陶瓷工厂通风除尘系统的设计步骤

    2．  正确地决定抽风量。根据上述各种除尘措施的抽风量计算方法或经专门试验获得的经验数据，确定其抽风量。

    3．  决定抽风除尘系统管网的布置形式（分散式或集中式），并合理地和尽可能紧凑地布置管网以及除尘器、通风机等设备。采用分散式机械除尘系统时，通风设备及除尘器最好设在工艺设备的操作岗位附近，让岗位工人兼管除尘系统。采用集中式系统时，尽可能将全车间的除尘系统的通风机和除尘器等设备布置在一起（如设专门的除尘室），便于集中管理和回收粉尘。在布置管网时必须遵循前面讲述的有关原则，并注意管网不应影响生产操作，不与其它设备及管线相碰。

    4．  根据所处理空气和粉尘性质以及对排出空气的要求选择或设计除尘器。

    5．  根据上述确定的原则，绘制除尘系统的平断面图和系统的立体投影图（单线草图产，简称系统图）。在系统图上每一节点处应标注一个编号，凡是空气量和管径不变的管段编为独立管段，在每一独立管段旁注明该管段的长度和空气量。

    6．  根据系统图找出管网的主管（即阻力最大的管线，一般是最长的管线），并决定系统中各种附件的安装位置及结构，例如三通管的结构形式及分岔角度、弯管的曲率半径和调节装置的形式等。

    7．  进行系统管网计算，求得管道的结构尺寸（管径）和系统的总阻力。

    8．  根据计算结果及要求的总抽风量选择通风机及电动机。

    9．  绘制施工图。

    例：某瓷厂成形车间有十二台干修坯辘轳机，为防止尘粒扬起影响操作工身体健康，试设计其除尘系统。

    按如下步骤进行设计：

    1．  确定除尘方案

    干修坯时，旋转着的坯体受砂纸的打磨，大量粉尘受离心力的作用，呈螺旋形向四周发散，考虑工人操作方便，不宜把尘源全部密封，拟在每台修坯机上安装侧吸罩平台上平口罩。十二台对称地分成二组，由相同的二套除尘系统进行除尘。由于修坯机的平面位置彼此相近且它们的工作条件完全相同，故采用集中式枝状管道布置。

    2．决定每个侧吸罩的抽风量

由于每台修坯机产尘情况基本相同，每个侧吸罩的大小相等，其抽风量亦相等。罩口尺寸：长L＝330毫米，宽W＝130毫米。设在“零点”控制的风速V＝0.5米/秒，罩口到“零点”距离x＝0.21米。按表10－23，平口罩抽风量计算公式：

Q＝3600（5x²+Af）V，　　　　　　　　　　　　Af＝L×W＝0.33×0.13

Q＝3600（5×0.21²＋0.0429）×0.5                 ＝0.0429米²

　＝474米³/小时

设计时选用Q＝500米/小时

    3．选择除尘器

    因坯泥中含游离二氧化硅量约60%，根据第一节粉尘性质指出，这时粉尘中游离二氧化硅含量不低于0.7×60%＝42%。根据国家《工业“三废”排放标准》（GBJ4－73），粉尘中游离二氧化硅含量超过10%以上者，排出气体中的粉尘浓度不应超过100毫克/米³。假定抽出气体的粉尘初始浓度为2000毫克/米³，则除尘器必须具有的除尘效率为：

　　　　　　　η＝

    经砂纸打磨散发出的粉尘约90%是大于10微米的粗里粒粉尘。选自激式除尘器可满足上述净化要求。它的阻力损失约60毫米水柱。

    4．布置设备及管线并绘制管网系统图

    根据车间内设备布置特点来布置除尘系统的设备及管线和绘制系统透视图（单线草图），同时给管道编号，如图1所示。在系统图上将空气量不变的管段算作独立管段，并在管段旁注明管长和空气量。在绘制系统图进必须同时决定各种附件的安装位置及结构，尤其是弯管的角度与曲率半径，三通管的分岔角度与结构，以便依此查得局部阻力系数。

在枝状式除尘系统中，即使进行管道节点压力平衡计算也难免出现失衡现象，因而一般在各抽尘罩上部的垂直管段上均设调节阀（或余插板阀）。当所确定的抽风量相对解决该点除尘问题没有十分或者在生产现场随工艺条件的变化需改变各抽风点的抽风量时，这种调节装置尤为必要。凡倾斜管段小于60⁰者，上部应设有密闭清扫孔。

    5．求系统的空气阻力

    （1）首先决定主管，即确定阻力最大的管线。只有主管的阻力才能完全代表整个系统所需克服的阻力，所以，机械除尘系统的空气阻力指的是主管的阻力。

本例题中管线1－4－5－6－7－8－9－10－11为最长，弯管及其它部件也比其它多，可能它的阻力值最大。根据上述判断，暂定该管线为主管，待完整个管网的计算后便可以肯定哪而一条管线为主管。

