工业通风课程设计 某企业生产车间除尘系统设计

1、课 程 设 计课 程 工业通风 题 目 某企业生产车间除尘系统设计 院 系 安全与环境工程学院 专业班级 安全工程1102班 学生姓名 方美兰 学号 指导教师 胡 鸿 完成时间 2013.11.24 课程设计任务书学生：方美兰专业： 安全工程 班级： 1102班 I、课程设计(论文)题目：某企业生产车间除尘系统设计II、课程设计原始资料(数据)：(1)某企业生产车间基本情况；(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：(1)焊接车间除尘系统设计；(2)振动筛室除尘系统设计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

2、企业生产车间通风系统设计报告和设计图纸两张。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Auto CAD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 2013年 11 月24日 至 2013年 12 月8日指导教师：胡 鸿摘 要本文以某企业生产车间为研究对象,对焊接车间及振动筛室进行通风系统设计。包括排风罩的设计、除尘器的选择等，并介绍了该通风除尘系统的结构特点。通风除尘系统是对作业人员的人身健康的保护措施之一，提高整个车间以及周围环境的空气质量，降低大量有毒有害物质浓度，保证了操作工人的健康安全，防止

3、职业病的发生。整个通风系统的设计好于常规，能达到一个经济实惠和实用价值好的双重目的。关键词：焊接车间;振动筛室;有毒有害气体;通风除尘系统;安全ABSTRACTTaking a enterprise production workshop as the research object, he welding workshop and vibrating screen room for ventilation system design. including the design of the exhaust hood, dust collector selection and structur

4、al characteristics of the ventilation and dust removal system.The ventilation and dust removal system is one of the measures on the protection of personal health workers, improve the air quality of the entire workshop and the surrounding environment, reduce the concentration of large amounts of toxi

5、c and hazardous substances, and to ensure the operation of the health and safety of the workers, and to prevent the occurrence of occupational diseases.The ventilation system design in the conventional, can achieve a economical and practical value good dual purpose.Key words: the welding workshop; v

6、ibrating screen room; poisonous and harmful material; ventilation and dust removal system; security目 录1前言12车间简介及对人体的危害23系统划分43.1系统划分的原则43.2系统确定44焊接车间通风除尘系统设计54.1确定排风罩5结构尺寸5安装位置5风量计算54.2除尘器类型64.3风管7风管的截面7风管的材料74.3,3风管的架设74.4水力计算85.振动筛室除尘系统设计145.1排风罩的确定14结构尺寸14安装位置14风量计算155.2除尘器的选择165.3风管的选择16风管的截面16风

7、管的材料16风管的架设165.4水力计算166结束语20参考文献21附录211前言工业通风是通风工程的重要部分，其主要任务是，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。做好工业通风工作，一方面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、提高劳动生产率；另一方面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。此次课程设计为工业通风中的除尘系统设计，主要要将焊接车间和振动筛室产生

8、的大量粉尘通过合理有效的除尘系统来净化空气，提高车间及其周围环境的空气质量。车间职工长期工作在此吸入大量粉尘不能排出易造成职业疾病。车间中的粉尘浓度达到一定值可能会造成爆炸，严重影响人们的生产生活和社会的安定和谐。因此需采取有效的通风措施在有害物产生地点把它们收集起来，经过净化处理排至室外，使车间内有害物浓度低至国家卫生标准规定的最高允许浓度以下。通过此次设计，使同学们亲自动手进行通风除尘系统的优化设计及计算，提出通风除尘系统设计方案并进行详细设计，分析各类除尘器结构特点性能的好坏，切实体会通风除尘在工业生产中的重大作用，理论联系实践，培养同学们的动手能力以及合作能力。2车间简介及对人体的危害

9、某企业生产车间如图1企业生产平面图所示，有1个振动筛室，1个焊接车间。厂房一边设置分成振动筛室和仓库，另一边设置为焊接车间。振动筛室有一个振动筛，焊接车间有三个焊接平台。图1 企业生产车间平面图图2 企业加工车间剖面图(1)焊接车间该企业焊接车间利用CO2气体保护焊焊接板材,焊接过程中, 电弧产生的热量作用于焊丝端部的熔滴上, 使其处于过热状态, 温度高达4000 5000 , 金属及其化合物急剧蒸发, 高温蒸汽由电弧区吹出后, 迅速被氧化并冷凝为细小的固态粒子, 形成了焊接烟尘。烟尘中含有CO、SO2、MnO2 、氮氧化物、碳氧化物、Cu 烟、臭氧等有害气体, 焊接烟尘的粒径较小, 平均粒径

