工业通风课程设计.docx

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工业通风课程设计

昆明理工大学

工业通风课程设计

（一期中碎通风除尘系统）

学院：

国土资源工程学院

班级：

安全工程2008级

姓名：

何银娇

学号：

200810107131

指导老师：

吕力行

时间：

2011年8月29日

国土资源工程学院资源开发工程系

前言.....................................................................................2

第一章粉尘的性质及其危害......................................................3

第一节粉尘的性质............................................................3

第二节含尘浓度、排放标准.....................................................4

第三节粉尘的危害............................................................6

第四节粉尘系统分类及特点................................................8

第五节方案的选择...........................................................11

第二章选择除尘器.............................................................12

第一节选择除尘器应考虑的因素.........................................12

第二节袋式除尘器的工作机理及其分类................................15

第三节袋式除尘器滤料的性能和选用..................................17

第四节袋式除尘器的特点及应用.........................................22

第三章粉尘收捕...................................................................25

第一节物料加湿...............................................................25

第二节防尘密闭罩............................................................26

第三节排风量的确定.........................................................27

第4章除尘设备.......................................................................31

第一节除尘设备的评价.......................................................31

第二节除尘器的分类..........................................................32

第三节除尘器设备选择.......................................................32

第5章除尘系统设计.............................................................33

第一节除尘系统的设计和布置..............................................33

第二节除尘系统管网计算.....................................................37

第6章一期中碎通风除尘系统设计........................................43

第7章粉尘处理吧................................................................50

前言

除尘课程设计是安全工程专业的实践课。

许多工业部门在生产过程中同时生产大量的粉尘，如冶金、机械加工、建材生产、电站锅炉、工民用锅炉等多生产粉尘。

若不采取有效的防尘措施，任其自由扩散，将严重地污染工作环境和大气。

粉尘对人体有极大的危害，它能引起呼吸系统、消化系统、皮肤、眼目及神经系统等疾病。

漂浮在大气中的粉尘妨碍太阳的照射，对人体的健康和寿命以及动、植物的生长都有很大危害。

此外，粉尘落入机械或电器等设备内使设备使用寿命缩短或发生事故；落至建筑物上会造成腐蚀或压坏建筑物；落到农田或树木上将影响农、林业产生的发展；牲畜吸入或食入体内会使牲畜致病。

可见，粉尘不仅对人的健康和寿命有极大的危害，而且严重地影响工业和农、林、牧、副业的生产，所以粉尘是社会的饿一大公害，必须认真治理。

建立科学有效的通风除尘系统，采取科学合理的综合防尘措施，是防止粉尘危害，改善劳动条件和保护环境的保证。

第1章粉尘的性质及其危害

第1节粉尘的性质

一、粉尘及其分类

粉尘——分散与气体介质中的微小颗粒的固体物质，通常称为粉尘或灰尘。

按粉尘在静止空气中的沉降性质分类:

尘埃:

直径10~100μm,颗粒较大,在静止空气中加速沉降;

尘雾:

直径0.25~10μm,在静空气中可等速沉降;

尘云:

