水泥厂工业通风与除尘系统设计

水泥厂工业通风与除尘系统设计 Southwest university of science and technology 本科毕业设计() 水泥厂破碎车间 通风除尘系统设计 学院名称 环境与资源学院 专业名称 安全工程 学生姓名 陈超 学号 20090897 指导教师 魏勇 讲师 二〇一三六月 西南科技大学本科生毕业论文 I 水泥厂破碎车间 通风除尘系统设计 设计总说明 近年来，工业建筑的增加带动水泥产业的蓬勃发展，与此同时工业生产过程产生的粉尘得不到有效控制，通风除尘系统的不合理，不仅危害作业人员的身体健康，引起肺尘埃沉着病，有的粉尘在一定条件下可以发生爆炸，导致人身伤亡、财产损失，而且对大气造成污染，影响人类的生存，既危害公民健康，又损坏树木及农作物生长。工业通风除尘不仅可以稀释或排除生产过程中产生的毒害、爆炸气体及粉尘，给作业场所送入足够数量和质量的空气，而且可以调节作业场所的温度、湿度等气象条件，为作业人员提供舒适的作业环境。为了保证水泥厂及周围地区的空气质量，降低水泥生产过程中粉尘排放对环境的影响，国家有关产业和行业部门相继制定了《环境空气质量》GB3095-1996、《水泥厂大气污染物排放标准》GB4915-2004、《水泥企业废气排放污染物监测方法》等标准，以保证在水泥工业的设计、生产和监测过程中，对粉尘的排放实施有效的控制。 结合我国目前的环境状况，规范中要求无论新建、改建和扩建的水泥生产项目， 3其热力设备烟尘排放体积质量应控制在150 mg/m以内;属第一类生产性粉尘排放标 3准应控制在100 mg/m以内。在生产过程中粉尘的排放量与生产工艺、生产设备的造型和使用是密切相关的，水泥生产过程中粉尘的主要排放方式可分为点源排放和面源排放两种。属于点源排放的部分主要有窑尾烟囱、煤粉制备、生料磨、水泥磨均化库、水泥库等。其烟尘排放点高度通常不低于30 m，甚至超过80 m。面源排放主要包括水泥包装及物料输送等工序产生的粉尘，其排尘点高度一般低于15m。对粉尘排放进行工况评价时，应同时考虑粉尘内所含悬浮颗粒(15~40μm)及飘尘(细于10μm)的影响。 本设计主要内容采用阻力平衡法，即以设计风量为基础，进行环路的的阻力 计算，达到支、干管道的阻力平衡。通过粉尘量的多少选定排风罩。通过通风系统 的水力计算选定通风机和除尘器。 在设计过程中，引用了许多文献资料，谨向相关作者表示感谢。 西南科技大学本科生毕业论文 II Design General Information In recent years, driven by increased industrial buildings of cement industry to flourish, while the dust generated by industrial processes can not be effectively controlled, ventilation and dust removal system is unreasonable, not only harmful to health workers, causing pneumoconiosis, under certain conditions, some dust explosion can occur, resulting in injury or death, property damage, and atmospheric pollution, affecting the survival of humanity, not only endanger the health of citizens, but also damage to trees and crops. Industrial ventilation can not only dilute or eliminate dust generated during the production of toxic, explosive gases and dust, to give as gifts to the workplace just sufficient quantity and quality of the air, but you can adjust the workplace temperature, humidity and other weather conditions for operating personnel comfortable working environment. Combined with our current state of the environment, the specification requires both new construction, renovation and expansion of cement production projects, and its volume of quality thermal equipment soot emissions should be controlled at 150 mg/m3 or less; In the first category of industrial dust emissions standards should be controlled at 100 mg/m3 or less. In the production process dust emissions associated with the production process, production equipment and the use of the shape are closely related, the cement production process dust emissions can be divided into major point source emissions and area source emissions in two.Point source discharges are part of the main kiln chimneys, coal preparation, raw mill, cement mill homogenization silo, cement silo and so on. Its dust emission point height is usually not less than 30 m, even more than 80 m. Point source emissions are mainly including cement packaging and material handling processes generate dust, its dust emission point height generally less than 15m . Conditions for dust emissions evaluation should also consider the dust contained suspended particles (15~40μm) and particulates (finer than 10μm) effects. The design of the main contents of the balance method using the resistance, that in order to design air volume as the basis for calculating the resistance of the loop, to branch, dry pipe resistance balance. Selected through the amount of dust exhaust hood. Hydraulic 西南科技大学本科生毕业论文 III calculation through the ventilation system fan and filter selection. The design in the design process, many literature references, related authors would like to thank. 西南科技大学本科生毕业论文 IV 目录 第1章 绪论 ........................................................... 1 1.1 研究背景及意义 ................................................................................................ 1 1.2 国内外粉尘处理研究现状 ................................................................................. 2 1.2.1 水泥行业粉尘处理现状 ........................................................................... 2 1.2.2 水泥行业粉尘处理面临的主要问题 ........................................................ 2 1.3 设计依据............................................................................................................ 3 1.4 研究主要内容 .................................................................................................... 4 第2章 工厂概况............................................................................................................ 5 2.1 地理位置............................................................................................................ 5 2.2 生产概况............................................................................................................ 5 2.3 工艺流程............................................................................................................ 5 2.4 工厂产尘系统分析 ............................................................................................ 7 2.4.1 尘源的分类 .............................................................................................. 7 2.4.2 破碎车间尘源的系统分析 ....................................................................... 8 2.4.3 车间尘源分布图 ...................................................................................... 