本科毕业论文---某某企业生产车间通风系统设计

发布时间：2024-11-08

课程设计

课程设计任务书

学生：专业：安全工程班级：1003班

日期：自2012年12 月9 日至2012年12 月23 日

指导教师：

摘要

工业通风的目的，简单而言就是排除作业环境中对人体或产品有害的物质，以维护人员之健康提高其工作效率或提升产品良率。工业通风之类型主要可分为整体换气（稀释通风）与局部排气两种。整体换气通用使用场合包括：污染物毒性较低、污染物生成量较小、污染源分布均匀广泛、污染源远离作业者呼吸带、以及污染物主要为蒸气或气体之作业场所。局部排气一般使用于污染发生源固定范围小且生成量大之作业环境，其方法系于空气污染物发生源或接近发生源位置将污染物捕集排除，以减低作业人员呼吸带内污染物之浓度。

关键词：工业通风；局部排气

ABSTRACT

Industrial ventilation purpose, simply is ruled out of the working environment to the human body harmful substances or products, in order to maintain the health personnel to improve the work efficiency and improve product yield. Industrial ventilated type can be mainly classified into overall ventilation (dilution ventilation)

and local exhaust two. The overall ventilation general use applications including: low toxic pollutants, pollutant generation and pollution sources distribution is uniform widely, pollution sources from operators breathing zone, and the main pollutants for vapor or gas operating area. Local exhaust generally used in pollution placing signage at fixed range small and large generation of work environment, its method system in air pollutants placing signage at or close to placing signage at position will pollutants capture ruled out, in order to reduce the operation personnel with breathing in the concentration of pollutants.

Key words：Industrial ventilation; Local exhaust

1 前言 (4)

2 某企业喷砂车间和焊接车间简介 (5)

2.1喷砂车间 (5)

2.1.1 喷砂车间结构 (5)

2.1.2 喷砂车间粉尘来源及污染物浓度分析 (5)

2.2焊接车间的基本情况 (6)

2.2.1 焊接作业产生的烟尘 (6)

2.2.2 焊接作业产生的热 (7)

3 喷砂车间除尘系统设计 (8)

3.1系统划分 (8)

3.2排风罩的选择 (8)

3.3风管的设计 (8)

3.3.1 风管的布置 (9)

3.3.2 风管断面形状的选择 (9)

3.3.3 风管材料的选择 (9)

3.4 除尘器的选择 (10)

3.5 喷砂车间水利系统的除尘计算 (11)

4. 焊接车间除尘系统设计 (16)

4.1 绘制通风系统轴测图，对各管段编号，标注长度和风量 (16)

4.2 选择最不利环路 (16)

4.3 确定合理的空气流速 (17)

4.4 摩擦阻力、动压和局部阻力计算 (17)

4.5 管路阻力平衡 (20)

5 结论 (22)

参考文献 (23)

1 前言

工业通风是控制车间粉尘、有害气体或蒸气和改善车间内微小气候的重要卫生技术措施之一。其主要作用在于排出作业地带污染的或潮湿、过热或过冷的空气，送入外界清洁空气，以改善作业场所空气环境。为达到工业通风的作用，通风除尘系统，排除有害气体、余热、余湿的通风系统的设计势在必行。

粉尘是指能在空气中浮游的固体微粒。粉尘的来源广泛，大部分工业部门的生产中都会产生大量粉尘。粉尘对人体健康危害极大，在生产过程中其危害人体健康的主要途径是经呼吸道进入人体，其次是经皮肤进入人体，通过消化道进入人体的情况较少。粉尘的化学性质是危害人体的主要因素。有些毒性强的金属粉尘进入人体后，会引起中毒以至死亡。一般粉尘进入人体肺部后，可能引起各种尘肺病。粉尘粒径的大小是危害人体的另一个重要因素。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，同时易于随空气吸入人的呼吸道深部；粉尘粒径小，其化学活性强，表面活性也增大，加剧了人体生理效应的发生与发展；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。粉尘对生产的影响主要是降低产品质量和机械工作精度；还使光照度和能见度降低，影响室内作业的视野；有些粉尘在一定条件下会发生爆炸，造成经济损失和人员伤亡。

随着生活水平的提高，人们对与自身健康、舒适直接相关的周围空气环境也有了更高的要求。人体散热主要通过皮肤与外界的对流、辐射和表面汗分蒸发三种形式进行，呼吸和排泄只排出少部分热量。在某些散发大量热量的高温车间都具有辐射强度大、空气温度高和相对湿度低的特征。根据卫生标准规定，一般车间内工作地点的夏季空气温度，应按车间内外温差计算。

2 某企业喷砂车间和焊接车间简介

2.1喷砂车间

2.1.1 喷砂车间结构

喷砂车间有两个大型喷砂机1#、2#，尺寸为1200*1200*2000mm，所用材料为金刚砂，金刚砂应回收，作业时工人应两手伸入喷砂室内，一手拿工件，一手拿压缩空气管道和干砂管道，考虑到工作时含尘浓度高，应考虑喷砂室的密闭性。

