大氣課設(shè)酸洗廢氣凈化系統(tǒng)

1、課程設(shè)計說明書課程設(shè)計名稱：大氣控制課程設(shè)計課程設(shè)計題目：酸洗廢氣學院名稱：化學與環(huán)境工程學院專業(yè)班級：學生學號：學生姓名：學生成績：指導教師：課程設(shè)計時間：至課程設(shè)計任務書一、課程設(shè)計的任務和基本要求1.1 設(shè)計目的通過對氣態(tài)污染物凈化系統(tǒng)的工藝設(shè)計， 初步掌握大氣污染控制工程中氣態(tài)污染物 凈化系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。培養(yǎng)利用已學理論知識，綜合分析問題和解決實際問題的能 力，繪圖能力，以及正確使用手冊和相關(guān)資料的能力。1.2 設(shè)計任務某廠生產(chǎn)用金剛砂，經(jīng)濕式研磨后，需加濃硫酸酸洗處理。加酸時，有大量蒸汽、 酸霧及有害氣體產(chǎn)生，對車間環(huán)境及工人身體健康造成嚴重危害。為此，需要對酸洗產(chǎn) 生的廢氣進行

2、治理，以改善車間的環(huán)境及工人的操作條件。要求設(shè)計的凈化系統(tǒng)凈化效 果好、操作方便、投資省，并且達到排放標準。1.3 設(shè)計資料1.3.1 工藝特點間斷加酸，加酸后槽內(nèi)溫度可達100 C以上。1.3.2 廢氣特點(1) 廢氣成分：近似空氣，標準狀態(tài)下酸霧含量為3300mg/m3；(2) 廢氣溫度：60 C。1.3.3 氣象資料(1) 氣溫：冬季為-6 C；夏季為34C 。(2) 大氣壓力：冬季為 734mmHg(97.8& 103Pa);夏季為 18mmHg(95.72< 03Pa)。1.3.4 酸洗車間工藝布置圖酸洗時，工人將預先裝入金剛砂的© 700mnffl筒形料槽，

3、沿酸洗槽前方的軌道，推入酸洗槽位置后，向料槽中加入硫酸，并不斷攪拌。酸洗完后，將料槽推出卸料；重新 推入一筒新料進行酸洗。故酸洗為間斷操作。酸洗槽為 3 個，高度為 1米，每個酸洗槽 之間距離為 2.5 米。1.4 設(shè)計內(nèi)1.4.1 繪制設(shè)計圖設(shè)計圖紙包括以下幾種 :（1）凈化系統(tǒng)平面布置圖；（2）凈化系統(tǒng)剖面圖 2 張；（3）凈化系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。要求用CAD繪制，用A3紙打印。1.4.2 編寫設(shè)計計算書設(shè)計計算內(nèi)容包括以下幾方面。（1）凈化方案的確定；（2）凈化設(shè)備的選擇及計算；（3）確定排氣罩的形式，并計算罩子的排氣量及壓力損失；（4）設(shè)備與管道布置簡圖；（5）設(shè)備阻力及管網(wǎng)阻力平衡計算；（

4、6）風機及配用電機的選擇與確定；（7）需要說明的其他問題。1.5 設(shè)計要求1.5.1 設(shè)計計算書設(shè)計計算書的內(nèi)容應按上述要求編寫，即包括與設(shè)計有關(guān)的闡述、說明及計算。要 求內(nèi)容完整，敘述簡明，層次清楚，設(shè)計過程詳細、準確，書寫工整，裝訂成冊。設(shè)計 計算書應包括目錄、前言、正文及參考文獻等。1.5.2 設(shè)計圖紙圖紙幅面、圖線等應符合國家標準；圖面布置均勻；符合制圖規(guī)范要求1.6 設(shè)計程序（1）認真閱讀設(shè)計任務書，明確設(shè)計任務與要求，研究并分析設(shè)計資料。（2）確定凈化方案，此次課程設(shè)計要求采用液體吸收法進行凈化。即采用5%NaOH溶液在填料塔中吸收凈化硫酸煙霧。操作情況下，氣相傳質(zhì)系數(shù)：kG尸14

5、4kmol/（m3 h atm）;液相傳質(zhì)系數(shù)kLa=0.7h-1 ； 推薦標準狀態(tài)下液氣比為 L/G=2.5-4 L/m3。（3）確定排氣罩的結(jié)構(gòu)形式、尺寸大小、排風量及壓力損失。選擇排氣罩時，應考慮污染源的特征， 即要控制住污染物， 又要有較小的排風量， 而且又不妨礙工人操作（4）對凈化設(shè)備填料塔進行計算。包括選定所用填料；計算塔徑及填料層高 度。選定液體噴淋裝置、出霧裝置、進出氣管的形式，確定填料塔的總高度，并計算填 料塔的阻力。（5）進行凈化系統(tǒng)設(shè)備及管道布置，并繪制出布置簡圖。管道布置應力求簡單、 緊湊、縮短管線，減少占地和空間，節(jié)省投資，方便安裝、調(diào)節(jié)和維修。（6）進行凈化系統(tǒng)管道

