某冶炼厂炼钢车间通风除尘系统设计.docx
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某冶炼厂炼钢车间通风除尘系统设计
某冶炼厂炼钢车间通风除尘
系统设计
课程设计说明书
专业班级：
组名：
学号：
姓名：
指导教师：
年月日
1课程设计目的…………………………….………………….……4
2课程设计内容和要求……………………….………………….…4
2.1课程设计的内容…………………………….………………4
2.2课程设计的基本要求………………………….………….…4
3风机选型…………………………………….…………….…….…4
3.1输送气体的性质…………………….….………………….…4
3.2需风量、风压……………………………….…….…………...…5
3.3风机选型……………………………………….………….…5
4除尘器选型………………………………………….…………..…6
4.1满足排放标准规定………………………….….……………7
4.2粉尘性质………………………………….…………….…..…9
4.3除尘器选型……………………………………………..…….9
4.4反吹袋式除尘器介绍………………………………….….…10
4.5隧道气温……………………………………………….……10
5课程设计总结……………………………………………….…….11
参考书目………………………………………………………….….11
1课程设计目的
课程设计是课程教学中的一项重要内容，是教学计划中综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
本次课程设计是在学习《工业通风》的基础上，综合运用所学的理论知识，完成通风系统设计，计算排风量，进行通风管道的水力计算，平衡并联管路的阻力，选择合适的风机等。
其目的是通过课程设计使学生对工业通风知识有全面的掌握和应用，对工程设计有初步的认识，阀强学生的识图、绘图能力培养学生综合运用通风与除尘理论知识、独立分析和解决工程实际问题的能力。
2课程设计内容和要求
2.1课程设计的内容
1）设备选型：
风机选型（输送气体性质、所需风量、风压）；
2）除尘器选型（满足排放标准规定、粉尘性质、气体温度）；
2.2课程设计的基本要求
1）通过课程设计，要求学生对通风与除尘设计内容和过程有较全面地了解和掌握，熟悉有关通风问题的设计规范、规程、手册和工具书。
2）在教师指导下，独立完成课程设计任务指导书规定的全部内容。
问题分析与计算要求正确、文理通顺、方案合理、表达清晰，符合课程设计要求。
3风机选型
3.1输送气体的性质
除电炉以外的其他设备产生的烟气中主要是以空气为主，烟气成分与所冶炼的钢种、工艺操作条件、熔化时间及 排烟方式有关，且变化幅度较宽。
电炉烟气中还存在着极少量的NOX和SOX等，其中NOX的产生是因为空气中的N2和O2在炉内由于高温电弧的加热作用化合而成。
另外有些电炉采用重油助燃也会产生少量的NOX和SOX，产生量的多少取决于重油的使用量和S的含量。
所以为了降低烟气中的NOX和SOX，就必须改变或采用少的重油。
烟气中含尘量的大小和炉料的品种、清洁度及所含杂质有关，也与冶炼工艺和操作有关。
烟气含油量相对电炉炼钢而言，含油量的大小同样与炉料的品种、清洁度及所含杂质有关，特别是工艺采用的带重油烧嘴的电炉。
二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途，但有时也会对人体造成危害。
二氧化硅的粉尘极细，比表面积达到100m2/g以上（全自动F-Sorb2400氮吸附BET比表面积测试仪），可以悬浮在空气中，如果人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（因硅旧称为矽，硅肺旧称为矽肺）。
硅肺是一种职业病，它的发生及严重程度，取决于空气中粉尘的含量和粉尘中二氧化硅的含量，以及与人的接触时间等。
长期在二氧化硅粉尘含量较高的地方，如采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷、制耐火材料等场所工作的人易患此病。
因此，在这些粉尘较多的工作场所，因采取严格的劳动保护措施，采用多种技术和设备控制工作场所的粉尘含量，以保证工作人员的身体健康。
3.2需风量、风压
通风机风量
：
