某车间通风除尘设计

“钱化安全基础推动安全发展”论文集

一、概述

对橡胶车间的通风除尘系统进行设计，减少橡胶车间粉尘、二氧化硫等职业

病危害因素对工人的危害已达到预防职业病的目的。特别指出风机和风罩的

选用和设计对通风除尘效果的影响，并通过具体改造项目加以说明。

二、车间简介

2.1车间通风问题

在胶料混炼过程中，为了有效地控制炭黑粉尘和其它粉尘向室内扩散，避免

污染作业环境，应在产生粉尘的设备上安装局部排风设备，通过除尘设备将

粉尘过滤后排人人气。在有烟气、热气的地方也需安装通风罩，通过风机将

其排出室外或烟囱，改善操作的作业环境，保护工人的身心健康。

在除尘、通风设计过程中，选择合适规格的除尘器和风机是除尘、通风能否

达到设计要求的关键，同时决定投资的规模和今后使用、维修的费用．由于

通风、除尘系统的效果好坏没有质的好坏，只有量上的区别，再加上测试手

段的滞后，许多设计、使用单位对该项工作没有足够的认识，以及缺乏相关

专业的技术人员，造成许多橡胶厂使Jf1的通风、除尘系统存在一些缺陷和不足．造成除尘通风系统效果差和能量的浪费．这些缺陷归纳起来有：

A、风罩的设计、安装不合理；

B、风机风压和风量的选择与系统不匹配，多数用户虽采用风机功率很火，但

通风、除尘效果远没有达到应有的要求，造成能量

和投资的浪费；

C、风管直径和布置不合理；

D、除尘器和除尘风机不匹配；

E、除尘器的维护不及时．主要是脉冲阀、脉冲控制仪维修不及时，造成清灰

不彻底，引起设备阻力增大，部分滤袋过滤风速增大，大大缩短滤袋的使用

寿命。滤袋不能按其使用寿命进行更换，透气性能下降，风量下降，达不到

应有的除尘效果。

2.2已采取的除尘措施

（1）270L密炼机通风系统

1台密炼机的胶片冷却系统挂胶部分，已安装有全封闭的除尘罩，采用2台

30kw风机通风。全风压1.395-1.104kpa,流量38556-53996m/h。风罩为胶片冷

却装置顶部钱闭罩,计算风罩断面风速169m/s，远大于1m/s的最高要求。从现

场实际效果也可以感觉到风量太大。

挤出压片出口风罩与胶片运输带共用一台11kw风机,全压1.511-0.947kpa,风

量12.98-24918km^3/h,两个风罩基本无通风效果。

71994-2014China Academic Journal Electronic Publishing House.All ri

g

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(2)密炼机通风系统

2台370L密炼机的胶片冷却系统挂胶部分没有安装全封闭的除尘罩，采用主风管开若干风口通风。每台采用2台15kw风机通风。全风压3.187kpa,流量7728-15455m/h。

每台密炼机的三个风罩采用一台55kw风机,转速1450r/min，全压3.202-

2.532kpa，流量40.441-56.065km^3/h.

三、橡胶车间除尘系统设计

3.1除尘方案的选择

该橡胶车间为小型车间，主要产尘点为密炼机附近，在塑炼混炼的过程产尘，属于同一生产设备和同一生产工艺，因此，选用分散除尘系统较好。由于该橡胶车间炭黑粉尘磨损性较大，为了降低通风机的磨损程度，因此，选用负压除尘系统。

3.2炼胶车间集气罩设计

在炼胶车间二楼有四台密炼机在三楼有四个炭黑投料口分别给这四台密炼机加炭黑，每台密炼机有一个炭黑投料口，以四个炭黑投料口及密炼机的四个投料口为研究对象，为其加集气罩。