6、計算：確定管徑與附屬管件，計算管道系統(tǒng)的壓力損失， 并進行管網(wǎng)損失平衡計算。（7）計算系統(tǒng)的總阻力，并選用系統(tǒng)所用風機及電動機。（8）設(shè)計繪圖。設(shè)計圖紙包括凈化系統(tǒng)平面布置圖、剖面圖及系統(tǒng)圖。（9）編寫設(shè)計說明書。設(shè)計說明書內(nèi)容應完整，應包括目錄、前言、正文及參考 文獻等。設(shè)計說明書要求 20 頁左右。1.7 思考題1. 何為物理吸收？何為化學吸收？各有哪些優(yōu)缺點？2. 吸收總效率與分級效率之間有什么關(guān)系？3. 化學吸收的吸收液解吸方法有哪些？如何選擇？4. 吸收過程如何防止二次污染？要不要考慮經(jīng)濟成本？5. 吸收法處理廢氣的原理是什么？影響吸收效率的主要因素有哪些？若加大入口 氣速，對吸收性

7、能會產(chǎn)生哪些影響？6. 吸收（凈化）塔的吸收劑噴淋方法有哪些？各有哪些優(yōu)缺點？7. 吸收（凈化）塔氣液進出口如何設(shè)置？管徑如何計算？8. 氣體凈化對吸收設(shè)備有哪些基本要求？廢氣凈化裝置的性能指標主要有哪些？9. 工業(yè)企業(yè)常用的廢氣監(jiān)測在線儀表有哪些？安裝部位如何確定？二、進度安排2.1計劃進度發(fā)題時間：2016年05月27 日指導教師布置設(shè)計任務、熟悉設(shè)計要求：0.5天準備工作、收集資料及方案比選：1.0天設(shè)計計算：1.5天整理數(shù)據(jù)、編寫說明書：2.0天繪制圖紙：1.0天質(zhì)疑或答辯：1.0天指導教師：余訓民教研室主任：2016年6月22日年月日三、參考資料或參考文獻3.1主要參考書目1 郝吉明

8、，馬廣大.大氣污染控制工程（第二版）M.北京：高等教育 出版社，2008.2 吳忠標.大氣污染控制工程M.杭州：浙江大學出版社，2001.3 魏先勛等.環(huán)境工程設(shè)計手冊（修訂版）M.長沙：湖南科學技術(shù) 出版社，2002.4 劉天齊.三廢處理工程技術(shù)手冊（廢氣卷）M.北京：化學工業(yè)出 版社， 1999.5 黃學敏，張承中主編 . 大氣污染控制工程實踐教程 M. 北京：化 學工業(yè)出版社， 2003.6 國家環(huán)保局主編 . 工業(yè)鍋爐除塵設(shè)備 M. 北京: 中國環(huán)境科學出 版社， 1991.7 張殿印、申麗主編 . 工業(yè)除塵設(shè)備設(shè)計手冊 M. 北京：化學工業(yè)出 版社， 2012.8 鄭銘主編、陳萬金副

9、主編 .環(huán)保設(shè)備原理設(shè)計與應用 （第二版） M. 北京：化學工業(yè)出版社， 2011.9 王玉彬主編 . 大氣環(huán)境工程師實用手冊 M. 北京: 中國環(huán)境科 學出版社， 2003.本科生課程設(shè)計成績評定表姓名樂艷專業(yè)班級環(huán)境工程02班學號課程設(shè)計題目：酸洗廢氣凈化系統(tǒng)課程設(shè)計答辯記錄：（手寫）成績評定依據(jù)：項目得分比例考勤記錄設(shè)計結(jié)果報告撰寫答辯成績備注：成績評定依據(jù)的項目內(nèi)容和項目分值比例可以由老師按指導的專業(yè)進行調(diào)整，但成績評定依據(jù)的項 目數(shù)不得少于3項。最終評定成績：指導教師簽名：年 月 日隨著人口的劇增和城市化的加劇，空氣中的污染物越來越多，空氣質(zhì)量越來 越差，尤其是空氣中的二氧化硫含量急

10、劇增長， 它在大氣中與水和氧氣混合生成 硫酸，形成酸雨。酸雨是世界三大環(huán)境問題之一，危害甚多，控制大氣中二氧化 硫含量無疑是當今人們正在努力的一件事。 而某廠生產(chǎn)用金剛砂，經(jīng)濕式研磨后， 需加濃硫酸酸洗處理，加酸時，有大量蒸汽、酸霧及有害氣體產(chǎn)生。因此，需要 合理處理廢氣中的酸性氣體。生產(chǎn)用金剛砂，經(jīng)濕式研磨后，需加濃硫酸酸洗處理。加酸時，有大量蒸汽、 酸霧及有害氣體產(chǎn)生，對車間環(huán)境及工人身體健康造成嚴重危害。 為此，需要對 酸洗產(chǎn)生的廢氣進行治理，以改善車間的環(huán)境及工人的操作條件。 要求設(shè)計的凈 化系統(tǒng)凈化效果好、操作方便、投資省，并且達到排放標準。本課程設(shè)計由余訓民老師指導完成，在設(shè)計參數(shù)

11、數(shù)據(jù)方面給予了很大的幫 助，在此表示感謝。參考了其他學校一些酸洗廢氣課程設(shè)計的報告， 其中的取值，設(shè) 計方法都給予了我深深的啟發(fā)，自己的思考加上些微的資料，或許不 足以作出一個很好的課設(shè)方案，設(shè)計之中不妥之處在所難免，懇請審閱老 師批評指正。目錄第一章 概論 11.1 設(shè)計任務 11.2 設(shè)計目的 11.3 酸洗廢氣的危害 1錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。1.4 設(shè)計規(guī)范 21.5 設(shè)計原則 31.6 金剛砂的生產(chǎn)過程 31.7 處理要求 3第二章 方案選擇 42.1設(shè)計方案要求 42.2 氣態(tài)污染物處理技術(shù)方法比較 4錯誤 !未定義書簽