直径0.1μm以下,在静止空气中不能下沉,而是处于无规则布朗运动状态的浮尘。

二、粉尘的性质

1、粉尘的粒经分布

作为除尘的主要对象，其粉尘粒经通常在0.1~100µm范围内。

粉尘的粒经分布是指粉尘中各种粒经的尘粒所占质量或数量的百分数。

按质量计的称为质量粒经分布，按数量计的称为计数粒经分布，在除尘中通常用质量粒经分布。

2、粉尘的真密度、容积密度

粉尘真密度是已去除所含气体和液体的粉尘，在单位体积下所具有的质量。

真密度的大小与沉降速度、磨损性和除尘器的除尘效率有关。

粉尘的容积密度是指粉尘在自然状态下包括尘粒之间和尘粒之中全部空隙在内的单位体积粉尘的质量，它是设计灰斗和运输设备的依据。

某些粉尘的真密度和容积密度详细见文献[4]表19-5。

3、粉尘的爆炸性

当粉尘的表面积大为增加时，其化学活泼性会迅速加强，在一定的温度和浓度下，某些在堆积状态下不易燃烧的可燃粉尘可能发生爆炸。

特别是对于干燥，粒经较细的粉尘发生爆炸的可能性更大。

因此设计除尘系统时，必须按照规范进行设计，避免造成严重的灾害。

4、粉尘比电阻

粉尘的导电性在除尘工程中用比电阻表示，其表达式为：

式中：

Rt——比电阻，Ω·cm；

△V——粉尘层的电压降，V；

I——通过粉尘层的电流，A；

A——粉尘层的表面积，cm2；

δ——粉尘层的厚度，cm。

比电阻一般通过实测求得，工业中常见的比电阻见文献[4]表19-7。

一般认为最适宜于电除尘器工作的粉尘比电阻范围为104~5×1010Ω·cm。

为了使比电阻高的粉尘，适宜在电除尘器内进行净化，要求对该气体进行预处理，降低其比电阻，通常加湿或用化学添加济等措施。

5、粉尘的自然堆积角、滑动角

使粉尘从漏斗状开口徐徐落到水平面上，自然堆积成一个圆柱体，圆柱体母钱与水平面的夹角称为自然堆积角，一般为350~550。

滑动角指光滑平面倾斜到一定角度时，粉尘开始滑动的角度，一般为400~550。

除尘设备灰斗倾斜角应按粉尘滑动角考虑，一般不宜小于550，以保证灰斗内粉尘自然卸出。

第2节含尘浓度、排放标准

1、气体中的含尘浓度和排放标准，都是用单位体积的空气中所含粉尘的质量表示。

在除尘系统设计时，被处理气体的起始含尘浓度和排放标准是确定除尘系统要求的除尘效率的技术依据。

烟尘及生产性粉尘的排放标准见文献[4]表19-3。

其中生产性粉尘分为两类：

第一类指含10%以上的游离SiO2或石棉的粉尘、玻璃棉和矿渣棉粉尘、铝化物粉尘；第二类粉尘指含10%以下的游离SiO2的煤尘及其其它粉尘。

2、粉尘排放标准

⑴大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）。

在国家大气污染物综合排放标准中对粉尘的排放浓度和排放速率均有详细规定。

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⑵锅炉大气污染物排放标准（GWPB3-1999）。

为了贯彻国家环境保护法和大气污染防治法，防止大气污染，国家制定了锅炉大气污染物排放标准。

该标准按建成使用年限分为两个时段，Ⅰ时段为2000年12月31日前建成使用的锅炉；Ⅱ时段为2001年1月1日起建成使用的锅炉。

⑶工业窑炉大气污染物排放标准（GB9078-1996）。

该标准规定了10类19中工业炉窑的烟（粉）尘浓度、烟气的黑度、6种有害污染物的最高允许排放浓度（或排放限值）和无组织排放烟（粉）尘的最高允许浓度。

适用于除炼焦炉、焚烧炉、水泥厂以外适用固体、液体、气体燃料和电加热的工业炉窑的管理，以及工业炉窑建设项目的环境影响评价、设计、竣工验收及其建成后的排放管理。

⑷火电厂大气污染物排放标准（GB13223-1996）。

本标准规定了火电厂最高允许二氧化硫排放量、烟尘排放浓度和烟气的黑度。

适用于单台出力在65t/h以上除层燃炉和抛煤机炉以外的火电厂锅炉与单台出力在65t/h以下的煤粉发电锅炉的火电厂的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、设计、竣工验收及其建成后的排放管理。