三楼的炭黑投料口为半径0.6m的圆形开放式投料口，在工人投料过程中会使炭黑粉尘四处飞散，因此需要加设吸尘罩，为了方便工人投料，应设侧吸罩。根据实际情况，侧吸罩的尺寸设为0.8m*0.4m，罩口至控制点的距离设为1m。为了减少排风量，应在罩口四周增设法兰边150mm-200mm，

一般情况下，法兰边宽度为150mm-200mm，因此，设法兰边的宽度为200mm。集气罩的扩张角对罩口的速度分布及罩内压力损失有较大影响，而在α=30°-60°时，压力损失最小，设计外部集气吸尘罩时，其扩张角α应小于或等于60°。根据炼胶车间的实际情况，应选择扩张角为60°的侧吸罩。

二楼的密炼机投料口为0.8m*0.8m的方形开放式投料口，炭黑经由气力输送管道送入此投料口为了防止粉尘四处飞散此处应设密闭罩。根据投料口的尺寸，设计密闭罩的长、宽、高为0.8m*0.8m*0.6m.

3.3侧吸罩的风量计算

对于侧吸罩一般采用控制风速法指在罩口前污染物扩散方向的任意点上均能使污染物吸人气流流人罩内并将其捕集所必需的最小吸气速度来确定排风量，其关键是确定控制点至罩口的距离与控制风速。

（1）确定控制点至罩口距离

在不妨碍工艺操作的前提下，罩口应尽可能靠近污染物发生源。尽可能避免

横向气流的干

扰。所以取1m。

（2）确定控制点控制风速

控制风速值与工艺过程和室内气流运动情况有关，一般通过实测求得。如果

缺乏现场实测数据可参考表1确定。

0.25-0.5m/s,因此控制风速取0.25m/s.

(3)计算风量

炼胶车间所设计的侧吸罩为自由悬挂，有法兰边的集气罩，因此侧吸罩排

风量公式为：

Q=0.75(10x^2+F)Vx

式中：Q-吸气罩的排风量，m^3/h;

x-控制点至罩口的距离，m;

F-罩口面积，m^2;

Vx-控制风速，m/s.

因此侧吸罩的排风量为：

Q=0.75*（10*1^2+0.8*0.4）*0.25=6966m^3/h.

3.4密闭罩排风量的计算

将产尘发生源密闭后，还必须从密闭罩内抽吸一定量的空气使罩内维持一定

的负压，以防污染物逸出罩外污染车间环境。

为了保证罩内造成一定的负压，必须满足密闭罩内进气和排气量的总平衡。

其排气量Q3等于被吸入罩内的空气量Q1和污染源气体量Q2即Q3=Q1+Q2,但是，理论上计算Q1和Q2是困难的，一般是按经验公式或计算表格来计算密面罩的

排风量。计算法如下：

按产生污染物气体与缝隙面积计算排风量:

Q3=3600+KVΣA+Q2

式中：K-安全系数，一般取K=1.05-1.1;

V-通过缝隙或孔口的速度，一般取1-4m/s;

ΣA-密闭罩开启孔及缝隙的总面积，m^2;

Q2、Q3-污染源气量和总排气量，m^3/h.

其中根据实际情况K取1.1,v取3m/s，密闭罩开启孔及缝隙的总面积ΣA为0.16m^2。污染源气量Q=1000m^3/h，因此,密闭罩排气量：

Q3=3600*1.1*3*0.16+1000=2900.8m^3/h.

3.5集气罩总风量计算

该炼胶车间三楼有四个炭黑投料口，共设四个侧吸罩，二楼四台密炼机有

四个投料口，共设四个密闭罩，因此，集气罩总风量为：

Q=4*6966+4*2900.8=39467.2m^3/h.

