工业通风课程设计--某企业4车间通风除尘系统设计.docx
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课程设计
课程工业通风
题目某企业4车间通风除尘系统设计
院系安全与环境工程学院
专业班级安全工程1204班
课程工业通风
题目某企业4车间通风除尘系统设计
院系安全与环境工程学院
专业班级安全工程1204班
学生姓名学号
指导教师易玉枚
完成时间2014.12.21~2015.1.4
课程设计任务书
I、课程设计（论文）题目：
某企业4车间通风除尘系统设计。
II、课程设计原始资料（数据）：
（1）某企业4车间基本情况；
（2）车间平面
布局图；（3）《简明通风设计手册》；（4）《暖通空调制图标准》。
III、课程设计完成的主要内容：
4车间通风除尘系统设计
IV、提交设计形式（设计说明书与图纸、计算等）及要求：
提交一份
某企业4车间通风除尘系统设计报告和设计图。
要求语句通顺、层次清楚、
推理逻辑性强、设计明确、可实施性强。
报告要求用小四号宋体、A4纸型打印
图纸部分要求运用AutoCAD严格按照作图规范绘制，采用国际统一标准符号和
单位制，并打印。
日期：
自2014年12月21日至2015年1月4日
指导教师：
易玉枚
摘要
本文以某企业车间的通风除尘系统作为研究对象，该车间流水线在焊接工序和包板工序生产中产生大量的有毒有害物质，威胁到员工的身体健康和大气环境，甚至会导致职业病的产生。
所以本设计通过对工厂焊接工序以及包装工序产生的铅尘、铅烟污染情况进行分析和水利计算。
设计出较为有效的通风除尘系统把有害气体收集起来，其中包括对于排风罩的选择与设计、风管的选择与设计、除尘设备及净化设备的选择。
最终得以实现对该车间污染气体的过滤和吸收。
从而改善工作环境，保护员工的身体健康，防止职业病的发生。
并控制排放废气对周围环境的影响。
关键词：
焊接车间、铅污染、通风系统、除尘系统
ABSTRACT
Takingabusinessworkshopdustventilationsystemastheresearchobject,thecompanyproducesalargenumberofassemblylinesofhazardoussubstancesintheweldingprocessandpackageboardproductionprocesses,thethreattothehealthofemployeesandtheatmosphere,andevenledtothegenerationofoccupationaldiseases.Sothedesignoftheplantbyleaddustweldingprocessandpackagingprocessgeneratedleadsmokepollutionanalysisandhydrauliccalculation.Designamoreeffectivesystemofventilationanddustcollectedharmfulgases,includingfortheselectionanddesignofthehood,ductselectionanddesign,dustremovalequipmentandpurificationequipmentchoices.Finallyrealizedtheworkshopcontaminatedgasfiltrationandabsorption.Therebyimprovingtheworkingenvironment,protectthehealthofemployeesandpreventoccupationaldiseases.Andcontroltheimpactofemissionsonthesurroundingenvironment.
Keyword:
Weldingshop,leadcontamination,ventilationsystems,dustremovalsystem目录
1前言 1
2车间简介 2
3系统设计 4
3.1系统划分 4
3.3.1系统的划分原则 4
3.3.2系统的确定 4
3.2局部排风罩设计 4
3.2.1排风罩的类型 5
3.2.2排风罩设计原则 5
3.2.3排风罩的选择 5
3.2.4风量的计算 5
3.3净化装置 6
3.4风管 8
3.4.1风管的截面形状 8
3.4.2风管材料的选择 9
