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大气课程设计说明书-LSB


《大气污染控制工程》课程设计

打磨车间通风除尘布袋 除尘器系统设计

指导老师:杨家宽教授 课设编写者:冯海荣 班级:环工 0803 学号:u200815516

华中科技大学环境科学与工程学院 二 0 一一年六月

目录
一、局部排气通风系统的设计任务和资料 ................................................................................... 1 1.1.设计任务和目的......................................................................................................................... 1 1.2.设计资料..................................................................................................................................... 1 二.局部排气通风系统的组成 ....................................................................................................... 2 2.1 集气罩......................................................................................................................................... 2 2.2 除尘器......................................................................................................................................... 2 2.3 风机............................................................................................................................................. 2 2.4 风管............................................................................................................................................. 3 2.5 其他辅助设备............................................................................................................................. 3 三.集气罩.......................................................................................................................................... 4 3.1.集气罩的分类............................................................................................................................. 4 3.2.集气罩设计原则...................................................................................................................... 4 3.3.集气罩选择和方案确定 ............................................................................................................. 4 3.4.设计计算..................................................................................................................................... 5 四.布袋除尘器的选型................................................................................................................... 7 4.1.初选.......................................................................................................................................... 7 4.2. 滤料........................................................................................................................................... 7 4.3.选型............................................................................................................................................. 7 4.4. 设计计算................................................................................................................................... 8 五.管网设计................................................................................................................................. 10 5.1. 管网初步设计......................................................................................................................... 10 5.2 设计计算................................................................................................................................... 10 六、通风机选型............................................................................................................................. 15 6.1. 风量......................................................................................................................................... 15 6.2. 风压......................................................................................................................................... 15 七、输排灰装置的设计................................................................................................................. 16 7.1.卸灰阀....................................................................................................................................... 16 7.3.输送机转速............................................................................................................................... 17 八、排气烟囱的设计..................................................................................................................... 18 8.1. 烟囱出口截面尺寸................................................................................................................. 18 8.2. 风帽......................................................................................................................................... 18 九、工程经济概算......................................................................................................................... 19 9.1.设备投资................................................................................................................................... 19 9.2.运行费用................................................................................................................................... 19 十、致谢......................................................................................................................................... 20 参考文献......................................................................................................................................... 21

一、局部排气通风系统的设计任务和资料

1.1.设计任务和目的
本设计任务是为一个喷漆车间设计一个通风除尘系统,因为喷漆车间在工作期间会产 生各种粉尘和有害气体,在污染空气的同时,更大的是严重威胁到工作人员的身体健康,因 此必须设计一套通风除尘系统,保证工作环境的安全。本通风除尘系统采用袋式除尘器。

1.2.设计资料
(1)尘源的粉尘特性
尘源为喷漆车间的小型零件喷漆工作台,一共 16 个工作台,分两排置于车间南北两个 方向,其尺寸均为(m):a× b=0.4× 0.3。工作台距水平地面高度为 1.2m。 粉尘粒径为0.45~1.6 ?m,含尘空气密度为1.5 kg/m3,气体温度为常温。 喷漆车间工作台平面示意图如图 1 所示。

图 1 喷漆车间工作台平面布置图

(2)集气罩中控制点的的风速 按照下表进行风速的选取。
表 1 控制点的最小控制风速 v x (m/s) 污染物放散情况 以很缓慢的速度放散到相当平静的空 气中 举例 槽内液体的蒸发;气体或烟从敞口容 器中外溢

vx
0.25~0.5
1

以较低的速度放散到尚属平静的空气 中 以相当大的速度放散出来,或是放散 到空气运动迅速的区域 以高速散发出来,或是放散到空气运 动很迅速的区域

室内喷漆;断续地倾倒有尘屑的干物 料到容器中;焊接 在小喷漆室用高压喷漆;快速装袋或 装桶;以运输器上给料 磨削;重破碎;滚筒清理

0.5~1.0 1.0~2.5 2.5~10

二.局部排气通风系统的组成
局部排气通风基本原理是通过控制局部气流, 使局部工作范围不受有害物的 污染,并且造成符合要求的空气环境。典型的局部排气通风系统如图 2 所示,通 常由下述几个部分组成。

