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1、 大气污染控制工程大气污染控制工程 课课程程设设计计学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专业班级：专业班级： 指导教师：指导教师： 2009 年年 6 月月 8 日日课程设计：某工厂集气罩设计1目录目录课程设计的目的课程设计的目的2 课程设计题目描述和要求课程设计题目描述和要求2 设计说明书设计说明书3 一、工厂污染情况3 二、污染防治的必要性3 2、1 什么是大气污染.3 2、2 大气污染的危害.4 三、净化系统的设计流程5 四、集气罩的集气机理7 五、集气罩以及管道的设计要求9 六、集气罩的优缺点11 七、集气罩的设计原则11 八、设计参数13 设计计划书.13 一、集气罩设计13 1、
2、1 集气罩尺寸的确定.13 1、2 集气罩排风量的确定.15 1、3 集气罩高度的确定.15 1、4 集气罩压力损失的计算.15 二、管道布置图16 2.1 走向原则16 2.2 走向分类16 三、管道、弯头及三通设计16 3、1 管道设计.17 3、2 弯头设计.18 3、3 三通设计.19 四、伞形风帽设计20 五、总压损设计20 5、1 总压损设计.20 5、2 验证并连管路压力平衡.21 六、风机的确定21 6、1 风机设计的计算风量.21 6、2 风机设计的计算风压.22 6、3 风机的选择.22 6、4 电机的选择.23 总结23 参考书目24课程设计：某工厂集气罩设计2课程设计的
3、目的课程设计的目的课程设计的目的在于进一步巩固和加深课程理论知识，并能结合实践，学以致用。通过课程设计，掌握大气污染控制工程各基本原理和基本设计方法的应用，培养我们解决实际问题的能力。通过课程设计，树立正确的设计思想，培养综合运用所学理论与生产实际知识来分析和解决设计问题的能力。本设计为某工厂集气罩的设计，结合大气污染控制工程的内容，及各种参考资料，完成集气罩的设计，了解工艺设计流程，以及集气罩除尘的工作原理。并且在设计过程中：（1）了解工程设计中的基本方法步骤，技术资料的查找与应用。 （2）学会基本的计算方法和进行绘图能力的训练。（3）综合运用本课程及有关课程的理论知识解决工程设计中的实际问
4、题。（4）熟悉、贯彻国家环境保护法及其他有关政策。课程设计题目描述和要求课程设计题目描述和要求1）在污染设备的顶部设计二个伞形集气罩。设计要求：使用材料为钢板，罩口边须距污染面积 H=600 mm。2）设计一套管路使集气罩与除尘器形成一个除尘系统。设计要求：所用除尘器为 LD14 型布袋除尘器，使用相对粗糙度为 K=0.15的钢管，弯头及三通设备自取，排气筒口需离地面高 12m。3）选择一台风机使个除尘系统正常运转。设计要求：最大风量不超过 25200 m3/h。4）使用计算机绘图，并用 A2 图纸打印。5）要求说明书以及计算书内容完整、简洁明了，排版工整、计算正确。6）设计图纸应能较好地表达
5、设计意图，要求内容完整，布局合理，正确清晰，符合制图标准及有关规定。课程设计：某工厂集气罩设计3设计说明书设计说明书一、工厂污染情况一、工厂污染情况该工厂有两个污染源，主要产生轻矿物粉尘，以轻微速度发散到尚属平静的空气中。产生污染的设备如下图：图一要求设计集气罩收集工厂的粉尘，设计管道输送粉尘到布袋除尘器，从而达到净化工厂空气的目的，使工厂员工有较好的工作环境。二、污染防治的必要性二、污染防治的必要性2、1 什么是大气污染大气是环境的组成部分，是人类和动植物摄取氧气的源泉，是植物进行光合作用所需二氧化碳的贮存库，也是环境中能量流转的重要环节。大气是多种气体的混合物，其组成基本上是恒定的。但由于