3.4.3风管的布置 9
3.4.4排风口位置的确定 9
4水力计算 11
5结束语 16
参考文献 17
附录 17
4
1前言
在现代工业生产过程中，会产生大量粉尘、有害气体（有毒蒸汽和气体）、高温、高湿，可能对我们赖以生存的环境造成污染和破坏，危害到周围生存的动植物，造成不可逆的破坏。
而且在车间工作的工人暴露在污染物的环境内，也需要保护。
所以需要一个方法改善环境污染和劳动环境条件。
所以车间的通风除尘系统越来越需要人们重视。
如抛光车间产生的粉尘、发电机房产生的余热、生产设备或生产过程气体（烟气）排放物的污染、工业炉窑和交通工具排放物的污染、建筑施工环境污染等。
都对自然环境和劳动者工作环境带来了危害需要解决。
某企业4车间在电池生产过程中，焊接工序会产生有毒有害气体（铅尘污染），焊接工序产生的烟尘粒径较小，约1μm左右，可以进入工人肺泡中，长期吸入有铅尘的气体，可能引起职业病危害。
根据国家工作场所空气中有毒物质、粉尘容许浓度（摘自GBZ2—2002）规定铅尘最高允许浓度0.05mg/m³。
还有根据现有污染源大气污染物排放限值（摘自GB16297—1996）规定铅及其化合物最高允许排放浓度0.90mg/m³。
为了达到这个两个目标就需要工业通风除尘系统来解决。
控制生产过程中的粉尘浓度和大气排放浓度，保护生产工人的健康和大气环境。
从而生产与环境和谐发展。
本设计以某企业4车间通风除尘系统设计，运用工业通风这门课程作为依据，制作设计合理，性能可靠，结构紧凑的通风除尘系统。
对车间的通风系统进行计算，深入了解4车间的污染物种类和控制方法。
本文通过通风系统局部排风罩的选择，净化装置和通风管线的设计，并对系统水利计算。
提出对企业切实可行的通风系统，保证车间生产环境粉尘浓度达标，废气排放符合国家标准要求，在此基础上对经济成本控制提高企业市场竞争力。
让生产与环境和谐并持续发展。
2车间简介
图1车间俯视图
图2车间主视图
某企业生产车间如图1和图2所示，有两个不同的生产工序，分别为焊接工序和包板工序。
我们主要对生产中产生污染物质的1#、2#、3#、4#、5#五个工作台进行通风系统和除尘系统的设计，从而改善工作环境。
（1）焊接工序的简介
此车间的焊接台为1#、2#、3#，其中1#工作台尺寸300mm×400mm×1000mm，2#、3#工作台尺寸相同，为300mm×400mm×1000mm。
蓄电池极板的组装，该岗位的工人需先将若干片极板、装模,然后气焊焊接。
随后，卸下焊接件，再重新装模，焊接。
该气焊工艺采用丁烷气焊枪，热源温度为1300℃，高温融化铅块产生铅烟，并在空气中迅速氧化成氧化亚铅，而凝集为烟尘逸散到空气中，焊接烟尘颗粒直径在0.1-1μm之间。
可以直接进入工人肺泡中，长期吸入有铅尘的气体，可能引起肺部职业病。
而且不仅危害员工的身体健康，还进入到密封工序，造成设备损坏。
当粉尘浓度达到临界值时还会引发爆炸的危险。
（2）包板工序简介
4#、5#工作平台相邻的相同工艺，尺寸为300mm×450mm×1000mm，因为操作台是三面封闭的柜式操作台，有一面开口使员工手工包装，包装过程中会产生铅尘的飞散，铅尘粒径主要分布在10～20μm。
生产过程中会产生大量的铅粉尘，直接影响生产车间的正常生产和员工的身体健康可能铅中毒，而且污染大气环境。
3系统设计
3.1系统划分
3.3.1系统的划分原则
当确定系统时车间内不同地点有不同的送排风要求，或车间面积较大，送排风点较多时，为便于运行管理，常分设多个排风系统。
除个别情况外，通常是由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。
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）对下列情况应单独设置排风系统：
1）两种或两种以上的有害物质混合能引起燃烧或爆炸；
2）两种有害物质混合后能形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化合物；
3）两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘；
4）散发剧毒物质的房间和设备；
5）建筑物内设有存储易燃易爆物质的单独房间或有防火防爆要求的单独房间；
（4）除尘系统的划分应符合下列要求：
1）同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不远时，宜合设一个系统；
