B厂磨削车间通风除尘系统设计设计Word下载.doc
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3.9配套电机选择 21
4.烟囱的设计 22
5.结束语 23
6.参考文献 24
7.附录 25
1前言
人类在生产和生活的过程中，需要有一个清洁的空气环境（包括大气环境和室内空气或境）。
因此，就要在生产和生活的过程采用通风和除尘技术。
通风工程在我国实现四个现代化的进程中，一方面起着改善居住建筑和生产车间的空气条件，保护人民健康、提高劳动生产率的重要作用；
另一方面在许多工业部门又是保证生产正常进行，提高产品质量所不可缺少的一个组成部分。
工业通风是控制车间粉尘、有害气体或蒸气和改善车间内微小气候的重要卫生技术措施之一。
其主要作用在于排出作业地带污染的或潮湿、过热或过冷的空气，送入外界清洁空气，以改善作业场所空气环境。
工业通风按其动力来源分为自然通风和机械通风。
自然通风依靠室内外空气温度差所形成的热压和室外风力所形成的风压而使空气流动；
机械通风则依靠通风机所形成的通风系统内外压力差而使空气沿一定方向流动。
净化工业生产过程中排放出的含尘气体称为工业除尘。
风机生产行业引进国外技术，改变了以往风机全压偏小、不适用于除尘系统的状况。
新产品不但全压满足除尘工程的需求，而且噪声低、机械效率高、振动小，并有较好的防磨措施。
除尘系统风量调节技术的应用越来越普遍。
以往仅靠液力耦合器使风机变速，现在已有多种变频调速器，适用于不同规格的电机，因而风量调节更易实现。
除尘系统风量调节，离不开流量监测，已开发出含尘气体流量连续监测装置，具有不堵、阻力小、应用方便等特点，在除尘系统运行中发挥了很好的作用。
有些生产过程如原材料加工、食品生产、水泥等排出的粉尘都是生产的原料或成品，回收这些有用原料，具有很大的经济意义。
在这些部门，除尘设备既是环保设备又是生产设备。
工业防尘技术的前景是广大的：
1、工业防尘法规更完善，执法更强化。
进入21世纪，我国经济将继续高速发展，公众对工作和生活环境的要求将更高，有关法规更趋完善，执法力度将更为加强。
工业防尘技术必须在高效、低耗、可靠、方便等方面达到一个新的水平。
2、加强工业防尘技术标准的建设。
目前，许多防尘设施不规范，标准化程度差，质量不高，达不到预期效果。
在尘源控制方面，尤显薄弱，工业防尘技术标准化问题，已直接影响工业防尘工作的进行。
3、工业防尘技术将与生产工艺更紧密结合。
首先，积极促进生产工艺及设备的改进，努力实现本质无害化，达到事半功倍之效；
其次，工业防尘技术应力求促进产品产量和质量的提高；
再者，应更方便操作和维修。
4、工业防尘将紧密结合节能。
通过工业防尘技术的实施，使生产工艺简化，生产能耗降低；
促进二次能源的回收；
在保证防尘效果的同时，尽量减少处理风量，降低系统阻力，从而降低自身能耗等等。
在工业生产中把气体与粉尘微粒的多相混合物的分离操作称为工业除尘，该除尘操作过程是将粉尘微粒从气体中分离下来。
本通风除尘系统的设计对象是一个工厂的打磨车间，工厂在打磨过程中会产生细小粉尘，对工厂内部和周围区域的空气环境造成污染，会影响到厂内工人和周围居民的身体健康，并会对周围的生态环境造成一定程度的危害。
国家规定在大、中及小型工厂中，凡与粉尘有关的工序必须有防尘设计。
生产过程和规模不断改变，防尘设计中系统与设备应生产规模相适应，有效地进行工业防尘需要在技术上有一套与生产工艺特点相适应的措施。
本设计试选用旋风除尘器进行该打磨车间通风除尘系统的设计，以期降低空气中粉尘浓度，维持工厂和周围区域良好的空气环境，以防粉尘对工人和周围居民造成危害。
2.车间的情况简介
本打磨车间打磨的是铁件，共有两种型号的打磨机：
A型与B型。
其中A型打磨机共8台，外形尺寸（mm）为700×
