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环保钢结构的设计与制造论文

本科毕业设计（论文）

环保钢结构的设计与制造

——袋式除尘器成套设备

年级

学号

姓名

专业

指导老师

20XX年06月

院系材料科学与工程专业材料科学与工程

年级姓名

题目环保钢结构的设计与制造——袋式除尘器成套设备

指导教师

评语

指导教师（签章）

评阅人

评语

评阅人（签章）

成绩

答辩委员会主任（签章）

年月

毕业设计（论文）任务书

班级学生姓名XXX学号

发题日期：

20XX年3月12日完成日期：

6月24日

题目环保钢结构的设计与制造——袋式除尘器

1、本论文的目的、意义随着工业的高速发展，环境污染日益严重，在人们生活水平不断提高的同时，对生活环境的质量要求也越来越高。

特别在环境保护工作日益突出的今天，伴随着我国钢铁需求量的不断增加，针对冶金工业设计除尘器。

对烟气进行综合治理，改善周边环境。

加强对环境的保护，同时又能将从烟尘中带走的各种金属进行回收利用，特别是一些贵重的金属和稀有金属。

起到了节约资源的作用。

此题目的选择具的重要的意义。

2、学生应完成的任务

1）完成A0当量图纸大于3张，

2）设计说明书1份

3）英文翻译大于10000字符

4）论文日志

5）设计论文光盘一个

内容包括：

1.文献综述

2.结构计算与校核

3.方案的选择与制定

4.计算结果

5.成本核算

3、论文各部分内容及时间分配：

（共15周）

第一部分查阅文献及调研（2周）

第二部分设计方案制定，并进行相关的计算校核（8周）

第三部分绘制设备结构与相关制造大样图（2周）

第四部分论文书写（1周）

第五部分（1周）

评阅及答辩（1周）

备注

指导教师：

年月日

审批人：

年月日

摘要

在冶金过程中，产生大量的废气，这些废气的含尘浓度高，烟尘的危害性大，对环境造成严重的污染。

同时，这些烟尘又有一定的回收和利用价值。

因此，治理这些烟尘具有显著的经济效益和社会效益。

本设计针对冶炼的生产及场地等的具体情况，来设计布袋除尘器，并且使其排污情况达到国家相关的排放标准要求。

而且，又要尽量满足投资少、运转费用低、操作方便、维护简单的要求。

目前，国内外除尘设备的种类和型号较多，通过对它们的原理的分析以及性能的比较等，根据实际情况，选出了对冶金炉废气控制的最佳方案。

选用袋式除尘器并进行了设计计算确定了布袋的型号、尺寸、根数，对除尘器外部箱体、支架和灰斗等钢结构部件也进行了设计，并计算了其重量和面积和列出材料的数量表。

然后对除尘系统进行长效防腐设计，根据现场，合理对各个部件进行了布局。

本设计选用的负压吸灰的袋式除尘器在原有除尘器的基础上，进行了一系列的改进。

该除尘器节约成本，扩大了除尘的效率，同时，冷却塔的设计，降低了含尘气体的温度，保证了除尘器内布袋使用寿命，并合理地利用了空间，对除尘和清灰达到了全自动化控制。

在本设计中，不但完成了对除尘系统总体的设计，而且强化细节，做到了所设计的除尘系统可以直接进行加工、安装、调试并投入使用。

并对成本进行了投资预算.对所要的材料都进行了全部的统计。

关键词：

大气污染；袋式除尘器；钢结构；长效防腐

Abstract

Intheprocessofmetallurgy,alargeamountofexhaustgaswillbeproduced,whichcontainsahighconcentrationofashordust.Thiskindofashisveryharmfulandwillpollutetheenvironment.Atthesametime,theashalsohasavalueinreclamationandreuse.Therefore,ithasasignificanteconomicandsocialbenefittotreatwithit.

Inthisdpaper,accordingtotheidiographiccaseoftheproducingandplaceetc.ofsmelting,itdesignshop-pocketdustcatcherandmakeswaste-excretinguptotherelevantnationalstandardcriterion.What’smore,itshouldmeettherequestsoflessinvestment,lowrunningcost,conveniencyforoperationandeasinessformaintenanceasnecessaryaspossible.

