酸洗廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書

1、樂艷 酸霧濃度：3300mg某特種鋼生產(chǎn)廠酸洗廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書一、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(xué)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。二、設(shè)計任務(wù)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(yán)重危害。為此，需要對酸洗產(chǎn)生的廢氣進(jìn)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(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。三、設(shè)計資料1.工藝特點間斷加酸，加酸后槽內(nèi)溫

2、度可達(dá)100以上。2.廢氣特點（1）廢氣成分：近似空氣，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下酸霧含量為3210mg/m3；（2）廢氣溫度：60。3.氣象資料（1）氣溫：冬季為-6；夏季為34 。（2）大氣壓力：冬季為734mmHg(97.86×103Pa)；夏季為18mmHg(95.72×03Pa)。4.酸洗車間工藝布置圖酸洗時，工人將預(yù)先裝入金剛砂的700mm圓筒形料槽，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(jìn)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。四、設(shè)計內(nèi)1.繪制設(shè)計圖設(shè)計圖紙包括

3、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。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；（6）風(fēng)機及配用電機的選擇與確定；（7）需要說明的其他問題。五、設(shè)計要求1.設(shè)計計算書設(shè)計計算書的內(nèi)容應(yīng)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(xì)、準(zhǔn)確，書寫工整，裝訂成冊。設(shè)計計算書應(yīng)包括目錄、前言、正文及參考文獻(xiàn)

4、等。2.設(shè)計圖紙圖紙幅面、圖線等應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)；圖面布置均勻；符合制圖規(guī)范要求。六、設(shè)計程序（1）認(rèn)真閱讀設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計任務(wù)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(jìn)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)：kGa=144kmol/(m3·h·atm)；液相傳質(zhì)系數(shù)kLa=0.7h-1；推薦標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下液氣比為L/G=2.5-4L/m3。（3）確定排氣罩的結(jié)構(gòu)形式、尺寸大小、排風(fēng)量及壓力損失。選擇排氣罩時，應(yīng)考慮污染源的特征，即要控制住污染物，又要有較小的排風(fēng)量，而且又不妨礙工人操作。（4）

5、對凈化設(shè)備填料塔進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yīng)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(jìn)行凈化系統(tǒng)管道計算：確定管徑與附屬管件，計算管道系統(tǒng)的壓力損失，并進(jìn)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(fēng)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(yīng)完整，應(yīng)包括目錄、前言、正文及參考文獻(xiàn)等。設(shè)計說明書要求20頁左

6、右。七、思考題1.何為物理吸收？何為化學(xué)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(xué)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(jìn)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(biāo)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？八、主要參考書目1郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程(第

7、二版)M.北京: 高等教育出版社，2008.2吳忠標(biāo).大氣污染控制工程M.杭州：浙江大學(xué)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(xué)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(xué)工業(yè)出版社，1999.5黃學(xué)敏，張承中主編. 大氣污染控制工程實踐教程M. 北京：化學(xué)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(xué)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(xué)工業(yè)出版社，2012.8鄭銘主編、陳萬金副主編.環(huán)保設(shè)備原理設(shè)計與應(yīng)用(第二版) M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版

8、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(xué)出版社，2003.九、計劃進(jìn)度發(fā)題時間： 年 月 日指導(dǎo)教師布置設(shè)計任務(wù)、熟悉設(shè)計要求： 0.5天準(zhǔn)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(dǎo)教師： 教研室主任： 年 月 日 年 月 日 酸洗廢氣凈化系統(tǒng)課程設(shè)計指導(dǎo)書一、確定凈化方案此次課程設(shè)計要求采用液體吸收法進(jìn)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)：kGa=144kmol/(m3·h·atm)(1atm=10

9、1325Pa) ；液相傳質(zhì)系數(shù)kLa=0.7h-1；推薦液氣比為L/G=2.5-4L/m3。二、集氣罩的設(shè)計1.集氣罩基本參數(shù)的確定集氣罩的罩口尺寸不應(yīng)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(fēng)管的特征尺寸為d0,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D0，集氣罩喇叭口長度h2，則應(yīng)滿足d0/d>0.2、1.0<D0/d<2.0和H/d<0.7、h2/d03。2.集氣罩入口風(fēng)量的確定（1）溫差的確定（K）式中：溫差，K；料槽溫度，K； 環(huán)境溫度，K。 （2）熱量流率q的確定 式中：q熱量流率，kJ/s；F