6、人口增多，工业发展，向大气中排放的有害气体及飘尘越来越多，远远超过大气自净能力，使大气的组成发生变化，有害气体危害了人类的生存和发展，就形成了大气污染。课程设计：某工厂集气罩设计4大气污染可以根据污染物的不同，分为氮氧化物污染、硫氧化物污染、碳氧化物污染及飘尘污染。1氮氧化物污染: 主要污染物是一氧化氮和二氧化氮。大气中的氮氧化物大约有 2/3 来自煤炭及石油产品燃烧，以及生产氮肥、有机中间体、金属冶炼时产生的废气。燃烧 1 吨煤能产生 3.6 千克9 千克二氧化氮。还有约 1/3 来自汽车的尾气。少量是由于自然界的火山爆发、雷击闪电等使大气中的氮和氧化合生成的。大气中氮氧化物含量达到一定程度
7、时，如果还有碳氢化合物、硫氧化物等存在，就可能发生“光化学烟雾” ，危害人类健康。2硫氧化物污染: 主要污染物是二氧化硫，还包括硫酸及硫酸盐的微粒等。据统计，全世界每年由于人类活动排放到大气中的二氧化硫超过一亿五千万吨。其中 2/3 来自煤炭燃烧，l/5 来自石油的燃烧。大气中硫氧化物含量大时，就可能形成酸雨。世界八大公害之一的比利时马斯河谷事件就是由于二氧化硫污染造成的。3碳氧化物污染:主要污染物是一氧化碳和二氧化碳。大气中的碳氧化物主要来自煤炭和石油的燃烧。碳和碳的化合物在空气不充足的情况下燃烧，就会产生一氧化碳。例如，l 吨锅炉工业用煤燃烧约产生 1.4 千克一氧化碳；l 吨居民取暖用煤
8、燃烧约产生 20 千克以上的一氧化碳；一辆行驶中的汽车，每小时约产生 l 千克l.5 千克一氧化碳。据统计，全世界每年排入大气中的一氧化碳约 2.4 亿吨，而且一氧化碳不能氧化，不易与其他物质发生反应，因此，一氧化碳对环境的污染绝不能忽视。二氧化碳虽然不是有毒物质，但大气中含量过高，就会形成“温室效应” ，有可能给全球带来巨大灾难。4大气飘尘污染: 大气中弥漫着的固体和液体微粒，粒径大约在1.0107 m1.0105 m 之间，长期悬浮不落的，称为“大气飘尘” 。飘尘的成分复杂，形态万千，往往是其他多种污染物的“载体”和“催化剂” 。大气中飘浮着因核爆炸而产生的放射性灰尘时，会使人引起慢性放射
9、性病或皮肤慢性损伤。因此，大气飘尘是危害较大的大气污染物之一。2、2 大气污染的危害该工厂的主要污染物是矿物粉尘，且以轻微速度散发到尚属平静的空气中，课程设计：某工厂集气罩设计5造成污染物不能及时的扩散，从而造成其弄懂不能及时得到稀释，对人体、对生产、对产品质量、对环境、对自然景观的美观、对生态平衡都有影响。粉尘排入大气会造成大气污染，很多有害气体、液体或某些金属元素都能吸附在其上，随着人的呼吸而被带入肺部深处或粘附在支气管的管壁上，引起或加重呼吸器官的各种疾病。另外，空气中的粉尘还会降低大气的能见度，促使烟雾的形成，使太阳辐射能的传递受到影响。空气中的粉尘落到机器的转动部件上，会加速转动部件
10、的磨损，降低机器工作的精度和寿命。粉尘弥漫在车间，还可降低可见度，影响视野，妨碍操作，降低劳动生产率，甚至会造成事故。 生产过程中，工人长时间吸入粉尘，能引起肺部组织纤维化病变，硬化，丧失正常的呼吸功能，导致尘肺病。尘肺病是无法痊愈的职业病。此外，部分粉尘还可以引发其他疾病，如造成刺激性疾病（沥青烟尘、石灰、皮毛引起的皮炎） ，急性中毒（如铅烟、锰尘等） ，致癌率增高（如石棉、放射性物质粉尘） 。影响粉尘的致病因素：粉尘的沉积量、粉尘的致病性、吸入量。 1） 、粉尘在肺泡里的沉积量是发生尘肺病的首要条件，粉尘粒径越小、表面活性越大、所带电荷越多、越容易在肺泡内沉积。 2） 、粉尘中的游离二氧化
11、硅（不与其他元素化合物结合在一起的二氧化硅）含量越高，发病时间越短，病变发展越快，危害越大。 3） 、粉尘的吸入量，作业场所中粉尘的浓度越高、有尘作业的劳动强度越大、接触粉尘的时间越长，粉尘的吸入量就越多，越容易得尘肺病。 由此可知，采取一定措施防治大气污染,降低污染物的浓度，不仅是为工人的健康着想，更是为公司的利益做铺垫，只有好的工作环境才能提高工人的工作积极性，公司的生产效率就会上来，生产效率上来公司员工的福利待遇就会跟着好起来，最终就会吸引更多的优秀人才来到公司，为公司做贡献。三、净化系统的设计流程三、净化系统的设计流程局部排气系统的基本组成如下图所示，主要由以下几部分组成：课程设计：某
