系统压力损失增大,噪声增大,动力消耗增大,运转费用增高。对于除尘管道,还会增加管道的磨损。反之,若流速选低了,噪声和运转费用降低,但一次投资增加。对于除尘管道,还可能发
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