2）同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺允许不同粉尘混合回收或粉尘无回收价值时，也可合设一个系统；
3）温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管内结露时，应分设系统。
（5）排风量大的排风电位于风机附近，不宜和远处排风量小的排风点和为同一个系统。
3.3.2系统的确定
该企业生产产生的污染物相同，焊接工序与包装工序产生为相同物质铅蒸汽和铅尘，符合第1、2项和第4项。
空气处理要求相同、室内参数相同，而且为同一生产线，扬尘点相距不远，所以应设计为同一个系统，管线设计在一条上，并对污染物使用除尘器进行净化和过滤。
设计为一个总除尘系统。
3.2局部排风罩设计
局部排风罩是局部排风系统的重要组成部分。
通过局部排风罩口的气流确定，在污染物质扩散地点直接捕集污染物或控制其在车间的扩散，保证室内工作区污染物浓度不超过国家标准要求。
3.2.1排风罩的类型
根据工作原理不同，局部排风罩可以分为以下几种基本形式：
（1）密闭罩；
（2）柜式排风罩（通柜式）;
（3）外部吸气罩（包括上吸式、侧吸式、下吸式用槽边排风罩等）;
（4）接受式排风罩;
（5）吹吸式排风罩;
3.2.2排风罩设计原则
（1）局部排风罩应尽可能靠近污染物发生源，使污染物局限于较小的空间，尽可能减小其吸气范围，便于捕集和控制。
（2）排风罩吸气气流方向应尽可能与污染气流运动方向一致。
（3）已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区,设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围。
（4）排风罩应力求结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸维修。
（5）与工艺密切相结合，使局部排风罩的配置与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作。
（6）要尽可能避免或减弱干扰气流，如穿堂风、送风气流等对吸气气流的影响。
3.2.3排风罩的选择
（1）污染源1#、2#、3#排风罩设计
1#、2#、3#为焊接工序，由于工艺要求生产设备不能封闭，可将排风罩设在污染源附近，依靠罩口的抽吸作用，在污染物发散地点造成一定的气流运动，把污染物吸入罩内。
符合工作条件和排风要求，所以选择外部吸气罩。
1#焊接平台工作平工作点的尺寸400mm×400mm。
（2）污染源4#、5#排风罩设计
包板工序在生产过程中产生大量的铅粉尘，由于工艺需求，工作台要三面封闭，留一面工作。
所以选择柜式排风罩的一面可以全部敞开，按照气流运动热点，柜式排风罩分为吸气式和吹吸式两类，因此选择吸气式柜式排风罩。
3.2.4风量的计算
（1）对于1#、2#、3#的排风罩风量计算
1#焊接平台工作热源点的尺寸400mm×400mm，排风罩的高度为离工作台0.4m。
控制点吸入速度为：
则，，查《工业通风》第四版图3-23可得：
罩口上平均风速为：
实际排风量为：
管段2、3排风罩B、C尺寸为300mm×400mm，控制点吸入速度为，工作台至罩口最大距离为0.4m。
，，查《工业通风》第四版图3-23可得：
罩口平均风速为：
实际排风量为：
因此管道四的总风量为：
（2）4#、5#的排风罩风量计算
产尘点4、5处的主要污染物是在对电池极板进行装配过程中散落的的铅尘。
因此选择在工作台下方设计排风管道。
为了防止散落的铅尘污染周围的空气，同时也满足人员进行操作，在这两处选择下抽式吸气罩,同时在工作台面上设置只留一面供人员操作的柜式档遮物，以提高排风罩的吸尘效率。
产尘处4、5处的每个工作台的尺寸为300mm×450mm
表1控制点的控制风速V
污染物的放散情况
最小的控制风速（m/s）
举例
以轻微的速度放散到相当平静的空气中
0.25~0.5
槽内液体的蒸发，气体或烟从敞口容器中溢出
以较低的速度放散到尚属平静的空间
0.5~1.0
喷漆室内喷漆，断续的倾倒有尘屑的干物料到容器中，焊接
以相当大的速度放散到空气运动迅速的区域
1~2.5
在小喷漆室内用高压喷射，快速装袋，往运输机上给料
以高速放散出来，或是放散到空气运动很迅速的区域
2.5~10
磨削，重破碎，滚筒清理