⑸炼焦炉大气污染物排放标准（GB16171-1996）。

本标准分年限规定了机械化炼焦炉无组织排放的大气污染物最高允许排放浓度、吨产品污染物最高允许排放量。

本标准分一、二、三级标准。

分别与《GB3095-1996》的环境空气质量功能区相对应。

自本标准实施之日起，禁止在《GB3095-1996》中的一类区新建、扩建机械化炼焦炉和非机械化炼焦炉；改建项目不得增加排污量。

⑹水泥厂大气污染物排放标准（GB4915-1996）。

本标准按年限和区域分别规定了水泥厂各个排放点大气污染物的排放限值及粉尘无组织排放控制限值。

本标准分一、二、三级标准。

分别与《GB3095-1996》的环境空气质量功能区相对应。

本标准适用于水泥厂的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、设计、竣工验收及其建成后的排放管理。

第3节粉尘的危害

一、粉尘的危害表现在对人体危害、对生产影响和污染环境三个方面，如图1-1所示。

图1-1

二、粉尘对生产的主要影响

粉尘排放于大气中可引起大气污染，危害人群健康。

粉尘还能大量吸收太阳紫外线短波部分，严重影响儿童的生长发育。

三、粉尘对环境的污染

粉尘对生产的影响主要是降低产品质量和机器工作精度。

如感光胶片，集成电路、化学试剂、精密仪表和微型电机等产品，要是被粉尘沾污或其转动部件被磨损、卡住，就会降低质量甚至报废。

有些工厂曾经由于对生产环境的粉尘控制不严而受到许多损失。

粉尘还使光照度和能见度降低，影响室内作业的视野。

爆炸性粉尘如煤尘、铝尘和谷物粉尘在一定条件下会发生爆炸，造成经济损失和人员伤亡。

四、粉尘对人体的危害及影响因素

粉尘对人体健康的危害同粉尘的性质、粒径大小和进入人体的粉尘量有关。

（1）引起中毒危害

粉尘的化学性质是危害人体的主要因素。

因为化学性质决定它在体内参与和干扰生化过程的程度和速度，从而决定危害的性质和大小。

有些毒性强的金属粉尘（铬，锰、镉、铅、镍等）进入人体后，会引起中毒以至死亡。

例如铅使人贫血，损害大脑，锰，镉损坏人的神经，肾脏，镍可以致癌，铬会引起鼻中隔溃疡和穿孔，以及肺癌发病率增加。

此外，它们都能直接对肺部产生危害。

如吸入锰尘会引起中毒性肺炎，吸入镉尘会引起心肺机能不全等。

粉尘中的一些重金属元素对人体的危害很大。

（2）引起各种尘肺病

一般粉尘进入人体肺部后，可能引起各种尘肺病。

有些非金属粉尘如硅、石棉、炭黑等，由于吸人人体后不能排除，将变成矽肺、石棉肺或尘肺。

例如含有游离二氧化硅成分的粉尘，在肺泡内沉积会引起纤维性病变，使肺组织硬化而丧失呼吸功能，发生“矽（硅）肺”病

（3）粉尘粒径对危害程度的影响

粉尘粒径的大小是危害人体的另一个重要因素。

它主要表现在以下两个方面：

①粉尘粒径小，粒子在空气中不易沉降，也难于被捕集，造成长期空气污染，同时易于随空气吸人人的呼吸道深部。

②粉尘粒径小，其化学活性增大，表面活性也增大（由于单位质量的表面积增大），加剧了人体生理效应的发生与发展。

例如锌和一些金属本身并无毒，但将其加热后形成烟状氧化物时，可与体内蛋白质作用而引起发烧，发生所谓铸造热病。

再有，粉尘的表面可以吸附空气中的有害气体，液体以及细菌病毒等微生物，它是污染物质的媒介物，还会和空气中的二氧化硫联合作用，加剧对人体的危害。

相同质量的粉尘，粉尘粒径越小，总表面积越大，危害也越大。

粒径大于5μm的粒子容易被呼吸道阻留，一部分阻留在口、鼻中，一部分阻留在气管和支气管中。

支气管具有长着纤毛的上皮细胞，这些纤毛把粘附有粉尘的粘液送到咽喉，然后被人咳出去或者咽到胃里。

粒径为2～5μm的微粒大都阻留在气管和支气管，粒径小于2μm的微粒能进入人体的肺泡，如果在肺泡沉淀下来，由于肺泡壁板薄，总表面积大，有含碳酸液体的润湿，再加上周围毛细血管很多，使其成为吸收有害物的主要地点。