=1.15×6060.6=6970m³/h≈1.94m³/s
通风机静压
：
=（954.6+1120.5）×1.16=2792Pa
3.3风机选型
风机根据工作区域不同分布，对粉尘和各种气体浓度比较大的工作区域采取多个风机共同作用，几个为一组的方式，沿着尾气处理排放的方向布置。
为了满足铸造车间内的环境要求，通风机通常配有整体消声器。
在调节空气质量的同时，通风机可达到减小噪声的作用，经叶轮作功后，从通风机出口高速喷出，把铸造车间内的污浊空气迅速排出车间外，使一氧化碳等有害气体的浓度降低到允许值，达到更新铸造车间内空气的目的。
3.3.1离心式通风机
离心通风机主要由叶轮、机壳、进风口等部分配直联电机而组成。
1）叶轮由10个后倾的圆弧薄板型叶片、曲线型前盘和平板后盘组成。
均用钢板制造，并经动、静平衡校正，空气性能良好，效率高、运转平稳。
2）机壳做成二种不同型式。
一种机壳作为整体，不能拆开。
一种的机壳制三开成式，除沿中分水平面分为二半外，上半部再沿中心线垂直分为两半，用螺栓连接。
3）进风口制成整体，装于风机的侧面，与轴向平行的截面为曲线形状，能使气体顺利进入叶轮，且损失较小。
4）传动部分由主轴、轴承箱、滚动轴承、带轮组成。
离心式通风机的主要参数
型号
风压（mmH2O）
风量（m3/h）
功率（KW）
转速（rpm）
重量（kg）
外形尺寸（mm）
4-72-2.8A
60-97
1330-2450
1.5
2840
75
492×577×570™
4-72-3.2A
80-127
1975-3640
2.2
2840
120
526×649×596
4-72-3.6A
109-165
2930-5408
3
2890
140
619×725×694
4-72-4A
134-204
4020-7420
5.5
2900
170
712×792×734
4-72-4.5A
170-258
5730-10580
7.5
2900
190
743×891×766
4-72-5A
224-324
7950-14720
15
2930
290
856×984×934
4-72-6C
231-370
12300-22629
30
2600
250
817×1183×1009
4-72-8C
188-252
17920-31000
22
1600
390
995×1570×1313
3.3.2NSL系列射流风机技术特点
NSL系列射流风机，根据通风形式的不同，分为NSL-U型单向射流风机和NSL-R型双向可逆射流风机两大类型。
NSL-U型射流风机，一般用作单向通风；在特殊情况下风机反转，可提供50%～80%的正向推力。
NSL-R型射流风机，可用作双向通风，方便用户对气流方向的控制，风机正、反转时的推力和风速基本相等。
NSL系列射流风机具有同下特点：
（1）性能范围宽，最大一种风机推力可达2100牛顿，用户有更大的选择余地。
（2）先进的气动设计使得风机具有效率高、推力大和噪音低的优点。
（3）叶片与轮毂均由铝合金压力铸造产成，经金相分析、X光射线探伤检验，有足够的强度。
精确平衡的叶轮，使风机运转平稳，符合高速运行的要求。
（4）特殊设计的消声器有效地控制了风机噪声；考虑到用户的不同要求，有1D长度与2D长度两种规格的消声器可供用户选用。
（5）可配用双速电机，用户可根据隧道内的车流密度等情况取定风机的运行状态，以达到风机运行成本和节约电能的目的。
（6）配有专用电动机，在-250℃～500℃的环境下可长期可靠运转。
其中电机轴承寿命按L10标准计算可达20000小时以上。
（7）风机叶轮设计时已考虑高温下的热膨胀系的和强度要求，专用电机可保证风机在火灾高温下可靠运行。
（8）结实可靠、轻便、合理，易拆、易装，方便用户维护保养
根据通风机的风量和风压，选用排尘离心风机7-40-11No8，当转速为n=2000r/min，全压为3120Pa时，风量为9500m³/h。
配套电机型号为Y180L-4，电机功率为N=22kw。
4除尘器选型
4.1满足排放标准规定
表5－1工作场所空气中粉尘容许浓度
序号
粉尘种类
时间加权平均容许浓度（mg/m3）
总粉尘
呼吸性粉尘
1
煤尘（游离SiO2含量＜10%）
4
2.5
2
水泥粉尘
4
1.5
3
矽尘
10%≤游离SiO2含量≤50%
1
0.7
50%＜游离SiO2含量≤80%
0.7
0.3
游离SiO2含量＞80%
0.5
0.2
4
大理石粉尘
8
4
5
电焊烟尘
4
---
6
石膏粉尘
8
4
7
白云石粉尘