2.1 集气罩
集气罩是捕集含尘有害气体的设备装置。通过集气罩口的气流运动,可 在有害物散发地点直接捕集有害物而控制其在车间的扩散,保证室内工作区 有害物浓度不超过国家卫生标准的要求。集气罩设计应该考虑实际环境,工 作场合,以与工作场合匹配为宜,从而最大程度上收集有害气体,减少扩散。

2.2 除尘器
为了保护大气环境或回收原材料,当排气中的粉尘含量超过排放标准时, 必须采用除尘器进行处理,达到排放标准后再排入大气。

2.3 风机
风机由电动机带动,为空气流动提供动力。为了防止风机的磨损和腐蚀, 一般把它装置在除尘设备的后面。

2

2.4 风管
风管用于连接该系统的各个设备, 提供气体流动的道路。 风管布置要合理, 力求短、直、顺。风管布置设计的好坏关系到管内流体的压力损失大小,从 而影响了风机的选择。

2.5 其他辅助设备
其他辅助设备包括清灰除尘设备等,保障系统的运行。

3

三.集气罩

3.1.集气罩的分类
按罩口气流流动方式可将集气罩分为吸气式和吹吸式集气罩。利用吸气 气流捕集污染空气的集气罩称为吸气集气罩,而吹吸式集气罩则是利用吹吸 气流来控制污染物扩散的装置。按集气罩与污染源的相对位置以及密闭情况 还可以将吸气式集气罩分为密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩。

3.2.集气罩设计原则
(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)集气罩的吸气气流方向应尽可能与污染源污染气流运动方向一致,以充分 利用污染气流的初始动能。 (3)在保证控制污染的条件下,尽量减少集气罩的开口面积,使风量最小。 (4)集气罩的吸气气流不允许通过人的呼吸区再进入集气罩内,设计时要充分 考虑操作人员的位置和活动范围。 (5)集气罩的配置应与生产工艺协调一致,力求不影响工艺操作和设备检修。 (6)集气罩应力求结构简单,坚固耐用且造价低,并便于制作安装和拆卸维修。 (7)要尽可能避免或减弱干扰气流的影响。 ( (8)集气罩尽可能包围或靠近污染源,使污染物的扩散限制在最小范围内,进 可能减少吸气范围,防止横向气流干扰,减少排风量。

3.3.集气罩选择和方案确定
基于上述设计原则,而且实际工作环境中工作台面积较小,安装费用不高, 喷漆工作过程中,油漆会产生有害气体,故需要相对较高的密闭性,所以本系统 选择柜式排气排风罩。柜式排风罩的主要特点是密闭面积大,排气量相对较小, 维修也较容易。由于柜内没有热源,而且柜内空气密度为 1.5kg/m3,另外上部排 风上缘风速偏大,可达孔口平均速度的 150%,下缘风速则仅为平均风速的 60%, 有害气体有可能从操作口下部泄露,因此采用下部排风。其工作原理如下图

4

3.4.设计计算
排风量:
Q ? 3600 v?A ? Q0

式中 Q ——排气柜的排风量, m 3 / h ;
Q0 ——排气柜内污染气体产生量, m 3 / h ;

v ——操作孔口出的最小平均吸气速度(即控制风速)m/s;

? ——安全系数,一般取 1.05~1.10,若有活动设备,且需经常拆卸时,
可取 1.5~2.0; A——工作口、观察孔和其他孔口的总面积,m2; 对于某些特定的工艺过程,工作口截面处平均吸气速度有不同的规定。参 考《工业通风》一书附表 9 可知,对于喷漆工艺过程中产生的油漆悬浮物和溶解 蒸汽,其工作口截面处平均速度一般取 1.0~1.5m/s,此处取 v=1.0m/s。

