喷漆车间通风除尘系统设计-共38页

目 录

一. 通风除尘系统设计背景......................................................................................... 2

1. 设计任务 .............................................................................................................................. 2 2. 设计资料 .............................................................................................................................. 2

二．局部通风除尘系统的组成.................................................................................... 3

1. 排风罩 .................................................................................................................................. 4 2. 风管 ...................................................................................................................................... 4 3. 袋式除尘器 .......................................................................................................................... 4 4. 风机 ...................................................................................................................................... 4 5. 排灰系统 .............................................................................................................................. 4 6. 烟囱 ...................................................................................................................................... 4

三．排风罩.................................................................................................................... 5

1. 排风罩的分类 ...................................................................................................................... 5 2. 排风罩的设计原则 .............................................................................................................. 6 3. 排风罩选择 .......................................................................................................................... 6 4．设计计算 ............................................................................................................................. 7

四．袋式除尘器的选型................................................................................................ 8

1.初选........................................................................................................................................ 8 2. 滤料的选择 .......................................................................................................................... 8 3. 选型计算 .............................................................................................................................. 9 4. 设备选型 ............................................................................................................................ 10 5. 设备阻力计算 .................................................................................................................... 10 6. 排放浓度校核 .................................................................................................................... 12

五．管网的设计.......................................................................................................... 14

1. 风管敷设 ............................................................................................................................ 14 2. 管段编号 ............................................................................................................................ 15 3．确定各管段长度和流量 ................................................................................................... 15 4. 选择合理的空气流速 ........................................................................................................ 16 5. 沿程阻力 ............................................................................................................................ 16 6. 各段风管内局部阻力系数的计算 .................................................................................... 21 7. 并联管路阻力平衡 ............................................................................................................ 24 8. 管道总阻力 ........................................................................................................................ 25

六．通风机的选型...................................................................................................... 25

1. 风量 .................................................................................................................................... 25 2. 风压 .................................................................................................................................... 26 3. 风机选型 ............................................................................................................................ 26

七．排灰系统的设计.................................................................................................. 26

1.卸料阀 .................................................................................................................................. 27 2. 螺旋输送机 ........................................................................................................................ 28

八．烟囱尺寸的设计.................................................................................................. 31

1. 烟囱高度 ............................................................................................................................ 31 2. 烟囱的出口截面 ................................................................................................................ 32 3. 烟囱的入口截面 ................................................................................................................ 32 4. 风帽设计 ............................................................................................................................ 32

九．工程经济概算...................................................................................................... 32

1. 工程投资 ............................................................................................................................ 32 2. 运行费用 ............................................................................................................................ 33

十．附录...................................................................................................................... 34

1. 除尘常用风机性能表 ........................................................................................................ 34 2. LCPM型脉冲除尘器性能参数表 ..................................................................................... 35

十一. 致谢................................................................................................................... 36 参考文献...................................................................................................................... 37

一. 通风除尘系统设计背景

1. 设计任务

本课程设计的任务是为一喷漆车间设计完整的通风除尘系统（选用袋式除

器），降低喷漆工作中产生的粉尘对工人健康的危害，使得尾气排放符合国家大气污染物综合排放标准（GB16297-2019）。

2. 设计资料

（1）尘源及粉尘特性

尘源为喷漆车间的小型零件喷漆工作台，一共16个工作台，分两排置于车间南北两个方向，其尺寸均为(m)：a×b=0.4×0.3，工作台距水平地面高度为1.2m。

粉尘粒径为0.45～1.6 µm，含尘空气密度为1.5 kg/m3，气体温度为常温。 （2）喷漆车间工作台平面示意图

图1 喷漆车间工作台平面布置图

（3）集气罩中控制点的的风速 按照下表进行风速的选取

表1 控制点的最小控制风速vx（m/s）

污染物放散情况

以很缓慢的速度放散到相当平静的空气中

以较低的速度放散到尚属平静的空气中 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

以高速散发出来，或是放散到空气运动很迅速的区域

举例

槽内液体的蒸发；气体或烟从敞口容器中外溢

室内喷漆；断续地倾倒有尘屑的干物料到容器中；焊接

在小喷漆室用高压喷漆；快速装袋或装桶；以运输器上给料 磨削；重破碎；滚筒清理

2.5～10 1.0～2.5 0.5～1.0

vx

0.25～0.5

二．局部通风除尘系统的组成

局部通风除尘系统由排风罩、风管、除尘器、风机、排灰系统和烟囱等部分组成，典型的流程图如下：

图2 局部通风除尘系统流程图

1. 排风罩

排风罩是整个通风净化系统中的重要组成部分，它的主要作用是捕集散发在空气中的粉尘和有害物，不使其进入到工作区内，保证室内工作区粉尘和有害物浓度不超过国家卫生标准的要求，要设计完善的排风罩，即用较小的排风量可获得最佳的排风效果，从而降低设备、能耗和维护费用[1]。

