如何有效捕獲VOCs,學(xué)一學(xué)集氣罩與廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)一

1、如何有效捕獲VOCs學(xué)一學(xué)集氣罩與廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)一目前,大氣污染防治引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注,尤其是VOCs污染治理；集氣罩主要是進(jìn)行污染氣體的捕集,由于設(shè)備污染源和生產(chǎn)操作工藝的不同,相應(yīng)集氣罩的形式是多種多樣的.合理的設(shè)計(jì)和正確的使用對(duì)凈化系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有直接影響.集氣罩：是廢氣凈化系統(tǒng)污染源的收集裝置,可將粉塵及氣體污染源導(dǎo)入凈化系統(tǒng),同時(shí)預(yù)防其向生產(chǎn)車(chē)間及大氣擴(kuò)散,造成污染.本文第一局部從凈化系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容、集氣罩的集氣機(jī)理、集氣罩的根本類(lèi)型、集氣罩性能參數(shù)及計(jì)算、集氣罩設(shè)計(jì)的方法等方面內(nèi)容,全方位分析集氣罩與管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)知識(shí).集氣罩與管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容凈化系統(tǒng)

2、的組成及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容集氣罩的集氣機(jī)理集氣罩的根本類(lèi)型集氣罩性能參數(shù)及計(jì)算集氣罩設(shè)計(jì)的方法廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第二局部1凈化系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容般集二百；丸排風(fēng)管；3、凈化設(shè)備；4,風(fēng)機(jī)；5.觀囪；局部排舞凈化系疣示著國(guó)1集氣罩：集氣罩是用來(lái)捕集污染空氣的,其性能對(duì)凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有直接的影響.由于污染源設(shè)備結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作工藝的不同、集氣罩的形式是多種多樣的.2風(fēng)管：在凈化系統(tǒng)中用以輸送氣流的管道稱(chēng)為風(fēng)管,通過(guò)風(fēng)管使系統(tǒng)的設(shè)備和部件連成一個(gè)整體.(3)凈化設(shè)備：為了預(yù)防大氣污染,當(dāng)排氣中污染物含量超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí),必須采用凈化設(shè)備進(jìn)行處理,到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)后,才能排人大氣.(4)通風(fēng)

3、機(jī)：通風(fēng)機(jī)是系統(tǒng)中氣體流動(dòng)的動(dòng)力.為了預(yù)防通風(fēng)機(jī)的磨損和腐蝕,通常把風(fēng)機(jī)設(shè)在凈化裝備的后面.(5)煙囪：煙囪是凈化系統(tǒng)的排氣裝置.由于凈化后的煙氣中仍含有一定量的污染物.這些污染物在大氣中擴(kuò)散、稀釋,并最終沉降到地面.局部排氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容1、捕集裝置設(shè)計(jì)(結(jié)構(gòu)、安裝、性能)2、凈化系統(tǒng)的選擇或設(shè)計(jì)(1)選擇依據(jù)a.污染物的種類(lèi)與性質(zhì)；b.處理量；c.凈化效率；d.凈化系統(tǒng)的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益.(2)一般程序a.工程調(diào)查；b.確定凈化程度；c.選擇合理的凈化工藝；d.選擇適當(dāng)?shù)膬艋b置,確定合理的凈化系統(tǒng)配置；e.確定凈化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo).(3)除塵系統(tǒng)與裝置的選擇(4)吸

4、收系統(tǒng)與裝置的選擇(5)吸附系統(tǒng)與吸附裝置的選擇(6)凈化裝置的費(fèi)用設(shè)備投資費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)用、總費(fèi)用3 .管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4 .排放煙囪設(shè)計(jì)2集氣罩的集氣機(jī)理集氣罩氣流流動(dòng)的根本理論集氣罩聚集污染物,是一種流體動(dòng)力學(xué)捕集,因此要對(duì)集氣罩合理設(shè)計(jì),必須要了解吸氣罩罩口的氣流流動(dòng)規(guī)律.集氣罩口氣流流動(dòng)方式有兩種：一種是吸氣口氣流的吸人流動(dòng),一種是吹氣口氣流的吹出流動(dòng).吸入氣流1 .外部吸氣罩罩口氣流流動(dòng)規(guī)律a.速度分布：等速面的形式確定其分布規(guī)律將吸氣口近似視為一個(gè)點(diǎn)匯,等速面是以該點(diǎn)為中央的球面(見(jiàn)圖13-2a),假設(shè)點(diǎn)匯吸風(fēng)量為Q,等速面的半徑為ri、r2,相應(yīng)氣流速度為u1、u2,由于通過(guò)每個(gè)等速