第4#与第5#工作台主要是进行装配，依据上表1，可将控制点的控制风速定为2.5m/s。
两个工作台的面积为300×450×2=mm²=0.27㎡，将安全系数定为1.2，由此可得L=2.5×0.27×1.2=0.81m³/s=2916m³/h
3.3净化装置
工业通风系统除尘系统选择净化装置时，必须全面考虑各种因素的影响，如处理风量、除尘效率、阻力值、投入资金、后期维护管理费用等。
还应特别考虑以下因素：
（1）选择的净化装置能否满足国家规定污染物排放标准，能否达标排放。
（2）污染物的粒径分布和特性，使用的净化装置是否适合处理污染物粉尘粒径。
（3）气体的浓度，在含尘浓度较高时，在电除尘和袋式除尘器之前可以加清除较大粒径的除尘，串联多个除尘器可以达到更好的除尘效果。
（4）气体的温度和性质，高温、腐蚀性高湿气体或油雾、粘性颗粒物质不宜直接使用袋式除尘器。
需要对气体进行预处理。
（5）还要考虑除尘器清灰方便，系统拆卸、维护、检修容易，检修工人容易掌握，而且检修维护的劳动强度不能太大。
表2除尘器的性能
除尘器名称
适用的历经范围
（μm）
效率
（%）
阻力
（Pa）
设备费
运行费
重力沉降室
惯性除尘器
旋风除尘器
水浴除尘器
卧式旋风除器
冲击式除尘器
电除尘器
袋式除尘器
文丘里除尘器
>50
20~50
5~15
1~10
≥5
≥5
0.5~1
0.5~1
0.5~1
<50
50~70
60~90
80~95
95~98
95
90~98
95~99
90~98
50~130
300~800
800~1500
600~1200
800~1200
1000~1600
100~200
1000~1500
4000~10000
少
少
少
少
中
中
打
中上
少
少
少
中
中下
中
中上
中上
大
大
从表2除尘器性能为对常见的除尘器的综合性能，可作为选择时参考。
因为该企业焊接车间使用乙烷气焊枪融化铅块制作电极。
高温下的铅会急剧液化并蒸发，被焊枪火焰吹出后形成铅蒸汽等有毒有害气体。
焊接产生的烟尘粒径较小，平均为1μm左右。
根据表3除尘器的分级效率，选择脉冲式袋式除尘器，它有操作方便、处理气体能量大、滤袋寿命长、性能稳定、维修工作量小等优点。
在此通过查看《简明通风设计手册》除尘器型号为MC60-I，其进口尺寸为：
800mm×300mm出口尺寸为：
800mm×300mm，结构尺寸为2540mm×1355mm×2300mm，阻力取1200Pa，效率可达到99.5%。
根据现有污染源大气污染物排放限值（摘自GB16297—1996）规定铅及其化合物最高允许排放浓度0.90mg/m³，符合要求。
表3除尘器的分级效率
除尘器名称
全效率（%）
不同粒径下的分级效率（%）
0~5
5~10
10~20
20~44
>44
带挡板的沉室
58.6
7.5
22
43
80
90
简单的旋风
65.3
12
33
57
82
91
长锥体旋风
84.2
40
79
92
99.5
100
电除尘器
97.0
90
94.5
97
99.5
100
喷淋塔
94.5
72
96
98
100
100
文丘里除尘器
99.5
99
99.5
100
100
100
袋式除尘器
99.7
99.5
100
100
100
100
铅烟及铅尘的净化过程，将所采集的铅烟及铅尘，可以选择洗涤塔作为净化装置。
洗涤塔工作原理有两种，物理作用：
铅烟净化装置内部结构的科学设计，利用文丘里效应使铅烟废气中细小的尘粒凝结成大冷凝核，通过波纹挡板脱水器,脱除气流中的水滴，净化并脱水后的清洁气体排出室外。
化学作用：
基于铅的颗粒可溶于硝酸、醋酸和碱液，化学吸收法对铅烟具有较好的吸收净化效果。
所以可以选择化学方法通以醋酸液、碱液作吸收液净化铅烟铅尘，洗涤液可以通过泵循环使用，达到净化和回收的目的。
醋酸吸收法，吸收率高，设备简单，操作容易，使用范围广，不产生二次污染，净化后的气体可排入大气。
3.4风管
图3通风管道轴测图
3.4.1风管的截面形状
随着我国国民经济法规定，通风、空调工程大量增加，为了最大限度地利用板材，为实现风管制作、安装机械化、工厂化，建筑行业制定了《通风管道统一规格》。
风管断面形状有圆形和矩形两种。
两者相比，在相同断面积时圆形风管的阻力小、材料省、强度大；圆形风管直径比较小时容易制造，保温也方便。
当风管中流速较高，风管直径较小时，宜采用圆形风管。
因此本设计采用圆形风管。
3.4.2风管材料的选择
用作风管的材料有钢板、硬聚氯乙烯塑料板、胶合板、纤维板、矿渣石膏板、砖及混泥土等。