8
4
8
玻璃钢粉尘
3
---
9
茶尘
2
---
10
沉淀SiO2（白炭黑）-
5
---
11
二氧化钛粉尘
8
---
12
沸石粉尘
5
---
13
酚醛树脂粉尘
6
---
14
谷物粉尘（游离SiO2含量＜10%）
4
---
15
硅灰石粉尘
5
---
16
硅藻土粉尘（游离SiO2含量＜10%）
6
---
17
滑石粉尘（游离SiO2含量＜10%）
3
1
18
活性炭粉尘
5
---
19
聚丙烯粉尘
5
---
20
聚丙烯腈纤维粉尘
2
---
21
聚氯乙烯粉尘
5
---
序号
粉尘种类
时间加权平均容许浓度（mg/m3）
总粉尘
呼吸性粉尘
22
聚乙烯粉尘
5
---
23
铝尘
铝金属、铝合金粉尘
氧化铝粉尘
3
4
---
---
24
麻尘（游离SiO2含量＜10%）
亚麻
黄麻
苎麻
1.5
2
3
---
---
---
25
棉尘
1
---
26
木粉尘
3
---
27
凝聚二氧化硅粉尘
1.5
0.5
28
膨润土粉尘
6
---
29
皮毛粉尘
8
---
30
人造玻璃质纤维
玻璃棉粉尘
矿渣棉粉尘
岩棉粉尘
3
3
3
---
---
---
31
桑蚕丝尘
8
---
32
砂轮磨尘
8
---
33
石灰石粉尘
8
4
34
石棉（石棉含量＞10%）
粉尘
纤维
0.8
0.8f/ml
---
---
35
石墨粉尘
4
2
36
炭黑粉尘
4
---
37
碳化硅粉尘
8
4
38
炭纤维粉尘
3
---
序号
粉尘种类
时间加权平均容许浓度（mg/m3）
总粉尘
呼吸性粉尘
39
稀土粉尘（游离SiO2含量＜10%）
2.5
---
40
洗衣粉混合尘
1
---
41
烟草尘
2
---
42
萤石混合性粉尘
1
---
43
蛭石粉尘
3
---
44
云母粉尘
2
1.5
45
珍珠岩粉尘
8
4
46
重晶石粉尘
5
---
47
*其他粉尘
8
---
4.2粉尘性质
钢铁企业生产时所产生的粉尘成分多为中性矿物粉尘， 而电炉炼钢产生的粉尘含铁成分最高，具有回收利用价值。
电炉第四孔（或第２孔）出口处的粉尘成分与电炉所炼钢种 有关。
冶炼普通钢时，粉尘中的氧化锌和铁的含量一般较高， 可回收利用作为氧化剂代替矿石脱磷、脱硫，但需注意粉中的锌、铅、铬含量对不同钢种冶炼的影响，特别是对冶炼 不锈钢种的影响。
冶炼不锈钢时粉尘中含有三氧化二铬、和 氧化镍，这些粉尘更应回收利用，一般可采用粉尘冷压块装 置，所用黏结剂可以是废纸粉，也可以是石灰等副原料（目前 还不成熟）；粉尘热压块装置因回转窑能耗大，压块成品率低 而影响起推广应用。
下表为典型不锈钢电炉的粉尘成分。
表２典型不锈钢电炉的粉尘成分成分
4.3除尘器选型
静电除尘系统由除尘机和附属设备组成。
为确保集尘、除尘效果需要配备水处理装置、送风机、控制器、高压发生机、计测器等装置。
工作机理是在带负电放电极周围的空气被电离形成电晕区,电晕区内的空气电离后,正离子很快向负极移动,负离子向带正电的集尘板方向移动,尘粒会沉积在集尘板上,当尘粒达到一定数量后由清灰机构来完成清洗工作,将尘粒清洗掉或做固化处理,完成清尘工作。
静电除尘机的净化率随着集尘板的有效长度增加、极板间隔的减少而增大,但同时空气的阻力也增加。
所以要根据实际情况选择集尘板的长度及间隔。
常用的除尘器主要有分室反吹袋式除尘器，机械回转扁布除尘器，低压脉冲长袋除尘器，三种除尘器各有优缺点。
分室反吹处理风量范围宽，尤适于大风量系统；备品备件少，维护量小；如采用内滤，滤袋安装时不需骨架，滤袋无磨损，换袋简单干净；反吹风机清灰，对外围条件要求少。
其缺点是相对面积较大；清灰能力中等。
机械回转扁布袋除尘器设备紧凑，占地面积较小；反吹风机清灰，对外围条件要求少。
其缺点是过滤面积受限制；换袋困难，布袋易磨损，人直接接触粉尘；若过滤风速偏高，常有清不下灰的现象。
低压脉冲长袋除尘器气布比高，设备紧凑，占地面积小，适于处理中等风量系统；压缩空气直喷式清灰，动力大，效果好，运行阻力低。
其缺点是布袋直径受限制；零部件多，脉冲阀易损坏，维护、维修量大；外围条件要求多；压缩空气要除油除水；有骨架外滤，布袋易磨损；换袋时人接触粉尘。
综合各方面因素考虑，认为在电炉烟尘治理中选用分室反吹袋式除尘器比较适宜。
4.4反吹袋式除尘器介绍
4.4.1工作原理
袋式除尘器的过滤机理是一个综合效应的结果，如重力、惯性力、碰撞、静电吸附、筛滤作用等。