Atpresent,therearerelativelytoomanysortsandmodelsofdustcatcherathomeandabroad,throughtheanalyseoftheirtheoriesandcomparisonofcapability,accordingtothepracticalcondition,weselectthebestschemeincalciumcarbidefurnaceexhaustgascontrolling.Havingthehop-pocketdustcatcherselectedandthedesigncalculationworkedout,wefixedthemodel,sizeandroot-numberofthebag,andwehavealsodesignedthesteelstructureofthedustcatcher’sseveralpartssuchastheexteriorbox,bracketandtheash-funneletc.moreover,withitsweightandareacalculated.Then,towardsthedust-removingsystem,wecarriedoutthelong-effectiveantisepticisingdesign.Accordingtothelocale,wemadeaproperoverallarrangementofeachpart,andcheckedontheeconomicandrunningcostatlast.

Thisdevisehasaseriesofimprovement.Comparedwiththeoriginalone，thishop-pocketdustcatcherusingaminus-pressureash-absorbingtechnology.Itwillnotonlysavethecostandenhancethedust-removingefficiency,becausethedesignofcoolingtower,itwillalsolowerthetemperatureofthegascontainingdust,inordertohavethe   effectivelongevityofthebagguaranteed.Besides,theroomcanbeusedproperly;theremovingofdustandcleaningofashareentirelyautomaticallycontrolled.

Inthepaper,ithasfinishedcontrivingthedust-removingsystemnotonlyonthewhole,furthermore,ithasintensifiedthedetailsofthedevice,sothatitisabletocarryoutprocessing,installing,adjustingandbeenputintoeffectdirectly.Moreover,thebudgetofinvestmentandlistedallthematerialsneededhaveworkedoutstatistically.

keywords：

airpollution,hop-pocketdustcatcher,steelstructure,long-effectiveantisepticising

第一章绪论

1.1环境保护与可持续发展

1.1.1环境与环境问题

人类出现以后，在为了生存与自然的斗争中，运用自己的智慧和劳动，不断地改造自然，创造和改善自己的生活条件。

同时，又将经过改造和使用的自然物和各种废物还给自然界，使它们又进入自然界参与物质循环和能量流动过程。

其中，有些成份会引起环境质量的下降，影响人类和其他生物的生存和发展，从而产生了环境问题。

环境问题可以说自古就有。

产业革命后，社会生产力的迅速发展，机器的广泛应用，为人类创造了大量财富。

而工业排放的废弃物直接进入环境。

环境本身是有一定自净能力的，但是当废弃物产量越来越大。

超过环境的自净能力时，就会影响环境质量，造成环境污染，尤其是第二次世界大战后，社会生产力的突飞猛进，工业动力的使用猛增，产品种类和产品当量急剧增大，农业开垦的强度和农药使用量也迅速扩大，致便许多国家普遍发生了严重的环境污染和生态破坏问题，同时，随着全球人口的急剧增长和经济的快速发展，资源需求也日益俱增，人类正受到某些资源短缺和耗竭的严重挑战。

资源的环境威胁着人类的生存和持续发展。

环境问题主要不是自然灾害问题,而是人为因素所引起的环境问题。

这种人为环境问题可分为两类：

一是不合理开发利用自然资源，超出环境承载力，形成生态环境质量恶化或自然资源枯竭等现象；二是人口激增、城市化和工农业高速发展引起的环境污染和破坏。

这些都是人类经济社会发展与环境的关系不协调所引起的问题。

还有一些潜在的环境问题，它是指目前尚没有从总体上认识，但在一定的时期后会对人类产生巨大影响的环境问题。

这类环境问题可能是从未听说过的，或在表面上曾经被科学家讨论并给予警告的。

当今，全球都存在着一个共同的环境问题：

如全球气候变化、臭氧层破坏、生物多样性锐减、森林减少、水土流失、沙漠化、酸雨等。

由于这些问题已对人类的生存和发展产生了不良影响，已引起世界各国和联合国的高度重视。

随着全球经济一体化，环境的联系越来越紧密。

研究全球环境问题的产生、发展，采取有效的对策解决或缓解全球环境问题，已成为各国政治家、科学家的共同愿望。

我国是一个发展中国家,改革开放以来,经济的突飞猛进,国民经济的高速发展,人民生活水平不断的提高,然而,环境问题也日益显露,如沙尘暴常常袭击我们的北部地区,酸雨近些年来常常上演,城市空气质量在不断的变坏,连续的高温天气频频发生……。