5、面的風(fēng)量相等,那么有Q=4兀r12u1=4兀r22u2(13-1)于是：u1/u2=(r2/r1)2(13-2)說(shuō)明吸氣口外氣流速度衰減很快,應(yīng)盡量減少罩口至污染源的距離.圖2點(diǎn)匯氣流流動(dòng)情況局部排2 .罩口的設(shè)置位置對(duì)氣流分布的影響如果吸氣口設(shè)在墻上,如圖132b所示,吸氣范圍減少一半,其等速面為半球面,那么吸氣口的吸氣量為Q=2兀r12u1=2兀r22u2(13-3)比擬式(13-1)(13-3),可見(jiàn)：(1)吸氣速度相同時(shí),同一距離上Q(懸空設(shè)置的吸氣口)=2Q(有一面阻擋的吸氣口)(2)吸風(fēng)量相同時(shí),同一距離上u(有一面阻擋的吸氣口)=2u(懸空設(shè)置的吸氣口)3 .吸風(fēng)罩的形式對(duì)氣流速

6、度分布的影響有邊的吸風(fēng)口比無(wú)邊的吸風(fēng)口流速衰減慢,實(shí)際等速面為橢圓形.吹出氣流空氣從管口噴出,在空間形成的一股氣流稱(chēng)為空氣射流(1)空氣射流的一般特性.如圖136所示,這是等溫圓射流的示意圖.管口速度假設(shè)是完全均勻的.M為射流極點(diǎn),射流中保持原出口速度v.的局部稱(chēng)為射流核心,速度小于v.的局部稱(chēng)為射流主體,射流核心消失的斷面BOE稱(chēng)為過(guò)渡斷面,出口斷面至過(guò)渡面稱(chēng)為起始段,過(guò)渡斷面以后稱(chēng)為主體段.圖L3b射遭結(jié)構(gòu)示意出氣凈化系統(tǒng)等溫自由圓射流的一般特性為：射流邊緣有卷吸周?chē)諝獾淖饔?這主要是由于紊流動(dòng)量交換引起的.由于射流邊緣的卷吸作用,射流斷面不斷擴(kuò)大,射流量隨射流長(zhǎng)度增加而增大.射流核心段

7、呈錐形不斷縮小.核心段以后,射流速度逐漸下降.射流中的靜壓與周?chē)o止空氣的壓強(qiáng)相同.射流各斷面動(dòng)量相等.等溫園射流和扁射流主體參數(shù)計(jì)算公式<liw=Tuna-=1.Mb過(guò)海庫(kù)長(zhǎng)前加上F帛上&4夠X.7.叫域心速賞皿2時(shí)位健«*'取%等.6泳ji:t菅+1.臺(tái)詞同Y珈_二_/*Ml斯洵卡姆電度m3才Jn-i我一時(shí)/駕現(xiàn)平型速度地小力%臚+Q-H4電Fl*'他,牛樓皮半育屋R*14心唔上工需吸入氣流與吹出氣流1吹出氣流由于卷吸作用,沿射流方向流量不斷增加,射流呈錐形；吸入氣流的等速面為橢球面,通過(guò)各等速面的流量相等,并等于吸入口的流量.2射流線(xiàn)上的速度根本上