12、。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。2.3 方案選擇 5第三章 工藝流程及設(shè)備 53.1 工藝流程 53.2 集氣罩 5錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。3.3 吸收塔 63.4 管道 63.5 風機 7第四章 附錄計算書 74.1 集氣罩的設(shè)計 7錯誤 !未定義書簽。4.2 集氣罩入口風量的確定 84.3填料塔的設(shè)計 10 10 10錯誤 !未定義書簽。uf 錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。 11 11錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。 12

13、 12 12 13 13 13 13第五章 管網(wǎng)設(shè)計 145.1 風速和管徑的確定 145.2 凈化系統(tǒng)設(shè)備及管道布置簡圖 145.3 阻力計算 14錯誤!未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。 18錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。錯誤 !未定義書簽。 18錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書

14、簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤!未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤 !未定義書簽錯誤!未定義書簽錯誤!未定義書簽第六章 動力系統(tǒng)選擇 196.1 風機的風量 196.2 風機的風壓 196.3 與風機標定工況換算 206.4動力系統(tǒng)選擇 20第七章 附屬構(gòu)件選擇 217.1 管道支架 21錯誤!未定義書簽。錯誤!未定義書簽。錯誤!未定義書簽。 21第八章 思考題 228.1 思考題題目 228.2 思考題答案 22第九章 心得與體會 25第一章 概論1.1 設(shè)

15、計任務某廠生產(chǎn)用金剛砂，經(jīng)過濕式研磨后，經(jīng)濃硫酸酸洗處理。加酸時，有大量 蒸汽，酸霧和其他有害氣體產(chǎn)生，對車間環(huán)境和工人身體健康造成危害。為此， 需要對酸洗產(chǎn)生的氣體進行治理，以改善車間的環(huán)境及工人的操作條件。1.2 設(shè)計目的通過設(shè)計酸洗廢氣凈化系統(tǒng)， 使該廠的廢氣達到排放的標準， 同時減少酸洗 過程產(chǎn)生蒸汽， 酸霧和其他有害氣體的排放， 有利于給車間以及工人營造一個良 好的工作生活環(huán)境，同時使有害氣體的濃度大大降低，減少了對人體、植物、動 物以及氣候等造成的危害，同時保護了地球的環(huán)境。1.3 酸洗廢氣的危害目前，大氣污染已經(jīng)成為全球問題， 而大氣污染主要是人類活動造成的， 大 氣污染物對人體

16、健康、植物、器物和材料，及大氣能見度和氣候皆有重要影響。由于該廠生產(chǎn)用金剛砂，經(jīng)過濕式研磨后，經(jīng)濃硫酸酸洗處理。加酸時，有 大量蒸汽，酸霧和其他有害氣體產(chǎn)生，對人體及環(huán)境產(chǎn)生極大的危害。特別是 SQ、硫酸和硫酸煙霧，以及產(chǎn)生的酸雨等危害更加嚴重。以下是SQ等酸性氣體對人類以及環(huán)境的影響。污染物侵入人體主要通過表面接觸、 食入含污染物的食物和水、 吸入被污染 的空氣，對人體健康的危害主要表現(xiàn)為引起呼吸道疾病。用濃硫酸進行酸洗過程中，會有SQ產(chǎn)生，資料表明：SQ在空氣中的濃度達 到（0.31.0 ）x 10-6時，人們就會問到它的氣味。包括人類在內(nèi)的各種動物， 對SQ反應都會表現(xiàn)為支氣管收縮，這可

17、從氣管阻力稍有增加判斷出來。一般認 為，空氣中的SQ濃度在0.5 x 10-6以上，對人體健康已有潛在性影響，（13）X 10-6時多數(shù)人受到刺激，10X 10-6時加劇，個別人還會出現(xiàn)支氣管痙攣。與顆 粒物和水分結(jié)合的硫氧化物是對人類健康影響非常嚴重的公害。當大氣中的SO氧化成酸雨和硫酸煙霧時即使其濃度只相當于 SO的1/10， 其刺激和危害也將更加顯著。 據(jù)動物實驗表明， 硫酸煙霧引起的生理反應要比單 一 SO氣體強420倍。污染物對植物的傷害， 通常發(fā)生在葉子結(jié)構(gòu)， 因為葉子含有整棵植物的構(gòu)造 機理。最常遇到的毒害植物的氣體就有 SO2。大氣中含SQ過高，對葉子的危害首先是對葉肉的海綿狀

18、軟組織部分，其次 是對柵欄細胞部分。侵蝕開始時，葉子出現(xiàn)水浸透現(xiàn)象，干燥后，受影響的葉面 部分呈漂白色或乳白色。如果 SQ的濃度為（0.30.5 ）X 10-6，并持續(xù)幾天后， 就會對敏感性植物產(chǎn)生慢性危害。 SO2 直接進入氣孔，葉肉中的植物細胞時期轉(zhuǎn) 化為亞硫酸鹽，再轉(zhuǎn)化成硫酸鹽。當 SQ過量的存在時，植物細胞就不能盡快地 吧亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，并開始破壞細胞結(jié)構(gòu)。對器物的損害主要包括玷污性損害和化學性損害兩個方面， 化學性損害是指 由于污染物的化學作用，使器物和材料腐蝕或損壞。大氣中SQ的及其生成的酸霧、酸滴等，能使金屬表面產(chǎn)生嚴重的腐蝕，使紡織品、紙品、皮革制品等腐蝕 磨損，是金屬涂