600（长×
宽）；
B型打磨机共8台，外形尺寸（mm）为700×
宽）。
已知A型打磨机产尘量为8kg/h，B型打磨机产尘量为10kg/h。
要求对A型与B型打磨机的粉尘选用合适的集气罩进行收集，打磨机工作台距二楼地面高1.2m。
控制点的控制风速Vx=5.5m/s
本通风系统的打磨车间位于厂房的二楼，二楼地面标高为4.0m。
打磨车间的平面图如图1所示。
图1打磨车间平面布置图
本系统产生粉尘的粒径特性：
粉尘分布如表1所示。
表1粉尘粒径分布情况
平均粒径d（μm）
粒级分布f（%）
累计粒级分布f′（%）
25
3
50
7
10
75
13
23
100
70
93
125
6
99
150
1
含尘空气密度为1.204kg/m3，气体温度为常温。
3.打磨车间通风除尘系统设计
3.1打磨车间产生的粉尘及危害
粉尘对人体的危害同粉尘的性质、粒径大小和进入人体的量有关。
粉尘的化学性质是危害人体的主要因素。
因为化学性质决定它在体内参与和干扰生化过程的程度和进度，从而决定危害的性质和大小。
有些毒性强的金属粉尘（铬、锰、铬、铅等）进入人体后，会引起中毒以致死亡。
粉尘大多都能直接对肺部产生危害。
一般粉尘进入人体肺部后，可能引起各种尘肺病。
有些非金属粉尘如该车间产生的石棉性粉尘由于吸入人体后不能排除，将变成矽肺、石棉肺或尘肺。
粉尘粒径的大小也是危害人体的另一个重要因素。
粉尘粒径小在空气中不易沉降，也难于被捕集，造成长期空气污染，同时易于随空气吸入人的呼吸道深部。
粉尘的表面还可以吸附空气中的有害气体、液体及细菌病毒等微生物，是污染物质的媒介物。
该车间生产的粉尘为粒径0.5～1μm的粉尘，此粉尘能进入人体的肺泡，如果在肺泡内沉淀下来将使肺泡成为吸收有害物的主要地点，而且被肺泡吸收后不经肝脏的排毒作用，直接被血液及淋巴液输送至全身，将对人体产生很大的危害.
若工人在该车间工作时间越长久，粉尘通过呼吸道、皮肤、消化道进入人体的量就越多对人体的影响就越大。
同时，粉尘对生产的影响主要是降低产品质量和机器的工作精度；
还使光照度和能见度降低，影响室内作业的操作。
3.2通风除尘系统划分
根据图纸可知,打磨车间的室内设备布置室内条件相同,因此空气处理、通风除尘要求和室内参数也一致,根据划分同一系统的原则，同时为了方便应用,这里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的系统。
整个系统设备分为：
两个接受式侧排气罩，相关风管，一个袋式除尘器，一个风机和相配套的电机等。
3.3集气罩的选择
集气罩，是烟气净化系统污染源的收集装置，可将粉尘及气体污染源导入净化系统，同时防止其向生产车间及大气扩散，造成污染。
其性能对净化系统的技术经济指标有直接的影响。
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。
密闭罩：
将污染源的局部或整体密闭起来，在罩内保持一定负压，可防止污染物的任意扩散。
特点：
所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内气流干扰，设计中应优先选用。
结构形式：
局部密闭罩、整体密闭罩、大容积密闭罩局部密闭罩特点：
体积小，材料消耗少，操作与检修方便。
适用：
产尘点固定、产尘气流速度较小且连续产尘的地点。
整体密闭罩特点：
容积大，密闭性好。
多点尘源、携气流速大或有振动的产尘设备。
大容积密闭罩 特点：
容积大，可缓冲产尘气流，减少局部正压，设备检修可在罩内进行。
多点源、阵发性、气流速度大的设备和污染源。
排气柜：
排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行。
A、排气口在操作口对面，操作口气流分布较均匀，有害气体外逸的可能性较小。