9 第3章 工厂粉尘性质及危害 ........................................................................................ 10 3.1 粉尘的分类 ...................................................................................................... 10 3.2 粉尘的物理化学特性 ...................................................................................... 11 3.3 粉尘的危害 ...................................................................................................... 12 3.4 控制产生粉尘的主要技术措施 ....................................................................... 13 第4章 通风除尘系统设计 .......................................................................................... 15 4.1 局部排风罩的选型和设计................................................................................. 15 4.1.1 局部排风罩的分类和工作机理 ............................................................. 15 4.1.2 局部排风罩的设计原则 ......................................................................... 15 4.1.3 局部排风罩的确定................................................................................. 17 4.2 系统排风量的确定 .......................................................................................... 19 4.2.1 系统排风量的确定原则 ......................................................................... 19 4.2.2 系统轴测图 ............................................................................................ 20 4.2.3 系统排风量的确定................................................................................. 20 4.2.4 系统漏风等等因素影响风量考虑 ......................................................... 21 4.2.5 系统总风量的确定................................................................................. 22 4.3 管道的选择设计 .............................................................................................. 22 4.3.1 风管的材料选择 .................................................................................... 22 4.3.2 风管布置原则 ........................................................................................ 22 4.3.3 风管管径的确定 .................................................................................... 23 4.4 管道阻力计算 .................................................................................................. 26 4.4.1合流三通的局部阻力系数 ........................................................................ 26 4.4.2局部阻力与摩擦阻力的计算 .................................................................... 27 4.5 对并联管路进行阻力平衡 ............................................................................... 31 西南科技大学本科生毕业论文 V 4.6 系统总阻力计算 .............................................................................................. 31 第5章 除尘器和风机的选型 ...................................................................................... 33 5.1 除尘器的选型 .................................................................................................. 33 5.1.1 除尘器选型要点 .................................................................................... 33 5.1.2 袋式除尘器的除尘机理与分类 ............................................................. 34 5.1.3 袋式除尘器的设计计算 ......................................................................... 35 5.2 滤料的选用 ...................................................................................................... 37 5.2.1 选择原则 ................................................................................................ 37 5.2.2 滤料选择注意事项................................................................................. 38 5.2.3 本设计选用的滤料................................................................................. 39 5.3 通风机的选型计算 .......................................................................................... 40 5.3.1 通风机的主要类型................................................................................. 40 5.3.2 风机的选型原则 .................................................................................... 40 5.3.3 风机的风量和全压计算 ......................................................................... 41 结论 ................................................................................................................................. 42 致谢 ................................................................................................................................. 43 参考文献 ......................................................................................................................... 44 附录 ................................................................................................................................. 46 西南科技大学本科生毕业论文 1 第1章 绪论 1.1 研究背景及意义 水泥厂生产是接触性粉尘作业，从原料破碎到成品包装，整个生产过程到处都有粉尘污染，他直接影响人群健康。工业通风与除尘是整个工业生产中的重要课题，是反映企业工业化水平的主要因素，其设计合理与否对企业职业卫生、安全生产及经济效益等具有长期而重要的影响。为此，本设计通过对水泥厂破碎车间粉尘污染进行了调查和监测，为企业设计一套合理的通风除尘系统。 水泥工业是对矿物原料进行加工处理的工业，其采用的设备多为大型设备。水泥厂在水泥生产过程中，对周边环境的污染主要来自于生产过程中产生的工业粉尘和废气。工业粉尘主要由原料粉尘，煤粉尘，水泥熟料粉尘，成品水泥粉尘等构成。它们基本属于有组织排放源。一般可通过设计阶段和生产过程中采取的工艺技术措施和生产管理措施予以控制。 本选题旨在熟悉工业通风与除尘基础理论，在此基础上，掌握通风除尘系统的内容、方法、步骤以及设计技术要领。并掌握管道摩擦阻力、局部阻力计算，管道压力分布分析计算，管道尺寸计算的约束条件，设计计算方法，均匀送风管道的计算，设计中的有关问题等。 水泥生产过程中的粉尘问题是一个非常严重的问题，在人们日益追求环境质量的今天，现代水泥生产对环保的要求也越来越高。虽然在工业企业粉尘防治方面通过对产尘机理的研究以及除尘技术的推广对粉尘防治起到了一定的作用，但粉尘问题根本仍未得到根本解决，因此在采用现有技术的同时，还必须不断研究新的除尘技术，在生产过程中把运用新技术、新设备、新方法与生产管理水平联系起来。搞好除尘工作是关系到改善环境、保护人民健康、文明生产、降低生产成本、顺利发展生产的一项重要工作，具有十分重要的意义。 做好厂区水泥破碎车间通风除尘工作有以下意义: 1、是控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温、高湿，创造良好的生产环境和保护大气。 