2. 风管

通风系统中用来输送气体的管道称为风管,它把系统中的各种设备和部件连成一个整体。风管布置要合理，力求短、直、顺，风管布置设计的好坏关系到管内流体的压力损失大小。

3. 袋式除尘器

袋式除尘器是使含尘气流通过过滤材料，粉尘被滤料分离出来的一种装置，对细微粉尘有较高的效率，一般可达99%以上。

4. 风机

风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。风机由电动机带动，为空气流动提供动力，为了防止风机的磨损和腐蚀，一般把它装置在除尘设备的后面。

5. 排灰系统

排灰系统包括排灰装置、输灰装置、储运装置等，把除尘器收集的粉尘从除尘器排出并输送到适当的地点加以储存、回收、利用，是除尘系统必不可少的组成部分[2]。

6. 烟囱

除尘系统净化后的气体经烟囱排向大气，烟囱的材质有钢制烟囱、混凝土烟囱和砖砌烟囱等，较低的烟囱尽可能采用钢制烟囱，钢制烟囱排放有腐蚀性的气体时，内部要做防腐处理。烟囱的底部应设检修井和排水孔，烟囱底面应倾斜至排水孔一侧。

三．排风罩

1. 排风罩的分类

排风罩的形式很多，大致可分为密闭罩、外部罩、接受罩、吹吸罩、气幕隔离罩、补风罩等六大类。

（1）密闭罩 将有害物源密闭在罩内的排风罩。按其形式可分： a. 局部密闭罩 只将工艺设备中放散有害物的部分加以密闭的排风罩。如颚式破碎机密闭罩。

b. 整体密闭罩 将放散有害物的设备大部分或全部密闭的排风罩。如轮碾机、提升机密闭罩。

c . 大容积密闭罩 在较大范围内，将放散有害物的设备或有关工艺过程全部密闭起来的排风罩。

d. 排风柜 一种三面围挡一面敞开，或装有操作拉门、工作孔的柜式排风罩。如用来对金属零件进行表面加工或清理的喷砂通风柜。

（2）外部罩 设置在有害物源近旁，依靠罩口的抽吸作用，在控制点(距排风罩罩口最远的有害物放散点)处形成一定的风速排除有害物的排风罩。按其形式可分：

a. 上吸罩 设置在有害物源上部的外部罩。 b. 下吸罩 设置在有害物源下部的外部罩。 c. 侧吸罩 设置在有害物源侧面的外部罩。

d. 槽边罩 设置在电镀槽、酸洗槽等工业槽边的外部罩。

（3）接受罩 接受由生产过程(如热过程、机械运动过程等)本身产生或诱导的有害气流的排风罩，如砂轮机的吸尘罩、高温热源上部的伞形罩等。按其形式可分：

a. 高悬罩 悬挂高度(罩口至热源上沿的距离)H>1．5 (F为热源水平投影面积)或H>1m的接受罩。

b. 低悬罩 悬挂高度H≤1m的接受罩。

（4）吹吸罩 利用吹风口吹出的射流和吸风口前汇流的联合作用捕集有害物的罩子。

（5）气幕隔离罩 利用气幕使有害物与空气隔离的排风罩。如用于金属熔

化炉的气幕隔离罩，就是利用设置在炉子周围的环形喷口喷出的环形射流包围热烟气，使其直接进入屋顶的排风罩。

（6）补风罩 利用补风装置将室外空气直接送到排风口处的排风罩，如补风型排气柜等。

2. 排风罩的设计原则

（1）排风罩的类型、结构形式应根据有害物源的性质和特点确定，做到罩内负压或罩面风速均匀，其排风量(单位时间从排风罩排出的空气量)应按防止有害物逸至作业环境的原则通过计算确定，亦可采用实测数据、经验数据，或通过模型实验确定。

（2）排风罩应能将有害物源放散的有害物予以捕集，不使其放散到作业环境中，使工作区有害物浓度达到国家卫生标准，以较小的能耗捕集有害物。

（3）对可以密闭的有害物源，应首先采用密闭的措施，尽可能将其密闭起来，用最小的排风量达到最好的控制效果。

（4）当不能将有害物源全部密闭时，可设置外部排风罩，外部罩的罩口应尽可能接近有害物源。

（5）当排风罩不能设置在有害物源附近或罩口至有害物源距离较大时，可以设置吹吸罩。吹吸罩对于有害物源上挂有遮挡气流的工件或隔断气流的物体时应慎用。

（6）排风罩的罩口宜顺着气流的运动方向，以利有害气流直接进入罩内。但排气线路不允许通过工人的呼吸带。

（7）外部罩、接受罩、吹吸罩应布置在避免存在干扰气流之处。排风罩的设置应做到方便工人操作和设备维修。

（8）排风罩必须坚固耐用。

3. 排风罩选择

小型通风柜适用于化学实验室及小零件喷漆等，大型的室式通风柜，操作人员在柜内工作，主要用于大件喷漆及粉料装袋等[1]。本方案选择柜式排风罩，喷漆产生的含尘气体密度为1.5kg/m3,比空气的密度1.205kg/m3大，采用下部排风方式。