焊接车间用三个焊接平台1#、2#、3#，平台尺寸为1000*1000*600mm，该车间采用CO2气体保护焊，焊接过程中产生大量的金属氧化物、电焊烟尘、一氧化碳、氮氧化物、臭氧，焊接烟尘颗粒直径在0.1-1μm之间，热源温度600℃。

2.1.2 喷砂车间粉尘来源及污染物浓度分析

因采用矿砂对制作中的船体部件进行喷砂除锈，高速喷枪喷出的矿砂冲刷钢件表面，将钢件表面的生锈氧化皮去除，在此过程中产生飞溅的矿砂及铁锈粉尘。

根据粉尘来源分析，其主要污染物成分为SiO2粉尘和Fe2O3铁锈等，由于主要污染物为矿砂及铁锈粉尘等组成，粉尘粒径大致为1~100μm，粉尘黏附性低；喷砂产生的粉尘废气与燃烧产生的热气体相比无明显方向性，粉尘弥漫整个厂房区内。根据项目环境影响报告书要求，粉尘污染物通过治理后经排气筒排放必须满足《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996，粉尘浓度≤60mg/m3

图1 某企业喷砂车间结构图

2.2焊接车间的基本情况

2.2.1 焊接作业产生的烟尘

焊接时产生的大量烟尘对从业人员的身体健康造成了极大的危害。焊工为呼吸道疾病的高发人群，相关疾病包括支气管炎、呼吸道刺激、金属热、呼吸功能改变及肺癌等，因此对焊接车间采取适当的通风措施，控制烟尘浓

度是非常必要的。

焊机在焊接过程中，释放大量的焊接烟尘(包括粉尘和气体)。焊接烟尘是焊接车间的主要污染物。我国《车间空气中电焊烟尘卫生标准》(GB16194?-1996)规定的焊接工作区的焊接烟尘最高容许浓度为6mg/m3。在《工作场所有害因素职业接触限制值》(GBZ2?-2002)中规定焊接烟尘时间加权平均容许浓度(TWA)为4mg/m3，锰及其化合物(换算成MnO2)的时间加权平均容许浓度为0.15mg/m3。

焊接烟尘粒子粒径范围为1×10-3～1×102μm，其中对人体健康影响最大的粒子粒径是0.1～1μm。这部分粒子能通过人体上呼吸道进入肺泡，沉积在肺部，其沉积率达50%以上，能引起呼吸道疾病及肺癌。因此，

0.1～1μm的焊接烟尘粒子是人们研究的重点。其沉降速度与室内气流流速

相比可以忽略不计，即可以认为烟尘会随着室内气流而流动。这样就可以通过全面通风排出焊接烟尘，减小车间内的烟尘浓度。

2.2.2 焊接作业产生的热

焊接过程中会产生大量的热，通常电焊机功率可达数千瓦或数十千瓦甚至更大。其周围空气被加热，随密度降低而上升，同时卷吸周围的空气并流向房间顶部，即形成烟羽。而焊接烟尘由于其粒径极小，会跟随烟羽运动。

焊接刚开始进行时，初始的烟羽相当微弱，很容易受到焊机喷出的保护气体的扰乱，初始烟羽的半径较大。电极的逐渐熔化会使周围的对流越加强烈，烟羽也逐渐发展到另外一种形状。当烟羽上升到一定高度后，其温度已降低至周围空气的温度，无法继续上升，便向四周水平散开并形成分层，这个高度称为烟羽平衡高度。焊接烟羽从开始到充分发展大约需要1～2min。之后烟羽继续扩大，其分层整体缓慢上升。

3 喷砂车间除尘系统设计

3.1系统划分

根据系统划分的原则，喷砂车间的空气处理要求相同、室内参数要求相同，是同一生产流程、运行班次和运行时间相同，粉尘种类相同；又根据喷砂车间喷砂机的布置，考虑到经济方面的问题，本设计中两台喷砂机工作所产生的粉尘由一个通风除尘系统捕集排除。

3.2排风罩的选择

根据喷砂车间的布置，及喷砂作业时粉尘的运动方向基本一致，除尘系统中采用局部排风罩捕集粉尘。局部排风罩是局部排风系统的重要组成部分。通过局部排风罩口的气流运动，可在有害物散发地点直接捕集有害物或控制其在车间的扩散，保证室内工作区有害物不超过国家卫生标准的要求。设计抛光车间局部排风罩时应遵循以下原则：

局部排风罩应尽可能包围或靠近有害物发生源，使有害物局限于较小的空间，尽可能减小其吸气范围，便于捕集和控制。

排风罩的吸气气流方向应尽可能与污染气流运动方向一致。

排风罩应力求结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸维修。

和工艺密切配合，使局部排风罩的配置与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作。

3.3风管的设计

三通的作用是使气流分流或合流，二股气流在汇合时发生碰撞以及气流速度改变时形成的涡流造成三通处气流的局部阻力。三通局部阻力的大小取决于二个支管与总管的气流速度、气流的方向、支管与总管的夹角等。由于风管走向互相垂直，喷砂车间通风除尘设计系统中选用了圆形三通。