19、料變質(zhì)， 降低其保護效果。 造成金屬腐蝕最為有害的污染物一般 是 SQ2 。大氣污染最常見的后果之一是大氣能見度的降低。 SQ2 和其他氣態(tài)含硫化合 物在大氣中以較大的反應速度生成硫酸鹽和硫酸氣溶膠粒子， 對能見度有潛在影 響。大氣污染對能見度的長期影響相對較小， 但是對氣候產(chǎn)生的大規(guī)模影響， 則 其結(jié)果肯定是極為嚴重的。SQ等排放產(chǎn)生的酸雨，對環(huán)境更是造成極大的危害。1.4 設(shè)計規(guī)范煙氣排放達標 , 整套設(shè)備運行經(jīng)濟合理 , 占地面積較小執(zhí)行標準是 : 大氣污染物綜合排放標準( GB16297-1996)。1.5 設(shè)計原則要求設(shè)計的凈化系統(tǒng)效果好；操作方便；投資省，并且達到排放標準。1工藝特

20、點：間斷加酸，加酸后料槽內(nèi)溫度可達 100C以上。2 廢氣特點：近似空氣，標準狀態(tài)下酸霧含量為 3300mg/m3。溫度為60 C。3氣象資料：氣溫：冬季， -6 C ；夏季,34 C 。大氣壓力：冬季，734mmHg(97.8泳 103Pa);夏季，718mmHg(95.72< 103Pa)。4酸洗車間工藝布置圖說明：酸洗時，工人將預先裝入金剛砂的© 700mn圓筒形斜槽，沿酸洗槽前 方的軌道，推入酸洗槽位置后，向斜槽中加入濃硫酸，并不斷攪拌。酸洗完后， 將斜槽退出卸料;重新推入一桶新料進行酸洗。故酸洗為間斷操作。1.6 金剛砂的生產(chǎn)過程金剛砂的學名叫碳化硅，外觀黑色，略有金

21、屬光澤，化學性質(zhì)比硅砂穩(wěn) 定，因為硬度很高，所以在工業(yè)上常用作研磨材料。金剛砂的生產(chǎn)過程需要 家濃硫酸酸洗處理，加酸的時候有大量蒸汽、酸霧以及有害氣體生成。1.7 處理要求處理前硫酸煙霧濃度為 3300mg/m3。硫酸煙霧最高排放濃度小于 45mg/m3。第二章 方案選擇2.1 設(shè)計方案要求此次設(shè)計要求采用液體吸收法進行凈化，即采用 5%NaO液體在填料塔中吸 收凈化硫酸霧。2.2 氣態(tài)污染物處理技術(shù)方法比較溶劑吸收法采用低揮發(fā)性或不揮發(fā)性溶劑對廢氣進行吸收， 再利用廢氣分子 和吸收劑物理性質(zhì)的差異進行分離。 吸收的效果主要取決于吸收劑的吸收性能和 吸收設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征。吸收劑必須對去除的廢氣有

22、較大的溶解性，同時，如果需回收有用的組分， 則回收組分不得和其他組分互溶。 吸收劑再吸收的運行條件下， 必須具有較好的 化學穩(wěn)定性及無毒無害； 吸收劑摩爾質(zhì)量要盡可能低， 以使它的吸收能力最大化。適用于氣態(tài)污染物濃度較高、溫度較低和壓力較高的場合。分析該廠廢氣， 適合設(shè)計要求，可采用吸收法。冷凝法利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸氣壓的這一性質(zhì)， 采用降低溫 度、提高系統(tǒng)的壓力或者既降低溫度又提高壓力的方法， 使處于蒸汽狀態(tài)下的污 染物冷凝并與廢氣分離。適用于廢氣體積分數(shù)在 10-2 以上的有機蒸汽，不適合處理低濃度的有機氣 體，分析該廠廢氣，該方法運行成本高，所以本設(shè)計不采用冷凝法。吸附法是

23、當廢氣與多孔性固體接觸時， 利用固體表面存在的未平衡的分子吸 引力或化學鍵作用力，把廢氣組分吸附在固體表面的方法。適用于處理高流量， 低污染物濃度的污染物， 但吸附劑的成本高， 不適合本 設(shè)計。燃燒法是將有害氣體、整齊、液體、貨煙塵轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的過程只適用于凈化那些可燃的或在高溫情況下可以分解的有害物質(zhì)，具有局限 性，所以該設(shè)計不采用燃燒法。2.3方案選擇通過以上對四種方案的比較選擇，本設(shè)計采用吸收法處理硫酸煙霧，即采用5%NaO液體在填料塔中吸收凈化硫酸霧。凈化設(shè)備為填料塔。操作情況下，氣相傳質(zhì)系數(shù) kGa 144kmol/(m3 h atm)(latm 101325Pa)；液相傳系數(shù)kL

24、a 0.7h 1。液氣比為：L/G 2.54L/m3，本設(shè)計中，取L/G=3.5。該排氣凈化系統(tǒng)如圖所示，包括酸洗廢氣集氣罩、風管、填料塔、引風機、 煙囪。圖2.1 排氣凈化系統(tǒng)第三章工藝流程及設(shè)備3.1工藝流程酸洗廢氣 一集氣罩 f 吸收塔f 風機f 煙囪一排放3.2集氣罩按罩口氣流流動方式可將集氣罩分為兩大類：吸氣式集氣罩和吹吸式集氣 罩。利用吸氣氣流捕集污染空氣的集氣罩稱為吸氣集氣罩，而吹吸式集氣罩則是 利用吹吸氣流來控制污染物擴散的裝置。按集氣罩與污染源的相對位置已經(jīng)密閉 情況還可以將吸氣式集氣罩分為密閉罩、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩。a. 改善排放粉塵有害物的工藝和環(huán)境，盡量減