图3 下部排风通风柜

4．设计计算

排风量计算公式：

QQ1Fv[1]

式中：Q1——柜内污染气体的发生量，m/s； F——工作孔及缝隙总面积，m； v——工作孔口上的控制风速，m/s ——安全系数，一般取1.1~1.2。

根据表1—“控制点的最小控制风速 （m/s）”，污染物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，v取1.0～2.5m/s，此处工作孔口上的控制风速v取1.0m/s，安全系数取1.1。

小型零件喷漆工作台尺寸为(m)：a×b=0.4×0.3，柜式排风罩的工作口可取为0.4m×0.3m。

23A0.40.30.12m2 Q1取1.0m3/h

QQ1Av=1+0.121.01.13600 476m3/h每个柜式排风罩的排风量为476m/h，16个排风罩的总风量：

3Q总16Q164767616m3/h

四．袋式除尘器的选型

1.初选

袋式除尘器是各类除尘器中应用最多的一类，就数量而言，袋式除尘器应用占除尘器总量的60%以上；按处理气体量而言，站到70%以上。袋式除尘器效率高，能满足严格的环保要求，运行稳定，适应能力强，每小时可处理气量从几百立方到数十万立方并使用于许多工矿企业除尘工程的净化设备。

袋式除尘器按清灰方式可分为机械振动类、分室反吹类、喷嘴反吹类、震动反吹类及脉冲喷吹类五大类。本方案的粉尘来自喷漆车间，考虑选用脉冲喷吹类袋式除尘器。

图4 LCPM型除尘器构造原理

2. 滤料的选择

脉冲喷吹类袋式除尘器以压缩空气为动力，利用脉冲机构在瞬间释放压缩气流，诱导数倍的二次空气告诉射入滤袋，使其急剧膨胀。依靠冲击震动和反向气流清灰的袋式春气属高能清灰类型，它通常采用戴框架的外滤圆袋或扁待。要求

选用后视、耐磨、抗张力强的滤料，有限选用化纤毛毡或压缩毡滤料，单位面积质量为500~600g/m。[2]

23. 选型计算

（1）过滤速度

脉冲喷吹袋式除尘器的喷吹压力为500~600kPa，脉冲周期为60s左右，脉冲宽度为0.1~0.2s，过滤风速可达2~4m/min。[1]

本方案选择滤速3m/s。

（2）气体流量

排风罩的总流量为7616m/h，考虑到管道和除尘器漏风等因素，附加10%的风量。

3Q1.176168378m3/h

（3）总过滤面积 过滤面积计算公式：

AL[3]

3600v2式中： A——过滤面积，m； L——处理风量，m/h； v——过滤风速，m/s。

3F83786046.5m2

36003（4）单条滤袋面积 SDl[2]

式中： S——单条滤袋的公称面积，m；

D——滤袋直径，m； L——滤袋长度，m。

对于脉冲喷吹袋式除尘器，可取D为120mm，L为2m。

2S0.1220.75m2

（5）过滤袋个数

nF46.562 S0.7. 设备选型

由计算可得袋式除尘器的总过滤面积为46.5m，过滤袋数为62，选用LCPM-4 2019型号，其参数如下：

表2 LCPM-4 2019型脉冲喷吹袋式除尘器参数表

2滤袋长度 2019mm 滤袋数 分室数 4

过滤风速 1~3m/min 处理风量 288080m/h 设备阻力 0.6—1.2kPa 除尘率 ≥99.5% 电机功率 1.1kW

外形尺寸 170920424399(mm) 设备重量 2650kg

35. 设备阻力计算

根据《除尘工程设计手册》，除尘器的阻力由三部分组成：（1）设备本体结构的阻力指从除尘器入口，至除尘器出口产生的阻力；（2）滤袋的阻力，指未滤粉尘时的阻力，约50~150Pa；（3）滤袋表面粉尘的阻力，粉尘层的阻力约为干净滤布阻力的5~10倍[2]。