2、能够改善生产车间及其周围的空气条件，防止职业病的产生、保护人民健康、 1 西南科技大学本科生毕业论文 2 提高劳动生产率。 3、可以保证生产正常运行，提高产品质量。随着工业的不断发展，散发的工业有害物的种类和数量日益增加，大气污染已经成为了一个全球性的问题。 如何做好工业通风, 职业安全健康管理以及环境保护是我们安全工作人员的一项重要职责。 1.2 国内外粉尘处理研究现状 1.2.1 水泥行业粉尘处理现状 水泥工业粉尘是水泥生产过程中伴随生产而产生的，这些粉尘受重力作用而沉降的形成积尘，粒径非常细小的则随风飘扬形成飘尘。它们对人体健康、大气环境及运行设备等会产生直接或间接的危害。目前我国环境污染的生态破坏情况还相当严重，国内的水泥工业整体环保达标排放率仍处于较低水平。水泥工业仍是目前我国主要大气粉尘污染源之一。据1999年国家环保总局统计，全国水泥企业排放的工业粉尘和烟尘共972万吨， 占当年水泥产量的1.7%，占全国总排放量的42%。因生产水泥的 4%，这说明1999年水泥工业粉尘的治理率仅为50%粉尘散失量约为水泥产量的3%, 左右。根据2001年的数据，我国的水泥产量已达62650万吨，若按1999年的除尘率计算，每年的粉尘排放量就达1000万吨左右，这相当于近8条4000td/生产线的水泥总产。由此可见水泥工业粉尘排放量惊人，既严重污染环境，又极大地浪费了资源而影响水泥产业的可持续发展。 1.2.2 水泥行业粉尘处理面临的主要问题 当前水泥工业不容乐观的污染问题山来已久，限于当初我国的历史条件及人们的认识水平，致使政府有关决策缺乏远见，造成历史上一度“小水泥”一哄而上。这些以立窑工艺为主的“小水泥”大部分设备简陋，资源利用率低，产品质量无保障，管理水平低，粉尘污染十分严重。据不完全统计，每年从立窑水泥厂排放的粉尘达1000万吨以上，成为全国最大的粉尘排放源，既浪费了资源又污染了环境。虽然这些“小水泥”为了为告别短缺经济时代发挥了一定的历史作用，却让今天的国人吃尽了环境污染带来的严重后果。尽管目前我国水泥年产量已突破6亿吨，约占全球总产量的1/3，在数量上堪称世界水泥大国了，但这6亿吨的产量却是由数千家水泥厂数万座窑炉来完成的，平均每个厂的生产规模约10万吨，不足先进国家平均规模的1/10。若将我国水泥行业所有窑炉的烟囱和粉磨设备的排气筒按间距l公里排列，其长度足 2 西南科技大学本科生毕业论文 3 可以绕地球赤道两周。水泥工业污染情况危害严重，我国的水泥企业每年向大气中排放大量的粉尘和有害气体对人体健康及环境状况存在严重危害。 粉尘是水泥工业的主要污染物。在水泥生产过程中，需要经过矿山开采—原料破碎—勃土烘干—生料粉磨—熟料锻烧—熟料冷却—水泥粉磨及成品包装等多道工序，每道工序都存在不同程度的粉尘外溢，其中烘干及锻烧发生的粉尘排放最为严重，约占水泥厂粉尘总排放量的70%以上，而很多水泥厂在建厂之初根本就没有考虑其窑炉或烘干机的除尘工艺，建成投产后甚至连一个简易的沉降室都没有，有少数厂虽然安装了除尘设施，却形同虚设，要么就是疏于管理而不能正常运行，要么就是白天运行晚上关闭，要么干脆就是一套应付检查的摆设而己，粉尘大多处于直接排放状态。有资料表明，目前我国大气粉尘污染主要源自于水泥、火电和冶金三大行业，其中水泥行业的粉尘排放量又居于三大行业的首位"据专家保守估计l.l，我国水泥工业每年排放的粉尘总量超过1200万吨，约占水泥年产量的2.5%。虽然我国相关标准规定的水泥厂允许的排放浓度本来就高出先进国家的1,2倍，然而先进国家却能做到达标排放，反而我们能够做到达标排放的水泥厂仅仅是凤毛麟角而已，绝大多数水泥厂不能作到达标排放，且排放浓度动辄超过标准基数十倍，甚至土百倍，这不能不令人深思、忧虑。每年所排放的一千余万吨粉尘，不仅造成环境的严重污染，同时造成了资源的巨大浪费。当前水泥工业不容乐观的污染问题山来已久，限于当初我国的历史条件及人们的认识水平，致使政府有关决策缺乏远见，造成历史上一度“小水泥”一哄而上。这些以立窑工艺为主的“小水泥”大部分设备简陋，资源利用率低，产品质量无保障，管理水平低。 1.3 设计依据 1、相关法律 (1)《中华人民共和国安全生产法》，中华人民共和国主席令 第七十号2002.6.2 (2)《中华人民共和国环境保护法》，中华人民共和国主席令 第二十二号 1989.12.26 (3)《中华人民共和国职业病防治法》，中华人民共和国主席令 第五十二号 2011.12.31 2、相关标准 (1)《工业企业设计卫生标准》，GBZ1-2010 3 西南科技大学本科生毕业论文 4 (2)《工业场所有害因素职业接触限值》，GBZ2-2002 (3)《工业企业噪声控制设计规范》, GBJ87-1985 (4)《工业“三废”排放试行标准》，GBJ4-73 (5)《建筑施工场界噪声限值》，GB 12523-2011 (6)《生产性粉尘作业危害程度分级》，GB5817 (7)《中华人民共和国国家职业卫生标准》，GBZ1-2010 (8)《水泥厂大气污染物排放标准》，GB4915-2004 3、相关行业技术规范 (1)《通风管道施工技术规程》，JB 2002 84号文 (2)《风机盘管机组》，JB 4283-1991 1.4 研究主要内容 从粉尘的危害性，安全标准，粉尘传播规律等方面论述水泥厂破碎车间振动筛和皮带运输处设置密闭罩的必要性，以及在这个车间设置通风与除尘系统的必要性;详细的综合考虑了各个密闭罩的实际抽风量;并根据排放标准和各个密闭罩的实际抽风量选择了适合该车间的通风除尘设备;根据水泥厂尘源和粉尘特点择了合适的滤料以及简单的介绍了袋式除尘器的滤料的选取原则和结构特点;详细的进行了该通风管路的水力计算，通过查表和平衡调节选择了合适的通风管路;用CAD画出基本的通风管道布局图。 4 西南科技大学本科生毕业论文 5 第2章 工厂概况 2.1 地理位置 四川华西绿舍建材水泥有限责任公司成立于2001年7月，位于四川省彭州市，占地约500亩，厂区周围多为农田和村庄，距成都市45公里，厂区常年东南风，工厂占地500亩交通便捷，距离成绵高速路口约1公里。公司主要生产#425普通硅酸盐水泥，原料有石灰石、江泥、煤粉，其成分为二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、三氧化二铁。公司注册资本1.5亿元，是四川华西集团公司旗下的全资子公司。厂区内主要有生产车间，一线职工办公楼，食堂和公司写字楼等主要建筑。 2.2 生产概况 华西绿舍建材水泥厂项目规划建设2条日产4500吨新型干法水泥熟料生产线、年产440万吨的水泥粉磨和18MW纯低温余热发电项目，以及必要的生产生活辅助设施。若条件成熟，可规划城市垃圾处理设施。项目同步规划，分期建设，总投资约8亿元。 其中，一期建设1条日产4500吨新型干法水泥熟料生产线、年产220万吨的水泥粉磨系统和9MW纯低温余热发电项目，以及必要的生产生活辅助设施，投资约3亿元。2003年3月，一期工程项目日产4500吨熟料生产线成功点火投运。项目全部建成后，每年可提供优质水泥440万吨，不仅会进一步提高城乡建筑抗灾防灾的能力，而且资源将得到充分的综合利用，实现经济效益与环保效益的双丰收。 2.3 工艺流程 1、破碎及预均化 (1) 破碎水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。 (2) 原料预均化预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。 2、生料制备 水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料(包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏)，据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约 5 西南科技大学本科生毕业论文 6 占 全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。 3、生料均化 新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。 4、预热分解 把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。 (1) 物料分散 换热80%在入口管道内进行的。喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。 (2) 气固分离 当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒(排气管)之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。 (3) 预分解 预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行;燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化;由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。 6 西南科技大学本科生毕业论文 7 5、水泥熟料的烧成 生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的等矿物。随着物料温度升高近时，等矿物会变成液相，溶解于液相中的和进行反应生成大量(熟料)。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。 6、水泥粉磨 水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料(及胶凝剂、性能调节材料等)粉磨至适宜的粒度(以细度、比表面积等表示)，形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。 7、水泥包装 水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。 2.4 工厂产尘系统分析 2.4.1 尘源的分类 根据各作业点产生粉尘特点，分为3类尘源: (1)卸载类尘源:矿石卸在运输设备上或从这一类设备往另一类设备上装卸。 (2)容器类尘源:各种贮矿槽、矿仓装矿时散发粉尘。 (3)筛分类尘源:如振动筛工作时产生粉尘。 水泥工业是对矿物原料进行加工处理的工业，其采用的设备多为大型设备。含尘工业废气和粉尘或产生于固体物质的粉碎、筛分、爆破输送等机械过程或产生于水泥厂在水泥生产过程中，都会将原料破碎成细小的颗粒，这些颗粒在一定的条件下，会因煅烧、机械设备的振动将有害烟气和粉尘悬浮于空中而不沉降，形成大量的有害烟气和粉尘。这些粉尘不仅对厂区工作人员造成较大的职业卫生伤害，还对周边环境造成较大的污染。工业粉尘主要由原料粉尘，煤粉尘，水泥熟料粉尘，成品水泥粉尘等构成。它们基本属于有组织排放源。水泥的整个加工过程涉及面很广，从物料的破碎，到立窑的煅烧，会产生大量的烟气和粉尘，认识工厂的产尘点对通风设计工作的进行 7 西南科技大学本科生毕业论文 8 有极大的重要性。具体分析如下: 1、泥立窑是水泥生产的核心设备, 机立窑正常锻烧时, 成球的含煤生料不断从上部均匀的撒入窑内然后随物料进入高温锻烧带锻烧, 烧成后的熟料被下部鼓入的空气冷却, 从窑体下侧卸出受窑内鼓风的作用, 部分炸裂的球料粉和熟料粉会被吹出窑而, 随着烟气逸出窑尾烘干机在粘土煤等湿物料的干燥过程中,产生的大量含尘烟气经排气筒排入大气。 2、烘干机是立窑水泥厂的主要尘源之一，生产水泥用的粘土、矿渣、煤粉等物料在烘干过程中随着回转筒的运动不断颠簸, 微细颗粒随着烘干机的热废气流逸出。 3、粉磨系统生料磨和水泥磨在工作时, 如果粉磨的细度产量、通风量与气流流速匹配不当，工人操作失误或输送装置密封不良, 粉尘都会外冒。 4、破碎机破碎是水泥制成过程中的重要工序, 粉尘排放是其主要污染之一。