10、污染源斷面積，m2。（3）熱煙氣流量Q0的確定式中：H集氣罩距污染源的垂直距離，m。（4）最小吸入風(fēng)量Q的確定Q = Q0 + vF式中：Q最小吸入風(fēng)量，m3/s；v最小吸入速度，0.5m-1.0m/s；F集氣罩罩口面積與污染源斷面積之差（F=F0-F，式中F0集氣罩罩口面積，m2），m2。三、填料塔的設(shè)計1.填料塔參數(shù)確定（1）擬選用填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù)；（2）計算泛點氣速,由公式可計算出的值，進(jìn)而計算的值，通過查閱?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖可得的值，通過反算可得泛點氣速的值；（3）計算操作氣速u(0.60.9)；（4）計算塔徑D=，并進(jìn)行圓整；（5）利用圓整后的塔徑重新計算操作氣速u；（6）校核填料

11、直徑與塔體直徑的比（應(yīng)小于）；（7）校核填料塔的噴淋密度當(dāng)填料d<75mm時，填料的最小潤濕率為0.08m3/(m2h)。2.填料層高度確定（1）填料層高度Z的計算?？刹捎孟嚓P(guān)計算公式進(jìn)行計算。（2）填料塔床層壓降。填料層的壓降可分為干填料層壓降和有噴淋情況的壓降。干填料層的壓降可視為氣流通過多孔層的阻力，湍流時壓降基本上與氣速平方成正比。有噴淋時，填料表面覆有液膜，其空隙率、比表面、流體力學(xué)狀況均隨氣液流速的改變而發(fā)生變化，情況較復(fù)雜。填料層壓降的計算利用埃克特壓降通用關(guān)聯(lián)圖方法，該圖中除液泛線外，還有許多等壓降線。由已知的參數(shù)（氣液負(fù)荷、物性）及所用填料的壓降填料因子計算出該圖的縱坐

12、標(biāo)與橫坐標(biāo)值，查圖可得相應(yīng)壓降曲線值，即為氣流通過每米填料層的壓降，則填料塔壓降:。3.填料塔附件選擇塔的輔助構(gòu)件包括氣體分布器、填料支撐板、填料壓板、液體分布器、再分布器、除霧裝置及排液裝置等。填料塔操作性能的好壞，與塔內(nèi)輔助構(gòu)件的選型和設(shè)計緊密相關(guān)。合理的選型與設(shè)計可保證塔的分離效率、生產(chǎn)能力及壓降要求。四、管網(wǎng)設(shè)計1.風(fēng)速和管徑的確定保證管道內(nèi)風(fēng)速在10-20m/s的范圍內(nèi)，以保證較小的壓力損失，并以此為標(biāo)準(zhǔn)選擇管徑，圓整后復(fù)核風(fēng)速。2.進(jìn)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(yīng)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。3.阻力計算 （1）對圓形風(fēng)管的單位摩擦阻力：式中：R0比摩阻，Pa/m；摩擦阻力系數(shù)；d圓形風(fēng)管直徑，m；煙氣密度，kg/m3； 管道中氣流速度，m/s； 動壓，Pa。（2）沿程阻力損失計算公式：式中：局部阻力損失，Pa；L風(fēng)管長度，m。（3）局部阻力損失計算公式：式中：局部阻力損失，Pa；局部阻力系數(shù)；u管道中氣流速度，m/s，本設(shè)計u=22.4m/s。4.節(jié)點壓力平衡管網(wǎng)內(nèi)各分支管的壓力損失相差應(yīng)小于10%，否則應(yīng)調(diào)整管徑或采取其他措施。五、動力系統(tǒng)選擇1.安全系數(shù)修正 Q=Q(1+k1)式中：Q風(fēng)機總風(fēng)量，m3/h；Q系統(tǒng)計算風(fēng)量，m3/