如果把滤袋及其表面附着的粉尘层的阻力叫做过滤阻力，那么过滤阻力可按下式计算：

P(AB)vm

式中： P——过滤阻力，Pa； A——附着粉尘的过滤系数；

B——滤袋阻力系数； v——过滤速度，m/min； M——滤料性能系数。

表3 过滤阻力有关的系数

此外，过滤阻力还可以利用计算滤尘量的办法来求出过滤阻力的近似值，滤尘量可由下式计算：

gcvt

式中： g——滤袋粉尘负荷，g/m； c——气体的含尘质量浓度，g/m；

v——过滤风速，m/min； t——滤袋清灰周期，min。 气体的含尘质量浓度：

321.51.205c6.2104kg/m30.62g/m3

476前文已经说明，脉冲喷吹袋式除尘器的过滤风速取3m/s，清灰周期为1min。 滤袋粉尘负荷：

g0.62311.86g/m2

表4 不同滤尘量的滤袋过滤阻力

根据上表由线性内插法可得：

P12Pa

除尘器本体结构阻力随过滤风速的提高而增大，而且各种不同大小和类别的袋式除尘器阻力均不相同，因此，很难用某以表达式进行计算。一般的过滤风速为0.5~3m/min时，本体阻力大体在50~500Pa之间。但是，在考虑本体结构阻力时，应同时考虑一定的储备量。

本方案选择的过滤速度为3m/s，本体阻力大致为500Pa。 所以设备的总阻力： P总12500512Pa6. 排放浓度校核

LCPM-4 2019型脉冲喷吹袋式除尘器除尘率≥99.5% 排放浓度：

co0.62(199.5%)3.1103g/m33.1mg/m3

喷漆产生的主要污染为大气污染和固体废物污染，其中大气污染物主要为二甲苯、甲苯、非甲烷总烃等有机物和颗粒物等，固体废物均为危险废物，包括油漆废物和废气净化系统废物。[4]

本方案为通风除尘系统设计，所以只考虑二甲苯、甲苯、非甲烷总烃等有机物和颗粒物等大气污染物。

根据国家大气污染物综合排放标准（GB16297-2019），苯系物的排放浓度限值如下表所示：

表5 大气污染物综合排放标准（GB16297-2019）

最高允许排放速率（kg/h）

污染物

最高允许排放浓度

（mg/m3）

排气筒 15

苯

17

20 30 40 15

甲苯

17

20 30 40 15

二甲苯

90

20 30 40

禁 排 禁 排 禁 排 一级

二级 三级 0.60 0.90 1.0 3.3 6.0

1.5 5.2 9.0

周界外浓度 最高点

0.50

监控点

浓度（mg/m3）

无组织排放监控浓度限值

3.6 5.50 6.1 21 36

9.3 31

周界外浓度 最高点

0.30

1.2 1.80 2.0 6.9 12

3.1 10 18

周界外浓度 最高点

1.5

本方案苯系污染物的综合排放浓度为3.1mg/m，远小于排放标准的苯

317mg/m3、甲苯60mg/m3和二甲苯90mg/m3。

五．管网的设计

1. 风管敷设

（1）风管布置原则[1]

a. 净化系统的风道布置要力求简单；

b. 连接吸尘用排风罩的风管宜采用竖直方向敷设，分支管与水平管或主干管连接时，一般从风管的上面或侧面接入，三通夹角宜小于30°；

c. 通风管道一般应明设，尽量避免在底下敷设；

d. 通风管道一般采用圆形断面，管径宜选用《全国通用通风管道计算表》中推荐的统一标准，标准中圆管直径指的是外径；

e. 为减轻含尘气体对风机的磨损，一般应将除尘器置于通风机的吸入段，风管与通风机的连接宜采用柔性连接以减少震动。

（2）管网布置

本方案中，喷漆车间的小型零件喷漆工作台一共有16个，分两排置于车间南北两个方向，其尺寸均为(m)：a×b=0.4×0.3，工作台距水平地面高度为1.2m。管网系统采用对称布置的方式，轴视图如下（详图见CAD图纸）：

图5 管道布置图

2. 管段编号

分别在各管段的连接点处编号，字母A~K，数字1~8。

说明：其中管段1-A、2-A、3-B、4-C、5-D、6-E、7-F、8-G为竖直管段，其余管段均为水平管段。

3．确定各管段长度和流量

本方案各管段的中心线长为设计管长，垂直管段长度均为1m，操作台之间的距离为2.5m，其余管段长度和管段流量如下表所示：

表6 风管流量、管径、流速表 管段编号 Q/(m3/s) 1-A 2-A 3-B 4-C 5-D 6-E 7-F 8-G A-B B-C C-D D-E E-F F-G G-H H-I J-K

0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.2 0.396 0.528 0.660 0.792 0.924 1.056 2.112 2.218

D/mm 100 100 100 100 100 100 100 100 140 180 200 230 250 270 290 410 410

V/(m/s) 16.80678 16.80678 16.80678 16.80678 16.80678 16.80678 16.80678 16.80678 17.14977 15.56183 16.80678 15.882 16.13451 16.13819 15.98742 15.99693 16.79981