B、排气口设在柜顶，操作口上部形成较大进气流速，而下部进气流速较小，气柜内易形成涡流，可能造成有害气体外逸 C、在对面和顶部同时设置排气口
外部吸集、排气罩：
通过罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起来的集气罩。
结构简单，制造方便；
但所需排风量较大，且易受室内横向气流的干扰，捕集效率较低。
常见形式：
顶吸罩、侧面吸罩、底吸罩、槽边吸气罩
接受式集气罩：
接受由生产过程（如热过程、机械运动过程）中产生或诱导出来的污染气流的一种排气罩。
罩口外的气流运动不是由于罩子的抽吸作用，而是由于生产本身过程产生。
集气罩的设计选择原则：
1.改善排放粉尘有害物的工艺和环境，尽量减少粉尘排放及危害。
2.集气罩尽量靠近污染源并将其包围起来。
3.决定集气罩的安装位置和排气方向。
4.决定开口周围的环境条件。
5.防止集气罩周围的紊流。
6.决定控制风速。
故，本设计采用接受式侧排气罩。
当车间内有不同的送、排风要求，或者车间面积较大，送、排风点较多时，为了便于运行管理，常分设多个送、排风系统。
划分的原则：
1、空气处理要求相同时、室内参数要求相同的，可划为一个系统。
2、同一生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为一个系统。
3、同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不大时，宜合为一个系统。
4、有毒和无毒的生产区，宜分开设置通风系统和净化系统。
若不要求回收，并且混合后不会爆炸或者混合后不会导致风管内结露的，可以合为一个系统。
5、排风量大的排风电位于风机附近，不和远处排风量小的排风点和为同一个系统
根据以上原则，各工艺设备产生的有害物成分，及厂区平面布置图，各设备参数见表3.3.1。
表3.3.1参数表
区域
设备台数
设备工艺
尺寸
排风罩形式
有害物成分
设计参数
第一
工作
8
打磨平台
700×
600
接受式侧排气罩
粉尘
距离地面1.2m
A型产尘量为8kg/h
第二
B型产尘量为10kg/h
图3.3.2打磨机排气罩设计位置简图
3.4风管设置
3.4.1输送管道的布置原则
一般情况下，管道配置应遵循下列一般性原则。
（1）管道系统配置应从总体布局考虑，对全车间管线通盘考虑，统一规划，合理布局，力求简单、紧凑、实用、美观，而且安装、操作、维修方便，并尽可能缩短管线长度，减少占地与空间，节省投资。
（2）对于有多个污染源的场合，可以分散布置多个独立系统，也可以采用集中布置成一个系统。
在划分系统时，要考虑输送气体的性质。
当污染物混合后会引起燃烧、爆炸；
不同温度、湿度的烟气混合后会引起管道内结露；
或者因烟尘性质不同而影响净化效率及综合利用时，则不能将其合在一个净化系统内进行处理。
除此之外，课考虑采取集中或组合式净化系统来处理各种受污染气体，获得最佳的净化效果和经济效益。
（3）管道布置应力求顺直、减少阻力。
一般圆形管道强度大、耗用材料少，但占用空间大。
矩形管件占用空间小、容易布置。
管道铺设分明装和暗装，应尽量明装，不宜明装方采用暗装，以方便检修。
管道应尽量集中成列、平行安装，并尽可能靠墙、梁、柱、设备及管道之间要保持一定距离，以满足安装、施工、管理、维修及热胀冷缩等诸因素的要求。
（4）尽量避免遮挡室内采光和妨碍门窗的开闭；
应避免通过电动机、配电盘、仪表盘上方；
应不妨碍设备、管件、阀门和人孔的操作和检修；
应不妨碍吊车通过。
（5）水平管道的敷设应有一定的坡度，以便于放水、放气、疏水和防止积尘。
（6）以焊接为主要连接方式的管道中，应设置足够数量的法兰，方便检修、安装。
（7）管道和阀件不宜直接支承在设备上，需单独设置支架和吊架；