? 这里取 1.10,需要说明的是,v、 ? 的取值是相辅相成的,由于是喷漆
工作,对环境要求较高,故这里选取的 v、 ? 都相对大一些。 由于每个工作台的尺寸为 a× b=0.4× 0.3,工作台距水平地面高度为 1.2m,故 工作口尺寸设计为 b× h=0.4× 0.4m,所以 A=0.4× 0.4=0.16m2. 柜内有害气体产生速度 Q0 取为 1.0m3/h。代入上式可求得排风量

5

Q ? 3600 ? 1.0 ? 1.1 ? 0.16 ? 1.0 ? 634 .6m 3 / h ? 0.176m 3 / s

以上为一个工作台集气罩的排风量,总共有 16 个工作台,16 个集气罩,所 以总的排气量为 Q 总=634.6 ? 16=10153.6 m3 / h ,即布袋除尘器的除尘风量。

6

四.布袋除尘器的选型

4.1.初选
袋式除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维过滤布(又称过滤材料)将含尘 气体中的固体粉尘因过滤(捕集)而分离出来的一种高效除尘设备。因过滤材料 多做成布袋,所以又称为布袋除尘器。 袋式除尘器有很多类型,有简易袋式除尘器、机械振打式袋式除尘器、气体 反吹袋式除尘器等, 根据各种袋式除尘器的适用场合和目前国内市场除尘器的技 术特点以及考虑经济可行性, 本通风除尘系统选用气体反吹式袋式除尘器中的脉 冲喷吹式袋式除尘器。 脉冲袋式除尘器是一种周期性地向滤袋内或滤袋外喷吹压缩空气 (0.5~0.6MPa)来达到清除粘附在滤袋上的粉尘目的的高效率干式空气净化设 备。具有处理能力大,除尘效率高,滤袋使用周期长等特点,可使用各种工业的 含尘空气的净化,使用广泛,能耗低,技术成熟。

4.2. 滤料
滤料的性能对袋式除尘器的工作具有很大的影响, 选择滤料时必须全面考虑 含尘气体的特性,如粉尘和气体的性质、温度、湿度、粒径等。性能良好的滤料 应具备耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度高、吸湿性小、效率高、阻力低、使用寿 命长、成本低等优点。此外,还要考虑滤料的表面结构,表面起毛的滤料容尘量 大,粉尘能深入滤料的内部。 在选择滤料时滤料性能应遵循以下原则: (1) 滤料性能应能满足生产条件和除尘工艺的一般情况和特殊要求; (2) 应选择使用寿命长的滤料; 根据该设计任务粉尘的性质特点和各种滤料的适用情况,本设计选取针刺毡 作为布袋除尘器的滤料,针刺毡由基料和针扎在基料上的纤维组成,单位面 积质量为 500~650g/m3。

4.3.选型
气体温度为 25°C 时产生的气体流量为 10153.6m3/s, 考虑到泄露等因素, 附加 10%
的风量,则除尘器进口气体量为:

Q ? 10153 .6 ? 1.1 ? 11168 .96m / h
7

据此选择 LSB72-I、1/A 型脉冲喷吹式除尘器,其技术参数如下: 过滤面积:68m2; 滤袋数量:72 个; 滤袋规格:Φ 120 ? 2500mm; 处理风量:8140~20350m3/h; 设备阻力:600~1200Pa; 除尘效率:99.5%; 过滤速度:2~5m/min; 清灰喷吹压力:0.196~0.294MPa; 压缩空气耗量:0.1~0.3m3/min; 电磁脉冲阀:12 个; 排灰电机功率:1.1kW; 设备质量:1941.45kg 由此算的实际过滤速度: V=11168.96/68=m/h=2.74m/min 滤袋面积:A=3.14 ? 0.12 ? 2.5=0.94m2

4.4. 设计计算
4.4.1 除尘器阻力 除尘器阻力由三部分构成:除尘器结构阻力、滤料本身阻力、粉尘层阻力, 其中滤料本身阻力和粉尘层阻力合起来成为过滤阻力。除尘器结构阻力通常为 200~500Pa,这里取为 500Pa。 气体含尘质量浓度:
c ? (1.5 ? 1.204 ) ? 1000 ? 0.296 g / m 3