3.6除尘器的选择

现代工业中，应用最多的一类除尘器即为袋式除尘器，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，占到70%以上。袋式除尘器应用多的原因，在于其除尘效率高，能满足严格的环保要求；运行稳定，适应能力强，每小时可以处理气量从几百万立方米到数十万立方米

并适用于许多工矿企业除尘工程的净化设备。炼胶车间需要处理的粉尘主要

为炭黑粉尘，环保要求较高，并且需要处理的气量也很大，为了使炼胶车

间的除尘效輔高，最好选用袋式除尘器。

（1）过滤风速的选取

过滤风速的大小取决于含尘气体的性状、织物的类别以及粉尘的性质，

一般按除尘器样本推荐的数据及使用者的实践经验选取。多数反吹风袋式除

尘器的过滤风速在0.6-1.3m/s之间，脉冲袋式除尘器的过滤风速在1.2-2m/s 左右，玻璃纤维袋式除尘器的过滤风速约为0.5-0.8m/s.

根据表格“袋式除尘器的过滤风速”可知，炭黑、氧化硅白炭黑；铅锌的升华物以及其他气体中由于冷凝和化学反应形成的气溶胶；去污粉；奶粉；活性炭由水泥窖排出的水泥等粉尘以脉冲喷吹得淸灰方式除尘时，过滤风

速一般为0.8-1.2m/min。

在炼胶车间中粉尘主要为炭黑粉尘，并选用脉冲喷吹袋式除尘器，所以过滤风速选为1m/min。

(2)过滤面积的确定

根据集气罩的总排风量可以确定除尘器处理气体量为Q=39343.36m^3/h。

总过滤面积：根据通过除尘器的总气量和选定的过滤速度，按下式计算总

过滤面积：

S=S1+S2=Q/60V+S2

式中：S-总过滤面积

S1-滤袋工作部分的过滤面积,m^2；

S2-滤袋淸灰部分的过滤面积，m^2;

Q-通过除尘器的总气体量，m^3/h

V-过滤速度，m/min

其中，可以确定S2=103.93m^2=1m/min,所以，S1=761.72m^2。

（3）单条滤袋面积

由于在滤袋加工过程中因滤袋要固定在花板或短管，有的还要吊起来固定在袋帽上所以滤袋两端需要双层缝制甚至多层缝制；双层缝制的这部分因阻力加大已无过滤的作用，同时有的滤袋中间还要固定环，这部分也没有过滤

作用，所以单条滤袋面积公式为：

Sj=DπL-Sx

式中：Sj-滤袋净过滤面积，m^2;

D-滤袋直径，m;

L-滤袋长度，m;

Sx-滤袋未能起过滤作用的面积，m^2.

其中，D=0.18m,L=2.5m,S=0.1m^2,所以单条滤袋面积=0.18*3.14*2.5-

0.1=1.3m^2.

(4)滤袋条数的确定

滤袋条数的计算公式：

N=A/πdL

式中：N-滤条袋数

d-滤袋直径，一般取120-300mm;

A-过滤总面积，m^2;

L-滤袋长度

其中滤袋直径取180mm,滤袋长度L取2.5m,A=761.72m^2,所以L=539条（5）除尘室尺寸的确定

共设个6除尘室，双排布置，每排三个除尘室，每个除尘室安装90条滤袋。除尘室为矩形布置：

横向：10个滤袋；纵向：9个滤袋相邻滤袋间隔50mm，即相邻两滤袋中心距为230mm.

长度L=10*0.18+9*0.05=2.25m，取L=2.3m;

宽度D=9*0.18+9*0.05=2.07m,取D=2.1m。

相邻两组通道宽度为600mm,除尘室距外壳的距离为300mm。

整个除尘器长度为L1=2.3*3+2*0.6+2*0.3=8.7m,宽度为D=2*2.1+

0.6+0.3*2=5.4m.

(6)灰斗的尺寸设计

每个除尘室设一灰斗，共设六个灰斗。进灰口和出灰口均设为正方形，进

灰口宽度设为2m，出灰口宽度设为0.3m

灰斗倾角设为60°，因为灰斗的倾角要大于粉尘的安置角粉尘才能自然下落，一般粉尘的安置角为50°左右，所以，本设计的灰斗倾角为60°.在出灰口应设宽度为30mm的法兰边。

灰斗高度h=1.5m.