水泥物料在喂入、破碎及出料时微细颗粒会随气体运动而飞扬, 由于有的物料需要多次破碎，在重复过程中会增加粉尘的排放量。 5、包装系统系统中扬尘点较多, 而且由于装备及操作的原因, 还常常造成二次扬尘。 2.4.2 破碎车间尘源的系统分析 1、破碎机产尘源 在破碎矿石工艺流程中，从矿石卸入粗破碎机直至进入选厂磨矿槽，机械运动部分传给粒子的动能作用以及空气同物料一起流动，造成罩内正压等原因，使整个工艺流程中由于粉尘与空气混合物扩散作用，粉尘向工作区逸散。矿石破碎粉尘的分散度见表2-1。 表2-1 矿石破碎粉尘的分散度 矿石破碎中粉尘分散度(重量) 粒径 ,40μm 40,30μm 30,20μm 20,10μm ,10μm 粗碎 41.0 14.0 10.8 12.3 22.9 中碎 22.6 13.4 36.0 7.5 17.5 细碎 76.0 14.0 2.5 2.5 5.0 2、皮条运输产尘源 此外水泥厂为数较多的胶带运输机也是不可忽视的尘源。胶带运输机在运输过程中，由于皮带托辊作用，胶带剧烈振动，扬起大量粉尘。粘附皮带表面的粉料在返程 8 西南科技大学本科生毕业论文 9 中，沿程撒落，产生大量粉尘，而且扬起粉尘分散度较高。 3、人为产尘源 已降落到设备上，皮带通廊，厂房地面的粉尘，在设备运转、人员走动等原因产生二次扬尘。破碎厂房的矿物性粉尘颗粒一般为不规则的，粒度分布不均匀，不同作业地点产生粉尘分散度不同，附表为矿石破碎作业中粉尘分散组成。 4、振动筛产尘源 振动筛的运转过程中，会振起大量的附着粉尘，这种连续不断地粉尘附着和将粉尘震动漂浮在作业车间是一个重要的粉尘产生源，因此，对振动筛设置密闭罩有着重大的意义。 2.4.3 车间尘源分布图 图2-1 车间尘源分布图(附录) 9 西南科技大学本科生毕业论文 10 第3章 工厂粉尘性质及危害 工业性粉尘各式各样，不同的粉尘有着各自的独有特性，通风除尘工程中，对粉尘性质及危害的了解是必不可少的，只有对粉尘的性质和危害性深入了解，才能在通风除尘系统设计中合理的布局，设计。 3.1 粉尘的分类 1、 按物质组成分类，按物质组成粉尘可分为有机尘，无机尘，混合尘。有机尘 包括植物尘，动物尘。加工有机尘。无机尘包括矿尘，金属尘，加工无机尘等。 2、按粒径分类，按尘粒大小或在显微镜下可见程度粉尘可分为:粗尘，粒径大于40μm，相当于一般筛分的最小粒径;细尘，粒径10,40um，在明亮光线下肉眼可以见到。显微尘，粒径0.25,10μm，用光学显微镜可以观察;亚显微尘，粒径小于0.25μm，需用电子显微镜才能观察到。不同粒径的粉尘在呼吸器官中沉着的位置也不同，又分为:可吸入性粉尘即可以吸入呼吸器官，直径约大于10μm的粉尘;微细粒子直径小于2.5μm的细粒粉尘，微细粉尘会沉降于人体肺泡中。 3、按形状分类，不同形状的粉尘可以分为: (1) 三向等长粒子，即长，宽，高的尺寸相同或接近的粒子。如正多边形及其 他与之相接近的不规则形状的粒细子 (2) 片形粒子，即两方向的长度比第三方向长很多，如薄片状，鳞片状粒子。 (3) 纤维形粒子，即在一个方向上长得多的粒子，如柱状，针状，纤维粒子。 (4) 球形粒子，外形呈圆形或椭圆形。 4、按物理分类化学特性分类，由粉尘的湿润性，粘性，燃烧爆炸性，导电性，流动性可以区分不同属性的粉尘。如按粉尘的湿润性分为湿润角小于90?的亲水性粉尘和湿润角大于90?的疏水性粉尘。按粉尘的粘性力分为拉断力小于60Pa的不粘尘，60,300Pa的微粘尘，300,600Pa的中粘尘，大于600Pa的强粘尘，按粉尘燃烧，爆炸性分为易燃，易爆粉尘和一般粉尘。按粉料流动可分为安息角小于30?的流动性好的粉尘，安息角为30?,45?的流动性中等的粉尘及安息角大于45?的流动性 11差的粉尘。按粉尘的导电性和静电除尘的难易分为大于10Ω?cm的高比电阻粉尘，411410,10Ω?cm的中比电阻粉尘，小于10 Ω?cm的低比电阻粉尘。 10 西南科技大学本科生毕业论文 11 5、其他分类中还有分为生产性粉尘和大气粉尘，纤维性粉尘和颗粒状粉尘。一次扬尘和二次性扬尘等。 3.2 粉尘的物理化学特性 粉尘有很多特殊的属性，其中与除尘工程密切相关的有悬浮特性，扩散特性，附着特性，吸附特性，燃烧和爆炸特性，电特性以及流动特性等。 1、悬浮特性 在静止空气中，粉尘颗粒受重力作用会在空气中沉降。当尘粒较细，沉降速度不高时，可按斯托克斯(Stoke’s)公式求得重力与空气阻力大小相等，方向相反时尘粒的沉降速度称尘粒沉降的终端速度。 密度为1g/cm的尘粒的沉降速度大致为: 、 尘粒直径 速度 -5 0.1μm 4×10 cm/s -3 1 μm 4×10 cm/s 10μm 0.3 cm/s 100μm 50 cm/s 实际空去绝非静止，而是有各种扰动气流，小于10μm的尘粒能长期悬浮于空气中。即便是大于10μm的尘粒，当处于上升气流中，若流速达到尘粒终端沉降速度，小粒也将处于悬浮状态，该上升气流流速称为悬浮速度。作业场所存在自然风流，热气流，机械运动和人员行动而带动的气流，使尘粒能长期悬浮。粉尘的悬浮特性是除尘工程计算的依据之一。 2、扩散特性，扩散特性是指微细粉尘随气流携带而扩散。即使在静止的空气中，尘粒受到空气分子布朗运动的撞击也能形成类似于布朗运动的位移。对于0.4μm的尘粒，单位时间布朗位移的均方根值大于其重力沉降的距离。对0.1μm的尘粒，布朗位移的均方根值相当于重力沉降距离的40余倍。扩散使粒子不断由高浓度区向低浓度区转移，形成尘粒流经小通道周壁沉降的主要原因。 3、附着特性，尘粒有粘附于其他粒子或其他物质表面的特性，附着力有三种，即范德华力，静电力和液膜的表面张力。微米级尘粒的附着力远大于重力，直径为 10μm的粉尘在滤布上附着力可达自重的1000倍，当悬浮尘粒相互接近时，彼此吸附聚集成大颗粒，当悬浮微粒接近其他物体时即会附着其表面，必须有一定的外加力才能使其脱离。集合的粉尘体之间亦存在粉尘间的吸附力，一般称为粉尘的粘性力， 11 西南科技大学本科生毕业论文 12 若需将集合的粉尘沉积物剥离，必须施加拉断力。 范德华力使尘粒表面有吸附气体，蒸汽和液体的能力。粉尘颗粒愈细，其表面积愈大，单位质量粉尘表面吸附的气体和蒸汽的量愈多。单位质量粉尘粒子表面吸附水蒸气量可衡量粉尘的吸湿性。当液滴与尘粒表面接触，除存在液滴与尘粒表面吸附力外，液滴尚存在自身的凝聚力，两种力量平衡时，液滴表面与尘粒表面与尘粒表面间形成湿润角，表征尘粒的湿润性能，湿润角愈小，粉尘湿润性好。反制，说明粉尘湿润性差。 4、燃烧和爆炸性，物料转化为粉尘，其表面积增加，提高了物质的活性，在具备燃烧的条件下，可燃粉尘氧化放热反应速度超过其散热能力，最终转化为燃烧，称粉尘自然。当易燃粉尘浓度达到爆炸界限并遇明火时，产生粉尘爆炸，煤尘，焦炭尘，铝，镁和某些含硫分高的矿尘均系爆炸性粉尘。 5、荷电特性，由于天然辐射，离子或电子附着，尘粒之间或粉尘与物体之间的摩擦，使尘粒带有电荷。其带电量和电荷极性(负或正)与工艺过程环境条件，粉尘化学成分及其接触物质的电介常数等有关，尘粒在高压电晕电场中，依靠电子和离子碰撞或离子扩散作用使尘粒得到充分的荷电。当温度低时，电流流经尘粒表面称表面导电，温度高时，尘粒表面吸附的湿蒸汽或气体减少，施加电压后电流多在粉尘粒子体中传递，称体积导电。粉尘成分，粒度，表面情况等决定粉尘的导电性。 3.3 粉尘的危害 随着现代工业的发展，粉尘已成为作业点附近空气(气流)主要污染物之一，它具有重大危害性，一是影响工人身体健康，使工人导致尘肺、矽肺等职业病，如矽(即硅) 尘能使人得矽肺病后期患者的肺则由海绵状有弹性的，变为象多孔煤渣一样的硬块，呼吸困难，影响健康，严重的还会丧失劳动能力，甚至死亡。二是爆炸性，有些粉尘达到一定浓度时可发生爆炸，给国家和人民财产造成重大损失。通风除尘的任务是有效控制产尘点粉尘的扩散，同时把气流中的粉尘清除到排放标准规定值后排放到空气中，以保证作业点附近的空气符合环境卫生条件。要达到这样的目的，往往要采用各种除尘设备及措施。 水泥厂生产作业粉尘危害的特点: 3 1、该破碎车间产尘点多，粉尘浓度高。最高105.3mg/m，各测试点的平均值都超过容许限值。 12 西南科技大学本科生毕业论文 13 2、由于水泥工艺原料种类多，粉尘成分复杂，既有含游离二氧化硅高的粉尘也有游离二氧化硅含量较低的水泥粉尘和混合粉尘。 3、工作人员接尘作业时间长。在8h工作日中工人接尘劳动时间占65%，总接尘时间378min ，甚至连工间休息也未能脱离粉尘污染的危害。 4、粉尘作业危害程度级别高。生产危害程度分级不但是劳动保护科学管理的依据，同时也是评价劳动条件防治尘肺的依据，它是作业场所粉尘浓度、劳动者接尘作业时间，接尘作业肺总通气量等要素的综合表现，较客观的反映了粉尘作业的危害程 度。水泥生产性粉尘作业危害程度?级的占调查工种的50% ，危害程度最高的?级，显示水泥生产粉尘作业危害程度大。接尘作业工人尘肺和慢性上呼吸道炎发病率高。水泥作业工人的慢性上呼吸道炎发病率较高。尘肺病是粉尘危害最严重的后果。立窑水泥生产接尘作业工人的尘肺患病率较高，尘肺病种有矽肺，也有水泥尘肺。矽肺主要发生在粉尘游离二氧化硅较高的生料、原料工种，水泥尘肺则发生在粉尘游离二氧化硅含量较低的制成、煅烧工种，两患病率差异无显著性。可见水泥生产性粉尘是否引起尘肺，并不完全取决于粉尘中游离二氧化硅含量，而与粉尘浓度、接尘作业时间、接尘作业时肺总通气量既粉尘作业危害程度级别有关。粉尘中游离二氧化硅含量，可以影响尘肺的病理改变，吸入的粉尘中游离二氧化硅含量高;患者胸片X线表现以矽结节为主类圆形影阴，吸入的粉尘中游离二氧化硅含量低，患者胸片X线表现则以不规则形影阴为主。 通过对水泥生产企业进行的劳动卫生学、职业性健康检查、粉尘作业危害程度分级等内容调查研究，显示水泥生产作业的粉尘危害严重，呈“三高”趋势既粉尘浓度高,粉尘作业危害程度级别高，尘肺患病率高。水泥生产性粉尘引起的尘肺，既有矽肺也有水泥尘肺，表明水泥生产性粉尘引起尘肺与粉尘浓度、接尘作业时间、接尘作业时间肺总通气量等因素有关。提示,防治生产性粉尘危害不但要降低生产场所粉尘浓度，还要减少工人的接尘作业时间，降低劳动强度，这样才能更有效预防水泥生产性粉尘的危害。 3.4 控制产生粉尘的主要技术措施 在水泥厂的工艺设计阶段应着力于除尘工艺方案的选择确定。因为在水泥生产过程中，不同的工艺部位、不同的生产设备所排放粉尘的体积质量、温度、湿度差别很大，因此，在工艺设计阶段应综合考虑生产工艺实施过程的各种因素，确定与其相应 13 西南科技大学本科生毕业论文 14 的除尘工艺方案和主要除尘设备。遵循技术可靠、设备优良、经济合理、节省能源的设计原则进行设计。应选择具有先进水平的生产工艺和扬尘少的生产设备。在工艺流程中尽量减少扬尘环节。在物料破碎过程中应选择密闭式吸尘罩，以减少粉尘飞扬。对暂时不能完全治理的各种经常性的扬尘产生点，通过技术改造，将其转化为排放点，并用收尘装置将其净化处理。处理后的粉尘废气不得直接向室内扩散，应由通风管排 3放，排尘量应在国家标准范围(100 mg/m)以内。目前，我国在粉尘除尘技术中经常采用的除尘器有以下几种类型: 1、离心力除尘器 常见的有单旋风筒及多管除尘器等。它们的主要优点是容易操作，适宜含尘量大的气体，但不宜处理具有腐蚀性的气体。 2、过滤除尘器 常见的有袋式除尘器，其优点是设备运行参数稳定，体积质量变化对其效率无影响，除尘效率高，但该设备维护费用高，不宜处理高湿、高温气体。 3、电收尘器 其优点是能处理高温、高湿及大风量气体，除尘效率高，阻力损失小。该类设备一般造价较高，钢材耗量大，在干法窑工艺中还要配套增湿设备，所以多用于粉尘排放量大的生产设备，如窑尾、熟料冷却等部位。 14 西南科技大学本科生毕业论文 15 第4章 通风除尘系统设计 4.1 局部排风罩的选型和设计 局部排气罩是局部通风系统的重要组成部分，在局部通风系统中，局部排气罩(吸风口)是直接与有害物(有害气体粉尘)接触、控制和捕集有害物的构件，通过局部排风罩罩口的气流运动，可在有害物散发地点直接捕集有害物或控制其在车间内扩散，保证室内工作区有害物浓度不超过国家卫生标准的要求。它的性能好坏直接影响整个系统通风系统的优劣，设计完善、良好的排气罩，能在不妨碍工艺操作的前提下，用最少的排风量即可达到良好的控制效果。 