滤袋粉尘负荷:g=cvt 式中:g——滤袋粉尘负荷,g/m2; c——气体的含尘质量浓度,g/m3; v——过滤速度,m/min; t——滤袋清灰周期,min。 这里取 t=180min,则 g=0.296 ? 2.5854 ? 180=137.75g/m2。由此查《除尘设计手册》
附表 4-5:
8

用线性内插法求得过滤阻力为 643.76Pa。则总的阻力为 500Pa+643.76Pa=1143.76Pa,在 1176~1470Pa 范围内,说明计算无误。 4.4.2 除尘效率 除尘器进口气体含尘浓度: C=0.296g/m3 由气体排放浓度标准要求排放浓度 c0=3.0 ? 10-3g/m3,所以要求除尘效率为:
3.0 ? 10 -3 ? ? 1? 99.0% 0.296

而实际该除尘器的除尘效率达到 99.5%,满足要求。

9

五.管网设计

5.1. 管网初步设计
通风排气管网的设计应力求做到结构简单,施工方便,设计好之后不妨碍原 车间的生产活动。管道应追求短、直,以减少阻力和管长,减少投资。结合给定 的 CAD 图纸上车间的位置, 考虑风向以及与选用的集气罩类型相匹配,管道在车 间的分布如下图:

通风除尘系统简易布置图

车间内管线南北对称分布,水平两干管。管线有垂直的和水平的,垂直管是 连接柜式排气罩和水平支管的管段,长度为 1m,水平支管连接垂直支管和水平 干管,始端水平支管长 0.5m,其他 7 条水平支管均长为 0.8m。南北两条水平干 管最后汇集于 I 点,由水平干管接到袋式除尘器,该连接管长为 1.5m。

5.2 设计计算
根据《工业通风》以及相关规定,得知除尘风管的最小风速如下:垂直 风管 12m/s,水平风管 14m/s。然后通过流量和流速计算出管径,通过选型 修正管径,再通过修正后管径计算出修正后流速。 摩擦阻力损失计算 圆形管道单位长度的摩擦阻力为 :
Rm ?

? ? 2?
D ? 2

Pa / m
10

式中

? ——摩擦阻力系数;

? ——风管内的空气的平均流速,m/s;
? ——空气的密度, kg/m3 ;
D——圆形风管直径,m。 由《工业通风》的附录 6 所示的线解图,已知流量、管径、流速、阻力四 个参数中的任意两个, 即可求得其余两个参数。附录 6 的线解图是按过渡区的

? 值,在压力 B0 =101.325kPa,温度 t 0 = 200 C ,空气密度 ? 0 =1.204 kg/m3 ,运
动粘度 v 0 =15.06× 10?6 m2 / s ,管壁粗糙程度 K=0.15mm、圆形风管等条件下得 出的。而本题的适用条件是 1.5 kg/m3 的含尘空气,故用密度和粘度的修正:
Rm ? Rm 0 ( ? / ? 0 ) 0.91 (? /? 0 ) 0.1

式中

Rm ——实际的单位长度的摩擦阻力, Pa / m ; Rm0 ——图上查出的
单位长度摩擦阻力, Pa / m ;

? ——实际的空气密度, kg/m3 ;

v ——实际的空气运动粘度, m2 / s 。
因此在本设计中,查表得当空气密度 ? =1.5 kg/m3 时,其运动粘度为

v = 18.5 ?10 -6 m2 / s ,故:
? 1 .5 ? R m ? Rm 0 ? ? ? 1.205 ?
0.91

? 18 .5 ? 10 ?6 ?? ? 15 .06 ? 10 ?6 ?

? ? ? ?

0 .1

? 1.25 Rm 0

由课程设计资料可知,含燃料粉尘的空气,风管内最小速度为:垂直风管 14~16m/s,水平风管为 16~18m/s。 垂直支管:管内风速 12m/s,流量 0.176m3/s,查通风管道单位长度摩擦 阻力线算图,得管径(取整)为 130mm,Rm0=14.2Pa/m,修正流速为
11

v ? 0.176 ? 0.25 ? ? ? D 2 ? 13.26 m / s ,单位长度摩擦阻力为

?

