大气课程设计：水泥厂配料车间粉尘污染治理工程(课程)设计[1]

大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 1 前言前言 空气污染物在车间的扩散机理是污染物依附于气流运动而扩散 对于生产过程 散发到车间空气中的污染物 只要采用合理的通风方式 控制住室内二次气流的运 动 就可以控制污染物的扩散和飞扬 从而达到改善车间内外空气环境质量的目的 局部排气通风方式就是在局部污染源设置集气罩 将污染气流不记起来并经净化装 置净化后排至室外 这是控制车间空气污染最常用 最有效的方法 从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备成为除尘器 根据主要除尘机理 目前常用的除尘器可分为 机械除尘器 电除尘器 袋式除尘器 湿式除尘器等 旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置 他结构简单 应用广泛 种类繁多 电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中 使 尘粒荷电 并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上 将尘粒从含尘气体中分离 出来的一种除尘设备 题目题目 水泥厂配料车间粉尘污染治理工程水泥厂配料车间粉尘污染治理工程 课程课程 设计设计 一 一 设计内容设计内容 集气罩 计算处理风量 计算旋风除尘器的分级除尘效率和除尘系统的总效率 设计第一级除尘系统 旋风除尘器 设计第二级除尘系统 电除尘器或者袋式除尘器 选择风机和电机 绘制除尘系统平面布置图 绘制除尘器 2 个 本体结构图 编制设计说明书 二 二 设计条件设计条件 计量皮带宽度 450mm 配料皮带宽度 700mm 皮带转换落差 500mm 排放浓度小于 50 mg m3 设粉尘收集后 粉尘浓度为 2000mg m3 粉尘的粒径分布如下表 粒径间隔 m 40 质量频率 2525202010 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 2 三 三 设计计算设计计算 1 集气罩设计 密闭罩是将污染源的局部或整体密闭起来的一种集气罩 其作用原理是 污染物的扩散限制在一个很小的密闭空间内 仅在必须留出的招商开口缝隙 处吸入若干室内空气 使罩内保持一定的负压 达到防止污染物外逸的目的 密闭罩与其他类型集气罩相比 具有所需排风量少 控制效果好且不受室内 横向气流的干扰 按照设计条件 在皮带转落点 破碎机处设置密闭罩 具 体设计如下 a 在每个皮带转落点处设置 1 个局部密闭罩 本系统共有 6 个皮带转落 点 故设置 6 个局部密闭罩 b 在一破 颚式破碎机 设置 1 个上部集气罩和 1 个局部密闭罩 共有 2 个破碎机 故设置 2 个上部集气罩和 2 个局部密闭罩 c 在二破 立轴式破碎机 设置 1 个局部密闭罩 共有 2 个破碎机 故 设置 2 个局部密闭罩 2 排风量的确定 a 皮带转落点 局部密闭罩 每个罩的缝隙处比传送皮带宽 50mm 取安全系数 缝隙高度1 1 为 密闭罩上开启孔口及缝隙的总面积 通过缝隙或mm200 2 2 0 mA 孔口风速 则密闭罩排气量为 smv 1 0 smhmAv a 22 0 7922 011 136003600Q 33 0 b 一破 局部密闭罩 在一破的底部传送带处设置 1 个局部密闭罩 取安全系数 1 1 缝隙高度为 密闭罩上开启孔口及缝隙的总面积 通mm20 2 02 0 mA 过缝隙或孔口风速 则密闭罩排气量为 smv 0 1 0 smhmAv b 022 0 2 7902 0 0 11 136003600Q 33 0 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 3 c 一破 上部集气罩 进料口尺寸为 1200 250 取罩口至污染源高度 H 125mm 则集气罩长 A 与 宽 B 为 A 1200 2 0 4H 1200 2 0 4 125 1212mm B 250 2 0 4H 250 2 0 4 125 262mm 尺寸如图 2 所示 图 1 上部集气罩尺寸图 根据经验数据 吸风断面速度为取 则单个集气罩的吸smvx 5 1 风量及总吸风量为 hmsmvHkL xccc 2772 77 0 5 1125 0 2 262 0 212 1 4 1Q 33 d 二破 局部密闭罩 在二破的底部设置 1 个局部密闭罩 取安全系数 缝隙高度1 1 为 密闭罩上开启孔口及缝隙的总面积 通过mm20 2 02 0mA 缝隙或孔口风速 则密闭罩排气量为 smv 5 1 0 smhmAv d 033 0 8 11802 0 5 11 136003600Q 33 0 e 总风量 s m97 2 h m06921 