由环境带来的问题已成为当今社会发展的主要问题。

我们不能走西方资本主义国家的老路，先只顾经济的发展，让其发生后再去治理。

这是很危险的。

1.1.2可持续发展

既符合当代人的需求，又不致损害后代人满足其需求能力的发展。

1.可持续发展战略的基本理论和必要性

1）可持续发展鼓励经济增长。

它强调经济增长的必要性，必须通过经济增长提高当代人福利水平，增强国家实力和社会财富。

2）可持续发展的标志是资源的永续利用和良好的生态环境，经济和社会发展不能超越资源和环境的承载能力。

3）可持续发展的目标是谋求社会的全面进步。

发展不仅仅是个经济问题，单纯追求产值的经济增长不能体现发展的内涵已成为国际社会的共识。

2.《中国21世纪议程》的基本思想

制定和实施《中国21世纪议程》，走可持续发展之路，是我国在21世纪发展的需要和必然选择。

中国是在人口基数大、人均资源少、经济和科技水平都比较落后的条件下实现经济快速发展的，这使本来就已经短缺的资源和脆弱的环境面临更大的压力。

在这种形势下，我国政府认识到，只有遵循可持续发展的战略思想，从国家整体的高度协调和组织各部门、各地方、各社会阶层和全体人民的行动，才能顺利完成预期的经济发展目标，才能保护好自然资源和改善生态环境，实现国家长期、稳定的发展。

3.缔造人与自然的和谐发展

人与自然的关系是随人类生产能力的发展而变化的，二者的关系表现为一个历史性的发展过程。

实现人与自然的和谐发展，在当代已不再是一个理想的口号，它是我们基于全球性生态危机而提出来的关系到整个人类生存和发展的现实问题。

自从布伦特兰女士提出“可持续发展”观念以来，强调全球性可持续发展的理念已为世界各国所普遍接受，建立起一个新的人与自然和谐发展的“地球生态圈”成为新世纪人们的共同愿望。

但这一阶段仍处于设想时期，有许多问题需要我们努力解决，其中最关键的环节包括有：

可持续发展中的人与自然的和谐与斗争。

1.2对大气的结构及组成的认识

1.2.1大气圈及其及结构

大气是自然环境的重要组成部分，是人类赖以生存的必不可少的物质。

在自然地理学上，把由于地心引力而随地球转动的大气层称为大气圈。

其厚度大约为10000km，离地心越远，空气越稀薄，到地球表面1400km以上的区域已经非常稀薄，因此，从污染气象学研究的角度来讲，大气圈是指从地球表面到（1000——1400）km的范围。