?

1.25Rm0=17.75Pa/m.16 个垂直支管是同样的规格,故它们均相同。 水平支管:管内风速 14m/s,流量 0.176 m3/s,同样查得管径为 120mm, Rm0=22.3Pa/m,Rm=1.25 Rm0=27.88Pa/m,修正流速为 始端水平支管通过一个 90°弯管与水 v ? 0.176 ? 0.25 ? ? ? D 2 ? 15.56m / s 。 平干管连接,后面水平支管通过一个三通管与水平干管连接。 水平干管(由于南北两水平干管对称一样,所以只计算一条水平干管) : NA~NB 管段:理论流速 14m/s,流量 0.176m/s,查得管径 120mm,故实际 流速 15.56m/s,理论单位长度摩擦阻力 Rm0=22.3Pa,实际 Rm=1.25Rm0=27.88Pa/m。同理可查其他管段的数据。见表 5-1 管段水力计算 表。 查附录 7,确定各管段的局部阻力系数。 管段 N1~NA 的局部损失系数: 柜式集气罩一个,ζ =0.6 90°弯头(R/D=1.5)两个ζ =0.17,则∑ζ =0.6+0.17×2=0.94。 管段 NA~NB: 直流三通:根据 F1+F2=F3 α =30°

?

?

F2 ? 120 ? ?? ? ? 0.498 F3 ? 170 ? L2 0.176 ? ? 0.5 L3 0.352

2

查附录 7 得ζ =0.5

这里特别计算除尘器进风管段和除尘器至风机管段以及风机出口至烟囱 排放口的阻力系数。 除尘器进风管段 (即 0~1 管段) 其有一个圆形三通, , 阻力系数查得为 0.03 ×2=0.06,除尘器进口变径管进口尺寸 300×800mm,变径管长度 400mm,
tan? ? 800 ? 500 ? 0.4,? ? 22 ? ,? ? 0.6 2 ? 400

除尘器至风机管段:设计长度 4m,出口变径管尺寸 300×800,变径管长 800 ? 560 度 400mm tan? ? ? 0.3,? ? 16.7 ? ,ζ ? 0.1 ,90°弯头 2 ? 400 (R/D=1.5)两个 ζ =2×0.17=0.34 风机进口渐扩管:先拟选一台风 机,风机进口直径 600mm,变径管长度 300mm

??

F0 ? 600 ? 600 ? 560 ?? ? 0.067,? ? 3.8 ? ,? ? 0.01 ? ? 1.15, tan? ? F1 ? 560 ? 2 ? 300
2

? 0.1 ? 0.34 ? 0.01 ? 0.45
12

风机出口至烟囱排放口:风机出口渐扩管,风机出口尺寸 410×500 D 排
? 560 ? ?? =560mm, ? ? 1.25,ζ ? 0 F出 ? 500 ? F排
2

带扩散管的伞形风帽(h/D0=0.5)ζ =0.6,Σ ζ =0.6 同理可求得其他管段的局部阻力系数,从而计算出各管段的摩擦阻力和 局部阻力。见表 5-2。 对并联管路进行阻力平衡 汇合点 NB:
?PNA? NB ? 386 .98 Pa,?PN 2? NB ? 215 .46 Pa ?PNA? NB ? ?PN 2? NB 386 .98 ? 215 .46 ? ? 44 .32 % ? 10 % ?PNA? NB 386 .98 为使管段达到阻力平衡,改变管段N 2 ? NB的管径,增大其阻力。 ? ?P ? ? 215 .46 ? 根据公式D ? D2 ? N 2? NB ? ? 120 ? ? 105 .2 ? ' ? ?P ? ? 386 .98 ? ? N 2? NB ? ' 根据通风管道统一规格,取D2' ? 110 mm。其对应的阻力
0.225 ' 2 0.225