25、少粉塵排放及危害。b. 集氣罩的吸氣氣流方向應盡可能與污染源污染氣流運動方向一致， 以充分 利用污染氣流的初始動能。c. 在保證控制污染的條件下，盡量減少集氣罩的開口面積，使風量最小。d. 集氣罩的吸氣氣流不允許通過人的呼吸區(qū)在進入集氣罩內(nèi)， 設(shè)計時要充分 考慮操作人員的位置和活動范圍。e. 集氣罩的備置應與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)一致，力求不影響工藝操作和設(shè)備檢修。f. 集氣罩應力求結(jié)構(gòu)簡單， 堅固耐用而造價低，并便于制作安裝和拆卸維修。g. 要盡可能避免或減弱干擾氣流如堂風、逆風氣流等對吸氣氣流的影響。h. 集氣罩盡可能包圍或靠近污染源， 使污染物的擴散限制在最小的圍內(nèi)， 盡 可能減小吸氣范圍，防止橫

26、向氣流的干擾，減小排風量。采用傘型集氣罩。有些生產(chǎn)過程或設(shè)備本身會產(chǎn)生或誘導氣流運動，并帶動污染物一起運動， 如由于加熱或慣性作用形成的污染氣流。 接受式集氣罩即沿污染氣流流線方向設(shè) 置集氣罩口，污染氣流便可借助自身的流動能量進入罩口。3.3 吸收塔在填料塔內(nèi)， 氣體由填料間的空隙流過， 液體在在填料表面形成液膜并沿填 料間的空隙而下流，氣液兩相間的傳質(zhì)過程在潤濕的表面上進行吸收塔用填料 塔。3.4 管道管道采用普通薄鋼板，由于鋼板制作的管道具有堅固，耐用，造價低，易于 制作安裝等優(yōu)點。該系統(tǒng)管道采用光滑直管 , 接頭處采用 900或 450彎管。3.5風機根據(jù)經(jīng)驗以及查風機表可選用?9- 2

27、6N05A及電動機Y160MZ 2型號。第四章附錄計算書4.1集氣罩的設(shè)計根據(jù)金剛砂工藝特點以及酸洗操作類別，本設(shè)計選用傘型集氣罩裝置。如圖所示：圖4.1 集氣罩裝置簡圖集氣罩的罩口尺寸不應小于罩子所在污染位置的污染物擴散的斷面積。如果設(shè)集氣罩連接風管的特征尺寸為 do,污染源的特征尺寸為d,集氣罩距污染源的 垂直距離H,取H=0.5米，集氣罩口的特征尺寸為 D,集氣罩喇叭口長度h2，則 應滿足d°/d>0.2、1.0<Do/dv2.0和Hd<0.7(若影響操作，可適當增大)、lWdo 3。由設(shè)計資料知：d=700mm H' =1000mm取當H=500mm

28、! 500 0.71 0.7，不大符合要求，但在該設(shè)計中，可接受。 d 700則 D0=d+ 0.8H=700+ 0.8 x 500=1100(mm)罩下口面積為：2 2F°=0.25D0=0.25 x 1.102 x 3.14=0.95( m2)罩下口邊高為：h 1=0.25 F 0 =0.25 x、0.95 =0.24 (m)罩上口直徑擬定為d0=200 ( mm則罩凈高為 h2=D。d。1.10 0.2 0.45(m校核do200d 7000.29 >0.21.0< D11007001.57 <2.0045 2.25 <3基本符合要求。4.2集氣罩入口風

29、量的確定排風量的確定分兩種情況：一種是運行中的集氣罩是否符合設(shè)計要求， 可用 現(xiàn)場測定的方法來確定；另一種是在工程設(shè)計中，為了達到設(shè)計目的，通過計算 來確定集氣罩的排風量。(1) 冬季環(huán)境氣溫為-6o C,料槽內(nèi)加酸后溫度可達100C?溫差T的確定T T1 T2=100-(-6)=106K式中：T 溫差，K;T1 料槽溫度，K;T2 環(huán)境溫度，Ko式中：q-熱量流量f-污染源斷面積，m。熱煙氣流量Q0為：式中：H-集氣罩距污染源的垂直距離，m集氣罩最小吸入風量：取吸氣罩入口速度 'V=0.7 m/s式中：Q最小吸入風量，mVs;F '集氣罩罩口面積與污染面積之差， m2V &#

30、39; 最小吸入速度， 0.51.0m/s(2) 夏季 環(huán)境溫度為34 T，加酸后槽內(nèi)溫度可達100 CT=T1T2(K)=100 34=66(K)式中： T溫差，K;T1料槽溫度 , K;T2環(huán)境溫度， K;式中： q- 熱量流量， kJ/s;F- 污染源斷面積， m2。熱煙氣流量Q為：式中： H- 集氣罩距污染源的垂直距離， m集氣罩最小吸入風量：取吸氣罩入口速度 'V=0.6 m/s式中：Q最小吸入風量，mVs;F '集氣罩罩口面積與污染面積之差，m2V ' 最小吸入速度， 0.51.0m/sQ=0.513(m3/s)由于冬季排風量大于夏季排風量， 應以冬季排風量