大气圈的总质量大约为6×1015约为地球的百万分之一[1]。

大气的密度、温度和组成随高度的不同而不同，呈现层状结构。

例如，根据气温在垂直方向上的变化情况，将大气圈分为对流层、平流层、中间层、暧层和散逸层五层。

1.对流层

对流层是大气圈中最接近地面的一层，其厚度在赤道附近和极地各有不同，大约在（6-18）km。

这一层的空气质量约占大气层总质量的3/4并且还含有一定质量的水蒸气，对人和动植物的生存起着重要的作用。

云、雾、雨、雪和雷电等天气都在这一层发生。

污染物迁移和转化也主要是在这上层进行，特别是在离地面（1-2）km的近地层。

因此，对流层是对人类的生产、生活影响最大的一层。

2．平流层

平流层位于对流层的上面，层顶距地面约（50-55）km。

这一层中存在厚度约为20km的臭氧层，依靠臭氧层强烈吸收太阳紫外线使气温迅速增高。

在平流屋中，大多是处于平流流动，因此，不利于进入增流层的污染物扩散，致使污染物在此停留的时间较长，甚至可达数年之久。

并且进入平流层的污染物如氮化物、氯化氢及氟化利昂有机制冷剂等还能与臭氧发生光化学反应。

致使臭氧浓度降低，严重时出现臭氧层空洞。

使其太阳辐射的紫外线直接到过地面，就会导致更多的人患皮肤癌，对人类的生态系统造成极大的威胁。

所以，保护臭氧层是当今世界面临的紧迫任务之一。

3．中间层

中间层位于平流层上面，层顶距地面约（80-85）km。

此层有强烈的垂直对流运动，又没有臭氧吸收太阳的紫外线，因此，在这一层气温随高度增加迅速下降。

4．暧层

位于中间层上部，层顶距地面约800km。

此层下部基本由分子氮组成，上部由原子氧组成。

原子氧可吸收太阳的紫外光，暧层中大量的气体在太阳光和宇宙射线的作用下被电离，所以暧层又称电离层。

电离层能反射电磁波，对远距离通讯有很重要的作用。

5．散逸层

散逸层是大气圈中最外层，层顶不明确。

该层空气更加的稀薄，距地面越远，气温越高，气体电离度越大，气体离子可以散逸到宇宙空间去。

1.2.2大气污染物

1.2.2.1大气污染物的分类

从来源分上分

1．工业废气污染

火力发电，金属冶炼，玻璃与陶瓷烧制及食品加工等生产过程和燃料的燃烧过程中所排放的烟气，粉尘及废气等造成的大气污染，此类污染源称为工业污染源。

2．交通污染源

由汽车、火车、轮船、飞机等交通运输工具在行驶过程中排放的尾气所造成的大气污染，此类污染源，称为交通污染源。

3．生活污染源

人们由于生活上烧饭、取暖等的需要，燃烧燃料向大气中排放煤烟以及垃圾焚烧等所造成的大气污染，此类污染源称为生活污染源。

以上主要是由于人类生产和生活活动所引起的大气污染，至于由自然灾害所造成的污染在此从略。

按其存在的状态分

1．颗粒污染物

颗粒污染物与气体行为类似。

所以又称为气溶胶。

大气污染物粗略估计有百余种。

对于污染物，又可分为一次污染物和二次污染物。

若大气污染物是从污染源直接排放的原始物质，刚称为一次污染物。

若是由于一次污染物与大气中的原有成份或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物，称为二次污染物。

在大气中，受到普遍重视的二次污染物主要有硫酸烟雾和光化学烟雾等。

近几年来，我国的大气污染仍然以煤烟型为主，主要污染物为总悬浮颗粒和二氧化硫。

少数特大城市属煤烟与汽车尾气污染并重类型。

2．气态污染物

气态污染物是指一些污染气体如：

二氧化碳，氟、氯等气态形式的污染。

1.2.2.2工业污染中的烟尘及颗粒污染

1．烟尘

烟尘是伴随着燃料燃烧而产生的废弃物，是一些飘浮在大气中粒径大小不一的微小颗粒物。

烟尘大部分是固体颗粒，也有液体微粒。

固体的有烟、炭黑、粉尘等，液体的有水滴和硫酸雾沫等．日前世界上常用的燃料，主要有煤、石油、天然气等，以煤的消耗量最大，世界每年燃煤量约30多亿吨，而煤的不完全燃烧产生的烟尘对于大气污染起着十分重要的作用。

从烟囱排放出来的烟尘又分降尘和飘尘两类，降尘颗粒较小，粒径一般在10

以上由重力的作用，能很快降落到地面。

它多半属燃烧不完全的炭粒，也就是人们常看见的黑烟。

飘尘颗粒放小，粒径在10

以下，其中相当大一部分比细菌还小，它以气溶胶形式长时间在空气中飘浮，飘浮范围可从几公里到几十公里，因此会在大气中不断的蓄积使污染的程度逐渐加重。

且在各种飘尘中，以粒径在0.5-5

的对人体危害最大。

这是因为粒径在5-10

的粒子，虽能进入呼吸道系统，但由于惯性力作用，能被鼻毛和呼吸道粘液所阻挡，并随排出物排至体外；至于小于0.5

的飘尘，由于气体扩散作用可被上呼吸道表面所粘附，随痰排出。

唯有0.5-5

的飘尘，可以径直到达肺部而沉积在肺胞中，并有可能进入血，随之输往全身，危害人体，此外，飘尘具有吸湿性，在大气中易吸收水分，形成表面具有很强吸附性的凝聚核，能吸附有害气体和经高温冶炼排出的各种金属粉尘以及致癌性很强的苯芘等，而后随着吸气进入深部呼吸道，故对健康危险性较大。

飘尘还能吸附病原微生物，在飘尘浓度高的地方，空气中各种微生物的含量也相应增高，因而容易引起慢性阻塞性肺部疾患的继发感染，降低机体的抵抗力和免疫力。

如1952年l2月伦敦发生烟雾事件时，大气中飘尘含量比平时高5陪，达4.46mg／m3，引起居民的死亡率激增。

[2]