保温管的支架应设管托；
管道的焊缝应布置在施工方便和受力小的位置，焊缝不得位于支架处。
（8）对于除尘系统的管道，在采用水平敷设时，应保证足够的流速，以防积尘。
一般尽可能采用垂直或倾斜敷设，倾斜角度不小于烟尘的安息角。
对于容易积尘的管道应设置清灰孔。
当气体含尘浓度较大时，应将风机设于净化装置后面。
3.4.2风管断面形状
风管断面形状有矩形和圆形两种，两者相比，在相同断面积时圆形风管的阻力小、材料省、强度也大、直径比较小、容易制造且保温亦很方便。
当风管中流速较高，风管直径比较小时，例如除尘系统和高速空调系统都采用圆形风管。
因此，本通风管道设计中也采用圆形断面。
3.4.3风管材料
风管的材料应根据使用要求和就地取材的原则选用。
薄钢板是最常用的材料，有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种。
他们的优点是易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度。
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。
一般通风系统采用0.5～1.5mm的薄钢板。
3.5排风口位置的确定
根据由工业通风（第三版孙一坚主编）书中规定，在一般情况下，通风排气立管出口至少高出屋面0.5m，车间的高度为4m,所以，该设计里面排风口设在高度为4.5m的伞形风帽上。
3.6除尘器的选择
3.6.1旋风除尘器简介
自1886年摩尔斯第一台圆锥形旋风除尘器问世以来的百余年里，许多学者对其流场特性、结构、型式、尺寸比例的研究一直进行着。
范登格南于1929—1939年对旋风除尘器气流型式的研究发现了旋风除尘器中存在的双蜗流。
1953年特林丹画出了旋风除尘器内的流线。
20世纪70年代西门子公司推出带二次风的旋流除尘器。
1983年许宏庆在论文中提出旋风除尘器内径向速度分布呈现非轴对称性现象，研究出抑制湍流耗散的降阻技术。
2001年浙江大学研究发现除尘器方腔内的流场偏离其几何中心，并呈中间为强旋流动和边壁附近为弱旋的准自由蜗区的特点。
随着数学模型的完善和计算机仿真的引人，旋风除尘器的研究与设计将更为深人。
虽然对旋风除尘器的运行机理做了大量的研究工作，但由于旋风除尘器内部流态复杂，准确地测定有关参数比较困难，因而牵今理论上仍不十分完善，捕集小于5nm尘粒的效率不高。
旋风除尘器的优点是结构简单，造价便宜，体积小，无运动部件，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大；
缺点是除尘效率不高，对于流量变化大的含尘气体性能较差。
旋风除尘器可以单独使用，也可以作多级除尘系统的预级除尘之用。
3.6.2旋风除尘器工作原理以及选择原则
旋风除尘器由筒体、锥体、进气管、排气管和卸灰管等组成，如下图1所示。
旋风除尘器的工作过程是当含尘气体由切向进气口进人旋风分离器时气流将由直线运动变为圆周运动。
旋转气流的绝大部分沿器壁自圆简体呈螺旋形向下、朝锥体流动，通常称此为外旋气流。
含尘气体在旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的尘粒甩向器壁。
尘粒一旦与器壁接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和向下的重力沿壁面下落，进人排灰管。
旋转下降的外旋气体到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。
根据“旋转矩”不变原理，其切向速度不断提高，尘粒所受离心力也不断加强。
当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风分离器中部，由下反转向上，继续做螺旋性流动，即内旋气流。