? 120 ? ' ?PN' 2? NB ? 215 .46? ? 317 .2 Pa, ? ? 110 ? ' ?PNA? NB ? ?PN' 2? NB 386 .98 ? 317 .2 ? ? 18 .0% ? 10 % ?PNA? NB 386 .98 仍不平衡。如果继续减小管径,取D2 ? 100,其对应的阻力为484 .5 Pa,同样 处于不平衡状态。因此决定取D2 ? 110 mm,在运行时再辅以阀门调节,消除不平衡。

1 / 0.225

同理可平衡其他管段,由于有些管段通过改变管径难以平衡,所以对支管统 一采用阀门进行阻力平衡,见表 5-1。 表 5-1 管段水力计算表
流量 管段编号 m3/s 1 N1~NA NA~NB NB~NC NC~ND ND~NE NE~NF NF~NG NG~NH 2 0.176 0.176 0.352 0.528 0.704 0.880 1.056 1.232 (m) 3 1.50 3.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 长度 l 理论管 径D (mm) 4 125 125 176 218 248 282 300 323 设计流 速v (m/s) 5 14 14 14 14 14 14 14 14 修正管 径 D' (mm) 6 120 120 170 210 240 280 300 320 修正流速 v’ (m/s) 7 15.56 15.56 15.51 15.24 15.56 14.29 14.94 15.32 局部阻力 系数Σ ζ 8 0.94 0.50 0.24 0.22 0.00 -0.03 -0.02 0.00
13

NH~NI 0~1
除尘器出口~风机

1.408 2.816 3.258 3.258 0.176 0.176 0.176 0.176 0.176 0.176 0.176 局部阻 力 Z(Pa)

1.50 0.50 0.50 10.00 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80
单位长摩擦 阻力 Rm0 (Pa/m)

348 500 575 575 125 125 125 125 125 125 125

14 14 12 12 14 14 14 14 14 14 14

340 500 560 560

15.51 14.34 13.23 13.23

0.17 0.66 0.45 0.60 0.91 0.86 1.29 1.27 1.73 1.34 1.48 备注 14 386.98 466.02 535.61 558.43 574.34 589.07 605.87 648.91 753.41 825.45 936.68

风机~排放 口

N2~NB N3~NC N4~ND N5~NE N6~NF N7~NG N8~NH 管段编号

实际单位长度摩擦 阻力 Rm(1.25Rm)

120 15.56 120 15.56 120 15.56 120 15.56 120 15.56 120 15.56 120 15.56 摩擦阻 管段阻力 力 Rml(Pa) Rml+Z(Pa) 12 41.81 83.63 35.75 31.25 23.25 20.00 18.75 17.50 12.38 2.69 13.00 32.50 50.18 50.18 50.18 50.18 50.18 50.18 50.18 13 212.54 174.44 79.04 69.59 22.81 15.91 14.73 16.80 43.04 104.50 72.04 111.24 215.46 206.98 285.02 280.84 364.03 292.83 318.07

N1~NA NA~NB NB~NC NC~ND ND~NE NE~NF NF~NG NG~NH NH~NI 0~1
除尘器出口~风机

9 170.73 90.81 43.29 38.34 -0.44 -4.09 -4.02 -0.70 30.66 101.81 59.04 78.74 165.28 156.80 234.84 230.67 313.85 242.65 267.90

10 22.3 22.3 14.3 12.5 9.3 8.0 7.5 7.0 6.6 4.3 2.6 2.6 22.3 22.3 22.3 22.3 22.3 22.3 22.3

11 27.88 27.88 17.88 15.63 11.63 10.00 9.38 8.75 8.25 5.38 3.25 3.25 27.88 27.88 27.88 27.88 27.88 27.88 27.88

风机~排放 口

N2~NB N3~NC N4~ND N5~NE N6~NF N7~NG N8~NH

不平衡,阀门平衡 不平衡,阀门平衡 不平衡,阀门平衡 不平衡,阀门平衡 不平衡,阀门平衡 不平衡,阀门平衡 不平衡,阀门平衡

管道系统的总阻力
?P ? ? ?Rm l ? Z ? ? 936 .68 ? 1143 .76 ? 2080 Pa

14

六、通风机选型

6.1. 风量
Q ? 1.15Q0

式中

Q——气体总流量,即风机风量,m3/s; 1.15——考虑到管网、设备漏风的附加系数; Q0——气体原始流量,m3/s Q=1.15×11727.408=13486m3/h