粒径小的尘粒较易溶解，肺泡吸收也较快。

因为尘粒通过肺泡的吸收速度快，而且被肺泡吸收后，不经肝脏的解毒作用，直接被血液和淋巴液输送至全身，对人体有很大的危害性。

从上述分析可以看出，2μm以下的粉尘对人体危害较大。

据实测，生产车间产尘点空气中的粉尘粒径大多在10μm以下，而且2μm以下者约占40％一90％。

第四节除尘系统分类及特点

按其规模和配置特点，可分为就地除尘系统、分散除尘系统和集中除尘系统；按除尘器的种类，可分为干式除尘系统和湿式除尘系统；按设置除尘器的段数，可分为单段除尘系统和多段除尘系统；按除尘器在系统中的位置，可分为正压式除尘系统和负压式除尘系统。

1、就地除尘系统、分散除尘系统和集中除尘系统

　　除尘系统按照规模和配置特点，可以分为就地除尘系统、分散除尘系统和集中除尘系统三种类型。

设计中应根据生产流程、工艺设备的配置、厂房条件和除尘排风量的大小等因索，分别选用。

（1）就地除尘系统就地除尘系统的除尘器直接坐落在扫尘点上，就地吸取、净化含尘空气。

　　图所示为胶带运输机转运点就地除尘系统。

袋式陈尘器直接安装在受料点的密闭罩上，净化后的空气引入通风机，然后排至室外。

就地除尘系统的特点如下所述。

　　①单点除尘，无吸尘罩、吸尘管路及卸尘装置，系统简单，布置紧凑，操作简便，维护管理方便。

　　②可将除尘器、通风机和电动机等做成一体，构成就地除尘机组。

　　③坐落在料仓上或移动生产设备上的就地除尘机组也可不设排风接口，净化后的空气直接放散在厂房内部，但机组必须具有很高的净化效率，以确保排入室内的空气含尘浓度达到国家卫生标准要求。

　　④外形尺寸小，处理的含尘气体量也小；只适用于排风量不大的扬尘点。

　　⑤所捕集的粉尘直接卸放到工艺设备上，使粉尘直接回收利用，但是这会使物料的含粉率提高，增加了下道工序的扬尘量，设计中应予注意。

（2）分散除尘系统分散除尘系统一般适用于同一工芝设备或同一生产流程的几个相距较近的除尘排风点，其除尘器和通风机往往分散布置在产尘设备附近，是目前应用较多的除尘系统。

　　图所示料仓除尘系统即为分散除尘系统。

分散除尘系统的特点如下所述。

　　①利用厂房的空间位置布置除尘设备，对场地条件有较好的适应性。

　　②管路较短，分支管较少，布置简单，稍加调节系统阻力即能达到平衡。

　　③系统操作简便，运行效果比较可靠，可由生产操作人员兼管运行，但捕集的粉尘回收和处理比较困难。

　　（3）集中除尘系统在产尘点多、相对集中、各点排风量大，且有条件设置大型除尘设施时，可将一个或几个相邻车间或生产流程的除尘排风点汇入大型除尘设备，形成集中除尘系统。