12、工厂集气罩设计6局部排气净化系统示意图1、集气罩 2、风管 3、净化设备 4、烟囱该工厂的主要污染物为轻矿物粉尘，在设计中所使用的净化装置为 LD14 型袋式除尘器，净化气体通过风机，经由烟囱排出工厂，其的流程图及净化系统如下所示：污染源污染源伞形集气罩伞形集气罩LD14LD14 型袋式型袋式除尘器除尘器风机风机烟囱烟囱图一.净化系统图简易流程图课程设计：某工厂集气罩设计7净气含尘气体滤袋图二 袋式除尘器四、集气罩的集气机理四、集气罩的集气机理在工业生产过程中，控制气态和颗粒状污染物的方法，通常在有害物质发生源处或近旁设置集气罩，利用风机做动力，将生产过程产生的污染源在扩散到大气之前，尽量将高
13、浓度气体吸入罩内，进入净化系统，经净化处理达到排放标准后排入大气。由于设备污染源和生产操作工艺的不同，相应集气罩的形式是多种多样的。合理的设计和正确的使用对净化系统技术经济指标有直接影响，其技术经济指标主要有通风量和压损两部分。课程设计：某工厂集气罩设计8H 0.4H300500等速线污染源流线Q图三 .集气罩的集气机理研究集气罩罩口气流运动的规律是对于集气罩有效捕集污染物是十分重要的。集气罩罩口气流运动方式有两种：一种是吸气口气流的吸入流动；一种是吹气口气流的吹出流动。吸入气流原理：一个敞开的管口是最简单的吸气口当吸气口吸气时，在吸气口附近形成负压，周围空气从四面八方流向集气口，形成吸入气流
14、或汇流。当吸气口面积很小时，可视为点汇流。假定流动没有阻力，在吸气口外气流流动的流线是一吸气口为中心的径向线，等速面是以吸气口为球心的球面，如图四-a 示：图四 点电汇气流流动情况课程设计：某工厂集气罩设计9由于通过每个等速面的吸气量相等，假定点汇流的吸气量为 Q，等速面的半径为 r1和 r2，相应的气流速度为和，则有1v2v或 22 212 144vrvrQ2 2121)(rrvv（1-1）若在吸气口的四周加上挡板，如图四-b b所示：吸气范围减少一半，其等速面为半球面，则吸气口的吸气量为:（12）比较（1）式和（2）式可以看出，在同样的距离上造成同样的吸气速度，即达到同样的控制效果时，吸气
15、口不设挡板的吸气量比加设挡板时大一倍。或者说，在吸气量相同的情况下，在相同的距离上，有挡板的吸气口的吸气速度比无挡板的大一倍。因此，在设计外部集气罩时，应尽量减少吸气范围，以增强控制效果。另一种是吹气口气流的吹出流动。该除尘流程设备采用吸气口气流的外部集气罩。五、集气罩以及管道的设计要求五、集气罩以及管道的设计要求（一）集气罩的设计要求集气罩的设计主要包括结构形式设计及性能参数计算。集气罩设计的合理是指用较小的排风量就可以有效的控制污染物的扩散。反之，用很大的排风量也不一定能达到预期的效果。因此，集气罩在净化系统设计中占有非常重要的位置。本设计要求去除工厂污染源产生的轻矿物粉尘，集气罩得设计要
16、求如下：（1）在污染设备的顶部设计二个伞形集气罩。设计要求：使用材料为钢板，罩口边须距污染面积 H=600 mm。（2）设计一套管路使集气罩与除尘器形成一个除尘系统。设计要求：所用除尘器为 LD14 型布袋除尘器，使用相对粗糙度为 K=0.15的钢管，弯头及三通设备自取，排气筒口需离地面高 12m。（3）选择一台风机使个除尘系统正常运转。设计要求：最大风量不超过 25200 m3/h。22 212 122vrvrQ课程设计：某工厂集气罩设计10（二）管道的设计要求1、管道布置一般原则：（1）管道布置应减少阻力，采用圆形风道强度大，耗用材料少，但是占用空间大。矩形风道管件占用空间小，因此易布置。根据