图2 圆形三通示意图

3.3.1 风管的布置

通风管道是通风和空调系统的重要组成部分。设计计算的目的是，在保证要求的风量分配的前提下，合理确定风管布置和尺寸，使系统的初投资和运行费用综合最优。通风管道系统的设计直接影响到通风空调系统的使用效果和技术经济性能。在此系统中风管的布置应遵循以下原则：

除尘系统的排风点不宜过多，以利各支管间阻力平衡；

除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设；

风管的布置应力求顺直，避免复杂的管件。弯头、三通等管件要安排得当，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。

风管的走向可分为架空式与下埋式，本设计中采用架空式，将管道固定在天花板上，具体情况见附录1和附录2。

3.3.2 风管断面形状的选择

风管断面形状有圆形和矩形两种。两者相比，在相同断面积时圆形风管的阻力小、材料省、强度大，且风管直径较小时比较容易制造，保温亦方便。

但是圆形风管管件的放样、制作较矩形风管困难，布置时不易与建筑、结构配合，明装时不易布置得美观。

除尘系统风管中流速较高，风管直径较小，采用圆形风管。

3.3.3 风管材料的选择

用作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、胶合板、纤维板、矿渣石膏板、砖及混泥土等。需要经常移动的风管，则大多用柔性材料制成各种软管，如塑料软管、橡胶软管及金属软管等。

风管材料应根据使用要求和就地取材的原则选用。

本设计中采用镀锌板作为风管材料，它易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高的温度，除尘系统因管壁磨损大，通常采厚度为1.5～3.0mm的钢板。

在一般情况下通风排气立管出口至少应高出屋面0.5m。在本设计中排风口的高度设置为6500mm。

3.4 除尘器的选择

选择除尘器时必须全面考虑各种因素的影响，如处理风量、除尘效率、阻力、一次投资、维护管理等。还应特别考虑以下因素：

1）选用的除尘器必须满足排放标准规定的排空浓度。

2）粉尘的性质和粒径分布。粉尘的性质对除尘器的性能具有较大的影响。

3）气体的含尘浓度。气体的含尘浓度较高时，在电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒，有利于它们更好地发挥作用。

4）气体的温度和性质。

5）选择除尘器时，必须同时考虑除尘器除下的处理问题。

各种常用除尘器的综合性能在表中列出，可作为选择时的参考。

石棉粉尘的粒径一般为0.5～1μm，为达到较高的除尘效率，本设计中采用脉冲喷吹清灰袋式除尘器，阻力较小，为ΔP c=1200 Pa。

袋式除尘器是一种高效除尘器，它利用纤维织物的过滤作用进行除尘。

对1.0μm的粉尘，效率高达98％～99％。它是利用棉、毛、人造纤维等加工的滤料进行过滤的。含尘气体进入滤袋之内，在滤袋内表面将尘粒分离捕集，净化后的空气透过滤袋从排气筒排出。

含尘气体通过滤料时，随着它们深入滤料内部，使纤维间空间逐渐减小，最终形成附着在滤料表面的粉尘层（也称初层）。袋式除尘器的过滤作用主要是依靠这个初层及以后逐渐堆积起来的粉尘层进行的。这时的滤料只是起着形成初层和支持它的骨架作用。因此即使网孔较大的滤布，只要设计合理，对1μm左右的尘粒也能达到较高的除尘效率。随着粉尘在滤袋上的积聚，滤袋两侧的压力增大，粉尘层内部的空隙变小，空气通过滤料孔眼时的流速增高。这样会把粘附在缝隙间的尘粒带走，使除尘器效率下降。另外阻力过大，会使滤袋易于损坏，通风系统风量下降。因此除尘器运行一段时间后，要及时进行清灰，清灰时不能破坏初层，以免效率下降。

表1 各种常用除尘器的合性能

3.5 喷砂车间水利系统的除尘计算

用假定流速法进行通风管道的水力计算如下:

（1）绘制通风系统轴测图，对各管段编号，标注长度和风量。（见附录一）各管段风量（L ）：

管段1：1L =1300 m 3/h =0.36 m 3/s 管段2：2L =1300 m 3/h =0.36 m 3/s

管段3：3L = 1L +2L =2600 m 3/h =0.72 m 3/s

考虑到除尘器及风管漏风，故管段4及5的计算风量不会增加：管段4：L 4=L 3=2600m 3/h =0.72m 3/s 管段5：L 5=L 4=L 3=2600 m 3/h =0.72 m 3/s （2)选择最不利环路

本系统选择1-3-除尘器-4-风机-5为最不利环路。（3）确定合理的空气流速

输送含有较大颗粒的金刚砂的空气时，风管内最小风速查表2得：垂直风管为15m/s 、水平风管为19m/s

表2 除尘风管最小风速（m/s）

（4）摩擦阻力、动压和局部阻力计算

1）摩擦阻力计算