31、來計算，校核管道中風速：4Q 4 0.513do0.2216.33 (m/s)符合要求(1020 m/s)4.3填料塔的設(shè)計4.3.1填料塔參數(shù)確定擬選用填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù)操作條件下，氣相分傳質(zhì)系數(shù)kGa= 144 kmol/(m 3 h atm)，液相分傳質(zhì)系_ 1數(shù) kLa= 0.7 h _推薦標準狀態(tài)下液氣比L/G= 2.54 L/m3填料塔常用的規(guī)整填料，由于分離效率高，空隙率大，持液量小因而操作壓 降小等方面的特點，應用越來越廣泛，而好的填料如果沒有一個好的液體分布器， 也達不到很好的汽液分布效果。本設(shè)計擬選用75*45*5規(guī)格陶瓷鮑爾環(huán)填料(亂堆)填料參數(shù)為：122m 1, a1

32、 103 m2. m3本設(shè)計采用質(zhì)量分數(shù)為5%的NaOF為吸收液(參數(shù)近似取水的參數(shù))。廢氣 成分：酸霧含量為3300mg/m3，溫度為60 C。取液氣比丄3.5G由式L Wl MlGWg Mm可得:WLM L ?LWgMm?G3.52.16929.051H2SO4的摩爾比用yH2sq表示:所以:圖4.2?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖2查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖知()L0.2 0.12gL可得：Uf3.014(m/s),'0.12 1000 9.81 122 1.062 10.2填料塔徑：D挖3令號眾0.964(m)圓整后D=1m(查資料的塔 徑規(guī)格通常為偶數(shù)如 800mm 1000mm 1200mm 40

33、0mm等)校核料塔直徑與塔體直徑的比d _J5_D 10000.075(0.125 0.1)，符合要求。校核填料塔的噴淋密度當填料d 75mm寸，填料的最小濕率為0.08m3/(m2 h)，最小噴淋量為:L噴 min (MWR)a10.081038.24 m3/(m2 h)塔截面積A 上 3Z 0.785m244QlA5.387 36001000 0.78524.70m3/(m2 h)>L噴.，符合要求min 7由設(shè)計資料知：標準狀態(tài)下，酸霧含量3300mg/m；操作情況下，氣相傳質(zhì)數(shù)kGa=144kmol/(m3 h atm)，液相傳系數(shù)&a 0.7h 1 ,大氣壓力：冬季為7

34、34mmHg(97.86< 103Pa);夏季為 18mmHg(95.72<0 3Pa)。查大氣污染物綜合排放標準，硫酸煙霧最高允許排放濃度為45 mg / m3所以:述 97.86539 27315 i.22m3/s=4392m3/hTSPn333.15 101.3所以填料高度為Z=7.44m由上面計算可得橫坐標為：縱坐標計算得：其位阻力在填料塔泛點氣速通用關(guān)聯(lián)圖中，根據(jù)橫、縱坐標值定出塔的工作點 置約在：p' 70mmH2O/m 處由于 1mmH 2O/ m 9.80665Pa所以填料床層壓力降為：70x 9.80665=686.47Pa/m 686Pa/m該填料塔得壓

35、降為：P P' Z 686 7.44 5104Pa1、選用斜口氣體分布器，進口管直徑 340mm進口風速16.96m/s , 約 500Pa。2、選用柵板支承板，阻力約200P&3、選用多孔盤管式液體分布器，阻力約 50Pa4、選用液圭寸排液裝置。5、選用折板除霧器，出口管直徑 200mm阻力約100P&4.3.6填料塔總壓降4.3.7填料塔附件選擇填料支撐板般多用豎扁鋼制成柵板型式液體分布器選用篩孔式盤式噴灑器， 一般分布盤的直徑為塔徑的 0.6-0.8 倍，盤底均勻 地鉆有直徑為310mm勺小孔，液體流到盤上后，通過溢流管的齒槽或盤底小孔 均勻地分灑在整個塔截面上。

36、液體再分布器選用截錐式再分布器，截錐體與塔壁的夾角一般為35。-45 。, 截錐下口直徑約為（ 0.7-0.8 ）D氣體分布器填料塔的氣體進口裝置應能防止液體流入進氣管，同時還能使氣體均勻分 布。選用多孔盤管式氣體分布器。排液裝置塔內(nèi)液體從塔底排時， 一方面要使液體順利流出， 另一方面應保證塔內(nèi)氣體 不會從排液管排出，一般采用下圖中的結(jié)構(gòu)。圖 4.3 排液裝置圖除霧器選用絲網(wǎng)除霧器。 它是用一定規(guī)格的絲網(wǎng)帶卷成盤狀， 再用支撐板加以固定 的一種裝置。絲網(wǎng)盤高一般為100-150mm這種除霧裝置分離效率高（對于 5um 的霧滴，可達98%-99%，阻力小（約小于250Pa），占空間小。第五章管網(wǎng)

37、設(shè)計5.1風速和管徑的確定保證管道內(nèi)風速在io2Om/s的范圍內(nèi)，以保證較小的壓力損 失，并以此為標準選擇管徑，圓整后復核風速。本設(shè)計選用16.33m/s左右。Q 0.513m3/s貝憎徑 D管4Q 4 0.513 0.20m¥v 16.33圓整后D管0.2m復合風速：v 竺 4 °2513 16.33m/sD 管0.2在1020m/s的范圍內(nèi)，符合5.2凈化系統(tǒng)設(shè)備及管道布置簡圖圖5.1凈化系統(tǒng)設(shè)備及管道布置簡圖5.3阻力計算各部件的局部阻力系數(shù)查三廢處理工程技術(shù)手冊608-611頁集氣罩一個 0.1190° 彎頭一個（R/D=1.5）0.17合流三通（合流1-

