喷漆车间通风除尘系统模块设计 目 录 一. 通风除尘系统模块设计背景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 喷漆车间通风除尘系统设计 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. 运行的成本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. 通风除尘系统模块设计背景 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（GB16297-1996 ）。 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。 3 粉尘粒径为0.45～1.6 m ，含尘空气密度为1.5 kg/m ，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 2 喷漆车间通风除尘系统模块设计 （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v （m/s） x 污染物放散情况 举例 v x 以很缓慢的速度放散到相当平静的空气 槽内液体的蒸发；气体或烟从敞口容 0.25～0.5 中 中外溢 以较低的速度放散到尚属平静的空气中 室内喷漆；断续地倾倒有尘屑的干物料 0.5～1.0 到容器中；焊接 以相当大的速度放散出来，或是放散到 在小喷漆室用高压喷漆；快速装袋或装 1.0～2.5 空气运动迅速的区域 桶；以运输器上给料 以高速散发出来，或是放散到空气运动 磨削；重破碎；滚筒清理 2.5～10 很迅速的区域 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 3 喷漆车间通风除尘系统设计 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 [1] 得最佳的排风效果，从而降低设备、能耗和维护费用 。 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 [2] 成部分 。 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。 4 喷漆车间通风除尘系统设计 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)H1．5 (F 为热源水平投影 面积)或H1m 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 5 喷漆车间通风除尘系统设计 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 [1] 员在柜内工作，主要用于大件喷漆及粉料装袋等 。本方案选择柜式排风罩，喷 3 漆产生的含尘气体密度为1.5kg/m,比空气的密度1.205kg/m3大，采用下部排风 方式。 6 喷漆车间通风除尘系统设计 图3 下部排风通风柜 4．设计计算 排风量计算公式： QQ Fv [1] 1 Q m /s3 式中： ——柜内污染气体的发生量， ； 1 F m2 ——工作孔及缝隙总面积， ； 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 v m/s  风速 取1.0 ，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。 A0.40.30.12m2 Q取1.0m /h3 1 QQ Av 1 =1+0.121.01.13600 3 476m /h 7 喷漆车间通风除尘系统设计 每个柜式排风罩的排风量为476m /h3 ，16 个排风罩的总风量： Q 16Q164767616m /h3 总 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 8 喷漆车间通风除尘系统设计 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/m2 。[2] 3. 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 3 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。 Q1.176168378m /h3 （3）总过滤面积 过滤面积计算公式： L A [3] 3600v m2 式中： A——过滤面积， ； 3 L——处理风量，m /h； v——过滤风速，m/s。 837860 F 46.5m2 36003 （4）单条滤袋面积  S Dl[2] m2 式中： S——单条滤袋的公称面积， ； 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。 9 喷漆车间通风除尘系统设计  2 S 0.1220.75m （5）过滤袋个数 F 46.5 n  62 S 0.75 4. 设备选型 由计算可得袋式除尘器的总过滤面积为 46.5 m2 ，过滤袋数为 62，选用 LCPM64-4 2000 型号，其参数如下： 表2 LCPM64-4 2000 型脉冲喷吹袋式除尘器参数表 滤袋长度 2000mm 滤袋数 64 分室数 4 过滤风速 1~3m/min 处理风量 28808640m /h3 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 5. 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所组成：（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 5~10 [2] 干净滤布阻力的 倍 。 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： 10 喷漆车间通风除尘系统模块设计 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 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/m2； c——气体的含尘质量浓度，g/m3 ； v——过滤风速，m/min； t——滤袋清灰周期，min。 气体的含尘质量浓度： 1.51.205 4 3 3 c 6.210 kg/m 0.62g/m 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 11 喷漆车间通风除尘系统模块设计 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 12500512Pa 总 6. 排放浓度校核 LCPM64-4 2000 型脉冲喷吹袋式除尘器除尘率≥99.5% 排放浓度： 3 3 3 c 0.62(199.5%)3.110 g/m 3.1mg/m o 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模块设计，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（GB16297-1996），苯系物的排放浓度限 值如下表所示： 12 喷漆车间通风除尘系统模块设计 表5 大气污染物综合排放标准（GB16297-1996） 最高允许排放速率（kg/h） 无组织排放监控浓度限值 最高允许排放浓度 污染物 （mg/m3） 排气筒 一级 二级 三级 监控点 浓度（mg/m ）3 15 0.60 0.90 20 禁 1.0 1.5 周界外浓度 苯 17 0.50 30 排 3.3 5.2 最高点 40 6.0 9.0 15 3.6 5.50 20 禁 6.1 9.3 周界外浓度 甲苯 17 0.30 30 排 21 31 最高点 40 36 54 15 1.2 1.80 20 禁 2.0 3.1 周界外浓度 二甲苯 90 1.5 30 排 6.9 10 最高点 40 12 18 本方案苯系污染物的综合排放浓度为 3.1mg /m3 ，远小于排放标准的苯 17mg/m3、甲苯60mg/m3和二甲苯90mg/m3。 13 喷漆车间通风除尘系统模块设计 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，尽可能的避免在底下敷设； d. 通风管道一般采用圆

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