4.1.1 局部排风罩的分类和工作机理 1、局部排风罩的分类 局部排风罩因生产工艺和操作条件的不同，形式很多按排风罩的作用和构造，主要分为四类:密闭罩、半密闭罩、外部罩和吹吸罩。具体分类如下图4-1所示。 2、局部排风罩工作机理 把有害物源全部密闭在罩内，在罩上设置工作孔，从罩外吸入空气，罩内污染空气由上部排风口排除。 优点:只需要较小的排风量就能控制有害物的扩散，排风罩气流不受外部气流的影响。 缺点:影响设备检修，有的看不到罩内情况。 4.1.2 局部排风罩的设计原则 1、局部排风罩的基本形式 (1) 按照他与工艺设备的配置关系:局部密闭罩, 整体密闭罩和大容积密闭罩三种基本形式。 (2) 根据工艺的操作特点还可分为:固定式和移动式。 (3) 密闭罩结构的设计:罩的结构形式及结构参数应根据生产设备的工作特点， 操作方法, 产尘部位及溅射方向和扩散范围等因素来确定。性较强。 2、设计原则 (1) 改善排放粉尘有害物的工艺和工作环境，尽量减少粉尘排放及危害。 15 西南科技大学本科生毕业论文 16 (2) 吸尘罩尽量靠近污染源并将其围罩起来，形式有封闭型，围罩型等。如果妨碍操作可以将其安装在侧面，可采用风量较小的槽型或桌面型。 (3) 决定吸尘罩安装的位置和排气方向。研究粉尘发生机理，考虑飞散方向，速度和临界点。用吸尘罩口对准分散方向。如果采用侧型或者上盖型吸尘罩，要使操作人员无法进入污染源与吸尘罩之间的开口处，比空气密度大的气体可以在下方吸引。 (4) 决定开口周围的环境条件，一个侧面封闭的吸尘罩比开口四周全部自由开放的吸尘罩效果好。因此，应在不影响操作的情况下将四周围起来。尽量少吸入未被污染的空气。 (5) 防止吸尘罩周围的紊流。如果捕集点周围的紊流对控制风速有影响，就不能提供更大的控制风速，有时这会使吸尘罩丧失正常的作用。 (6) 吹风式(推挽式)利用喷出的力量将污染气体排出。 (7) 决定控制风速。为使有害物从分散界限的最远点流进吸尘罩开口处，而需要的最小风速被称为控制风速。 局部排风罩 密闭罩 半密闭排风罩 吹吸罩 外部排风罩 罩 箱柜旋局整大气侧屋上下式 式风部体幕容吸顶部部罩 罩 式密密式积罩 排排排 罩 闭闭罩 密风风风 罩 罩 闭罩 罩 罩 罩 圆矩条冷热槽 形形形过过边 平平排程程排 口口风上上风 侧侧罩 部部罩 排排排排 风风风风 罩 罩 罩 罩 图4-1 排风罩的分类 16 西南科技大学本科生毕业论文 17 4.1.3 局部排风罩的确定 由于水泥厂破碎车间产生的粉尘大多数为无机尘，大多为游离态二氧化硅，参杂少量煤粉粉尘，综合经济与效率原则在带式输送机、颚式破碎机、振动筛、皮带处选择相应的局部排风罩。 物料由皮带运输机将原料输送至颚式破碎机处，由于颚式破碎机转速低，物料由大块挤压成小块，产生的粉尘只存在于破碎机的进出料口，气流扰动也不明显。因此，在颚式破碎机出选用局部密闭罩。因为颚式破碎机的规格为900×1200，溜槽落差为1.6 m，其上部抽风量为3000m?/h 。(具体参数见表4-2) 表4-2 颚式破碎机上部抽风量 破碎机规格 给矿设备 落差高度/m 抽风量m?/h ,1.5 1.0 2500 1.5,2.0 3000 900×1200颚式破碎 溜槽 2.0-3.0 3500 机 条筛 ,3.0 1800,2200 1.0,1.5 3000 1200×1500颚式破碎机 溜槽 1.5,2.0 3600 2.0,3.0 4000 条筛 ,3.0 2500,3600 从颚式破碎机出的物料从料斗进入筛分机，在筛分过程中会因振动筛的振动产生大量的粉尘，需要振动筛除设置整体密闭罩。此密闭罩所需的风量主要是运动物料诱导空气量Q和保持罩内稳定负压值所必须抽出的空气量Q组成。已知Q=600m?，121振动筛整体密闭罩中的最小负压值可由表4-3查得(实际选取值应大于表中的值)，密闭罩上的缝隙或其他不严密面积总和为0.15m?。 17 西南科技大学本科生毕业论文 18 表4-3 破碎车间各产尘点排风罩的选择 设备名称 密闭方式 最小负压/ΔP/Pa 局部密闭罩上部 5 带式输送机 局部密闭罩下部 7 整体密闭 6 大容积密闭罩 2.5 振动筛 局部密闭罩 1.5 整体密闭罩 1 颚式破碎机 上部排风罩 2 下部密闭罩(与带式输送机连接) 8 筛分机筛分出的物料由皮带运输机运返送至破碎机。在由物料从筛分机到皮带运输机过程中有3.5m落差，会产生大量粉尘，因此需要设置局部密闭罩。筛分机物料经倾角65?的溜槽上，皮带宽度为500mm，皮带需设置整体密闭罩。筛下物料则经倾角为90?的漏斗直接落入宽度为500mm的另一皮带运输机上，高差为3m，此处设置局部密闭罩。 由物料在溜槽中运动时产生空气流，局部密闭罩的抽风量按在溜槽末端的物料速度产生的诱导气流及吸人气流进行确定，由表4-4和表4-5可以查得。 本设计局部排风罩为密闭罩，其三视图见附录4 表4-4 带式输送机普通型局部密闭罩抽风量 ( m?/h) 物料末端速度 组合空气量名称 带式输送机宽度 B/m V / m/s 末500 650 800 1000 1200 1400 诱导空气量Q 400 650 1030 1600 2300 3200 1 8.0 600 820 1170 1700 2500 3500 吸入空气量Q 2 450 730 1160 1800 2570 3600 诱导空气量Q 1 8.5 540 860 1240 1850 2650 3700 吸入空气量Q 2 510 820 1300 2000 2870 4100 诱导空气量Q 1 9.0 670 920 1300 1940 2800 3920 吸入空气量Q 2 600 900 1450 2260 3200 4500 诱导空气量Q 1 9.5 750 1000 1400 2040 3000 4150 吸入空气量Q 2 18 西南科技大学本科生毕业论文 19 -1 表4-5溜槽末端的物料速度 ( m?s) 皮带机宽度 溜槽倾角 溜槽始端至末端的垂直高度 H/ m B / mm ?º 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 45 3.76 4.20 4.6 4.93 5.27 5.60 5.90 7.17 55 4.45 5.02 5.5 5.98 6.40 6.80 7.25 7.57 B=500 65 4.97 5.62 6.20 6.73 7.22 7.67 8.10 8.50 75 5.30 6.02 6.66 7.25 7.80 8.30 8.75 9.22 90 5.60 6.42 7.16 7.80 8.40 8.97 9.30 10.0 45 4.0 4.40 4.28 5.12 5.42 5.94 6.04 6.31 B=650 55 4.72 5.24 5.72 6.17 6.57 6.97 7.35 7.70 65 5.26 5.85 6.40 6.90 7.40 7.84 8.26 8.67 75 5.60 6.28 6.90 7.47 8.0 8.50 8.92 9.40 90 5.90 6.68 7.36 8.0 8.6 9.15 9.57 10.2 4.2 系统排风量的确定 除尘系统的排风量的选取和确定是关系到除尘系统的投资、运行效果的关键。排气量选取过大，将增加除尘系统的能力，加大系统的投资和运行费用，造成不必要的浪费;排气量选取过小，会影响除尘系统的捕集效果，不能完全有效的控制各扬尘地点的粉尘，因此需要认真进行除尘系统排气量的确定。 4.2.1 系统排风量的确定原则 常用的经验公式有: 1、按截面风速计算排风量 Q=3600AV (4-3) 2式中 A— 密闭罩有效净截面面积，m V— 控制风速，取 0.25,0.5m/s 3 Q— 密闭罩的排风量，m/h 2、按缝隙面积计算排风量 Q=3600βVΣF (4-4) 3 式中 Q— 密闭罩的排风量，m/h。 Β— 一些考虑不到的缝隙面积而增加的安全系数。一般取 1.05,1.1。 ΣF— 密闭罩上开启口及缝隙的总面积。 V— 通过缝隙或空口的风速，一般取1,4 m/s。 19 西南科技大学本科生毕业论文 20 3、按换气次数计算排风量 Q=60NS (4-5) 3式中 Q— 密闭罩的排风量，m/h 3 S— 密闭罩的容积，m N— 换气次数。 排风量的确定原则: )按工艺设备出厂规定的排风量。 (1 (2)按工艺设备的有关技术参数进行计算确定排风量。 (3)按尘源密闭罩的形式、控制风速进行计算确定排风量。 (4)按类似除尘系统的经验公和数据确定排风量。 这里选择按吸尘罩与尘源关系的形式、控制风速计算确定排风量。 4.2.2 系统轴测图 车间系统轴测图如图4-6 图4-6 系统轴测图(附录3) 4.2.3 系统排风量的确定 1、颚式破碎机处 其上部设置上部密闭罩，由与颚式破碎机的规格型号为900×1200型，溜槽落差高度为1.6m，因此上部密闭罩的抽风量可由表4-2查得: 3 Q,3000m/h 上 20 西南科技大学本科生毕业论文 21 2、振动筛部分 已知Q=600m?/h，由表4-3可确定整体密闭罩内的最小负压(选取较大值)， 1 所以，取值ΔP=1.5pa，在密闭罩上的不严实和缝隙总面积为0.15?，因此，由 公式4-4 3 Q=3600×0.65×0.15×=532m/h 2×1.5/1.292 3 Q=Q+Q=600+532=1132m/h 密12 3、振动筛到溜槽末端 因为溜槽倾角为65?，皮带宽为500mm，落差为3.5m，由表4-5可查的 物料由溜槽的末端速度为8.1m/s，由插值法: Q,450Q,5408.1,8.012,, 600,450670,5408.5,8.0 3 Q=480m/h 1 3 Q=558m/h 2 3 Q=Q+Q=480+558=1038m/h 溜12 4、溜槽到直角漏斗末端 因为溜槽倾角为90?，落差为4m，由表4-5可查得物料溜槽末端速度 8.97m/s，由插值法: Q,510Q,6708.97,8.512,, 600,510750,6709.0,8.5 33 Q=594.6m/h;Q=745.2m/h; 12 3 Q=Q+Q=594.6+745.2=1339.8m/h 漏12 4.2.4 系统漏风等等因素影响风量考虑 在通风除尘的设计过程中，由于受设备本身的振动或者无法进行罩体密封处，除尘设备不可能全面密封，因此不可避免的存在系统漏风量，在设计过程中考虑漏风对整个除尘系统的影响，对通风除尘系统的严密性意义是重大的，系统的漏风量一般在7%,10%之间，因为管网的长度决定漏风点的数量，所以管网漏风量可按管网长度来确定。 21 西南科技大学本科生毕业论文 22 可由下式计算总风量: Q=Q(1+φL) (4-6) 计1 3式中， Q, 理论密闭罩抽风量计算值，m/h; 计 L, 管道长度，m; φ, 每1m长管道的漏风率。 1 对于设有清扫孔、调节装置和采用法兰连接的金属风管φ=0.008,0.1，对于没1 有清扫孔及调节装置的金属风管取Ψ=0.002,0.005。 1 本设计取漏风率为为0.015，各排风罩的实际抽风量由公式4-6可得: 3 Q=3000×(1+0.015×20)=3900m/h 上 3Q=1132×(1+0.015×5)=1216.9m/h 密 3 Q=1038×(1+0.015×7)=1146.9m/h 溜 3 Q=1339.8×(1+0.015×7)=1480.5m/h 漏 4.2.5 系统总风量的确定 本设计根据效率，经济，使用的角度考虑初步选用袋式除尘器，因此，通过系统的风量计算，可确定本除尘系统的总风量。如下: 3Q=Q+Q+Q+Q =3900+1216.9+1146.9+1480.5=7744.3m/h 总上密溜漏 4.3 管道的选择设计 4.3.1 风管的材料选择 用作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、胶合板、纤维板，矿渣石膏板，砖及混 凝土等。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、橡胶管及金属软管等。