所以，世界各国普遍认为，大气中的烟尘是大气中危害，较大的污染物之一，因此，环境监测和卫生部门把它作为评价大气污染对健康影响的重要指标。

2．颗粒物

总悬浮颗粒物是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径d≤100

。

颗粒物主要来源于然的燃烧和工业过程，燃料燃烧时将灰分以颗粒物形式，释放出来，其产生量与燃料中的灰分含量有关。

颗粒物的主要生产源包括金属矿物加工、石油和化工等，冶金工作包括钢铁、铜、铅锌以及铝的生产等，钢铁是冶金工作中最重要的排放源。

钢铁工作包括炼钢和炼铁，硫在加工过程中少量转化为颗粒态的硫酸盐，矿物加工过程产生的颗粒主要来自水泥、沥青、石灰、玻璃、石膏、制砖工业等。

[3]

1.2.3锅炉大气污染物排放标准

表1-1　各种锅炉过量空气系数折算值

───────────────────────────────────

锅炉类型　　　　　　　　　折算项目　　　　　　　　　　　过量空气系数

───────────────────────────────────

燃煤锅炉　　　　　　　烟尘初始排放浓度　　　　　　　　　　　　a=1.7

　　　　　　　　　　　烟尘、二氧化硫排放浓度　　　　　　　　　a=1.8

燃油、燃气锅炉　　　　烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度　　　　a=1.2

───────────────────────────────────

注：

只列出部分污染物，本标准采用下列定义

1锅炉烟气在温度为２７３Ｋ，压力为101325pa时的状态，简称“标态”。

本标准规定的排放浓度均指标准状态下干烟气中的数值。

　　2　烟尘初始排放浓度指自锅炉烟气出口处或进入净化装置前的烟尘排放浓度。

　　烟尘排放浓度

　　指锅炉烟气经净化装置后的烟尘排放浓度。

末安装净化装置的锅炉，烟尘初始排放浓度即是锅炉烟尘排放浓度。

废气排出口有害物质的排放量（或浓度）不得超过表1-1、1-2的规定。

表１-2锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值

锅炉类别　适用区域

烟尘排放浓度（mg/m3）烟气黑度

Ｉ时段　　Ⅱ时段　（林格曼黑度,级）

燃自然通风锅炉　一类区　

〈0.7MW1t/h）二、三类区　

煤　其它锅炉一类区

二类区　　

炉三类区　　　　

燃　　轻柴油、煤油　一类区　　　

油　二、三类区

锅　其它燃料油　　一类区　

　二、三类区　　

炉　

燃气锅炉　　　全部区域　　　

　100　　　　80　　　　　　　1

150120

8080　

250　　　　200　1

350250

80801

100100

100801

200150

50　　　　50　　　　　　1

1.2.4污染与健康

可吸入颗粒物随人们呼吸空气而进入肺部，以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道不同的部位，粒径小于5微米的多滞留在上呼吸道。

滞留在鼻咽部和气管的颗粒物，与进入人体的二氧化硫等有害气体产生刺激和腐蚀粘膜的联合作用，损伤粘膜、纤毛，引起炎症和增加气道阻力。

持续不断的作用会导致慢性鼻咽炎、慢性气管炎。

滞留在细支气管与肺泡的颗粒物也会与二氧化氮等产生联合作用，损伤肺泡和粘膜，引起支气管和肺部产生炎症。

长期持续作用，还会诱发慢性阻塞性肺部疾患并出现继发感染，最终导致肺心病死亡率增高。

当大气处于逆温状态时，污染物便不易扩散，悬浮颗粒物浓度会迅速上升。

1952年12月英国伦敦发生烟雾事件时，大气中悬浮颗粒物的含量比平时高5倍，引起居民死亡率激增，4天内较同期死亡人数增加4000余人。

由此可见大气中可吸入颗粒物浓度突然增高，对人类健康能造成急性危害，对患有心肺疾病的老人和儿童威胁更大。

光化学烟雾是排入大气的氮氧化物和碳氢化物受太阳紫外线作用产生的一种具有刺激性的浅蓝色的烟雾。

它包含有臭氧、醛类、硝酸酯