10、为1 微米 左右, 可直接进入肺泡, 长期吸入高浓度的焊接烟尘, 可在肺部沉积, 引起电焊工尘肺。该车间有3各焊接平台，1#，,2 #和3#，该平台尺寸为1000mm*1500mm*1000mm（其他具体尺寸见图纸），热源温度600。（2）振动筛室4#为振动筛，尺寸为1.0×0.8m，粉尘散发速度为0.7m/s，周围气流干扰速度=0.4m/s，所处理粉尘粒径主要分布在1020。粉尘进入人体肺部后可能引起各种尘肺病。3系统划分3.1系统划分的原则当车间内不同地点有不同送风、排风要求，或者车间面积较大，送、排风点较多时，为便于进行管理，常分设多个系统。除个别情况外，通常是由一台风机与其联

11、系在一起的管道设备构成一个系统。系统划分的原则是：（1）空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划分一个系统。（2）生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为一个系统。（3）除尘系统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。（4）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后可能引起燃烧或爆炸；2)两种有害物质混合后可能形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化合物；3)两种

12、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空间。（5） 如排风量大的排风点位于风机附近，不宜喝远处排风量小的排风点合设为同一系统。增设该排风点后会增大系统总阻力。3.2系统确定由于三个焊接平台对空气处理要求相同，室内参数要求相同，而且这三个工作台是同一生产流程，正常工作情况下，三个工作台运行班次和运行时间相同。因此可以划分为同一系统，从各个点手机含尘气流后用四通将它们汇总，再由一条直管直接与除尘器、风机联在一起的管道及设备构成一个系统，进行除尘处理。因为只有一个振动筛，所以产生的粉尘是单一的，空气处理要求

13、也一样，同一生产流程，则满足以上的原则宜设为一个除尘系统。4焊接车间通风除尘系统设计4.1确定排风罩4.1.1结构尺寸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的扩散，保证室内工作区有害物不超过国家卫生标准的要求。设计完善的局部排风罩，用较小的排风量即可获得最佳的控制效果。排风罩按工作原理的不同可分为密闭罩、柜式排风罩（通风柜）、外部吸气罩（包括上吸式、侧吸式、下吸式及槽边排风罩等）、接受式排风罩、吹吸式排风罩。选择合适的排风罩用较小的排风量就可以获得最佳的控制效果。设计局部排风罩时应遵循以下原则：1)局部排风罩应尽可能包

14、围或靠近有害物发生源，使有害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)排风罩的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。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)和工艺密切配合，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的影响。安装位置该焊接车间采用co2气体保护焊，焊接过程中产生大量的金属氧化物、电焊烟尘、一氧化碳、氮氧化物、臭氧，焊接烟尘颗粒直径在1m左右，热源温度600。根据焊接的特点，高温热源上部有对流气流，对这种情况，应尽可能把排风罩设在污染气流上部，固

15、采用接受式排风罩。风量计算据观察，在离热源表面（1.0-2.0）B处射流收缩，此时将排风罩设在射流收缩断面上，所需风量少，考虑到实际情况，现将排风罩设计离工作台高0.5m的正上方。罩口尺寸根据热源的水平投影面积大小确定矩形： 由此得出上部接受罩罩口尺寸为1700mm×1200mm.1.5=1.5×=1.84>0.5m 则该罩为低悬罩。H=0.5m，热源截面积1.5×1.0m，罩口尺寸1.7×1.2m.收缩断面热射流流量即4.2除尘器类型除尘器是将粉尘从含尘气流中分离出来的设备，根据其除尘机理的不同，通常将除尘设备分为四大类：机械除尘器、过滤式除尘器

16、、湿式除尘器、电除尘器。选择除尘器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、一次投资、维护管理等。还应特别考虑以下因素：1）选用的除尘器必须满足排放标准规定的排空浓度。2）粉尘的性质和粒径分布。粉尘的性质对除尘器的性能具有较大的影响，不同的除尘器对不同粒径的粉尘效率是完全不同的。3）气体的含尘浓度。气体的含尘浓度较高时，在电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒，有利于它们更好地发挥作用。4）气体的温度和性质。对于高温、高湿的气体不宜采用袋式除尘器。5）选择除尘器时，必须同时考虑除尘器除下的处理问题。除尘器的主要技术指标是除尘效率。在满足效率要求的前提下,

17、再比较阻力与体积等其他因素目前的产品如袋式除尘器、湿式除尘器等, 如果运行管理好是可以满足净化要求的, 但是结合焊接车间的具体情况, 我们认为应优先选用袋式除尘器。表1除尘器的综合性能除尘器名称适用的粒径范围（m）效率（）阻力（Pa）设备费运行费重力沉降室505050130少少惯性除尘器20505070300800少少旋风除尘器51560908001500少中水浴除尘器11080956001200少中下卧式旋风水膜除尘器595988001200中中冲激式除尘器59510001600中中上电除尘器0.51909850130大中上袋式除尘器0.51959910001500中上大文丘里除尘器0.51