118 8 27722 79 27926 QQQ 26 33 dcb a QQ总 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 4 3 旋风除尘器的选择 旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使粉尘从气流中分离出来的一种 干式气 固装置 它历史悠久 结构简单 应用广泛 种类繁多 旋风除尘器具 有以下几个特点 1 结构简单 造价低 占地面积小 对大于 10 微米的粉尘有较高的分 离效率 2 无传动机构和运动部件 操作维护简单 3 可用于高温含尘烟气的净化 可承受内外压力 4 可干法清灰 可用以回收有价值的粉尘 5 压力损失比沉降室和惯性除尘器高 6 除尘器敷设耐磨 耐热 耐腐蚀材料 可净化含高腐蚀性粉尘的烟 气 取进口气速 则进口断面面积 smv 15 20 198 0 15 97 2 m Q A 选择 XLP B 型号旋风除尘器 入口宽度 b mAb31 0 2 筒体直径 mbD032 1 33 3 查 环保设备设计手册 选用 XLP B 10 6 型旋风除尘器 表表 1 1 XLP B 10 6XLP B 10 6 型旋风除尘器技术参数型旋风除尘器技术参数 外 型 尺 寸 mm 质量 kg 型号 DHH1H2LWaCndX 10604520685118514951344315710 16 13 497 5 bb1D1D2D3D4a1C1 n1 d1 XLP B 10 6 6306766301140165197361591 16 13 实际断面面积 2 198 0 63 0 315 0 mabA 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 5 实际进口风速 sm A Q v 15 198 0 97 2 4 旋风除尘器的除尘效率计算 涡流系数 67 0 283 298 06 1 67 0 11 283 67 0 11 3 0 14 0 3 0 14 0 T Dn 假定接近圆筒壁的气流切向速度 v 近似等于气流入口速度 即 v 15m s 则排气管直径 mDde636 0 06 1 6 06 0 内外交界面圆柱的直径 系数取 0 8 mdd eo 5 0636 0 8 08 0 则半径 mdr oo 25 0 2 1 则交界面处气流的切向速度 sm d D vv n T 8 24 5 0 06 1 15 67 0 0 内外交界面圆柱的高度 h0 取 则 故2 1 e dsmmms2 7637632 0 mmmsDh48 3 8 34762 76310604 7 13 2 0 外涡旋气流平均径向速度 sm hr Q vr 54 0 48 3 25 0 14 3 2 97 2 2 00 查得 1 84 10 5Pa s 则分割直径为 P取 2420 mm v rv d TOp or c 48 5 1048 5 8 242420 25 0 54 01084 11818 6 2 1 2 5 2 1 2 根据分级效率公式 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 6 n c p i d d 1 1 6931 0 exp1 计算旋风除尘器的分级效率如下 表表 2 2 旋风除尘器的分级效率旋风除尘器的分级效率 粒径范围 m 10 10 2020 3030 40 40 平均粒径范围 m 515253545 质量百分数 gi 2525202010 分级效率 48 1171 8282 0987 8091 33 igi 12 0317 9616 4217 569 13 总效率 73 10 5 二级除尘器的工艺设计及总效率计算 取旋风除尘器总效率 72 则第二级除尘系统进口浓度 3 5602000 721 mmg 设计要求二级除尘器出口浓度小于 50mg m3 则二级除尘器最低效率为 91 100 560 50560 2 经考虑决定选除尘效率达 99 以上的电除尘器 根据气体流量 除尘效 率 进口风速等因素 参照 除尘装置系统及设备设计选用手册 P573 表 9 15 决定选择 GH230 型电除尘器 GH230 型电除尘器有关参数见下表 处理风量 m3 h 1 14000 含尘气体温度 250 除尘器阻力 Pa 400 电场风速 m s 1 1 2 进口浓度 g m 3 100 除尘效率 99 5 取集尘板间距为 250mm 参照 除尘装置系统及设备设计选用手册 计算集 尘板面积 A 取 0 1m s 1 exp A Q A Qln 1 3 292ln 1 92 0 1 83 147m2 查 除尘装置系统及设备设计选用手册 P574 表 9 16 GH230 型电除尘器尺寸 见下表 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 7 