某工厂工业通风设计

工业通风与防尘第页共10页某工厂的通风系统设计前言在工业生产过程中会散发各种有害物质（粉尘、有害蒸气和气体）以及余热和余湿，如果不加以控制会使室内、外空气环境受到污染和破坏，危害人体的健康、动植物生长，影响生产过程的正常运行。因此控制工业有害物对室内外空气环境的影响和破环是当前急需解决的问题。为了控制工业污染物的产生和扩散，改善车间空气环境和防止大气污染，我们必须了解工业污染物产生的原因和散发的机理；认识各种工业污染物对人提及工农业产生的危害；明确室内外环境空气要求达到的卫生标准和排放标准规定的控制目标；阐明改善环境空气条件的综合措施。此次课程设计针对某企业生产车间内产生的颗粒物，对其进行分析，设计出合理的通风除尘系统，把车间内的有害气体捕集起来，经过净化处理达到标准后排至室外，使车间内有害物浓度不超过国家卫生标准规定的最高允许浓度，使人类在生产和生活的过程中有一个清洁的空气环境。同时，通过此次设计，更深刻体会到工业通风在生产生活中的重要性。车间基本情况6m6m10m10m宽20m宽20mA55mCC5m5mBB长30m某车间如图所示，长、宽和高分别为30、20和8米，有三个污染源，A和B对称排列。A处有一个污染源，需要安排排风罩，其尺寸为300*300的矩形外部吸气罩（四周无边），为了能够有效的排出污染物，要求在距罩口660mm处，造成Vx=0.25m/s的吸入速度，其局部阻力系数为ξ=1.0（对应接管动压）。B处有一金属熔化炉，炉内温度为420oC，周围空气温度为20oC，管内温度为60oC，散热面为水平面，直径B=0.7m。在热设备上方0.5m处设一个接受罩。C处采用上部伞形排风罩将含尘气体排出，已知伞形排风罩距地面的高度为2米，产尘源C需风量为：2300m3/h。除尘器阻力为c=1300pa。不考虑车间顶部内置物的影响。系统划分当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，常分设多个送排风系统。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。系统划分的原则是：空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划分为同一个系统。生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划分为同一个系统。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或设备；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，也可和设一个系统；3）温湿度不同的含尘其他，当混合后可能导致风管内结露时，应分设系统。（5）如排风量大的排风点位于风机附近，不宜和远处排风量小的排风点合同一个系统。增设该排风点后会增大系统的总阻力。根据系统划分的原则：该车间不是太大，排风点之间的距离小，考虑到经济效益，应该设置一个通风系统。除尘系统设计准备4.1排风罩的选择、尺寸设计及风量确定4.1.1排风罩的选择(1)A处设置为尺寸是300×300的矩形外部吸气罩（四周无边）(2)B处是金属熔化炉，生产过程中产生高温含尘烟气，炉内温度为660oC，可见在高温炉的生产过程中产生热气流，会带动污染物（粉尘）一起运动。对于这种情况，应尽可能把排风罩设在污染气流的前方，让它直接进入罩内。所以，应采用热源上部接受式排风罩。散热面为水平面，直径为0.7m，在横向气流影响较小的场合，排风罩的尺寸应比热源尺寸扩大150～200mm。B处接受罩为直径0.9m。(3)C处设置矩形伞形排风罩。4.1.2排风点位置确定（1）排风罩设置在污染源上方0.9m；（2）接受罩设在金属熔化炉上方0.5m；（3）上部伞形排风罩设置在设备上方0.6m。4.1.4排风量的确定（1）污染源排风罩尺寸为300*300,要求在距罩口660mm处，造成Vx=0.25m/s的吸入速度。a/b=300/300=1.0x/b=660/300=2.2查表得v罩口上平均风速v0=罩口排风量L=3600(2)金属熔化炉，炉内温度420oC，周围空气温度为20oC，散热面为水平面，直径为0.5m，在热设备上方0.5m处设置接受罩。1.5A由于1.5A热源的对流散热量为：Q=α=1.7×=1928J/s=1.928kJ/s热射流收缩断面上的流量为：L=0.167×=0.121罩口断面直径为：D=700+200=900mm取v'排风罩排风量为L==0.121+=0.247(3)产尘源C需风量：L=2300m3/h=0.639m3/s4.2风管材料、形状4.2.1风管断面形状的选择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、强度也大；圆形风管直径较小时比较容易制造，保温亦方便。但是圆形风管管件的放样、制作较矩形风管困难；布置时不易与建筑、结构配合，明装时不易布置得美观。当风管中流速较高，风管直径较小时，通常使用圆形风管。据《工业通风》（第四版），当风管中流速较高，分管直径较小时，例如除尘系统和高速空调系统都用圆形风管。所以，采用圆形风管。风管材料用作风管的材料一般有薄钢板、耐热耐磨合金钢、硬聚乙烯塑料板、胶合板、矿渣石膏板、砖及混凝土等。（1）A、C处产生的含尘气体、粉尘温度不高，故要求风管材料耐磨损，采用一般钢管即可，厚度为3～5mm。（2）B处金属熔化炉。考虑到高温炉炉内温度为500oC，应选用耐高温的材料，里面含有粉尘所以又要耐磨，应选用硬度高的耐磨材料。结合两者耐高温与耐磨的要求，选择用耐热耐磨合金钢。耐热耐磨合金钢是采用电弧炉冶炼，离心工艺铸造，使合金钢组织致密、晶粒细化，从而具有很高的耐磨损，耐冲刷性及可靠的焊接性，可在600-950oC、压力在0.5-1.6MPa的条件下长期使用；除尘系统易磨损部位性能良好。管道的水力计算及确定风机5.1通风除尘系统水力计算管道俯视图BACL6L5L4L2L3L1管道左视图BACL6L5L4L2L3L1L7(1)对各管道进行编号，标出管段长度和各排风点的位置。L7（2）选定最不利环路，本系统选择1-4-5-除尘器-6-风机-7.（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。（4）确定管段1、2的管径与单位长度摩擦阻力。根据表8-5（除尘风管的最小风速），设定风管的风速为14m/s。考虑到除尘器及风管漏风，管段6、7的计算风量为1.05×5644.8=5927.04m3/h。根据L1=0.639m3s，vD同理可查得管段3、5、6、7的管径及比摩阻。管段1