图所示为矿石破碎车间的集中除尘系统，共25个吸尘点，管道最远达100多米。

集中除尘系统的特点如下所述。

　　①处理能力大、连接的除尘排风点多。

集中除尘系统的处理能力每小时可高达几十万立方米乃至上百万立方米，所连接的排风点多达几十个乃至近百个。

　　②适于配用布袋除尘器、静电除尘器等高效净化设备，有利于减少对大气环境的污染。

　　③由于除尘设备集中布置，排尘量大，有利于粉尘的统一处理和回收利用，并减少了二次扬尘。

要求设专职管理人员，实行集中管理，保持较高的维护管理水平。

　　④占地面积较大，管网和设备的初投资较高；运行费用比分散除尘器系统高。

　　⑤管网较复杂，阻力平衡、运行调节比较困难。

际尘系统运行后一般做除尘系统配风和调整。

2、干式除尘系统和湿式除尘系统

　　除尘系统按选用除尘设备可以分为干式除尘系统和湿式除尘器系统两种类型。

（1）干式除尘系统干式除尘系统使用干式除尘器，不需要用水作为除尘介质。

在所有除尘系统中干式除尘系统占90%以上。

其特点是：

　　①适用范围广，可满足大多数除尘对象的要求，尤其是大型集中除尘系统，基本上是干式除尘系统；

　　②捕集的粉尘以干粉状排出，有利于集中处理和综合利用，但处理不当时易产生二次扬尘；

　　③处理相对湿度高的含尘气体或高温气体时，需要采取防止结露的措施，否则易产生粉尘黏结、堵塞现象；

　　④当气体中含有有毒、有害气体时干式除尘系统不能除去有毒、有害成分。

（2）温式除尘系统湿式除尘系统使用以水作为净化介质的湿式除尘器，其特点如下所述。

　　①除尘设备构造较简单，初投资较低，净化效率较高。

　　②能处理相对湿度高、有腐蚀性的含尘气体，甚至尘—汽共生的含尘气体。

为解决粉尘的黏结、堵塞问题，需要在管道和尘器上设置冲洗装置。

当含尘气体具有腐蚀性时，除尘设备和管道应采用耐腐蚀的材料制作。

其内部应涂防水油漆。

　　③由于湿式除尘器内具有激烈的传质、传热过程，在除尘的同时，还能吸收含尘气体中的其他有害成分，并使气体温度降低。

对净化含有害成分的高温含尘气体具有特殊意义。

　　④耗水量大，排出泥浆状的含尘污水。

它需要充足的水源，并设含尘污水处理设施。

对工艺流程中有污水处理的车间（如湿法选矿厂），适于采用湿式除尘系统，其含尘污水可排入工艺污水管道中，一并加以处理。

　　⑤总体能耗较高；高效湿式除尘器（如文氏管除尘器）的阻力要比同样效率的干式除尘器高得多。

⑥北方地区采用湿式除尘系统，要注意解决冬季防冻问题。

3、负压除尘系统和正压除尘系统

　　除尘系统按照除尘器和通风机在流程中的相对位置，可以分为负压除尘系统和正压除尘系统。

（1）负压除尘系统负压除尘系统中，除尘器设置在通风机之前（负压段或吸人段）。

其特点如r所述。

　　①由于除尘器设置在通风机之前，流过通风机的气体已经过除尘，含尘浓度低，通风机受磨损大大减低，运行寿命长，处理初浓度高的含尘气体时，一般采用负压除尘系统。

　　②除尘器和管道处于通风机的负压段，容易吸入空气，产生漏风。

负压除尘系统的漏风率为5%～10%，加大了通风机的风量，增加了电耗。

　　③在负压除尘系统设计中应采用措施尽可能减少除尘器和管道的漏风，以保证除尘器的良好运行。

（2）正压除尘系统正压除尘系统中，除尘器设置在通风机之后（正压段或压出段）。

其特点如下所述。

　　①由于流过通风机的含尘气体未经除尘器净化，通风机的叶轮和机壳易遭粉尘磨损。

因此，正压除尘系统只适于在气体含尘浓度3g/m3以下、粉尘磨琢性弱、粉尘粒度小的条件下使用。

　　②除尘器处于通风机的正压段.不必考虑除尘器的漏风附加率，通风机电耗较低。

　　③除尘器的围护结构简单，如正压袋式除尘器的围护结构不需要密封，只要防雨即可；设备制造，安装简便，造价低。