HH1H2H3DD1D2D3D4 型号 13000131025008800250026002800600650 设备质 量 kg D5D6D7D8LL1L2n1n2 GH230 700500550600320030507761616 7500 6 管道系统压力损失计算 管道系统压力损失计算的主要目的是确定断面尺寸和系统的压力损失 并由系统的总风量和总压力损失选择适当的风机和电机 厂房首层层高为 6m 管道布置如下图 2 Q 旋风除尘器 布袋除尘器 图 2 管道布置图 按主管道中心设置于高度为 5m 处 各段管道长度如下 管段长度 m管段长度 m管段长度 m 118 664114 5 22 5715124 5 38 9813136 2 4697146 2 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 8 561010156 2 1 1 摩擦损失与局部压力损失计算摩擦损失与局部压力损失计算 全部管道使用无缝钢管 其绝对粗糙度 K 0 15mm 大部分情况下 管道中 气流成湍流状态 104 Re 106 对应 0 02 0 03 根据 环保设备设计手册 P529 表 3 3 12 查得水泥配料车间的粉尘最低 气流速度垂直管为 8 12m s 水平管为 18 22m s 取气流速度为 16m s 管段管段 1 1 v 16m s 计算管径 D1 hm 2772Q 3 1 m v Q D25 0 16 77 0 44 1 1 取 D1 250mm 核算实际风速 sm D Q v 7 15 25 0 77 0 44 22 1 1 查 环境工程设计手册 得 v 15 7m s 时 v2 2 148 15 Q1 2772m3 h 时 0757 0 d 摩擦损失 Pa v d lpL 6 20815 1480757 0 6 18 2 2 1 各管件局部压力损失系数为 集气罩 1 90 弯头 2 个 R d 1 5 0 25 直流三通 0 13235 0 865 0 13 0 225 0 235 0 局部压力损失 Pa v pm15 12815 148865 0 2 2 1 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 9 管段管段 2 2 v 16m s 计算管径 D1 hm 2 28512 792772Q 3 2 m v Q D25 0 16 79 0 44 2 2 取 D2 250mm 核算实际风速 sm D Q v 1 16 25 0 79 0 44 22 2 2 查 环境工程设计手册 得 v 16 1m s 时 v2 2 155 8 Q2 2851 2m3 h 时 0754 0 d 摩擦损失 Pa v d lpL 4 29 8 1550754 0 5 2 2 2 2 各管件局部压力损失系数为 直流三通 a 0 13 直流三通 b 0 13 0 局部压力损失 Pa v pm 2 20 8 15513 0 2 2 2 管段管段 3 3 v 16m s 计算管径 D3 hm 2970 8 118 2 792772Q 3 3 m v Q D26 0 16 825 0 44 3 3 取 D3 260mm 核算实际风速 sm D Q v 6 15 26 0 825 0 44 22 3 3 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 10 查 环境工程设计手册 得 v 15 6m s 时 v2 2 146 3 Q1 2970m3 h 时 0724 0 d 摩擦损失 Pa v d lpL 3 94 3 1460724 0 9 8 2 2 3 各管件局部压力损失系数为 90 弯头 R d 1 5 0 25 直流三通 b 0 直流三通 c 0 39 64 0 39 0 25 0 局部压力损失 Pa v pm 6 93 3 14664 0 2 2 3 管段管段 4 4 v 16m s 计算管径 D4 hm 3762792 8 118 2 792772Q 3 4 m v Q D29 0 16 045 1 44 4 4 取 D4 300mm 核算实际风速 sm D Q v 8 14 30 0 045 1 44 22 4 4 查 环境工程设计手册 得 v 14 9m s 时 v2 2 131 6 Q1 3762m3 h 时 0610 0 d 摩擦损失 Pa v d lpL2 486 1310610 06 2 2 4 各管件局部压力损失系数为 直流三通 c 0 29 直流三通 d 0 44 73 0 44 029 0 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 11 局部压力损失 Pa v pm 1 966 13173 0 2 2 4 管段管段 5 5 v 16m s 计算管径 D5 hm 45542792 8 118 2 