考虑到除尘器及风管漏风，管段J-K的计算风量应扩大为原来的1.05倍。

Q'1.05Q1.052.1122.218m3/s 4. 选择合理的空气流速

风管内的风速对系统的经济性有较大影响。流速高、风管断面小，材料消耗少，建造费用小；但是，系统阻力增大，动力消耗增加，有时还可能加速管道的磨损。流速低、阻力小，动力消耗少；但是风管断面大，材料的建造费用增加。对通风除尘系统，流速过低会造成粉尘沉积，堵塞管道。因此，逆序进行全面的技术经济比较，确定适当的经济流速。对于除尘系统，为防止粉尘在管道内沉积所需的最低风速可按下表确定。

表7 通风除尘管道内最低空气流速（m/s）

粉尘种类 粉状的黏土和砂 耐火泥 重矿物粉尘 轻矿物粉尘 干型砂 煤灰 湿土（2%一下水分） 铁和钢（粉尘） 棉絮 水泥粉尘 垂直管 11 14 14 12 11 10 15 13 8 8-12 水平管 13 17 16 14 13 12 18 15 10 18-22 粉尘种类 铁和钢 灰土、砂尘 锯屑、刨屑 大块干木屑 干微尘 染料粉尘 大块湿木屑 谷物粉尘 麻（短纤维粉尘、杂质） 垂直管 19 16 12 14 8 14-16 18 10 8 水平管 23 18 14 15 10 16-18 20 12 12 [1]

根据上表，染料粉尘的垂直管流速14-16m/s，水平管流速为16-18m/s。本设计方案竖直管流速选择15m/s，水平管选择16m/s。

5. 沿程阻力

根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算：

pm4Rsu22l,Pa

对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改写为： pmu2D2l,Pa

圆形风管单位长度的摩擦阻力（又称比摩阻）为： Rmu2D2,Pa

式中： ——摩擦阻力系数；

u——风管内空气的平均速度，m/s； ——空气的密度，kg/m； l——风管长度，m。

只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个，即可利用“通风管道单位长度摩擦阻力线解图”求得其余两个参数。

3

图6 通风管道单位长度摩擦阻力线解图

线解图是按过渡区的值，在大气压力P0=101.3kPa、温度t0=20℃、空气

3密度0=1.204kg/m、运动粘度v16.0610m/s、管壁粗糙度K=0.15mm、

62圆形风管等条件下得出的。

当实际使用条件与上述条件不相符时，应进行修正： （1）密度和粘度的修正：

0.910.1 RmRm0()(),Pa/m

00式中： Rm——实际的单位长度摩擦阻力（比摩阻），Pa/m； Rm0——单位长度摩擦阻力，Pa/m； ——实际的空气密度，kg/m；

——实际的空气运动黏度，v16.0610m/s。 实际空气密度：

6231.5011.2044751.205kg/m3

476与0差别很小，所以密度和黏度的修正可以忽略不计。

（2）空气温度和大气压力的修正：

RmKtKBRm0,Pa/m

式中： Kt——温度修正系数，即Kt( t——实际的空气温度，℃； KB——大气压力修正系数，即 KB( B——实际的大气压力，kPa。

273200.825)

273tB0.9) 101.3Kt、KB可由下图查得。

图7 温度和大气压的修正系数

本方案是在常温、常压也即20摄氏度、101.3kPa的条件下运行的，无须修正。

（3）管壁粗糙度的修正：

粗糙度增大，阻力系数值增大。各种材料的粗糙度K值见下表：

表8 各种材料的粗糙度K

本方案风管采用薄钢板，粗糙度为0.15mm，直接按公式计算Rm0即可。 管段1-A，Q=0.132m/s，管内流速u=16m/s，求出管径。

3DQ40.132u4102mm

16管径取整，即选D=100mm，得管内实验流速为16.81m/s，由线解图可查出

Rm0=38Pa/m

同理可确定管段2-A、3-B、4-C、5-D、6-E、7-F、8-G、A-B、B-C、C-D、D-F、F-G、G-H、H-I、J-K的比摩阻Rm0，具体计算结果见管网水力计算表。

表9 管道系统设计计算

管段编号 1 1-A 2-A 3-B 4-C 5-D 6-E 7-F 8-G A-B B-C C-D D-E E-F F-G G-H H-I J-K 2-A 3-B 4-C 5-D 6-E 7-F 8-G

流量Q /(m3/s) 2 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.2 0.396 0.528 0.660 0.792 0.924 1.056 2.112 2.218 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132

长度L/m 管径D/mm 管内流速v

/(m/s) 3 3.5 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

4 100 100 100 100 100 100 100 100 140 180 200 230 250 270 290 410 410 90 90 80 70 90 80 80

5 16.81 16.81 16.81 16.81 16.81 16.81 16.81 16.81 17.15 15.56 16.81 15. 16.13 16.14 15.99 16.00 16.80 20.75 20.75 26.26 34.30 20.75 26.26 26.26