v2F2

vv

90o弯头（RD=1.5）两个合流三通查得ξ=0.21ξ管段2排风罩ξ=0.09（对应接管动压）90o弯头（RD=1.545o弯头（RD=1.5合流三通，ξ=0.88ξ管段3伞形矩形罩α=60ξ=0.16v1F1v3F3vv

60o弯头（RD=1.5合流三通，查得ξ=-0.2ξ管段4合流三通查得ξ=0.18ξ管段5除尘器进口变径管（渐扩管）除尘器进口尺寸为300mm×800mm,变径管长度为100mm,tgα=12（α=22.7o管段6除尘器出口变径管（渐缩管）除尘器进口尺寸为300mm×800mm,变径管长度为400mmtgα=12（α=23.6o90o弯头（RD=1.5）2风机进口渐扩管先近似选出一台风机，风机进口直径D1=500mm,变径管长度l=300mmF0F65004502=1.23α=4.76oξ管段7风机出口渐扩管风机出口尺寸：410mm×315mm,变径管长度l=180mmξ=0伞形风帽（h/D=0.5）:ξ=0.60ξ=（6)计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见表管段编号流量M3/s长度m管径mm流速v/s动压Pa局部阻系数Pa局阻Pa比摩阻Pa/m摩擦阻力Pa管段阻力Pa10.6391624014117.61.38162.312192354.320.68216.525014117.61.251479148.4295.441.3213.7335014117.60.1821.176.22344.1730.2471517510600.2816.87105121.851.5681.2637514117.60.670.5669.3679.9261.646545010600.4728.22.512.540.771.646845010600.6362.520568）选定最不利环路，本系统选择1-4-5-除尘器-6-风机-7.计算总阻力：354.3+44.17+79.92+40.7+56+1300=1875.09Pa风机的选择：Lf=1.15L=6690.24m3/hPf=1.15P=2156.4Pa查询资料选择风机：C4-68No.45,R=2900r配用Y13252-Z电机N=7.5kw。一个支路的压能计算选定最不利环路，本系统选择1-4-5-除尘器-6-风机-7，计算动压，静压，全压。画出压能图。确定各点压力点1点2=-117.6-44.17=-161.77pa=-235.2-44.17=-279.37pa点3=-161.77-79.92 =-241.69pa=-279.37-79.92=-359.29pa点4除尘器进口=-241.69-40.7=-282.39pa=-399.99pa点5除尘器出口点6风机进口=-1582.39-56=-1638.39pa=-1642.39-56=-2578.37pa点7风机出口（根据所选的风机）Pq7=-1638.39+2156.4=518.01paPj7=-1698.39+2156.4=458.01点8风管出口Pq8=462.01paPj8=402.01pa表压力分布表12345678（pa）-117.6-161.77-241.69-282.39-1582.39-1638.39518.01462,01（pa）-235.2-279.37-359.29-399.99-1642.39-1698.39458.1402.01表压力分布表根据所计算的压能，可以看出在出口处还残余了较高的动压和静压，这对资源是一种浪费，说明在选择风机时，风压有点过大了，造成了不必要的浪费。5.3方案比较A出产生污染物，有可能是有毒有害气体或者是易燃易爆气体，B处为高温熔化炉，在方案一中，将三条支路的气流一起流进除尘器和风机，从安全的角度来说：气体的温度升高，肯定会导致气体的爆炸上下限之间的区间缩小，很容易导致气体爆炸。所以方案二设计成三条支路都独立有风和除尘器。方案二的水力计算与方案一类似，由于减少了很多连接的弯头和管长，系统的阻力会小很多。方案一只要一台风机和一台除尘器，所以设备的投资比方案二少，因为方案二需要有三台独立的风机和除尘器；在方案一中为了使三条支路连接到一起，使用了很多弯头，且沿程阻力比较大，方案二可以在每个污染源的上方设立风机，这样减少很多弯头和管子长度。从安全角度考虑，方案二更符合安全要求。6结束语车间的通风除尘对于一个企业的安全生产有着至关重要的作用，怎样合理地设计一套通风除尘系统，做到既达到了除尘效率又尽量节