8、與射程成反比,而吸氣區(qū)內(nèi)氣流速度與距吸氣口的距離的平方成反比.所以,吸氣口能量衰減很快,其作用范圍較小.的組成吹吸氣流3<>m/fc畋Hl2m/aribaatfi風(fēng)機(jī)II1nBa也二-一一一)41改出口to&牡ie康*Hti哼占的ffiiwWivirM】nr«：tt0MlM4)Jf4lJftf-3.m/Mrti13*«fc球1-x麗與囑人氣流吹吸氣流是兩股氣流組合而成的合成氣流.在集氣罩設(shè)計(jì)中,利用吹出氣流與吸入氣流聯(lián)合作用來(lái)提升所需“限制風(fēng)速的形成,稱(chēng)為吹吸式集氣罩.ffl13-9喊瞋氣瓶的肺狀(£sOH/t2<H/Di>151&

9、lt;Z)b,L«j般小為好*>0.Nm/ai,較小為仔d1>產(chǎn)-箝,較*f*聶Ml娃挑選計(jì)打式J電5蝶,5+.4小3集氣罩的根本類(lèi)型集氣罩：是煙氣凈化系統(tǒng)污染源的收集裝置,可將粉塵及氣體污染源導(dǎo)入凈化系統(tǒng),同時(shí)預(yù)防其向生產(chǎn)車(chē)間及大氣擴(kuò)散,造成污染.形式：(1)按罩口氣流流動(dòng)方式分為：吸氣式和吹吸式；(2)按集氣罩與污染源的相對(duì)位置及適用范圍,可將吸氣式集氣罩分為：密閉罩、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩等.密閉罩定義：將污染源的局部或整體密閉起來(lái),在罩內(nèi)保持一定負(fù)壓,可預(yù)防污染物的任意擴(kuò)散.特點(diǎn)：所需排風(fēng)量最小,限制效果最好,且不受室內(nèi)氣流干擾,設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先選用.結(jié)構(gòu)形

10、式：局部密閉罩、整體密閉罩、大容積密閉罩1 .局部密閉罩特點(diǎn)：體積小,材料消耗少,操作與檢修方便；適用：產(chǎn)塵點(diǎn)固定、產(chǎn)塵氣流速度較小且連續(xù)產(chǎn)塵的地點(diǎn).2 .整體密閉罩特點(diǎn)：容積大,密閉性好.適用：多點(diǎn)塵源、攜氣流速大或有振動(dòng)的產(chǎn)塵設(shè)備.3 .大容積密閉罩特點(diǎn)：容積大,可緩沖產(chǎn)塵氣流,減少局部正壓,設(shè)備檢修可在罩內(nèi)進(jìn)行.適用：多點(diǎn)源、陣發(fā)性、氣流速度大的設(shè)備和污染源.4 .布置要求a.設(shè)置必要的觀察窗、操作門(mén)和檢修門(mén)；b.罩內(nèi)應(yīng)保持一定的均衡負(fù)壓,預(yù)防煙塵逸出；c.盡量避開(kāi)揚(yáng)塵中央,預(yù)防大量物料隨氣流帶至罩口被吸走;d.處理熱物料時(shí),應(yīng)考慮熱壓對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)的影響,通常適當(dāng)加大密閉罩容積,吸風(fēng)點(diǎn)設(shè)于

11、罩子頂部最高點(diǎn).ins1排氣柜排氣柜可使產(chǎn)生有害煙塵的操作在柜內(nèi)進(jìn)行.1 .結(jié)構(gòu)形式a、排氣口在操作口對(duì)面操作口氣流分布較均勻,有害氣體外逸的可能性較小.b、排氣口設(shè)在柜頂操作口上部形成較大進(jìn)氣流速,而下部進(jìn)氣流速較小,氣柜內(nèi)易形成渦流,可能造成有害氣體外逸c、在對(duì)面和頂部同時(shí)設(shè)置排氣口2 .布置要求：盡量避開(kāi)門(mén)窗和其它進(jìn)風(fēng)口.mMjJ持氣忙-暗氣點(diǎn)出J卜精撐'Msb,找F總?cè)视谏喜眶?航上竄亭時(shí)粗撐.由灼11r.l11T外部吸集、排氣罩定義：通過(guò)罩的抽吸作用,在污染源附近把污染物全部吸收起來(lái)的集氣罩.特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便；但所需排風(fēng)量較大,且易受室內(nèi)橫向氣流的干擾,捕集效率較低