动压Pd /Pa 6 170.19 170.19 170.19 170.19 170.19 170.19 170.19 170.19 177.20 145.91 170.19 152.04 156.84 156.92 1.00 1.18 170.05

局部阻力 系数 ∑ζ 7 0.42 0.39 0.58 0.56 0.30 1.41 0.47 0.95 0.30 0.16 0.06 -0.04 -0.02 0.03 0.47 0.61 0.70

单位长度 局部阻力

Z 摩擦阻力Rm /(Pa) /(Pa.m-1) 8 71.5 66.4 98.7 95.3 51.1 240.0 80.0 161.7 53.2 23.3 10.2 -6.1 -3.1 4.7 72.4 94.1 119.0

9 38 38 38 38 38 38 38 38 27 17 17 14 13 11 8.5 6.5 6.5

摩擦阻力 RmL /Pa 10 133.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 67.5 42.5 42.5 35.0 32.5 27.5 21.3 13.0 13.0

管段阻力 RmL+Z /Pa 11 204.5 104.4 136.7 133.3 .1 278.0 118.0 199.7 120.7 65.8 52.7 28.9 29.4 32.2 93.6 107.1 132.0 166.8 218.3 359.0 434.8 444.0 318.0 538.0

备注 12

阻力不平衡 阻力不平衡 阻力不平衡 阻力不平衡 阻力不平衡 阻力不平衡 阻力不平衡

6. 各段风管内局部阻力系数的计算

（1）管段1-A：

柜式排风罩 =0.1 90弯头（R/D=1.5）1个 =0.17 直流三通1个，30 =0.25

合计： =0.1+0.17+0.25=0.42 （2）管段2-A：

柜式排风罩 60弯头（R/D=1.5）1个 （3）管段3-B：

柜式排风罩 60弯头（R/D=1.5）1个 F2Q2F0.33Q0.33 3查得：合流三通 合计： （4）管段A-B：

F2Q2F0.3Q0.33 33查得：合流三通 合计： （5）管段4-C

柜式排风罩 =0.1 =0.15

F2Q2F0.53Q0.5 3查得：合流三通 =0.14

=0.1+0.15+0.14=0.39

=0.1 =0.15

=0.33

=0.1+0.15+0.33=0.58 =0.3 =0.3 =0.1

60弯头（R/D=1.5）1个 =0.15

F20.25F3Q20.25 Q3查得：合流三通 =0.31

合计： =0.1+0.15+0.31=0.56 （6）管段B-C：

F20.3Q2F3Q0.33 3查得：合流三通 合计： （7）管段5-D：

柜式排风罩 60弯头（R/D=1.5）1个 F2Q2F0.19Q0.2 33查得：合流三通 合计： （8）管段C-D：

F20.19Q2F3Q0.2 3查得：合流三通 合计： （9）管段6-E：

柜式排风罩 60弯头（R/D=1.5）1个 F2Q2F0.16Q0.17 33查得：合流三通 合计： =0.16 =0.16

=0.1 =0.15

=0.05

=0.1+0.15+0.05=0.3 =0.06 =0.06 =0.1 =0.15

=1.16

=0.1+0.15+1.16=1.41

（10）管段D-E：

F20.16F3Q20.17 Q3查得：合流三通 =-0.04 合计： =-0.04 （11）管段7-F：

柜式排风罩 60弯头（R/D=1.5）1个 F2Q2F0.143Q0.14 3查得：合流三通 合计： （12）管段E-F：

F2Q2F0.14Q0.14 33查得：合流三通 合计： （13）管段8-G：

柜式排风罩 60弯头（R/D=1.5）1个 F2Q2F0.123Q0.125 3查得：合流三通 合计： （14）管段F-G：

F2Q2F0.12Q0.125 33查得：合流三通 合计： =0.1 =0.15

=0.22

=0.1+0.15+0.22=0.47 =-0.02 =-0.02 =0.1 =0.15

=0.7

=0.1+0.15+0.7=0.95 =0.03 =0.03

（15）管段G-H：

90弯头（R/D=1.5）1个 =0.17

表10 圆形三通局部阻力系数

F20.5F3Q20.5 Q3查得：圆形合流三通（R/D=2） =0.03 合计： =0.2 （16）管段H-I：

除尘器进口变径管（渐扩管）：进口尺寸300mm800mm，变径管长度500mm。

1(800380)tan0.42

250022.7

=0.61

（16）管段J-K：

a. 除尘器出口变径管（渐缩管）：出口尺寸300mm800mm，变径管长度400mm。

1(800420)tan0.475

240026.4

=0.1

b. 风机进口渐扩管：风机出口尺寸410mm315mm，D=420mm。

=0.6

7. 并联管路阻力平衡

汇合点A：

P1A204.5Pa,P2A104.4Pa

P1AP2A48.9%10%

P1AD2A'D2A(P2A0.225104.40.225)()10086mm P'2A204.5取D2A'90mm

11000.225P2A''104.4()166.8Pa

90P204.5166.81AP2A18.4%10%

P204.51A可见仍处于不平衡状态，因此决定取D2A'90mm，运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。