6.2. 风压
风机风压
Pf ? 1.15?P ? 1.15 ? 2080 ? 2400 Pa

综合风量风压,选择 4-72NO.5 风机,该风机风量 Q=13750m3/h,Pf=2412Pa,风 机转速 2900r/min,配用电动机型号 Y160M2-2,电动机功率 N=13kW,外形尺寸 (长×宽×高/mm)为 704×807×982mm,质量(不含电动机)为 74kg。

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七、输排灰装置的设计
除尘器收集的粉尘,需要从除尘器排出并输送到适当的地点加以储存、回 收、利用。因此,输排灰系统是除尘工程设计的一个环节,是大、中型除尘系统 不可缺少的组成部分。输排灰系统包括排灰装置、输灰装置、储运装置等。输排 灰系统由卸灰阀、刮板输送机、斗式提升机、贮灰罐、汽车登封组成。 本系统属于小型通风除尘系统,输排灰装置比较简单。排灰用排灰阀,输 灰用螺旋输送机直接排到送灰校车,定时把装着灰的小车送走。

7.1.卸灰阀
选用干式卸灰阀中的圆锥卸灰阀,卸灰阀直径
d ? 1.12 Gy / q
d — —卸灰阀直径,mm;

式中: G y — —排放的灰尘量,k g / s;
q — —卸灰阀的单位时间排放的灰尘量,可在60 ~ 100 k g / s;

G y ? 1.5 - 1.204) ( ?

634 .6 ? 16 ? 0.83kg / s ,q 这里取 60kg/s,则 3600

d ? 1.12 Gy / q ? 1.12 0.83 / 60 ? 132 mm,按规格选型,可选直径150 mm的卸灰阀
7.2.螺旋输送机

(1) 螺旋直径

D ? K ? 2 .5

Q ? ? ?C

式中:D — —螺旋直径,m; K — —物料综合特性经验系数,查表得K ? 0.0565; Q — —输送量,t / h; ? — —物料的填充系数,查表得? ? 0.30;

? — —物料的堆积密度,t / m 3,查除尘工程设计手册得? ? 1.0t / m 3;
C — —螺旋输送机倾斜安装时输送量的校正系数,查表得C ? 1.0; Q ? q ? 60 ? 3600 / 1000 ? 216 t / h,则 D ? 0.0565 ? 2.5 216 ? 0.785 m, 取 整 为 mm。 800 0 .3 ? 1 ? 1
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7.3.输送机转速
n? A D ? 35 0.8 ? 39.1r / min ,圆整为标准转速,取 n=35r/min;

校核 ? :
?? Q 216 ? ? 0.32 2 47 D n?CS 47 ? 0.8 ? 35 ? 1.0 ? 1.0 ? 0.8 ? 0.8
2

高于0.25 ~ 0.30上限,需增大螺旋直径,取D ? 900 mm,则 n? ?? A D ? 35 0.9
2

? 36 .9r / min ,圆整为标准转速,取n ? 35 r / min 则

216 ? 0.225,低于推荐值,因此降低螺旋轴转速 47 ? 0.9 ? 35 ? 1.0 ? 1.0 ? 0.8 ? 0.9 提高螺旋机寿命。取n ? 30则 216 ? 0.263,在推荐范围内, 47 ? 0.9 ? 30 ? 1 ? 1 ? 0.8 ? 0.9 故最后确定D ? 900 mm,n ? 30 r / min ??
2

功率(P) 螺旋轴所需功率(P0)按轴功率计算公式求得:
Q ?? 0 L ? H ? ? 1.2 ? 216 ? ?3.2 ? 5 ? 0? ? 11.3 ?k W ? 367 367 取K ? 1.2,? 0 ? 3.2 (查表5 - 11) P0 ? K 按轴功率求额定功率: P? P0 ? 11 .3 ? 12 .02(k W ) 0.94

?