(7)除尘室的总高度

H=L1+h1+h2

式中：

H-除尘室总高度

L1-滤袋层高度

H1-灰斗高度

H2-灰斗粉尘出口距地坪高度

经计算H=7.2m

（8）检修口的尺寸及高度

为了方便对除尘器进行检修，应在除尘器上设置检修门，检修门的尺寸为500mm*1000mm检修门距地面的高度设为2.5m。

(9)楼梯及走台的设置

为了方便工人对除尘器进行管理维护以及工作，应在除尘器上设楼梯及走台在除尘器左侧设楼梯方便工人上下。在除尘器高2.5m及5m左右设置走台，方便工人对除尘器进行检修。

（10）风流进出口的设计

本次设计选择的是下进风式袋式除尘器所以进气口设在除尘器高2.5m处，出气口设在除尘器高5m处。进出口尺寸为900mm*1200mm.

四、除尘系统管路的设计

4.1除尘管路系统的布置

在进行通风管路的设计计算之前，要对除尘系统进行管路布置，在橡胶厂

的炼胶车间中，三楼12m高处的炭黑投料口布置四个侧吸罩，在二楼7m高四台密炼机投料口处布置四个密闭罩并且密闭罩与侧吸罩之间的水平距离为

2m，两台密炼机投料口的中心距离为5m，侧吸

罩与密闭罩的高度差为5m,在一楼放置除尘器，除尘器靠墙布置，在室外连接通风机通风机与除尘器的距离为5m,最后将通风机与烟囱连接在一起。

集气罩，除尘器通风机，及烟囱的具体布置及管路的连接见图1。

4.2通风管路的水力计算

（1）对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。如图1所示。（2）选定最不利环路，本系统选择1-3-5-14-15-除尘器-16-风机-17为最不利环路。

（3）根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路上各管段的断面尺

寸和单位长度摩擦阻力。

根据表“除尘风管的最小风速”可知，输送含有炭黑粉尘的空气时风管内最小风速为垂直风管14m/s，水平风管为18m/s.

考虑到除尘器及风管漏风，管段16、17的计算风量为

39467.2*1.05=4144056m^3/h

根据L1=6966m^3/h、v1=22m/s,由表“通风管道单位长度摩擦阻力线算图”査出管径和单位长度摩擦阻力，所选管径应尽量符合通风管道同一规格

D1=320mm,Rm1=16pa/m，同理可査得其余管段的管径及比摩阻，具体结果见

表2。

(4)计算各段沿程摩擦阻力

管段1摩擦阻力R1=11*Rm1=11*16=176pa,同理，可得其他摩擦阻力，具体结果见表2.

（5）查表“局部阻力系数”，确定个管段的局部阻力系数。

1)管段1

设备侧吸罩（矩形伞形罩，α=60°），ζ=0.16；

90°弯头（R/D=1.5）:2个，ζ=0.17*2=0.34；

合流三通（1→3），根据F1+F2≈F3,α=30°

F2/F3=(320/450)^2=0.5,L2/L3=1.94/3.88=0.5,查表得

ζ13=0.53；Σζ=0.16+0.34+0.53=1.03.

2）管段2

设备侧吸罩(矩形伞形罩，α=60o)，ζ=0.16;

90°弯头(R/D=1.5):l个，ζ=0.17;

60°弯头(R/D=1.5):l个，ζ=0.15;

合流三通:(2→3):ζ23=0.14;

Σζ=0.16+0.17+0.15+0.14=0.62。

ζ

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3）管段 3 合流三通(3→5):F3+F4≈F5，α=30。F4/F5=(360/600) 2=0.36，F4/F5=1.94/5.82=0.33,查表 得 ζ35=0.38;

4)管段 4

设备侧吸罩(矩形伞形罩，α=60。），ζ=0.16;

90°弯头(R/D=1.5):l 个，ζ=0.17;

60°弯头(R/D=1.5):l 个，ζ=0.15;

合流三通(4→5): ζ23=-0.17;

Σζ=0.16+0.17+0.15-0.17=0.32.