薄钢板是最常用的材料，有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种。 硬聚氯乙烯塑料板适用于有腐蚀作用的通风、空调系统。以砖，混凝土等材料制作风管，主要用于需要与建筑、结构配合的场合。 4.3.2 风管布置原则 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。如排风点多，可用大 22 西南科技大学本科生毕业论文 23 断面集合管连接各支管。集合管内流速不宜超过3m/s，集合管下部设卸灰装置。 (2) 除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水平面夹角最好大于45?。如必需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) 输送含有蒸汽、雾滴的气体时，如表面处理车间的排风管道，应用不小于0.005的坡度，以排除积液，并应在风管的最低点和风机底部装设水封泄液管。 (4) 在除尘系统中，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，不应穿过其它房间。 (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、风量测定孔和采样孔等)或预留安装测量装置的接口。调节和测量装置应设在便于操作和观察的地点。 (7) 风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。弯头、三通等管件要安排得当，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。 4.3.3 风管管径的确定 本小节利用假定流速法和通风除尘系统图对各管段进行编号，标注长度和风量。计算出管道的摩擦阻力和局部阻力。当风管中流速较高，风管直径较小时，例如除尘系统和高速空调系统都用圆形风管。当风管断面尺寸大时，为了充分利用建筑空间，通常采用矩形风管。例如民用建筑空调系统都采用矩形风管。除尘系统管道的最小风速可由表4-7查得。 圆形除尘管道的直径确定公式为: ?πDnVg/4 Q=3600(4-1) Q Dn,(4-2)900πVg 式中， Dn— 管道直径，mm, 3 Q— 管道内风量，m/h 23 西南科技大学本科生毕业论文 24 Vg— 除尘管道的最低风速，m/s。(由表4-7可查得) 水平风管，初定流速为17m/s，垂直风管，初定流速为14m/s，所选管道管径应 尽量符合管道管径统一规格。 1、管路1 33 Q=3900m/h(1.08m/s)，由式4-2可得 1 Q1D1, =284.9mm πv/4 管径取整，令D=280mm ，壁厚4.0mm，由附录1查得管内实际流速v=17.2m/s，1 R=10.3Pa/m。 m 2、管路2 33 Q=1216.9m/h(0.34m/s)，由式4-2可得 2 Q22D, =159.8mm πv/4 管径取整，令D =160mm，壁厚3.0mm，由附录1查得管内实际流速v=17.1m/s，2 R=16.2Pa/m。 m 3、管段3 33 Q=3900+1216.9=5116.9m/h(1.42m/s)，由式4-2可得 3 Q3D3, =326.7mm πv/4 管径取整，令D=320mm，壁厚4.0mm，由附录1查得管内实际流速v=17.3m/s，3 R=8.3Pa/m。 m 4、管段4(垂直风管) 33 Q=1146.9m/h(0.32m/s)，由式4-2可得 4 Q4D4, =164.6mm πv/4 管径取整，令D=160mm，壁厚3.0mm，由附录1查得管内实际流速v=14.2m/s，4 R=16.1Pa/m。 m 5、管段5 33 Q=Q+Q=5116.9+1146.9=6263.8m/h(1.74m/s)，由式4-2可得 534 Q5 = 361.7mm D,5πv/4 24 西南科技大学本科生毕业论文 25 管径取整，令D=360mm，壁厚4.0mm，由附录1查得管内实际流速=16.9m/s，5 R=6.5a/m。 m 表4-7 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 纤维粉尘 干锯末、小刨屑、纺织尘 10 12 木屑、刨花 12 14 干燥粗刨花、大块干木屑 14 16 潮湿粗刨花、大块湿木屑 18 20 棉絮 8 10 麻 11 13 石棉粉尘 12 18 矿物粉尘 耐火材料粉尘 14 17 粘土 13 16 石灰石 14 16 水泥 12 18 湿土(含水2%以下) 15 18 重矿物粉尘 14 16 轻矿物粉尘 12 14 灰土、砂尘 16 18 干细型砂 17 20 金刚砂、刚玉粉 15 19 金属粉尘 钢铁粉尘 13 15 钢铁屑 18 23 铅尘 20 25 其他粉尘 轻质干粉尘(水工磨床粉尘、烟草灰) 8 10 煤尘 11 13 焦炭粉尘 14 18 谷物粉尘 10 12 6、管段6(垂直风管) 33 Q=1480.5m/h(0.41m/s)，由式4-2可得 6 Q6D,6 =186.4mm πv/4 管径取整，令D=180mm，壁厚3.0mm，由附录1查得管内实际流速v=14.3m/s，6 R=15.4Pa/m。 m 25 西南科技大学本科生毕业论文 26 7、管段7 33 Q=Q+Q=6263.8+1480.5=7744.3m/h(2.15m/s)，由式4-2可得 765 Q6D6,=402.0mm πv/4 管径取整，令D=400mm，壁厚4.0mm，由附录1查得管内实际流速v=17.0m/s，7 R=6.2Pa/m。 m 各管道管径值汇总以及比摩阻见表4-8: 表4-8 管道管径及比摩阻 管段编号 1 2 3 4 5 6 7 管径D(mm) 280 160 320 160 360 180 400 管内风速V(m/s) 17.2 17.1 17.3 14.2 16.9 14.3 17.0 比摩阻Rm(Pa/m) 10.3 16.2 8.3 16.1 6.5 15.4 6.2 4.4 管道阻力计算 本系统选择1—3—5—7—除尘器—8—风机—9为最不利环路。(管道设计图见附录5) 4.4.1合流三通的局部阻力系数 1、管段1与管段2的汇流点: 合流三通(见图4-9) 图4-9 合流三通 F/F=(D/D)?=(280/320)?=0.77;Q/Q=3900/5116.9=0.76; 131313 F/F=(D/D)?=(160/320)?=0.25;Q/Q=1216.9/5116.9=0.24; 232323 根据F+F,F ，123 查表得: ζ=0.46，ζ=0.22 12 2、管段3与管段4汇流点: 合流三通(见图4-10) 26 西南科技大学本科生毕业论文 27 图4-10 合流三通 /D)?=(320/360)?=0.82;Q/Q=5116.9/6263.8=0.80; F/F=(D353535 F/F=(D/D)?=(160/360)?=0.2;Q/Q=1146.9/6263.8=0.20; 454545 查表得: ζ=0.53，ζ=-0.3 34 3、管段5与管段6汇流点: 合流三通(见图4-11) 图4-11 合流三通 F/F=(D/D)?=(360/400)?=0.81;Q/Q=6263.8/7744.3=0.81; 575757 F/F=(D/D)?=(180/400)?=0.20;Q/Q=1480.5/7744.8=0.19; 676767 查表得: ζ=0.62，ζ=-0.26 56 4.4.2局部阻力与摩擦阻力的计算 1、管段1 摩擦阻力ΔP=R×20=10.3×20Pa=206Pa; m1m1 密闭罩:ζ=1.0; 90?弯头(R/D=1.5)一个 ζ=0.17; 合流三通(1?3):ζ=0.46; 1 Σζ=1.0+0.17+0.46=1.63; 27 西南科技大学本科生毕业论文 28 管内动压: P=ρv?/2=1.2v?/2=177.5Pa; 111 ΔP=Σζ×P=1.63×177.5=289.3Pa; z11管段1阻力: ΔP=ΔP+ΔP=206+289.3=495.3Pa; 1m1z12、管段2 摩擦阻力ΔP=R×5=16.2×5Pa=81Pa; m2m2 密闭罩:ζ=1.0; ?弯头(R/D=1.5)一个 ζ=0.17; 90 60?弯头(R/D=1.5)一个ζ=0.13; 合流三通(2?3):ζ=0.22; 2 Σζ=1.0+0.17+0.13+0.22=1.52; 管内动压: P=ρv?/2=1.2v?/2=175.4Pa; 222 ΔP=Σζ×P=1.52×175.4=266.6Pa; z22 管段2阻力: ΔP=ΔP+ΔP=81+266.6=347.6Pa 2m2z2 3、管段3 摩擦阻力ΔP=R×10=8.3×10Pa=83.0Pa; m3m3 合流三通(3?5):ζ=0.53; 3 Σζ=0.53; 管内动压: P=ρv?/2=1.2v?/2=179.5Pa; 333 ΔP=Σζ×P=0.53×179.5=95.1Pa; z33管段3阻力: ΔP=ΔP+ΔP=83.0+95.1=178.1Pa 3m3z34、管段4 摩擦阻力ΔP=R×7=16.1×7Pa=112.1Pa; m4m4 密闭罩:ζ=1.0; 28 西南科技大学本科生毕业论文 29 90?弯头(R/D=1.5)一个 ζ=0.17; 60?弯头(R/D=1.5)两个，ζ=2×0.13=0.26; 合流三通(4?5):ζ=-0.3; 4 Σζ=1.0+0.17+0.26-0.3=1.03; 管内动压: P=ρv?/2=1.2v?/2=121.0Pa; 444 ΔP=Σζ×P=1.03×121.0=81.8Pa; z44 管段4阻力: ΔP=ΔP+ΔP=112.1+81.8=193.9Pa 4m4z4 5、管段5 P=R×11=6.5×11Pa=71.5Pa; 摩擦阻力Δm5m5 合流三通(5?7):ζ5=0.62 Σζ=0.62; 管内动压: P=ρv?/2=1.2v?/2=171.3Pa; 555 ΔP=Σζ×P=0.62×171.3=106.2Pa; z55 管段5阻力: ΔP=ΔP+ΔP=71.5+106.2=177.7Pa 5m5z5 6、管段6 摩擦阻力:ΔP=R×7=15.4×7Pa=107.8Pa; m6m6 密闭罩:ζ=1.0; 90?弯头(R/D=1.5)一个 ζ=0.17; 60?弯头(R/D=1.5)两个，ζ=2×0.13=0.26; 合流三通(6?7):ζ6=-0.26; Σζ=1.0+0.17+0.26-0.26=1.17; 管内动压: P=ρv?/2=1.2v?/2=122.6Pa; 666 ΔP=Σζ×P=1.17×122.6=143.6Pa; z66 29 西南科技大学本科生毕业论文 30 管段6阻力: ΔP=ΔP+ΔP=107.8+143.6=251.4Pa 6m6z6 7、管段7 局部摩擦阻力:ΔP=R×11=6.2×11=68.2Pa; m7m7 除尘器入口局部阻力忽略不计，Σζ=0; 管内动压: P=ρv?/2=1.2v?/2=173.4Pa; z777 管段7阻力: ΔP=ΔP+ΔP=62.8+173.4=236.2Pa 7m7z7 8、管段8 局部摩擦阻力:ΔP=R×6=6.2×6=37.2Pa; m8m8 除尘器出口渐扩管变径管，查表得ζ=0.1; 90?弯头(R/D=1.5)两个 ζ=0.34; 风机入口渐扩管局部阻力忽略不计; Σζ=0.1+0.34=0.44; 管内动压: 因为Q=Q，所以V=V; 7878 P=ρv?/2=1.2v?/2=173.4Pa; z878 管段8阻力:ΔP=ΔP+ΔP=37.2+173.4=210.6Pa。 8m8z8 9、管段9 局部摩擦阻力:ΔP=R×6=6.2×6=37.2Pa; m9m8 风机出口渐扩管变径管，查表得ζ=0.1; Σζ=0.1+0.34=0.44; 管道出口伞形风帽: ζ=0.5; Σζ=0.1+0.44+0.5=1.04; 管内动压: 因为Q=Q=Q，所以V=V; P=ρv?/2=1.2v?/2=173.4Pa; 78979z978管道9阻力:ΔP=ΔP+ΔP=37.2+173.4=210.6Pa。 