38、3 ）查得13 -0.080.11 0.17 （ - 0.08） 0.290909090集氣罩一個 0.11°彎頭一個（ R/D=1.5） 0.17合流三通 （合流 2-3 ）合流三通 （合流 3-5 ） 35 0.03漸擴管一個300.8集氣罩一個0.11°彎頭一個（ R/D=1.5） 0.17漸擴管一個 30 0.8合流三通 （合流 4-5 ） 35 -0.03°彎頭兩個（ R/D=1.5） 0.17漸擴管一個300.8°彎頭三個（ R/D=1.5） 0.17漸擴管一個450.1漸擴管一個300.8傘形風帽一個（排風h/D0=0.5 ）532圓形風管

39、的單位摩擦阻力的計算查得材料制作風管的粗糙度表，薄鋼板關(guān)閉粗糙度K=0.15 0.18，取K=0.15。由于所查資料均為20C,101.325KPa下的數(shù)據(jù)，需轉(zhuǎn)化為當前溫度和氣壓下的數(shù) 據(jù)。查得材料制作風管的粗糙度表，薄鋼板K=0.150.18 ,取K=0.15表5.1 圓形通風管道規(guī)格根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊602頁由Q=0.513m3/s=1846.8m3/h, v=16.33m/s4 0.51316.33 3.140.20mRm=19.59Pa/m因此:取管徑 d=200mm ，取 L=4.75mKr (Kv嚴5 (0.15 16.33)0'25 1.25根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊602

40、頁3a由Q=0.513m/s=1846.8m /h，v=16.33m/s可知,4 0.513,16.33 3.140.20mRm =19.59Pa/m取管徑d=200mm ，取 L=2.25m因此:Kr (Kv)0.25(0.15 16.33嚴 1.25根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊602頁由 Q=1.026riT/s=3693.6m3/h , v=15m/s,可知,4 1.02615 3.140.30m由表3-1可知，沒有直徑300的圓管，取d=320mmRm =8.65Pa/m，取 L=1.00m因此：Kr (Kv)0.25(0.15 15.0)0.251.22根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊602頁由Q=0.

41、513m3/s=1846.8m3/h，v=16.33m/sRm =19.59Pa/m4Q 4 0.513可知，d 管.一 .0.20m v V 16.33 3.14取管徑 d=200mm 取 L=3.5m因此:Kr(Kv)0.25 (0.15 16.33)0.25 1.25根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊602頁d管4 倔90.37m14 3.14Q=1.539m3/s=5540.4m3/h，v=14m/s可知,圓整得:d=400mmRm' =5.10Pa/m，取 L=8.15m因此：Kr (Kv)0.25(0.15 14.0)0.251.20根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊600頁由33Q=1.539m/s

42、=5540.4m /h，v=14m/s可知，;4Q-4 1.539 門“d 管、0.37m vV14 3.14圓整得：d=400mmRm' =5.10Pa/m，取 L=8.15m因此：Kr(Kv)0'25(0.15 14.0)0.251.20根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊600頁由33Q=1.539m/s=5540.4m /h，v=14m/s可知，'40：4 1.539c"d 管0.37m管 . v,14 3.14圓整得：d=400mmRm' =5.10Pa/m，取 L=8.15m因此：Kr (Kv)0.25(0.15 14.0)0.251.20533沿程阻力損

43、失計算534局部阻力損失計算由三廢處理工程技術(shù)手冊585頁可知：對并聯(lián)管路進行壓損平衡計算，兩支管的壓損差相對值，對于除塵系統(tǒng)應小于 10%其他系統(tǒng)可小于15%由于此系統(tǒng)是除酸霧，壓損相對值可為 15%以下。為使管段 1、2達到阻力平衡，增大管段 2 的管徑，減小其阻力取管190mm對應的阻力：為使管段 3、4達到阻力平衡，減小管段 3 的管徑，增大其阻力取管徑250mm對應的阻力：故取d2=190mm d3=250mm71229.62Pappi 150.16 183.74 110.22 238.46 92.86 198.99 255.19i1第六章 動力系統(tǒng)選擇6.1 風機的風量式中：Q&#

44、39;風機總風量，nVhQz系統(tǒng)計算風量，nVhk1風量修正系數(shù)， k 1=0.1-0.156.2 風機的風壓p' p (1 k2)1229.62 1.151414.06Pa式中：p'系統(tǒng)壓降，Pap 系統(tǒng)計算壓降， Pa6.3與風機標定工況換算273.15 60p = p1414.061724.67 Pa0273.15式中：p "實際工況下系統(tǒng)壓降，Pa0 風機標疋時的氣體密度，kg/m實際工況下氣體密度，kg/m36.4動力系統(tǒng)選擇選擇風機時要注意以下幾個方面問題： 根據(jù)輸送氣體的性質(zhì)，確定風機的類型； 根據(jù)所需風量、風壓或選定的風機的類型選擇合適的風機的機號；

45、考慮到管道可能漏風，有些阻力計算不夠完善，選用風機的風壓和風量應大于通風系統(tǒng)計算的風壓和風量。由于酸霧具有腐蝕性，所以選擇離心防腐風機。在通風工程中，在表示通風機性能的表格中往往有配套的電機型號和功率。依據(jù)進入風機風量'Q和實際工況下系統(tǒng)壓強p''，選擇4-72型N0.4A型離心通風機，轉(zhuǎn)速為 2900r/min，配電電機5.5-2kw-p,流量4012-7419m3/h，全壓 2014-1320Pa 如下:表6.1幾種離心通風機參數(shù)第七章 附屬構(gòu)件選擇7.1 管道支架管道支架設(shè)計主要包括支架類型選擇、支架坐標確定和支架荷載計算等內(nèi) 容。在管道系統(tǒng)不允許有位移的凈化裝置