最后净化气体经排气管排出管外，一部分未被捕集的尘粒也由此排出。
自进气管流人的另一小部分气体则向旋风分离器顶盖流动，然后沿排气管外侧向下流动；
当到达排气管下端时即反转向上，随上升的中心气流一同从排气管排出。
分散在这一部分的气流中的尘粒也随同被带走。
旋风除尘器的选择原则
选型原则有以下几方面。
（1）旋风分离器精华气体量应与实际需要处理的含尘气体量一致。
选择除尘器直径是应尽量小些。
如果要求通过的风量较大，可采用若干个小直径的旋风除尘器并联为宜；
如气量与多管旋风除尘器相符，以选多管除尘器为宜。
（2）旋风除尘器入口风速要保持18-23m/s，低于18m/s时，其除尘效率下降；
高于23m/s时，除尘效率提高不明显，但阻力损失增加，耗电量增高很多。
（3）选择除尘器时，要根据工况考虑阻力损失及结构形式，尽可能使之动力消耗减少，且便于制造维护。
（4）旋风除尘器能捕集到的最小尘粒应等于或稍小于被处理气体的微尘历度。
（5）当含尘气体温度很高时，要注意保温，避免水分在除尘器内凝结。
假如粉尘不吸收水分。
露点为30~50℃时，除尘器的温度最少应高出30℃左右；
假如粉尘吸水性较强、露点为20~50℃时，除尘器的温度应高出露点温度40~50℃。
（6）旋风除尘器结构的密闭要好，确保不漏风，尤其是负压操作，更应该注意卸料索风装置的可靠性。
（7）易燃易爆粉尘（如煤粉）应设有防爆装置。
防爆装置的通常做法是在人口官道上加个安全防爆阀门。
（8）当粉尘粘性较小时，最大允许含尘质量浓度与旋风筒直径有关，即直径越大其允许含尘质量浓度也越大。
3.6.3旋风除尘器中的流场
旋风除尘器内的流场分布如图2所示。
旋风除尘器的除尘上作原理是基于离心力作用。
由于旋风除尘器内部流动的复杂性，只能把三维速度对旋图2旋风除尘器内的流场分布风除尘器捕集、分离等性能所起作用进行分析
3.6.4切向速度
切向速度分布曲线如图3所示，在同一横截面上，切向速度与旋风除尘器半径r成反比变化，即随半径R的减小切向速度逐渐增大。
图3切向速度分布
在半径Rm=0.6~0.7Ro（排气管半径）处，切向速度达到最大。
3.6.5径向速度
径向速度是影响旋风除尘器分离性能的重要因素。
径向速度分布如图4所示。
径向速度方向有向内（旋蜗中心）形成内向流，有向外（筒壁）形成外向流。
内向流可以使尘粒沿半径方向，由外向里推至旋蜗中心，阻碍尘粒的沉降。
这是因为尽管由于旋转，一定存在正的圆球形颗粒径向速度Vp，但Vp是相对于气体径向流动的速度，即颗粒的绝对径向速度。
2）设计选型
除尘系统采用旋风除尘器，其特点是旋风除尘器没有运动部件，制作、管理十分方便；
处理相同风量的情况下体积小，价格便宜；
作为预除尘器使用时，可以立式安
装，亦可以卧式安装，使用方便；
处理大风量是便于多台联合使用，效率阻力不
受影响，但是也存在着除尘效率不高，磨损严重的问题。
普通除尘器是由进风管、筒体、锥体和排气管组成。
含尘气体进入除尘器后，沿外壁由上而下做旋转运动，同时少量气体沿径向运动到中心区域。
当旋转气流的大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。
旋风除尘器净化气量应与实际需要处理的含尘气体量一致。
选择除尘器直径时应尽量小些；
旋风除尘器入口风速要保持18—23m/s；
选择除尘器时，要根据工况考虑阻力损失及结构形式，尽可能减少动力消耗减少，便于制造维护；
结构密闭要好，确保不漏风。
取除尘器筒体净空截面平均流速为20m/s
除尘器直径：
=（4×
4200÷
20÷
3.14÷
3600）0.5
=0.3m
本设计采用CLT/A-3.0型除尘器，入口风速16.5m/s，风量4200m3/h。