5)管段 5

合流三通(5→14):F5+F 6≈F14, α=30。，；F6/F14=(360/700) 2=0.26，L6/L14=1.94/7.76,查表得 ζ54=0.15;

6)管段 6

设备侧吸罩(矩形伞形罩，α=60。），ζ=0.16;

90°弯头(R/D=1.5):1 个，ζ=0.17;

60°弯头(R/D=1.5):l 个，ζ=0.15;

合流三通(6→14): ζ614=0.2;

Σζ=0.16+0.17+0.15+0.2=0.68

7)管段 7 设备密闭罩： =1.0; 90°弯头(R/D=1.5):l 个，ζ=0_17;

合流三通(7→9)α=30。，F8/F9=(220/320)

2=0.47，L8/L9=0.81/1.62=0.5,査表 得 ζ79=0.38;

Σζ=1.0+0.17+0.38=1.55

8)管段 8

设备密闭罩 ζ=1.0;

60°弯头(R/D=1.5):l 个，ζ=0.15;

合流三通(10→11): ζ89=0.33;

Σζ =1.0+0.15+0.33=1.48

9)管段 9

合流三通(9→11),F9+F10≈F11，α=30°，F10/F11=(280/450)^0.39,

ζ “强化安全基础推动安全发展”论文集

L10/L11=0.81/2.43=0.33,査 表得 ζ911=0.52;

10)管段 10

设备密闭罩ζ =1.0;

60° 弯头(R/D=1.5):1 个，ζ=0.15;

合流三通(10→11):ζ1011=-0.16;

Σζ=1.0+0.15-0.16=0.99

11)管段 11

合流三通（11→13）：F11+F12≈F13,

α=30°,

F12/F13=(280/500)^2=0.31

查表得ζ1113=0.34

12）管道 12 设备密闭罩： =1.0

60° 弯头(R/D=1.5):l 个，ζ=0.15;

合流三通(12→13): ζ=0.24;

Σζ=1.0+0.15+0.24=1.39

13）管段 13

90°弯头(R/D=1.5):l 个 ζ=0.17;

60°弯头(R/D=1.5):l 个，ζ=0.15;

合流三通（13-^5):]^+以《心，

I =0.17+0.15+0.04=0.36

14）管段 14

合流三通(14-*15): “=0.26;

15）管段 15

90。弯头(B/D=1.5):2 个，<=0.17x2=0.34;

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“强化安全基础推动安全发除尘器进口为变径管(渐扩管）

展”论文集

除尘器进口尺寸为900mmx1200mm，变径管长度为360mm, tana=l/2〔(1200-900)/360〕=0.42,a=22.7。，查表得C

=0.6。

K=0.34+0.6=0.94。

16）管段16

除尘器出口变径管(渐缩管）

除尘器出口尺寸为900mm x1200mm，变径管长度为400mm, tana=l/2〔（1200-900)/400〕=0.375,a=20.6。，查表得

（=0_1。

90。弯头(R/D=1.5):2个，€=0.17x2:0.34;

风机进晴扩管

先近似选出一台风机，风机进口直径

A=l〇〇〇_,变径管长度为(1000/900)

2=1.23,tana=l/2〔（1000-900)/300〕二

0.17,〇1=9.6。，（=0.02。

K=0.1+0.34+0.02=0.46。

风机出口尺寸为906mm x809mm，D17=1520mm，F17/F 出=1.81/0.73=2.5，变径管长度600mm，tana=l/2〔（1520-

906)/600〕=0_51，a=27。，（=0.38，；

带扩散管的伞形风帽(h/D〇=0.4)，【=0.7;

S^=0.7+0.38=1.08