需要经常移动的风管，则大多用柔性材料制成各种软管，如塑料软管、橡胶软管及金属软管等。
钢板是最常用的材料，有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种。
它们易于工业化加工及制作、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。
焊接车间由于颗粒硬度较大，加之风速较高，因此粉尘对管壁的磨损大，硬聚氯乙烯塑料板适用于有腐蚀作用的通风、空调系统。
一般采用厚度为3.0～5.0mm的钢板。
一般通风系统采用厚度为0.50~1.5mm的钢板。
根据上述分析，可以得出此车间的通风管道选择为圆形风管，因为有热源和腐蚀性气体的产生，所以选择有一定防腐蚀性能的镀锌钢板。
3.4.3风管的布置
风管布置直接关系到通风、空调系统的总体布置，它与工艺、土建、电气给排水等专业关系密切，应相互配合、协调一致。
（1）除尘系统的排风点不宜过多，以利各支管间阻力平衡。
（2）除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水平夹角最好大于45°必须水平敷设或倾角小于30°时，应采取措施，如加大流速、设清扫口等。
（3）输送喊有蒸汽、雾滴的气体时，如表面处理车间的排风管道，应有不小于0.5%的坡度，以排除积液，并在风管最低点设水封泄液管。
（4）在除尘系统小，为防止风管堵塞，风管直径不宜小于下列数值
排送细小粉尘80mm
排送较粗粉尘（如木屑）100mm
排送粗粉尘（有小块物体）130mm
（5）排除含有剧毒物质的正压风管，不应穿过其他房间。
（6）风管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计等）。
（7）风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。
风管的布置详见图3通风管道轴测图。
因为通风系统末端管径越长阻力越大，所以管段1高度3m，而出车间的管段5增加到6m。
3.4.4排风口位置的确定
排风口是通风、空调系统排除室内污染空气的出口，其位置应满足以下要求：
（1）在一般情况下通风用排气立管出口至少应高出屋面0.5m。
（2）通风排气中的有害物质必需经大气扩散稀释时，排风口应位于建筑物气流负压区和正压区以上。
（3）要求在大气中扩散稀释的通风排气，其排风口上不应设风帽。
（4）排放大气污染物时，还应高出周200m半径范围内的建筑5.0m以上，不能达到该要求的排气筒，应按其高度对应的表列排放速率标准值严格50%执行。
（5）新污染源的排气筒一般不应低于15m。
若某新污染源的排气筒必须低
于15m，其排放速率标准值必须小于按外推法计算结果的50%。
本设计使用洗涤塔净化，可直接排放到大气中扩散稀释，排风口上不应设风帽，且可直接排放。
4水力计算
本文设计的通风除尘系统，风管用镀锌钢板制作，输送含有铅尘和铅烟的空气，气体温度为高温。
该系统采用脉冲喷吹清灰袋式除尘器，除尘器阻力。
对该系统进行水力计算，并选择风机。
（1）对各管段进行编号，标出各管段长度，并计算风量。
各管段管长：
L1=8m，L5=3m，L9=12m，L10=2m，L11=8m。
详见表5。
（2）选定最不利环路，本系统选择1—5—9—除尘器—10—风机—11—洗涤塔为最不利环路。
（3）根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路上各管道的断面尺寸和单位长度摩擦阻力
查表4，除尘风管运送的是金属粉尘中铅粉尘。
风管内最小风速为：
垂直风管15m/s、水平风管20m/s。
表4除尘风管的最小风速（m/s）
粉尘类别
粉尘名称
垂直风管
水平风管
金属粉尘
钢铁粉尘
钢铁屑
铅尘
13
19
15
15
23
20
纤维粉尘
干锯末、小刨屑、纺织尘
木屑、刨花
干燥粗刨花、大块干木屑
潮湿粗刨花、大块湿木屑
棉絮
麻
石棉粉尘
10
12
14
18
8
11
12
12
14
16
20
10
13
18
管段1：
根据L1=972m³/h（0.27m³/s），V1=20m/s，查《通风管道单位长度摩擦阻力线算图》，所选管径应符合通风管道统一规格。
D1=210mmRm1=24Pa/m
同理可得管线2、3
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