同理可对汇合点B、C、D、E、F、G、H进行阻力平衡，具体结果见水力计算表，这里不再详细叙述。

8. 管道总阻力

管道总阻力即为并联管路阻力平衡后阻力最大的串联管路的阻力：

P总=538+93.6+107.1+132=871Pa六．通风机的选型

1. 风量

QfK1K2QQr[1]

式中： Qf——风机的风量，m/s； Q——通风系统的排风量

K1——风管附加系数，对一般通风系统K11.1，对除尘系统

3K11.15；

K2——除尘器或净化设备的漏风附加系数； Qr——袋式除尘器的反吹风量，m/s。

本方案可选取：K11.15，K11.1，由于选用的是脉冲喷吹袋式除尘器，

3Qr为0。

Qf1.151.176169634m3/h 2. 风压

[1]

Pf(K3PP)K124

式中： Pf——风机的压力，Pa； P1——管道系统阻力，Pa；

K3——管道系统阻力的附加系数，对一般通风系统K31.1~1.15，对除尘系统K31.15~1.20；

P2——除尘器（或净化设备）阻力，Pa；

K4——由于风机产品的技术条件和质量标准允许风机的实验性能比产品样本低而附加系数，K41.08。

本方案可选取：K31.2，K41.08。

Pf(1.2871512)1.081682Pa 3. 风机选型

由计算可得袋式除尘器的风量为9634m/h，风压为1682Pa，可选择BF 4-72型排尘风机，其参数如下：

表11 BF 4-72型排尘风机参数表

3 全压 223~3292Pa 风量 1240~65230m/h 功率 1.1~18.5kW

3

七．排灰系统的设计

排灰系统包括排灰装置、输灰装置、储运装置等，把除尘器收集的粉尘从除尘器排出并输送到适当的地点加以储存、回收、利用，是除尘系统必不可少的组成部分。本装置相对属于小型除尘器，排灰少，只用卸灰阀、螺旋输送机直接送至拉尘汽车上即可。

1.卸料阀

本方案选择圆锥式卸尘阀，依靠杠杆原理卸尘，不需要动力，能保证一定高 度的尘封。

图8 圆锥式闪动卸尘阀

卸尘阀直径：

D1.12Gyq

式中： Gy——排放的灰尘量，kg/s；

q——卸尘阀单位时间排放的灰尘量，可在60~100kg/s Gy(1.51.204)476160.626kg/s 3600 本装置属于小型除尘器，排灰少，所以q取60kg/s。

0.626D1.120.114m114mm

60表12 圆锥式卸尘阀性能尺寸

本方案选择D150型卸尘阀，性能尺寸见上表。

2. 螺旋输送机

（1）螺旋直径：

DK2.5Q/c[2]

