1、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
2、。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:水泥厂配料车间粉尘污染治理工程(课程)设计一、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、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
3、度为2000mg/m3,粉尘的粒径分布如下表：粒径间隔/m40质量频率/%2525202010三、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
4、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，缝隙高度为，密闭罩上开启孔口及缝隙的总面积，通过缝隙或孔口风速，则密闭罩排气量为：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，缝隙高度为，密闭罩上开启孔口及缝隙的总面积，通过缝隙或孔口风速，则密闭罩排气量为：c.一破-上部集气罩：进料口尺寸为1200250，取罩口至污染源高度H=125mm，则集气罩长A与宽B为：A=1200+2
5、0.4H=1200+20.4125=1212mmB=250+20.4H=250+20.4125=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，则单个集气罩的吸风量及总吸风量为：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，缝隙高度为，密闭罩上开启孔口及缝隙的总面积，通过缝隙或孔口风速，则密闭罩排气量为：e.总风量：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
6、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：选择XLP/B型号旋风除尘器，入口宽度b：筒体直径：查环保设备设计手册，选用XLP/B-10.6型旋风除尘器：表1 XLP/B-10.6型旋风除尘器技术参数型号外 型 尺 寸 /mm质量/kgDHH1H2LWaCndXXLP/B-10.61060452068511851495134431571016-13497.5bb1D1D2D
7、3D4a1C1n1-d1630676630114016519736159116-13实际断面面积实际进口风速：4.旋风除尘器的除尘效率计算：涡流系数：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：内外交界面圆柱的直径（系数取0.8）：则半径则交界面处气流的切向速度：内外交界面圆柱的高度h0：取，则，故外涡旋气流平均径向速度：查得=1.8410-5Pas，则分割直径为(P取2420)：根据分级效率公式：计算旋风除尘器的分级效率如下：表2 旋风除尘器的分级效率粒径范围/m1010202030304040平均粒径范围/m515253545质量百分数gi/%252
8、5202010分级效率/%48.1171.8282.0987.8091.33igi/%12.0317.9616.4217.569.13总效率/%73.105.二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：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：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/m3h-114000含尘气体温度/250除尘器阻力/Pa400电场风速
9、/ms-11.2进口浓度/gm-3100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：型号HH1H2H3DD1D2D3D4设备质量/kg13000131025008800250026002800600650GH230D5D6D7D8LL1L2n1n275007005005506003200305077616166.管道系统压力损失计算：
10、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：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/m118.664114.522.5715124.538.9813136.24697146.2561010156.21) 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，104Re106，对应0.020.03。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
11、垂直管为8-12m/s，水平管为18-22m/s，取气流速度为16m/s。管段1，v=16m/s，计算管径D1：取D1= 250mm核算实际风速：查环境工程设计手册得v=15.7m/s时，(v2/2)=148.15, Q1=2772m3/h时， .摩擦损失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：0.13局部压力损失：管段2，v=16m/s，计算管径D1：取D2= 250mm核算实际风速：查环境工程设计手册得v=16.1m/s时，(v2/2)=155.8, Q2=2851.2m3/h时， .摩擦损失各管件局部压力损失系数为：直流三通a：0.13；
12、直流三通b：0。局部压力损失：管段3，v=16m/s，计算管径D3：取D3= 260mm核算实际风速：查环境工程设计手册得v=15.6m/s时，(v2/2)=146.3, Q1=2970m3/h时， .摩擦损失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。局部压力损失：管段4，v=16m/s，计算管径D4：取D4= 300mm核算实际风速：查环境工程设计手册得v=14.9m/s时，(v2/2)=131.6, Q1=3762m3/h时， .摩擦损失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局部压力损失：管段5，v=1