792772Q 3 5 m v Q D32 0 16 265 1 44 5 5 取 D5 320mm 核算实际风速 sm D Q v 7 15 32 0 265 1 44 22 5 5 查 环境工程设计手册 得 v 15 7m s 时 v2 2 148 1 Q5 4554m3 h 时 0558 0 d 摩擦损失 Pa v d lpL 6 49 1 1480558 06 2 2 5 各管件局部压力损失系数为 直流三通 d 0 28 直流三通 e 0 38 66 0 38 0 28 0 局部压力损失 Pa v pm7 97 1 14866 0 2 2 5 管段管段 6 6 v 16m s 计算管径 D6 hm 534637928 118 2 792772Q 3 6 m v Q D34 0 16 485 1 44 6 6 取 D6 340mm 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 12 核算实际风速 sm D Q v 4 16 34 0 485 1 44 22 6 6 查 环境工程设计手册 得 v 16 4m s 时 v2 2 161 6 Q6 5346m3 h 时 0519 0 d 摩擦损失 Pa v d lpL 5 33 6 1610519 0 4 2 2 6 各管件局部压力损失系数为 直流三通 e 0 24 150 弯头 1 5D 0 22 60 圆形三通 0 83 29 1 83 022 024 0 局部压力损失 Pa v pm 5 208 6 16129 1 2 2 6 管段管段 7 107 10 v 16m s 计算管径 D7 10 hm 1069225346Q 3 107 m v Q D49 0 16 97 2 44 107 107 取 D7 10 500mm 核算实际风速 sm D Q v 1 15 50 0 97 244 22 107 107 查 环境工程设计手册 得 v 15 1m s 时 v2 2 137 Q7 10 10692m3 h 时 0325 0 d 摩擦损失 Pa v d lpL 4 2001370325 0 1071315 2 2 107107 各管件局部压力损失系数为 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 13 60 圆形三通 0 32 90 弯头 7 个 R d 1 5 0 25 7 1 75 07 2 75 1 32 0 局部压力损失 Pa v pm 6 28313707 2 2 2 107 管段管段 1111 v 16m s 计算管径 D6 hm 2 79Q 3 11 m v Q D04 0 16 022 0 44 11 11 取 D11 80mm 核算实际风速 sm D Q v 1 15 08 0 022 0 44 22 11 11 查 环境工程设计手册 得 v 15 1m s 时 v2 2 137 Q11 79 2m3 h 时 330 0 d 摩擦损失 Pa v d lpL 4 203137330 05 4 2 2 11 各管件局部压力损失系数为 集气罩 2 90 弯头 2 个 R d 1 5 0 25 2 0 50 直流三82 0 通 a 0 57 75 0 57 0 50 082 0 局部压力损失 Pa v pm 8 10213775 0 2 2 11 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 14 管段管段 1212 v 16m s 计算管径 D12 hm 2 79Q 3 12 m v Q D04 0 16 022 0 44 12 12 取 D12 80mm 核算实际风速 sm D Q v 1 15 08 0 022 0 44 22 12 12 查 环境工程设计手册 得 v 15 1m s 时 v2 2 137 Q11 79 2m3 h 时 330 0 d 摩擦损失 Pa v d lpL4 2031 60342 0 5 4 2 2 12 各管件局部压力损失系数为 集气罩 3 90 弯头 2 个 R d 1 5 0 25 2 0 50 直流三82 0 通 b 1 00 32 0 00 1 50 0 82 0 局部压力损失 Pa v pm 8 4313732 0 2 2 12 管段管段 1313 v 16m s 计算管径 D13 hm 792Q 3 13 m v Q D13 0 16 22 0 44 13 13 取 D13 130mm 核算实际风速 sm D Q v 6 16 13 0 22 0 44 22 13 13 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 15 查 环境工程设计手册 得 v 16 6m s 时 v2 2 165 6 Q12 792m3 h 时 170 0 d 摩擦损失 Pa v d lpL 5 174 