18、9098400010000少大4.3风管风管的截面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;圆形风管直径较小时、容易制造且保温亦很方便。因此，焊接车间的通风管道设计中采用圆形断面。风管的材料钢板是最常用的材料，有普通钢板和镀锌钢板两种。它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.因此，在焊接车间内通风系统的风管采用3.05.0的普通钢板。4.3,3风管的架设由风管布置需考虑的因素，焊接车间的风管布置应：接受罩的管道先竖直一定高度通到空中（

19、4000mm），然后九十度弯垂直墙壁方向，再以三十度与水平管汇合，水平管一直延伸并穿过左墙壁，继而垂直向下接风机，风机的出口接出管道通向空中。选择这一走向综合考虑了阻力的大小和风管的省材，这一设计同时也解决了直流三通中两并联管道的阻力不平衡问题。在管道设计时，为了减小局部阻力，设计的圆形风管弯头曲率半径为两倍管径。在排风立管出口处采用带扩散伞形风帽。排风口的位置安排如下：（1）一般情况下通风排气立管出口至少应高出屋面0.50m。（2)通风排气中的有害物质必须经大气扩散稀释时，排风口应位于建筑物空气动力阴影区和正压区以上。（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，为防止雨水进入

20、风管可在下部斜设排水口。（4）车间高7.7m，将排风口所处的管道设为8.3m,加上风机的高度，排风口高出地面8.59m。4.4水力计算（1）对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。（2）选定最不利环路，本系统选择1-2-袋式除尘器-3-4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段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。根据下表2，输送含有煤尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管为13m/s，水平风管为15m/s。表2 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1012木屑、刨花1214干燥粗刨花、大块干木屑1416潮

21、湿粗刨花、大块湿木屑1820棉絮810麻1113石棉粉尘1218金属粉尘钢铁粉尘1315钢铁屑1923铅尘2025（1）绘制通风系统轴测图，对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。（2）选定最不利环路。本系统为1-3-5-除尘器-6-风机-为最不利环路。（3）选定流速。确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力，根据表 焊接车间中含Fe2O3,SiO2,Cu等,风管内的最小风速，垂直风管为18m/s,水平风管为22m/s。考虑到除尘器及风管漏风，管段6及7的计算风量为4.68*1.05=4.91。根据L1=1.69m/s(6084m3/h),V1=20m/s,由附录9查出管径

22、和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽量符合附录8的通风管道统一规格。D1=300mm Rm1=18.0Pam/s同理可查得管段3、5、6、7的管径及比摩阻，具体结果见表。（4）确定管(1)对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。 段2、4的管径及单位长度摩擦阻力，见表。（5）参考文献1，确定各管段的局部阻力系数。1）管段1伞形罩： 见（图3吸气罩口图）图3吸气罩口图 90°弯头（）一个，直流三通（13）（见图4直流三通图)图4直流三通图根据： 可查得 2）管段2伞形罩： 120°弯头 （）一个， 直流三通（23）（见图4）， 3）管段3 直流三通（35）（见图5）图5

23、 直流三通查得 4）管段4伞形罩:120°弯头（）一个，直流三通（45）（见图3）， 5) 管段5 90°弯头（）两个， 除尘器进口变径管（渐扩管） 除尘器的进口尺寸为变径管长度为L=6）管段6 除尘器出口变径管 （渐扩管） 除尘器出口尺寸为，变径管长度L90°弯头（）两个 ， 风机进口渐缩管先选出一台风机，风机进口直径D=500mm, 变径管长度L=300mm 7) 管段7 风机出口渐扩管 风机出口尺寸, 变径管为带扩散管的伞形风帽 （6）计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力（7）对并联管路进行阻力平衡 1）汇合点A为使管段1、2达到阻力平衡，改变管段2的管径，增

24、大其阻力 根据公式有根据通风管道统一规格，取，符合要求2）汇合点B运行时调节阀门，清除阻力平衡（8）计算系统的总阻力（9） 选择风机风机风量：风机风压：选用C4-68 NO.8风机 转速 n=1600r/min表3 系统水力计算表管段编号流量m3/hm3/s长度lm管径D流 速vm/s动 压PdPa局部阻力系数局部阻力Z Pa单长比阻 RmPa/m摩擦阻力Pa管道阻力Rml+zPa备注15616（1.56）730022290.40.89258.418.01260384.4311232（3.12）442023317.40.1960313052.0112.3516848（4.68）85601921

25、6.61.22264.36.451.2315.5617676(4.91)456019216.61.31283.77.028.0311.7717676(4.91)856019216.61.30281.67.056.0337.625544(1.54)330022290.40.52151.018.054.0204.0阻力不平衡45616(1.56)33002229041.78516.918.054.0570.9阻力不平衡25616（1.56）26025除尘器15005.振动筛室除尘系统设计5.1排风罩的确定由于振动筛室工艺条件的限制，需不停的给振动筛加料，还要把加工完的产品从振动筛中取出，因此该振动