12、.常見(jiàn)形式：頂吸罩、側(cè)面吸罩、底吸罩、槽邊吸氣罩外部吸氣罩片頂吸罩3b-底口及罩fL側(cè)吸罩*d-槽邊集氣罩接受式排氣罩1 .定義：接受由生產(chǎn)過(guò)程如熱過(guò)程、機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生或誘導(dǎo)出來(lái)的污染氣流的一種排氣罩.2 .特點(diǎn)：罩口外的氣流運(yùn)動(dòng)不是由于罩子的抽吸作用,而是由于生產(chǎn)本身過(guò)程產(chǎn)生.3 .類(lèi)型：a.低懸罩罩口高度1.5A1/2b.高懸罩罩口高度1.5A1/2A-熱設(shè)備的水平投影面積.接受式排氣罩片熱源上部傘形接受罩口b-砂輪機(jī)接受置吹吸式排氣罩及空氣幕1 .吹吸式排氣罩的工作原理當(dāng)外部吸氣罩與污染源的距離較大時(shí),可以在外部吸氣罩的對(duì)面設(shè)置一吹氣口,從而形成一層空氣幕阻止污染物的散逸,同時(shí)也誘導(dǎo)污

13、染氣流一起向排氣罩流動(dòng).吹吸式排氣罩的工作情況槽子吹吸式排氣罩2 .特點(diǎn)：采用氣幕抑制污染物擴(kuò)散,具有氣量小,抗干擾水平強(qiáng),不影響工藝操作、效果好的特點(diǎn).3 .吹吸式排氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)算a.適用：在槽、臺(tái)寬度較大2n的工作槽上,采用此類(lèi)排氣罩限制污染物的擴(kuò)散,效果較佳.b.設(shè)計(jì)時(shí)考前須知1預(yù)防吹氣射流產(chǎn)生彎曲；2條縫口寬度速度；(3)吹氣罩排氣量；(4)吹氣口高度.4.氣幕及其應(yīng)用a.作用：可有效地抑制污染物擴(kuò)散.b.應(yīng)用：(1)當(dāng)接受罩懸掛較高時(shí),用吹氣射流阻擋橫向氣流(2)采用氣幕限制破碎機(jī)料坑的揚(yáng)塵(3)采用氣幕限制整個(gè)車(chē)間的污染源.4集氣罩性能參數(shù)及計(jì)算一、排風(fēng)量確實(shí)定1.排風(fēng)量的測(cè)定方法

14、集氣罩排風(fēng)量Q(m3/S),可以通過(guò)實(shí)測(cè)罩口的平均吸氣速度丫0(m/S)和罩口面積A0(m2)確定.Q=y0A0(m3/S)也可以通過(guò)實(shí)測(cè)連接罩口上的平均吸氣速度y(m/S),氣流動(dòng)壓Pd(Pa)或靜壓PS(Pa)及其管道斷面積A(m2按下式確定.Q=yA=A【(2/p)Pd】1/2(m3/S)Q=4A【(2/p)PS】1/2(m3/S)式中：p氣體密度,kg/m34-集氣罩的流量系數(shù)2.排風(fēng)量的計(jì)算(1)限制速度法指在罩口前污染物擴(kuò)散方向的任意點(diǎn)上均能使污染物吸入氣流流入罩內(nèi)并將其捕集所必須的最小吸氣速度.圖13rl8限制速度法(2)流量比法把集氣罩排風(fēng)量Q3看作是污染氣流量Q1和從罩口周?chē)胧覂?nèi)空氣量Q2之和,即Q3=Q1+Q2=Q1(1+Q2/Q1)=Q1(1+K)KV=(Q2/Q1)linitK-為流量比KV通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究求出,與污染物發(fā)生量無(wú)關(guān),只與污染源和集氣罩的相對(duì)尺寸有關(guān)二、壓力損失確實(shí)定由于集氣罩罩口處于大氣中,所以該處的全壓等于零.因而集氣罩的壓力損失寫(xiě)為P=0P=(Pd+Ps)=|Ps|-P