13、6m/s，计算管径D5：取D5= 320mm核算实际风速：查环境工程设计手册得v=15.7m/s时，(v2/2)=148.1, Q5=4554m3/h时， .摩擦损失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。局部压力损失：管段6，v=16m/s，计算管径D6：取D6= 340mm核算实际风速：查环境工程设计手册得v=16.4m/s时，(v2/2)=161.6, Q6=5346m3/h时， .摩擦损失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。局部压力损失：管段7-10，v=16m/s，计算管径D7-10：
14、取D7-10= 500mm核算实际风速：查环境工程设计手册得v=15.1m/s时，(v2/2)=137, Q7-10=10692m3/h时， .摩擦损失各管件局部压力损失系数为：60圆形三通：0.32；90弯头7个（R/d=1.5）：0.257=1.75。局部压力损失：管段11，v=16m/s，计算管径D6：取D11= 80mm核算实际风速：查环境工程设计手册得v=15.1m/s时，(v2/2)=137, Q11=79.2m3/h时， .摩擦损失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）：0.252=0.50；直流三通a：-0.57。局部压力损失：管段12，v=16m
15、/s，计算管径D12：取D12= 80mm核算实际风速：查环境工程设计手册得v=15.1m/s时，(v2/2)=137, Q11=79.2m3/h时， .摩擦损失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）：0.252=0.50；直流三通b：-1.00。局部压力损失：管段13，v=16m/s，计算管径D13：取D13= 130mm核算实际风速：查环境工程设计手册得v=16.6m/s时，(v2/2)=165.6, Q12=792m3/h时， .摩擦损失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。局部压力损失：管段14
16、，v=16m/s，计算管径D14：取D14= 130mm核算实际风速：查环境工程设计手册得v=16.6m/s时，(v2/2)=165.6, Q12=792m3/h时， .摩擦损失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。局部压力损失：管段15，v=16m/s,计算管径D15：取D15= 130mm核算实际风速：查环境工程设计手册得v=16.6m/s时，(v2/2)=165.6, Q12=792m3/h时， .摩擦损失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。局部压力损失：2) 并
17、联管路压力平衡管段1和管段11：，节点压力平衡管段2和管段12：管段1和管段11并联后压力为：，节点压力不平衡调整管段12管径：,取管径=90mm按上述方法计算，同理可得：管段3和管段13：节点压力不平衡，调整管段13管径为140mm。管段4和管段14：节点压力不平衡，调整管段14管径为140mm。管段5和管段15：节点压力不平衡，调整管段15管径为140mm。3) 除尘系统总压力损失4) 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)=222
18、9Pa根据上述计算结果，选4-72型普通风机，参数如下表：机号No传动方式转速/(rmin)全压/Pa风量/(m3h)电动机地脚螺栓（1套）型号kW规格5A290021973178795014720Y-160M2-2B3515M12*3004-72型普通风机尺寸如下：机号进风口出风口D1D2D3连接螺栓B1B2规格个数M(d1)*l1mNo.5500550572M8*1616350385出风口B3B4B5B6螺栓孔直径个数间距d2n2n1b1n2b24064004351567204*754*88复核Y-160M2-2型电动机功率：Ne=Q0P0K2/(3.610612)=12081.96222
19、91.4/(3.610688.2%0.88)=13.5kw15kw 满足要求Y-160 M2-2型电动机参数见下表：型号额定数据堵转电流堵转转矩最大转矩功率/kw电压/V接法转速/(rmin)电流/A效率/%功率闪数cos温升/额定电流额定转矩额定转矩Y-160 M2-215380293039.488.20.888007.02.02.2Y-160 M2-2型电动机尺寸如下表：机座号极数外形尺寸/mmAAABBBAC/2ADHAHDL160M2、4、6、86332532016525522385645安装尺寸/mmAB6CDEFGDGHK254210108421101283716015四、设计总结
20、 这次课程设计让我初步了解到水泥厂配料车间粉尘污染该如何治理。之前在书本课堂上学习的是每一种治理方式的原理和设备类型，而这次的课程设计可以将之前所学的系统地运用在一起。在此次课程设计中遇到的主要问题有两个。第一是公式的选取和公式中系数数值的选取，由于不同的参考书所罗列的公式不一样，必须通过比较选取适合自己的公式。在选取公式后，必须认真选取不同系数的数值。第二是AutoCAD的运用，由于之前只是在工程制图的课程上有稍微了解过，并且上一学期的化工原理课程设计是采用手绘的方式，所以对AutoCAD可以说是一无所知。但为了完成这次课程设计的任务，只能一步一步自己摸索和查阅参考书。看着一幅幅图在自己手中完善起来，有一种极大的满足感。总言而之，通过这次课程设计，我对大气污染控制工程这门课有了较为全面的了解。五、参考文献1)赫吉明，马广大主编大气污染控制工程（第二版）北京，高等教育出版社，2002；2)唐敬麟，张禄虎编除尘装置系统及设备设计选用手册北京，化学工业出版社，2003；3)张殿印，王纯主编除尘工程设计手册北京，化学工业出版社，2003；4)刘天齐主编三废处理工程技术手册废气卷化学工业出版社，1999；