26、筛室选择外部吸气罩比较方便工艺操作，并且达到较好的除尘效果。结构尺寸由附图2可知振动筛尺寸为800×1000mm。所以排风罩尺寸设为1000mm×400mm。由表4可知该排风罩控制点的控制风速取0.5m/s。表4 控制点的控制风速Vx污染物放散情况最小控制风速（m/s）举例以轻微的速度放散到相当平静的空气中0.250.5槽内液体的蒸发；气体或烟从敞口容器中外逸以较低的初速度放散到尚属平静的空气中0.51.0喷淋室内喷漆；断续地倾倒有尘屑的干物料到容器中；焊接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1.02.5在小喷漆室内用高压力喷漆；快速装袋或者装桶；往运输器上

27、给料以高速放散出来，或是放散到空气运动很迅速的区域2.510磨削；重破碎；滚筒清理为了减少运行的风量，在排风罩的四周设置法兰边。根据国内外学者的研究，法兰边的总宽度可近似取为罩口宽度，即罩口法兰边全宽F3=800mm。安装位置外部吸气罩的设计原则是在不妨碍工艺操作的前提下，排风罩口尽可能靠近有害物发生源。排风罩的扩张角对罩口速度分布及排风罩的压力损失有较大影响，表4是在不同角下（Vc/Vo）的变化。Vc是罩口的中心速度，Vo是罩口的平均速度。在=30°60°时，压力损失最小。综合罩的结构、速度分布、压力损失三方面的因素，设计外部吸气罩时，其扩张角应小于（或等于）60

28、6;。为保证污染粉尘全部吸入罩内，必须在距吸气罩吸气口最远的污染物散发点（即控制点）上造成适当的空气流动速度，如图6所示。控制点的空气运动速度称为控制风速（也称吸入速度）。图6 外部吸气罩的控制风速风量计算由附图2可知振动筛尺寸为800×1000mm。所以排风罩尺寸设为1000mm×400mm。由表4可知该排风罩控制点的控制风速取0.5m/s。表5 安全系数m干扰气流速度（m/s）安全系数m00.1550.150.3080.300.45100.450.6015排风量计算污染气体发生量为：从文献11查得极限流量比：由附图2可知E=800mm，L=1000mm，U=0，H=0。

29、所以极限流量比 由上表6可知安全系数取m=10由上公式可得排风罩排风量：5.2除尘器的选择 所设计振动筛，尺寸为，粉尘散发速度为，周围气流干扰速度，所处理粉尘粒径主要分布在。综合比较后可知振动筛室选择旋风除尘器合适，而且在保证除尘效率的基础上一次费用和设备运行费用也适中。5.3风管的选择风管的截面 风管截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、强度也大；圆形风管直径较小时比较容易制造，保温亦方便。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

30、管。 在相同断面积时圆形风管的阻力小、材料省、强度也大；在振动车间布置时对视觉的要求不是很高，所以此处选用圆形风管。风管的材料 由于振动筛产生的粉尘含有矿物质，对除尘管道磨损相对较大，对除尘风管的强度要求比较高。因此采用普通薄钢板。它们易于工业化加工及制作、安装方便。由于粉尘颗粒硬度较大，为降低更换管道的频率，需采用厚度为3.05.0 mm的钢板。风管的架设 除尘风管架设要求与上文焊接车间要求基本一致。5.4水力计算由图可知该除尘系统只有单独的一条环路。 （1）管段1查文献可知，矩形60°伞形罩的=0.16除尘器进口变径管（渐扩管）除尘器进口尺寸428*800mm，变径管长度400m

31、m, 管段1局部阻力由管径为550mm，风速为14m/s，查线算图可知管段1的比摩阻为4.5，其沿程阻力（2）管段2除尘器出口变径管（渐缩管）除尘器出口尺寸413*800mm，变径管长度400mm,风机进口渐扩管先近似选出一台风机，风机进口直径D=700mm，变径管长度l=300mm管段2局部阻力由管径为550mm，风速为14m/s，查线算图可知管段1的比摩阻为4.5，其沿程阻力（3）管段3风机出口渐扩管风机出口尺寸510*560mm=560mm伞形风帽 管段3局部阻力由管径为550mm，风速为12m/s，查线算图可知管段1的比摩阻为2，其沿程阻力。 除尘器阻力为200pa.该系统的总阻力 选择风机风机风量风机风压选用C4-68NO.6.3风机风机转速n=1250r/min皮带传动配用Y112M-4型电动机，电动机功率4kW。表7 系统水力计算表管段编号流量m3/hm3/s长度lm管径D流 速vm/s动 压PdPa局部阻力系数局部阻力Z P