根据计算所得的 P 值,查表选用 YJ6165 型驱动装置。 计算结果: 螺旋机型式 螺旋直径 水平输送长度 螺距 螺旋轴转速 螺旋机制法 驱动装置型号 GX 型; D=900mm; L=5m; S=720mm; n=30r/min; S 制法; YJ6165 型
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八、排气烟囱的设计
烟囱墙体高度为 10m,烟气排放速度 13.23m/s,终端附有风帽。

8.1. 烟囱出口截面尺寸
烟囱出口的截面积 S
S? Qg 3600 v g

式中 S——出口截面积,m2; Qg——烟气排放量,m3/h; Vg——烟气排放速度,m/s 据前,Qg=10153.6m3/h,vg=13.23m/s,则
10153 .6 ? 0.213m 2 ,则 D=0.52m,取为 520mm。由于此排气装置 3600 ? 13.23 非正式烟囱且烟气无腐蚀性, 故高度可以放低,材料也可以不用钢筋混凝土结 构。高度取 10m 即可,材料用薄钢管。 S?

8.2. 风帽
为防止雨水侵蚀烟囱, 通常附加风帽。 风帽一般是伞形风帽, 结构图如下:

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九、工程经济概算

9.1.设备投资
(1)柜式集气罩 本系统采用柜式集气罩,根据其设计规格和用途制作,预计成本为 1000 元/个,本系统共 16 个,所以花费 1000×16=1.6 万元 (2) DMC-96II 型除尘器 布袋除尘器的价格可根据其处理能力还估计,每处理 10000m3/h 的价格约 在 2.2 万元左右。本系统处理量为 11168.96m3/h,故除尘器价格约为 2.45 万 元。 (3) 风管 风管目前市场价约为 60 元/m。 本系统总长 72.2m, 75m, 买 故花费 4500 元。 (4) 风机 型号为 4-72NO.5 的风机市场价格约为 2000 元,购买一台。 (5) 输排灰系统 输排灰系统包括卸灰阀、输灰机械等,预计投资 1 万元。不考虑粉尘回 收,则总投资约为 1.6+2.45+0.45+0.2+1=5.7 万元

9.2.运行费用
(1)电费 系统的装机容量主要来自风机和输排灰装置, 其容量约为 13kW+12kW=25kW, 设计全年工作 300 天,每天工作 8h,每度电电费按工业用电 0.95 元计,则全 年运行电费为:25×300×8×0.95=5.7 万元。 (2)维修费用 由于设备、管道均为钢结构,无易损部件,所以全年的维修费用仅考虑 总投资的 2%,即 1146 元。 袋式除尘器的布袋要更换这是不容置疑的, 涤纶针刺毡的使用寿命一般为 2 年,即每 2 年要把所有的布袋换完。那么 2 年换袋的费用就为 0.393 万元,折 算到每年就是 1965 元。因此,每台设备每年的维修费为 1146+1965=3111 元。 由此可知,系统每年的运行费用为:5.7+0.3111=6 万元。

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十、致谢
本大气课程设计是杨家宽教授精心负责的,从出题至成果审 阅。此外,在课程设计期间,也得到了杨家宽教授的悉心指导,在 此表示衷心感谢。 另外感谢我的同学,因为课设过程中遇到许多问题,有的是 请教他人,有的一起讨论解决,这体现了我们团结互助的精神。还 有就是借到的对课设有帮助的书籍,大家能资源共享,这个很好。 最后感谢网上许多朋友,他们提供的资料在一定程度上帮我 顺利完成课程设计。

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参考文献
[1] [2] 2004.1 [3] [4] [5] 胡传鼎主编. 通风设备除尘设计手册. 化学工业出版社,2003.9 赵汉中. 工程流体理学. 华中科技大学出版社,2003.4 胡红营 张旭 黄霞 王伟合编. 环境工程原理. 高等教育出版社,2000.7 孙一坚. 工业通风(第三版). 中国建筑工业出版社,1994.11 唐敬麟 张禄虎编. 除尘装置系统及设备设计选用手册. 化学工业出版社,

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