旋风除尘器运行管理
除尘器的漏风对净化效率有显著影响，尤其以除尘器的排灰口的漏风更为严重。
因为旋风除尘器无论是在正压下还是在负压下运行，其底部总是处于负压状态，如果除尘器底部密封不严密，从外部渗入的空气会把正在落入灰斗的粉尘重新带走。
使除尘器效率显著下降。
旋风除尘器漏风有3种部位：
（1）除尘器进、出口连接法兰处；
（2）除尘器本体；
（3）除尘器卸灰装置。
引起漏风的原因是：
（1）除尘器进出口连接口处的漏风主要是由于连接件使用不当引起的，例如螺栓没有拧紧，垫片不够均匀，法兰面不平整等。
（2）除尘器的本体漏风原因主要是磨损，特别是灰斗因为含尘气流在旋转或冲击除尘器本体时磨损特别严重，根据现场经验当气体含尘质量浓度超过10g/m3，在不到100天时间里可能磨坏3mm厚的钢板。
（3）旋风除尘器卸灰装置的漏风。
卸灰阀多用于机械自动式，如重锤式等。
这些阀严密性较差，稍有不当，即产生漏风，这是除尘器运行管理的重要环节。
除尘器一旦漏风将严重影响除尘效率。
据估算，旋风除尘器灰斗或卸灰阀漏风1％，除尘效率下降5％，惯性除尘器灰斗或卸灰阀漏风1％，除尘效率下降10％。
沉降室入口或出口的漏风对除尘效率影响并不大，如果沉降室本体漏风则对除尘效率有较大影响。
因此，必须保持旋风除尘器线管的气密性，不允许有漏风（正压操作时）和吸风现象（负压操作时）。
一般在制造后需要进行气密性试验。
防止磨损的技术措施：
（1）防止排尘口堵塞。
防止堵塞的方法主要是选择优质卸灰阀，使用中加强对卸灰阀的调整和检修。
（2）防止过多的气体倒流入排尘口。
使用卸灰阀要严密，配重得当，减轻磨损。
（3）应该常检查除尘器有无因磨损而漏气的现象．以便及时采取措施。
可以利用蚊香或香烟的烟气靠近易漏风处，仔细观察有无漏气。
（4）尽量避免焊缝和接头。
必须要有的焊缝应磨平，法兰连接应仔细装配好。
（5）在灰尘冲击部位使用可以更换的抗磨板。
或增加耐磨层。
如铸石板、陶瓷板等。
也可以用耐磨材料制造除尘器，例如，以陶瓷制造多管除尘器的旋风
子；
用比较厚或优质的钢板制造除尘器的圆锥部分。
（6）除尘器壁面的切向速度和入口气流速度应当保持在临界范围以下。
（7）采取有效的防腐措施，在除尘器的外壳一般要刷一层红丹、二层耐腐漆或耐热漆。
旋风除尘器的堵塞和积灰主要发生在排尘口附近，其次发生在进排气的管道里。
引起排尘口堵塞通常有两个原因，一是大块物料（如刨花、木片、木栉等）或杂物（如从吸尘口进入的塑料袋、碎纸、破布等）滞留在排尘口形成障碍物，之后其他粉尘在周围堆积，形成堵塞。
二是灰斗内灰尘堆积过多，不能及时顺畅排出。
不论哪一种情况，排尘口堵塞严重都会增加磨损。
降低除尘效率和加大设备的压力损失。
预防排尘口堵塞措施：
（1）在吸气口增加栅网，既不增加吸风效果，又能防止杂物吸入。
（2）在排尘口上部增加手掏孔，其位置应在易堵部位，大小以150x
150ram的方孔即可。
手掏孔盖的法兰处应加垫片并涂密封膏，避免漏风。
平时检查维修中可用小锤敲打易堵处的壁板听其声音，以检查是否有堵塞。
与袋式吸尘器、电除尘器不同，旋风除尘器的进气口或排气口形式通常不进行专门设计，所以在进、排气口略有粗糙直角、斜角等就会形成粉尘的粘附、加厚，直至半堵塞或堵塞。
因为除尘器压力损失的大小和内部气流强弱有直接关系，故可依靠测定压力损失来检查工作状态正常与否。
如果除尘器内部有灰尘堵塞，压力损失就上升或者压力虽未上升，则气体流量减小，遇到这两种情况。
都应该检查设备是否存在堵塞情况。
避免和预防堵塞的第一个环节是从设计中考虑，设计时要根据粉尘性质和气体特点使除尘器进、出口光滑。
避免容易形成堵塞的直角、斜角。
加工、制造设备时要打光突出的焊瘤、结疤等。
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