9m9z9 30 西南科技大学本科生毕业论文 31 4.5 对并联管路进行阻力平衡 1、在管道2和管道1汇合处的平衡 ΔP=ΔP+ΔP=347.6Pa; 2m2z2 ΔP=ΔP+ΔP=495.3Pa; 1m1z1 (ΔP-ΔP)/ΔP=29.8%,10%， 121 不符合要求，为使管道达到阻力平衡，改变管路2管径，增大阻力。 0.225 D=D(ΔP/ΔP)=126.0mm; 2421 取标准管径为120mm，其对应阻力; 0.225 ΔP′=347.6×(160/120)=452.6Pa; 2 (ΔP-ΔP′)/ΔP=5.9%,10%，达标。 121 加大阀门调节，达到阻力平衡。 2、在管道1、3和管道4的汇合处平衡 ΔP+ΔP=289.3+179.5Pa=468.8Pa; 13 ΔP=ΔP+ΔP=173.4+210.6=384.0Pa 4m4z4 ()(468.8384.0),P，,P,,P,134, =18.3%,10% ()689.2,P，,P13 不符合要求，但是两阻力差距较小，故加大阀门调节，消除不平衡。 4.6 系统总阻力计算 ΔP=Σ(Rml+Z)=495.3+347.6+178.1+193.9+177.7+251.4+236.2+210.6+210.6 =2301.4Pa 综上所述:通风管道的水力计算如表4-9 。 31 西南科技大学本科生毕业论文 32 表4-9 水力计算汇总表 单位 管段风量 长 管 流 动 局部长度摩 擦 局部管段阻备注 编 度 径 速 压 阻力摩擦阻力阻力 力RML+z 号 L D V Pd 系数 阻力RML (m/s) (mm) (m) (pa) RM (pa) (pa/m) 31 3900m/h20 280 17.2 289.3 1.63 10.3 206.0 177.5 495.3 3(1.08m/s) 33 5116.9m/h10 320 17.3 179.5 0.53 8.3 83.0 95.1 178.1 3(1.42m/s) 35 6263.8m/h11 360 16.9 171.3 0.62 6.5 71.5 106.2 177.7 3(1.74m/s) 37 7744.3m/h11 400 17.0 173.4 0 6.2 68.2 0 236.2 3(2.15m/s) 38 7744.3m/h6 400 -- 173.4 0.44 -- 37.2 -- 210.6 3(2.15m/s) 39 7744.3m/h6 400 -- 173.4 1.44 -- 37.2 -- 210.6 3(2.15m/s) 32 1216.9m/h5 160 17.1 266.6 1.52 16.2 81.0 175.4 347.6 阻力不 3(0.34m/s) 平衡 3/4 1146.9mh7 160 14.2 121.0 1.03 16.1 112.1 81.8 193.9 阻力不 3(0.32m/s) 平衡 3/6 1480.5mh7 180 14.3 143.6 1.17 15.4 107.8 122.6 251.4 3(0.41m/s) 32 西南科技大学本科生毕业论文 33 第5章 除尘器和风机的选型 通风机与除尘器的选型是除尘设计的重要环节，通风机与除尘器的选型是否恰当不仅关系到除尘系统能否正常运行，而且关系到运行管理和费用等一系列问题。因此，通风机与除尘器的选型应仔细、全面考虑。 5.1 除尘器的选型 5.1.1 除尘器选型要点 除尘器的选型要考虑多种因素和条件，下面为最重要事项。 1、按处理气体量选型 处理气体量的多少事决定除尘器大小类型的决定性因素，对大气量，一定要选能处理大气量的除尘器，如果用多个处理小气量的除尘器并联使用往往是不经济的。对较小气量要比较用哪一种类型的除尘器是最经济最容易满足尘源点的控制和粉尘排放的环保要求。由于除尘器进入实际运行后，受操作和环境条件影响有时是不易预计的，因此，在决定设备的容量时，需保证有一定的余量或预留一些可能增加设备的空间。 2、按粉尘的分散度和密度选型 粉尘的分散度对除尘器的性能影响最大，而粉尘的分散度相同，由于操作条件的不同也有差异。因此，在选择除尘器的型式时，首先得是确切掌握粉尘的分散度，如粒径多在10μm以上时可选用旋风除尘器，在微粒多为数微米之下时，则应选择袋式除尘器、电除尘器，而具体选择，可根据分散度和其他要求，参考常用除尘器类型与性能表进行初步选型，然后再依照其他条件对除尘器的确定。 粉尘密度对除尘器的性能影响也大，这种影响表现得最为明显的是重力、惯性力和离心力除尘器。所有除尘器的一个共同特点是堆积密度越小，尘粒分离捕集就越困难，粉尘的二次飞扬越严重，所以在操作上和设备结构上应选取特别措施。 3、按气体含尘浓度选型 对重力、惯性和旋风除尘器，一般说来，进口含尘浓度越大，除尘效率越高，可是这样又会增加出口含尘浓度，所以不能仅从除尘效率高就笼统地认为粉尘出来效果好，对文氏洗管除尘器、喷射洗涤器等湿式除尘器，以初始浓度在10g?m?以下为宜; 33 西南科技大学本科生毕业论文 34 对袋式除尘器含尘浓度愈低，除尘性能愈好，在较高初始浓度时，进行连续清灰，压力损失和排放浓度也能满足环保要求。电除尘器初始浓度在30g?m?以下，不加预除出尘器可可以使用。 4、粉尘黏附性对选择的影响 粉尘和壁面的黏附机理与粉尘的比表面积和含湿量关系很大。粉尘粒径d越小，比表面积越大含水量越多，其黏附性也越大。 在旋风除尘器中，粉尘因离心力黏附于壁面上，有发生堵塞的危险;而对袋式除尘器黏附的粉尘容易使过滤袋的孔道堵塞，对电除尘器则易使放电极和集尘极积尘。 5、粉尘比电阻对选型的影响 411电除尘器的粉尘比电阻应该在 10, 10 Ω?cm范围之内。粉尘的比电阻随含尘气体的温度、湿度不同有很大的变化，对同种粉尘，在100,200?之间比电阻值最大;如果含尘气体加硫调质则比电阻降低。因此，在选用电除尘器时，需事先掌握粉尘的比电阻，充分考虑含尘气体温度的选择和含尘气体性质的调整。 6、含尘气体温度对选型的影响 干式除尘设备原则上必须在含尘气体的露点以上的温度下进行。在湿式除尘器中，由于水的蒸发和排放到大气后的冷凝等原因，应尽可能在低温下进行处理。在过滤除尘器中，直接或间接地处理含尘气体的温度应降低到滤布耐热温度以下。玻璃纤维滤布的使用温度一般在260?以下。其他滤布则在80,200?之间。在电除尘器中，使用温度可达400?。要考虑粉尘的比电阻和除尘器结构热膨胀来选择处理含尘气体的温度。 5.1.2 袋式除尘器的除尘机理与分类 1、袋式除尘器除尘机理 袋式除尘器的各类除尘器中应用得最多的一类，就数量而言，袋式除尘器应用占除尘器总数量的60%以上;按处理气体量而言，占到70%以上，袋式除尘器应用多的原因在于其除尘率高，能满足严格的环保要求;运行稳定，适应力强，每小时可处理气体量从几百立方米到数十万立方米并适用于许多工矿企业除尘工程的净化设备。 袋式除尘器的过滤是一个综合效应的结果。粉尘一般由超细微粒到粗粒的各粒径按一定分散度曲线分布的。虽然滤布纤维间的空隙也许大于100mm以上，但织物过 34 西南科技大学本科生毕业论文 35 滤却能捕集微米粒子，过滤机理各种效应是重力、筛滤、惯性碰撞、钩附效应和扩散与静电吸引。当含尘气流流经滤布时，比滤布大的微粒，由于重力作用沉降了或因惯性作用被纤维挡住了。比滤布空隙小的微粒和滤布的纤维发生碰撞后或经过时被纤维钩附在滤袋表面(即钩附效应)。较小的粒子，因分子间的布朗运动留在滤袋的表面和空隙中，最微小的粒子则可能随气流流经滤布跑掉了。 表5-1为电除尘器与袋式除尘器的除尘效率表。 表5-1电除尘器与袋式除尘器除尘效率 除尘器种类 除尘效率/% ,10μm 10-40μm 电除尘器 85 90 袋式除尘器 95 96 根据本设计的要求已及厂区的实际情况与除尘器的效率对比，本设计初步选择袋式除尘器。 2、袋式除尘器的分类: (1) 按滤袋开头分类:圆袋式除尘器、扁袋式除尘器。 (2) 按过滤方向分类:内滤式除尘器、外滤式除尘器。 (3) 按进气口位置分类:下进风袋式除尘器、上进风袋式除尘器。 5.1.3 袋式除尘器的设计计算 1、过滤风速的选取 过滤风速的大小，取决于含尘气体的性状、织物的类别以及粉尘的性质一般按除尘器样本推荐的数据及使用者的实际经验选取。多数反吹风袋式除尘器的过滤风速一般在0.6,1.3 m/s之间，脉冲袋式除尘器的过滤风速一般在1.2,2 m/s左右，玻璃纤维袋式除尘器的过滤风俗约为0.5,0.8 m/s。过滤风速如表5-2。 35 西南科技大学本科生毕业论文 36 表5-2袋式除尘器的过滤风速表 (m/min) 清灰方式 粉尘种类 自行脱落 或手动振机械振动 反吹风 脉冲喷吹 动 炭黑、氧化硅、铝、锌的升华物以及其他在气体 中由于冷凝和化学反应而形成的气溶胶、活性0.25 ~0.4 0.3 ~ 0.5 0.33 ~0.60 0.8 ~1.2 炭、由水泥窑排除的水泥 铁及铁的升华物、铸造尘、氧化铝、由水泥磨排 出的水泥、石灰、刚玉、塑料、铁的氧化物、焦0.28 ~0.45 0.4 ~0.65 0.45 ~1.0 1.0 ~2.0 粉、煤炭 滑石粉、煤、飞灰、喷砂清理尘、陶瓷生产的粉 1.5 ~3.0 尘、炭黑、颜料、高岭土、石灰石、矿尘、铝土0.30 ~0.5 0.50 ~1.0 0.6 ~ 1.2 矿、水泥(来自冷却器) 本设计根据粉尘的性质与实际情况选取过滤风速为:V=2.1m/min 2、过滤面积的确定 (1) 总过滤面积 根据通过除尘器的总气量和选定的过滤速度，按下式计算总过滤面积: S=S+S=Q/60v+S (5-1) 122 2式中 S— 总过滤面积，m; 2 S— 滤袋工作部分的过滤面积，m; 1 2 S— 滤袋清灰部分的过滤面积，m; 2 Q— 通过除尘器的总风量，m?/h; V— 过滤速度，m/min 本设计可预先选取脉冲喷吹式袋式除尘器，每除尘室设计18个滤袋，每个滤袋 2过滤面积为0.75m。由公式5-1得: 2S=S+S=Q/60v+S =7690.2/60•2.1+18•0.75=61+13.5=74.5 m 122 (2) 滤袋数的确定 N=74.5/0.75=99.3 滤袋数取整，即N=100个。 (3)单条滤袋面积 单条圆形滤袋的面积，通常由下式计算: 36 西南科技大学本科生毕业论文 37 Sd=DπL (5-2) 2式中 Sd— 单条圆形滤袋的公称面积，m; D— 滤袋直径，m; L— 滤袋长度 本设计选取滤袋直径为0.11m，滤袋长度为2.0米。 由公式5-2可得: 2 S=0.11×3.14×1.8=0.62 m d 3、除尘器的选取 本设计选取LCDM18-8-2000型脉冲喷吹式袋式除尘器，其具体参数见表5-4。(本设计选用除尘器系统图见附录6) 表5-4 LCDM18-8-2000型脉冲喷吹式袋式除尘器参数 型号 滤袋过滤过滤风量 设备外形尺寸 质量 电机 3数 面积 风速 m/h 阻力 cm Kg 功率 ? m/min KPa /Kw 长 宽 高 4710 1.5 5760, LCP128 96 1-3 1620 1042 1399 , 0.6 17280 M 1.2 28-8-2 000 5.2 滤料的选用 5.2.1 选择原则 滤料一般根据含尘气体的性质、粉尘的性质及除尘器的清灰方式进行选择，选择时应遵循以下原则: 1、滤料性能应满足生产条件和除尘工艺的一般情况和特殊要求，如主体和粉尘的温度、酸碱度及有无爆炸危险等。 2、在上述条件下，应尽量选择使用寿命长的滤料，这是因为使用寿命长不仅可以节省运行费用，而且可以满足气体长期达标排放的要求。 3、滤料选择时应对各种滤料排序比较。不应该用一种“好”滤料去适应各种工况场合。 4、在气体性质、粉尘性质和清灰方式，应抓住主要影响因素选择滤料，如高温气体、易燃滤料。 5、选择滤料应对各种滤料进行经济比较。如图5-5。 37 西南科技大学本科生毕业论文 38 图5-5 滤料经济性比较 滤料名称 丙纶 涤纶 丙烯酸 玻璃纤诺酸克莱通 聚酰亚泰氟隆 金属纤维 维 斯 胺 最高连续操 作温度/? 