    （2）由附表查局部阻力系数。查表时特别要注意它的属性（即对于哪一段管内的速度言）

管段1－4：

平台平口罩的阻力系数 ＝2.0（经验数据）

    弯管a=70⁰，曲率半径R＝1D（查附表46第15项再乘以16项的系统K） ＝0.215

    弯管a=60⁰，曲率半径R＝1D（查附表46第15项再乘以16项的系统K） ＝0.193

    三通管的支管（直流）查附表46第37项，当a＝30⁰）

　　　（管内风速均取16米/秒时，F_2－4＋F_1－4＝F_4－5）　　　　　　　　 ＝0.53

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　共计　　

管段2－4　　

　　　　　　平台平口罩阻力系数　　　　　　　　　　　　　　　　 ＝2.0

　　　　　　弯管a＝70⁰，曲率半径R＝1D　　　　　　　　　　　　 ＝0.215

　　　　　　　　a＝60⁰，曲率半径R＝1D　　　　　　　　　　　　 ＝0.193

　　　　　　三通管的支管（旁通）                                                 　 ＝0.14

              　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　共计　

管段3－5：

平台平口阻力系数　　　　　　　　　　　　　 ＝2.0

弯管a＝70⁰，曲率半径R＝1D共二个　　　　 ＝＝0.215×2＝0.43

　　　　　　　　　则　　F_3－5＝

　　　　　　　　F_4－5＋F_3－5＝0.017＋0.009＝0.026米²

　　　　　　　　　F_4－5＋F_3－5＝F_5－6

　　则此三通向的支管（旁通）　　　　　　　 ＝－0.12

　　弯管a＝30⁰  R＝1.5D　　　　　　　　　 ＝0.081

                                                                                                        共计　

管段6－7　　　　

　　　　　　　弯管a＝90⁰　　　R＝2D　　　　　　　　　　　 ＝0.15

管段8－9：

　　　　　　　弯管2个a＝90⁰　　R＝2D　　　　　　　　　　 ＝2×0.15＝0.3

　　　　　　　几机进口异口径管D_o＝300毫米，　　D₁＝360毫米（风机进口尺寸）

　　　　　　　　　a=15⁰，　　　

　　　　　　　查附表46第13项　　　　　　　　　　　　　　　 ＝0.03

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　共计　　

管段　10－11：

　　　　　　　　风机出口异型管，出风管内风速取12米/秒，

　　　　　　　则F₁＝

　　　　　　风机出口截面积暂按4－72－11型风机NO4，其出口截面积

　　　　　　为280×320毫米，F₀＝0.09米²，　　　

　　　　　　　　用渐缩管连接a＝15⁰，查附表46第20项　　　　　 ＝0.1

          出口伞型风帽采用带扩散管的伞形风帽，查附表46第2

　　　　项，其中 确定为0.6　　　　　　　　　　　　　　　　　 ＝0.6

                                                                                                        共计　　　

    由上面查找过程可以看出，许多局部构件的阻力系数是同管道面积、风速值以及流量等许多参数有密切联系，而这些参数则通过管道计算才能最后确定，因而上面所求得的局部阻力系数是个近似值，待完成全部计算后尚需校核一遍，如相差较大必须重算。

    （3）按上面所做的准备工作，将所有参数全记录在《除尘管网计算表》中，如表10所示，然后借助表设计方法中的表3进行管道计算。

    根据设计方法中的表1，对粘土粉尘的水平管，其风速不应低于16米/秒；垂直管内的风速不应低于13米/秒。本例题管段1－4的风速取16米/秒（倾斜管），并在管段4－5、管段5－6及管段6－7内的风速采用渐趋增加的速度，而管2－4和管3－5内的风速根据管道内节点平衡计算确定，将计算结果填入表10中。

    按管道节点压力平衡要求，核算管道2－4，初步计算结果：

　　　　　　　　H_1－4＝56.43毫米水柱，　　H_2－4＝47.78毫米水柱

    两者相差15.3%，超过10%，应重新核算管2－4

　　　＝110（0.85）^0.225＝110×0.964＝105毫米

    由于管径变化不大，局部阻力系数可按前，阻力计算结果直入表10－50（2－4’）栏内。管段总阻力为52.56毫米水柱，基本与管1－4压力平衡。

    同样对管道3－5作节点压力平衡要求

　　　　　　　　　　　　　＝110（0.69）^0.225＝110×0.92＝100毫米

    该管段的阻力计算列在表10－50（3－5）栏内，总阻力为62.14毫米水柱，达到平衡要求。假如仍达不到平衡可加设调节阀进行风量调节。

    考虑管道计算和施工过程中可能出现误差，除尘管道应附加15～20%阻力损失。

    主管1－4－5－6－7－8－9－10－11，除尘设备外的管网阻力值为：

　　　　　　 ＝56.43＋7.58＋5.27＋7.94＋4.58＋11.73＝93.53毫米水柱

    取管道附加20%的阻力损失系数

　　　　　H＝1.2×93.53＝112.2毫米水柱

    自激式除尘器的阻力损失为60毫米水柱，因此除尘系统的总阻力为：

　　　　　　　　H_总＝60＋112.2＝172.2毫米水柱

    在考虑到节点压力平衡要求重新确定管径后，各段管内的风速有了变化，不符合风速递增原则，但在管内风速完全满足输送粉尘要求的情况下可不予调整。

    6．通风机和电动机的选择

    根据上述要求（见本节（七）），选择通风机、电动机时所需的机械除尘系统总阻力为：

H_总＝1.1×172.2＝189.4毫米水柱

    系统的总风量为：

L_总＝1.10×3000＝3300米²/小时

    当抽出空气的参数为常温、当地大气压为760毫米汞柱时，可直接按通风机样本资料选择通风机，目前出产的风机都直接配有所需电动机。当空气参数不是标准状态时，必须进行必要的换算（详见第五章）。

    本例题选用C4－72－11NO4A离心通风机，其参数如下：

    全压：204毫米水柱

    流量：4020米³/小时

    转数：2900转/分

    电动机：JO₂－41－22，功率5.5千瓦

    风机出口面积280×320毫米

    7．绘制施工图

    至此，大致完成除尘系统的计算工作，然后根据车间的具体条件、所选的设备进行施工图的绘制。