当含烟尘、粉尘气体经进气口进入除尘器，较大的粉尘颗粒因截面积的增大，风速下降，而直接沉降；较小的烟尘、粉尘颗粒被滤袋阻留在滤袋表面。
经过滤袋的净化气体，经出气口，由引风机排出。
随着过滤的不断进行，滤袋表面的烟尘、粉尘越积越多，滤袋阻力不断升高，当设备阻力达到一定的限值时，滤袋表面积聚的烟尘、粉尘需及时清除；在外力（主要是脉冲压缩气体、反吹风气体、机械振打等）的作用下，抖动和反吹滤袋，将附着在滤袋表面的烟尘、粉尘清除，使滤袋再生，周而复始，实现连续过滤，以保证设备连续稳定运行。
4.4.2特点
1、过滤风速一般为0.5-1m/min，滤袋使用寿命较长。
2、尘器采用5-10米的大长袋，使单位过滤面积所需的占地面积较小。
3、适于大流量烟尘、粉尘处理。
4、设备故障率低；操作、维护简单容易，费用低。
5、分室停风逆气流三状态清灰，清灰效果好；
4.4.3技术参数
序号
型号
过滤面积m2
过滤风速V（m/min）
处理风量L（m3/h）
袋长（m）
圈数（圈）
袋数（袋）
入口含尘浓度（g/Nm3）
设备阻力（pa）
公称
实际
1
24ZCⅡ200
40
38
≤1.5
≤3600
2.0
1
24
<15
<1200
2
24ZCⅡ300
60
57
≤1.5
≤5400
3.0
1
24
<15
<1200
3
24ZCⅡ400
80
76
≤1.5
≤7200
4.0
1
24
<15
<1200
4
72ZCⅡ200
110
114
≤1.5
≤9900
2.0
2
72
<15
<1200
5
72ZCⅡ300
170
170
≤1.5
≤15300
3.0
2
72
<15
<1200
6
72ZCⅡ400
230
228
≤1.5
≤20700
4.0
2
72
<15
<1200
7
114ZCⅡ300
340
340
≤1.5
≤30600
3.0
3
144
<15
<1200
8
114ZCⅡ400
450
455
≤1.5
≤40500
4.0
3
144
<15
<1200
9
114ZCⅡ500
570
569
≤1.5
≤51300
5.0
3
144
<15
<1200
10
240ZCⅢ400
760
758
≤1.5
≤60400
4.0
4
240
<15
<1200
11
240ZCⅢ500
950
948
≤1.5
≤85500
5.0
4
240
<15
<1200
12
240ZCⅢ600
1140
1138
≤1.5
≤126000
6.0
4
240
<15
<1200
4.4.4除尘器的选用
1、过滤风速的选定：
过滤风速是指通过滤料的风速（m/min）,也称气布比。
过滤风速的选取需按照过滤介质的特性、温度、湿度、粉尘浓度、清灰方式及滤料性质等多方面的因素综合考虑。
过滤风速不仅决定了除尘器的大小，而且对通过滤料的阻力、除尘效率、清灰效率等有很大的影响。
一般袋式除尘器的过滤风速取值范围在0.5-2.5m/min之间。
2、过滤面积的计算，按如下公式进行：
An=Q/60Vn（m²）=6970/（60*1.68）=69m²
式中，An—净过滤面积，m²
Q—处理风量，也称处理烟气量，m³/h
Vn—净过滤风速，m/min
3、运行温度及滤料的选取：
除尘器的运行温度直接影响到滤料的选取：
除尘器的入口温度不同，所选的滤料也不同。
根据计算结果，应选择24ZCⅡ400型反吹袋式除尘器。
5课程设计总结
课程设计是培养学生识综合运用所学知、发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的只有理论知识是远远不够的只有把所学的理论知识与实践相结合起来才能达到学习的目的。
此次课程设计不但培养了我们综合运用所学知识发现,提出,分析和解决实际问题和动手能力而且也让我们体会到团队的力。
参考书目：
［1］柴诚敬，刘国维，李阿娜，《化工原理课程设计》[M]，天津，天津科学技术出版社，1994年
［2］马中飞，沈恒根，《工业通风与除尘》，北京，中国劳动社会保障出版社，2009年
［3］孙一坚，沈恒银，《工业通风》（第四版），北京，中国建筑工业出版社，2010年
［4］孙晓扬，《建筑设计与自然通风》，北京，中国电力出版社，2012年
［5］唐敬麟,张禄虎,《除尘装置系统及设备设计选用手册》,化学工业出版社。
［6］周兴求,叶代启,《环保设备设计手册》-大气污染控制设备,化学工业出版社。
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