70 120 120 260 200 180 260 260 600 耐磨损性 良好 极佳 良好 普通 极佳 良好 普通 良好 极佳 过滤性能 良好 极佳 良好 普通 极佳 极佳 极佳 普通 极佳 耐湿热性 极佳 较差 极佳 极佳 良好 良好 良好 极佳 极佳 耐碱性 极佳 普通 普通 普通 良好 极佳 良好 极佳 良好 耐酸性 极佳 普通 良好 价差 普通 极佳 普通 极佳 良好 抗氧化 极佳 极佳 极佳 极佳 极佳 较差 极佳 极佳 极佳 相对价格 , , ,, ,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,, , ,, ,, ,,, ,,,, 5.2.2 滤料选择注意事项 1、气体温度 含尘气体温度是滤料选用中的重要因素。通常把小于130?的含尘气体称为常温气体，大于130?的含尘气体称为高温气体。所以可将滤料分为2大类，即低于130?的常温滤料和高于130?高温滤料。为此，应根据烟气温度选择合适的滤料。有人把130?,200?称为中温气体，但滤料多选高温型。 滤料的耐温有“连续长期使用温度”及“瞬间短期温度”两种:“连续长期使用温度”是指滤料可以适用的，连续运转的长期温度，应以此温度来选择滤料。“瞬间短期温度”是指滤料每天所处不超过10min的最高温度，时间过长，滤料就会老化或者软化变形。 2、气体湿度 含尘气体按相对湿度分为三种状态:相对湿度在30%以下时为干燥气体;相对湿度在30%,80%之间为一般状态;相对湿度在80%以上为高湿气体。对于高湿气体，又处于高温状态时，特别是含尘气体中含SO气体冷却可能会产生结露现象，这不仅3 会使滤袋表面结垢、堵塞，而且会腐蚀结构材料，因此会特别注意。 (1)含湿气体使滤料表面捕集的粉尘润湿粘结，尤其对吸水性、潮解性和润湿性 38 西南科技大学本科生毕业论文 39 粉尘，会引起糊袋，为此，应选用锦纶与玻璃纤维等表面滑爽、长纤维、易清灰的滤料。并适宜对滤料使用硅油、碳氟树脂做浸渍处理，或在滤料表面使用丙烯酸、聚四氟乙烯等物质进行涂布处理。塑烧板和附魔材料具有优良的耐湿和易清灰性能，应作为高温气体首选。 (2)当高温和高湿同时存在时会影响滤料的耐温性，尤其对锦纶、涤纶、亚酰胺等水解稳定性差的材质更是如此，应尽量避免。 3)对含湿气体在除尘滤袋设计时宜采用圆形滤袋，应尽量避免采用形状复杂、 ( 布置十分紧凑的扁形滤袋和菱形滤袋。 (4)除尘器含尘气体入口温度应高于气体露点温度。10,30?。 3、气体的化学性质 在各种炉窑烟气和化工废气中，常含有酸、碱、氧化剂、有机溶剂等多种化学成分，而且受温度、湿度等多种因素的交叉影响。为此，选用滤料时应考虑周全。 4、根据粉尘性质选择滤料 粉尘的湿润性、浸润性是通过粉尘尘粒间形成的毛细管作用完成的，与粉尘的原子链、表面状态及液体的表面张力等因素有关，可用湿润角来表征;通常称小于60?为亲水性，大于90?为憎水性。吸湿性粉尘当在其温度增加后，粒子的凝聚力、黏性力随之增加，流动性、荷电性随之减小，黏附与滤袋表面，久而久之，清灰失效，尘饼板结。 还可按粉尘的可燃性、荷电性、流动性、摩擦性进行考虑。 5、按除尘器的清灰方式选择 袋式除尘器的清灰方式是选择滤料结构品种的另一个重要因素，不同清灰方式的袋式除尘器因清灰能量、滤袋形变的不同，宜选用不同结构品种的滤袋。 5.2.3 本设计选用的滤料 水泥工业的主要粉尘为矿石粉尘，例如:二氧化硅，碱石灰，石灰石等，由于除尘器为脉冲喷吹类袋式除尘器，其原理是以压缩空气为动力，利用脉冲机构在瞬间释放压缩气流，诱导数倍的二次空气高速射入滤袋，使其急剧膨胀。依靠冲击振动和反向气流清灰的袋式除尘器属于高动能清灰类型，它通常采用带框架的外滤圆袋或扁袋。要选用厚实、耐磨、抗张力强的滤料。优先选用化纤针刺毡或，单位面积质量为500,650g/m?。 39 西南科技大学本科生毕业论文 40 5.3 通风机的选型计算 5.3.1 通风机的主要类型 通风机是抽尘动力的来源。它主要是根据设计的除尘系统所需要的风量(m?/h)和风压(毫米水柱)两个数据，在风机样本(一机部或各地机电局编)中选定。如有易燃、易爆、易腐蚀气体，则应选取相应用途的风机。当有几种风机都符合设计要求时， 一般采用价廉、效率高、低功率的。 通风机可分为轴流式和离心式两大类。因为轴流式风机风压较低，一般满足不了 -72、6-46、C4-73、除尘系统的要求，所以通常均采用离心式风机。常用风机的型号有 48-18、9-27等。通风机的风压在100毫米水柱以下的称低压风机，100,300毫米水柱的称中压风机，300毫米水柱以上的则为高压风机。 5.3.2 风机的选型原则 1、在选择通风机前，应该了解国内通风机的生产和产品质量情况，如生产的通风机品种、规格和各种产品的特殊用途，以及生产厂商产品质量、后续服务等情况综合考察。 2、根据通风机输送气体的性质不同，选择不同用途的通风机。如输送有爆炸和易燃气体的应选防爆通风机;输送煤粉的应选择煤粉通风机;输送有腐蚀性的气体应选择防腐通风机;在高温条件下工作或输送高温气体应选择高温通风机等。 3、在通风机选择性能图表上查得有两种以上的通风机可供选择的情况下，应优先选择效率较高、机号较小、调节范围较大的一种。 4、当通风机配用的电机功率?75Kw时，可不装设启动用的阀门。当排送高温烟气或空气而选择离心锅炉引风机时，应设启动用的阀门，以防冷态运转时造成过载。 5、对有消声要求的通风系统，应优先选择低噪声的通风机，例如效率高、叶轮圆周速度低的通风机，且使其在最高效率点上工作;还要采取相应的消声措施。例如设专用消声设备。通风机和电动机的减振措施，一般可采用减振基础，如弹簧减振器或橡胶减振器等。 6、在选择通风机时，应尽量避免采用通风机并联或串联工作。当通风机联合工作时，应尽量选择同型号同规格的通风机并联或串联工作;当采用串联时，第一级通风机到第二级通风机之间应有一定的管路联结。 40 西南科技大学本科生毕业论文 41 7、原有除尘系统更换用新的通风机应考虑充分利用原有设备、适合现场安装及安全运行等问题。根据原有风机历年来的运行情况和存在的问题，最后确定风机的设计参数，以避免采用新型风机时所选用的流量、压力不能满足实际运行的需要。 5.3.3 风机的风量和全压计算 1、风量(L) f 3 Q=kkQ(m/h) (5-3) 总f12 3式中 Q— 系统设计总风量，m/h ; 总 K— 管网漏风附加系数，可按1.0,1.5取值; 1 K— 设备漏风附加系数，可按有关设备样本选取，或取1.05,1.1。 2 风机风量由公式5-3可得: 3 Q=7744.3 m/h 总 3 L=1.15×1.1×Q=1.15×1.1×7744.3=9796.5m/h 总f 2、全压(P) f 风机风压: P=1.15ΔP=1.15×2301.4=2646.6Pa (5-4) f 根据风机风量和风机全压，选取4—72—No6C(转速为2240)型离心风机，风机基本参数如表5-3和表5-4。 表5-3 4—72—No6C(1250转)型离心风机基本参数 机号 传动 转速 风量 全压 电动机 No 方式 r/min m3/h Pa 型号 Kw Y180M-4 6 C 2240 10600~ 2727~ 18.5 19600 1883 表5-4 4—72—No6C(1250转)型离心风机基本参数(续表) 三角皮带 风机 电机 电机 滑轮 槽轮 滑轨 型号 根数 带号 B 5 112 45-B3-210 48-B5-370 05.0500 41 西南科技大学本科生毕业论文 42 结论 本设计根据《中华人民共和国国家职业卫生标准》GBZ2.1-2007等法律法规要求，在《除尘工程设计手册》(张殿印，王纯北京:化学工业出版社 2003.6)等设计资料的前提下对华西绿舍建材水泥厂破碎车间的通风除尘系统进行设计。 本设计主要分为排风罩系统、管道系统和除尘设备系统。通过对华西绿舍建材水泥厂破碎车间车间除尘系统设计的分析、画图、计算。确定车间主要产尘点。计算 3系统总风量为7744.3m/h，系统总风阻为2301.4Pa，根据破碎车间的主要特点，在经 —72—No6C(转济适用的前提下确定四个尘源排风罩均选用密闭罩、风机选型为4 3速为2240)型离心风机，风机风量为10600,19600m/h，风机全压为2727,1883Pa。除尘器为LCDM18-8-2000型脉冲喷吹式袋式除尘器，除尘器阻力为0.6,1.2KPa。再根据袋式除尘器的类型和特性选择性能完善的化纤针刺毡滤料。在效率和经济之间找到一个合适的黄金点。为企业员工创造一个良好的工作环境，降低工厂职业病的发生率，对大气的污染也降到最小化。达到1997年1月1日后建的水泥厂，烟尘或粉尘有害气体最高允许排放浓度及吨品排放量。根据《水泥厂大气污染物排放标准》GB4915-2004所规定的大气污染物排放限值。排放浓度:二级:50mg/m?，三级:100mg/m?，吨产品排放量:二级:0.04排放量/kg，三级:0.07排放量/kg。 本次设计计算结果与除尘效果达到《中华人民共和国国家职业卫生标准》GBZ2.1-2007、《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2010以及其他相关法律法规所规定的限值。为作业人员的身体健康提供最好的保护，为环境保护提供做大的支持。 42 西南科技大学本科生毕业论文 43 致谢 首先，我要感谢我的导师魏勇老师，本次设计的顺利完成是和导师魏勇老师的悉心指导是密不可分的，魏老师一直以严谨的教学态度和精益求精的工作作风为我讲解作答了设计期间遇到的各种问题;他循循善诱的教导给予了我无尽的启迪，从课题的选择到设计的最终完成，魏老师都给了我最大的支持，为我以后的人生打下坚实的基础。 此次设计虽然只有短短的几个月，我却在其过程中学习到以前没学到过的知识以及在生活中做人的道理。设计过程虽然辛苦，魏老师的付出却一点都不比我们少。魏老师先是带领我到建筑工地及化工厂实习工作，细心的为我讲解企业中的实际安全问题，逐步引导我将所学理论知识怎样在实际问题中怎样分析解决问题。在毕业设计写作期间，魏老师作为我的导师，却更像是我的真心朋友。教我如何处理遇到的难题，在严格中却带有温馨。论文初稿完成后，魏老师付出大量的心血给我指出设计的错点或不恰当的地方。在整个设计期间魏老师对我提出的问题都一一解答，从来都不会因我问的问题简单而加以责备。魏老师起到了真正的“传到授业解惑”的作用。心里对魏老师由衷的钦佩。 魏老师严谨的治学态度和科学研究的精神也是我永远的榜样，并积极影响我以后的认识。在此谨向魏勇老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 另外，在此设计完成之际，我要感谢大学四年来我所有的老师，在你们的教育下让我在大学四年来不断地完善自己，你们给予了我无数无言的帮助，在这里请接收我诚挚的谢意。将自己最佳状态投身于社会中。最后我要感谢这个再陪我大学四年时光的母校——西南科技大学。 43 西南科技大学本科生毕业论文 44 参考文献 [1].张殿印，王纯.除尘工程设计手册[A].北京:化学工业出版社 2003.6 :中国建筑工业出版社 1997.6 [2].孙一坚.简明通风设计手册[A].北京 [3].孙一坚.工业通风(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社 1994.11.1 [4].王汉青.通风工程[M]. 北京:机械工业出版社, 2011.6 [5].马中飞.工业通风与除尘[M].北京:化学工业出版社，2006.12 [6].周茂普.综掘工作面通风除尘系统研发与应用[J].山西太原:煤炭科学研究总院 太原研究院 2009.10 第37卷第10期 [7].傅自强.除尘系统计算风量风压的附加问题[J].四川省雅安云母工业公司，2006 [8].蒋仲安.通风除尘中气固两相流动相似理论研究[J].中国矿业大学北京研究生部 1993年第4期 [9].赵亦农，赵青.对工源水泥厂原料车间粗粉皮带输送系统除尘效果的评价[J].辽 宁省安全科学研究院 1996年第11期 [10].汤文华，石建中.某通风除尘系统运行的数值分析[J].武汉科技学院暖通空调教 研室 2001.5.10 第27卷第5期 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