46、進出口、 風機進出口等設(shè)固定支架， 熱 補償管段的端點設(shè)固定支架， 補償器兩側(cè)設(shè)活動支架， 熱補償拐彎處設(shè)鉸接支架 等。支架坐標確定的基本原則是支架間距不超過允許的最大跨距。 管道斷面的最 大應力不得超過管材允許應力， 以保證管道有足夠的強度。 在一定跨距下管道總 有一定的撓度，根據(jù)對撓度的限制所確定的管道允許跨距則稱為按剛度條件確定 的管道跨距基本荷載包括垂直荷載和水平荷載。 高溫煙氣管道固定支架承受的水平推力 往往比垂直荷載大得多。因此，對常溫運行的管道支架，主要考慮其垂直荷載， 而對于高溫煙氣管道支架，則必須在充分分析支架所受水平推力情況的基礎(chǔ)上， 再確定支架的間距。7.1.4 補償器為

47、了保證管道系統(tǒng)在熱狀態(tài)下的穩(wěn)定和安全， 吸收管道熱脹冷縮 所產(chǎn)生的應力，管道系統(tǒng)每隔一定距離應裝設(shè)固定支架或補償裝置。 補償器分為自然補償器和補償器補償。此系統(tǒng)選擇 Z 形補償器，是常用的自然補償器之一， 它的優(yōu)點在于在管道中很容易實現(xiàn)補償圖 7.1 形補償器第八章思考題8.1思考題題目1. 何為物理吸收？何為化學吸收？各有哪些優(yōu)缺點？2. 吸收總效率與分級效率之間有什么關(guān)系？3. 化學吸收的吸收液解吸方法有哪些？如何選擇？4. 吸收過程如何防止二次污染？要不要考慮經(jīng)濟成本？5. 吸收法處理廢氣的原理是什么？影響吸收效率的主要因素有哪些？若加大入口氣速，對吸收性能會產(chǎn)生哪些影響？6. 吸收（凈

48、化）塔的吸收劑噴淋方法有哪些？各有哪些優(yōu)缺點？7. 吸收（凈化）塔氣液進出口如何設(shè)置？管徑如何計算？8. 氣體凈化對吸收設(shè)備有哪些基本要求？廢氣凈化裝置的性能指標主要有 哪些？9. 工業(yè)企業(yè)常用的廢氣監(jiān)測在線儀表有哪些？安裝部位如何確定？8.2思考題答案1. 物理吸收：物理吸收是溶解的氣體與溶劑或溶劑中某種成分并不發(fā)生任何 化學反應的吸收過程。此時，溶解了的氣體所產(chǎn)生的平衡蒸汽壓與溶質(zhì)及溶劑的 性質(zhì)、體系的溫度、壓力和濃度有關(guān)。吸收過程的推動力等于氣相中氣體的分壓 與溶液溶質(zhì)氣體的平衡蒸汽壓之差?；瘜W吸收：一般氣體在溶劑中的溶解度不高。 利用適當?shù)幕瘜W反應，可大幅 度地提高溶劑對氣體的吸收能力

49、。利用化學反應大大擴展了吸收操作的應用范 圍，此種利用化學反應而實現(xiàn)吸收的操作稱為化學吸收。物理吸收優(yōu)點：氣體的物理吸附類似于氣體的液化和蒸氣的凝結(jié)，故物理吸附熱較小，與相應氣體的液化熱相近；氣體或蒸氣的沸點越高或飽和蒸氣壓 越低,它們越容易液化或凝結(jié)，物理吸附量就越大；物理吸附一般不需要活化 能，故吸附和脫附速率都較快；任何氣體在任何固體上只要溫度適宜都可以發(fā)生 物理吸附，沒有選擇性；物理吸附可以是單分子層吸附， 也可以是多分子層吸 附;被吸附分子的結(jié)構(gòu)變化不大，不形成新的化學鍵，故紅外、紫外光譜圖上無 新的吸收峰出現(xiàn)，但可有位移；物理吸附是可逆的物理吸收缺點：選擇性較差化學吸收優(yōu)點：（1）

50、化學反應提高了吸收的選擇性；（2）加快吸收速率，從而減小設(shè)備容積；（3）反應增加了溶質(zhì)在液相的溶解度，減少吸收劑用量；（4）反應降低了溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，可較徹底地除去氣相中很少量的有害氣體。例如，為清洗氯乙烯氣體中的HCI,先用水進行吸收，然后用堿液為吸收劑以除去氯乙烯中殘留的少量 HCI氣體?；瘜W吸收缺點：（1）如果該反應不可逆，溶劑將難以再生和循環(huán)使用（2） 化學反應其速度較慢2. 分級效率（E）是指分級溢流中某一級別的重量與分級機給料中同一粒級重 量的百分比。它是考查分級機工作好壞的指標。 而除塵效率表示除塵器除塵效果 的技術(shù)指標。可以總除塵效率或分級除塵效率表示。 總除塵效率指同時間內(nèi)除塵 器捕集的粉塵量與進入粉塵量之百分比，是反映裝置除塵程度的平均值。3. 吸收指的是目標氣體與吸收劑（液體）接觸并進入液相的過程?；瘜W意義 在于目標氣體的富集，例如工廠尾氣內(nèi)含5%勺S02經(jīng)過吸收劑后大部分氣體不 被吸收劑所吸收，而S02可以大量被吸收。吸附和吸收類似，但是吸附劑，或者 說載體一般指的是固體。吸收和吸附可以是化學過程，也可以是物理過程，或者 是兩者的結(jié)合（一般物理過程