6 165170 0 2 6 2 2 13 各管件局部压力损失系数为 集气罩 4 90 弯头 R d 1 5 0 25 直流三通 c 0 32 57 0 5 032 0 25 0 57 0 局部压力损失 Pa v pm 8 826 1655 0 2 2 13 管段管段 1414 v 16m s 计算管径 D14 hm 792Q 3 14 m v Q D13 0 16 22 0 44 14 14 取 D14 130mm 核算实际风速 sm D Q v 6 16 13 0 22 0 44 22 14 14 查 环境工程设计手册 得 v 16 6m s 时 v2 2 165 6 Q12 792m3 h 时 170 0 d 摩擦损失 Pa v d lpL 5 174 6 165170 0 2 6 2 2 14 各管件局部压力损失系数为 集气罩 5 90 弯头 R d 1 5 0 25 直流三通 c 0 42 57 0 4 042 0 25 0 57 0 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 16 局部压力损失 Pa v pm 2 66 6 1654 0 2 2 14 管段管段 1515 v 16m s 计算管径 D15 hm 1584Q 3 15 m v Q D13 0 16 22 044 15 15 取 D15 130mm 核算实际风速 sm D Q v 6 16 13 0 22 0 44 22 15 15 查 环境工程设计手册 得 v 16 6m s 时 v2 2 165 6 Q12 792m3 h 时 170 0 d 摩擦损失 Pa v d lpL 5 174 6 165170 0 2 6 2 2 15 各管件局部压力损失系数为 集气罩 6 90 弯头 R d 1 5 0 25 直流三通 c 0 56 57 0 26 0 56 0 25 057 0 局部压力损失 Pa v pm1 43 6 16526 0 2 2 13 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 17 2 2 并联管路压力平衡并联管路压力平衡 Pappp mL 7 336 1 128 6 208 111 Pappp mL 6 49 2 20 4 29 222 Pappp mL 9 187 6 93 3 94 333 Pappp mL 3 144 1 96 2 48 444 Pappp mL 3 147 7 976 49 555 Pappp mL 0 2425 208 5 33 666 Pappp mL 2 306 8 102 4 203 111111 Pappp mL 2 247 8 43 4 203 121212 Pappp mL 3 257 8 82 5 174 131313 Pappp mL 7 240 2 66 5 174 141414 Pappp mL 6 217 1 43 5 174 151515 管段管段 1 1 和管段和管段 1111 节点压力平衡 10 9 7 336 2 306 7 336 1 111 p pp 管段管段 2 2 和管段和管段 1212 管段 1 和管段 11 并联后压力为 Pa pp p 4 160 11 1 111 111 节点压力不平衡 10 15 2 247 6 49 4 160 2 247 12 211112 p ppp 调整管段 12 管径 取管mmppdd83 210 2 247 80 225 0 225 0 1222 径 90mm 2 d 按上述方法计算 同理可得 大气污染控制工程课程设计 2008 级环境工程 2 班 张懿文 3208008185 18 管段管段 3 3 和管段和管段 1313 节点压力不平衡 调整管段 13 管径为 140mm 管段管段 4 4 和管段和管段 1414 节点压力不平衡 调整管段 14 管径为 140mm 管段管段 5 5 和管段和管段 1515 节点压力不平衡 调整管段 15 管径为 140mm 3 3 除尘系统总压力损失除尘系统总压力损失 Pappppppppppp 8 1591 10987654321 4 4 选择风机和电机选择风机和电机 选择通风机的计算风量 Q0 Q 1 K1 2 97 1 0 13 3 356m3 s 12081 96m3 h 选择通风机的计算风压 P0 P 1 K2 1591 8 1 0 2 2229Pa 根据上述计算结果 选 4 72 型普通风机 参数如下表 电动机 地脚螺栓 1 套 机 号 No 传动 方式 转速 r min 全压 Pa 风量 m3 h 型号 kW 规格 5A29002197 31787950 14720 Y 160M2 2B35 15M12 300 4 72 型普通风机尺寸如下 进风口出风口 连接螺栓 规格个数 机 号 D1D2D3 M d1 l 1 m B1B2 No 5 50 0 55 0