　　④正压除尘系统中，净化后的气体直接由除尘器排入大气，可不设烟囱；除尘器有一定的消声作用，通风机出口侧可不设消声器；有利节约除尘系统占地和初投资。

4、单段除尘系统和多段除尘系统

　　除尘系统按照采用除尘器的段数，可以分为单段除尘系统和多段除尘系统。

（1）单段除尘系统单段除尘系统组成简单，投资和运行费用较低，维护管理工作量较少。

在一段除尘器能满足所需的除尘效率及符合除尘器使用条件的情况下，均应采用单段除尘系统。

（2）多段除尘系统多段除尘系统中，设有二段或二段以上的除尘设备。

其特点如下所述。

　　①当一段除尘器的效率不能达到所要求的除尘效率时，应设多段除尘系统。

　　②除尘系统的初含尘浓度超出某种除尘器的允许人口含尘浓度时，应在该除尘器前设置预净化设施，形成多段除尘系统。

如电除尘器的人口含尘浓度超过60g/m3时，会产生电晕闭塞现象，影响净化效率，此时应加设预除尘装置。

　　③含尘气体中含有磨琢性强的粗粉尘或纤维状物质，应加设简单、低阻力的预除尘装置，保护高效除尘器正常运行。

　　④在多段除尘系统中，低效除尘器应配置在高效除尘器之前。

第五节方案的选择

除尘方案的选择要考虑的因素很多，但在实际应用中，主要是要根据处理风量、粉尘浓度、排放标准、除尘器的技术和经济性能、粉尘的性质、含尘气体的特性以及使用单位的情况等来进行选择。

首先要明确用途了解排放标准，熟悉除尘器的性能。

然后根据气体含尘浓度和处理风量、含尘气体的性质及粉尘的性质，并考虑使用单位的资金、技术力量、场地条件等情况来确定通风除尘方案。

该方案的技术要求，粉尘排放满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）二级标准（120mg/Nm3）要求，由于根据实际情况只要求设计大红山铜矿二选厂中间仓皮带卸料口的右数一、二点的除尘方案，除尘范围不是很大，中间仓外部地形环境空间限制基本没有，所以只要考虑除尘系统简单、实用、美观、经济。

此处局部除尘系统的工艺流程为：

将运输皮带受料点用密闭罩封闭，在两点安装集气罩，两个排风管道由三通合流，由墙壁打孔传出室外，在室外装置除尘排风系统。

第2章选择除尘器

第一节选择除尘器应考虑的因素

1、处理风量（Q）

处理风量是指除尘设备在单位时间内所能净化气体的体积量。

单位为每小时立方米（m3/h）或每小时标立方米（Nm3/h）。

是袋式除尘器设计中最重要的因素之一。

根据风量设计或选择袋式除尘器时，一般不能使除尘器在超过规定风量的情况下运行，否则，滤袋容易堵塞，寿命缩短，压力损失大幅度上升，除尘效率也要降低；但也不能将风量选的过大，否则增加设备投资和占地面积。

合理的选择处理风量常常是根据工艺情况和经验来决定的。

2、使用温度

对于袋式除尘器来说，其使用温度取决于两个因素，第一是滤料的最高承受温度，第二是气体温度必须在露点温度以上。

目前，由于玻纤滤料的大量选用，其最高使用温度可达280℃，对高于这一温度的气体必须采取降温措施，对低于露点温度的气体必须采取提温措施。

对袋式除尘器来说，使用温度与除尘效率关系并不明显，这一点不同于电除尘，对电除尘器来说，温度的变化会影响到粉尘的比电阻等影响除尘效率。

3、入口含尘浓度

即入口粉尘浓度，这是由扬尘点的工艺所决定的，在设计或选择袋式除尘器时，它是仅次于处理风量的又一个重要因素。

以g/m3或g/Nm3来表示。

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B%Eg2y'_（Y4d对于袋式除尘器来说，入口含尘浓度将直接影响下列因素：

⑴压力损失和清灰周期。

入口浓度增大，同一过滤面积上积灰速度快，压力