式中： D——螺旋直径，m；

K——物料综合特性的经验系数；

Q——输送量，t/h； ——物料的填充系数； ——物料的堆积密度，t/m3；

c——螺旋输送机倾斜安装时输送量的校正系数。

表13 物料的填充系数及综合特性系数

表14 螺旋输送机倾斜安装时的输送量校正系数

Q0.6296345790g/h5.79kg/h

本方案取=0.35，=0.1t/m3，c=1（也即倾斜角为0°）。

DK2.55.97103/(0.350.11)0.021m21mm

（2）螺旋输送机转速

A nD式中： n——螺旋输送机转速，r/min；

A—物料综合特性系数。

n25172.5r/min 0.021按选定的标准螺旋直径和转速用下式校正其值，计算的值应在下表推

荐的范围内，值低于推荐值很多，所以取n=45r/min。

表15 GX型螺旋输送机旋轴转速系列（r/min）

Q47D2nCS 式中：——填充分数；

S——螺距，m，S制法，S=0.8D；D制法，S=D。

5.97103470.02124510.80.0210.38 正好在推荐范围0.35~0.40之间。

（3）轴功率

PnkQ367(0LH) 式中： Pn——轴功率，kW；

k——功率备用系数，可取1.2~1.4； 0——物料阻力系数；

L——螺旋输送机水平投影长度，m；

H——螺旋输送机垂直投影高度，m，向上输送时取正值，向下输送时取负值。

表16 物料阻力系数0值

取k=1.3，0=1.5，L=5m

图9 螺旋输送机布置示意图

HLtan0m

5.97103Pn1.31.551.6104kW

367（4）额定功率

PP0

式中： P——驱动装置额定功率，kW；

驱动装置总效率，与减速机直联时=0.94。

1.6104P1.7104kW

0.94螺旋输送机可以选择GX型，直径150mm，n=45r/min，驱动装置YJ2152，减速机JZQ-Ⅲ-IZ。

图10 GX型螺旋输送机

表17 GX型螺旋输送机外形尺寸表

八．烟囱尺寸的设计

1. 烟囱高度

表18 大气污染物综合排放标准（GB16297-2019）

最高允许排放速率（kg/h）

污染物

最高允许排放浓度

（mg/m3）

排气筒 15

苯

17

20 30 40 15

甲苯

17

20 30 40 15

二甲苯

90

20 30 40

禁 排 禁 排 禁 排 一级

二级 三级 0.60 0.90 1.0 3.3 6.0

1.5 5.2 9.0

周界外浓度 最高点

0.50

无组织排放监控浓度限值 监控点

浓度（mg/m3）

3.6 5.50 6.1 21 36

9.3 31

周界外浓度 最高点

0.30

1.2 1.80 2.0 6.9 12

3.1 10 18

周界外浓度 最高点

1.5

苯系污染物排放速率：

Q310696340.03kg/h

大气污染物综合排放标准中烟囱高度为15m时，苯、甲苯、二甲苯的最高允许排放速率分别为0.90、5.50、1.80kg/h，而本方案的排放速率为0.03kg/h，是达标的，所以可选择烟囱高度15m。

2. 烟囱的出口截面

SQ[2]

3600u2式中： S——烟囱出口截面积，m；

Q——烟气量，m/h；

u——烟气自烟囱排出的速度，m/s。 取烟囱出口速度20m/s，则：

39634S0.134m2

360020D4S40.1340.413m

3. 烟囱的入口截面

取烟囱出口速度20m/s，则：

SD96340.167m2

36001S40.1670.461m

4. 风帽设计

为了防止雨水的侵蚀，通常在其头部加装风帽： 伞盖直径：2.88m；

伞盖距排气筒出口距离：0.72m； 倾角：15°。

九．工程经济概算

1. 工程投资

（1）袋式除尘器

布袋除尘器的价格可根据其处理能力估计,每处理10000m3/h 的价格约在2.2 万元左右。本系统处理量为9634m3/h，故除尘器价格约为2.12万元。

（2）柜式排风罩

柜式排风罩价格约为400元/个，本方案一共需要16个，总价00元。

（3）风机

BF4-72 型风机市场报价为2100 元。 （4）风管

风管目前市场价约为60 元/m，本系统风管总长60m，所以风管总价3600元。 （5）烟囱

15米烟囱造价约为10000元。 所以工程投资总额约为33300元。

2. 运行费用

（1）电费

本系统的功率消耗主要来自风机和螺旋进料机，BF4-72型风机料机功率1.1-18.5kW，螺旋进料机驱动装置YJ2152功率1.1kW，因此系统装机容量按照20kW设计。工业用电按0.95元/kW.h计算，全年365天，出去节假日，工作日以250天计，每天系统运行8h，所以全年电费为3.8万元。

（2）维护费用

由于设备、管道均为钢结构，无易损部件，所以全年的维修费仅考虑总投资 的2%即可，也即860元。

袋式除尘器的布袋要更换，涤纶针刺粘的使用寿命一般为2年，即每2 年要把所有的布袋更换一次，更换费用为3930元，折算到每年就是1965元，因此系统每年的维护费用约为2825元。

十．附录

1. 除尘常用风机性能表

2. LCPM型脉冲除尘器性能参数表

十一. 致谢

本次课程设计——“喷漆车间通风除尘系统设计”，我收获颇多，刚开始感觉很茫然，去图书馆并在网上查找了大量的资料，并和同学讨论，解决了一个又一个问题，非常有成就感。能够成功完成本次课设是离不开杨家宽教授的悉心指导的，杨老师特别负责、很有耐心、诲人不倦，在上《大气污染控制工程》时就给我们讲解了大量基础知识，为课设打下了坚实的基础，特在此向杨老师表示由衷的感谢和敬意。

此外，感谢戴世金同学和石稳民同学在文档编写、CAD图纸绘制过程中给我的帮助，还要感谢其他同学在资料共享方面给与的帮助。

参考文献

[1] 蒋仲安，杜翠凤，牛伟.工业通风与除尘[M]. 北京：冶金工业出版社，2019年8月第一版.

[2] 张殿印，王纯. 除尘工程设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2019年9月第一版.

[3] 胡传鼎. 通风除尘设备设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2019年9月第一版.

[4] 彭园花，杨波.浅谈喷漆的主要污染物及处理措施[J].广州化工.2019年17期.

[5] 孙一坚，沈恒根. 工业通风[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2019年3月第四版.

[6] GB16297-2019，大气污染物综合排放标准[S].

[7] 乔茑. 谈某厂房油漆车间的通风除尘设计[J].山西能源与节能.2019年第二期.

[8] 陈双腊，徐美群. 机床油漆车间通风除尘设计[J].宁夏工学院学报.2019年6月.