大氣污染控制工程集氣罩課程設(shè)計(jì)方案

任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容根據(jù)以下數(shù)據(jù)資料，完成“酸洗車間凈化系統(tǒng)集氣罩設(shè)計(jì)”SO3含量為30%；允許的排風(fēng)速度最大1.5m/s；車間有酸洗槽3個(gè)；相距5m。選用5%的NaOH為吸收液槽內(nèi)甲酸后溫度可達(dá)100°C允許罩內(nèi)最大負(fù)壓：25Pa；允許壓力損失：1000pa排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：1.5mg/m-3冬季環(huán)境溫度：-6C夏季環(huán)境溫度：31C當(dāng)?shù)貧鈮海?00KPa凈化系統(tǒng)布置場(chǎng)地在車間北側(cè)20-25米以內(nèi)二、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1、根據(jù)污染物性質(zhì)，選擇設(shè)計(jì)合適的集氣罩；2、計(jì)算出集氣罩的排風(fēng)量、壓力降；3、并確定排風(fēng)速度；4、完成除塵、風(fēng)機(jī)、煙囪位置及管道布置5、按照工程制圖要求繪制一張集氣罩和系統(tǒng)A3圖。評(píng)語指導(dǎo)小組或指導(dǎo)教師評(píng)語：本設(shè)計(jì)對(duì)酸洗車間凈化系統(tǒng)的集氣罩進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)除塵原理進(jìn)行了介紹，工藝及參數(shù)基本合理，計(jì)算數(shù)據(jù)基本正確。文字通順，格式正確。通過本次設(shè)計(jì)，基本掌握了酸洗車間凈化系統(tǒng)的凈化原理，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。TOC\o"1-5"\h\z1、總論21.1酸雨的危害2\o"CurrentDocument"1.2集氣罩的種類3\o"CurrentDocument"1.3除塵原理4\o"CurrentDocument"2、集氣罩的原始資料5\o"CurrentDocument"3、集氣罩型號(hào)的確定54、設(shè)計(jì)計(jì)算64.1集氣罩基本參數(shù)的確定6\o"CurrentDocument"4.2集氣罩入口風(fēng)量的確定6\o"CurrentDocument"4.3集氣罩壓力降的確定7\o"CurrentDocument"4.4集氣罩連接管道壓力降的確定7\o"CurrentDocument"5、課程設(shè)計(jì)小結(jié)7\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn)8酸洗車間凈化系統(tǒng)集氣罩設(shè)計(jì)總論隨著人口的劇增和城市化的加劇，煤和石油燃燒排放到大氣中的二氧化硫越來越多，它在大氣中與水蒸氣和氧氣混合，生成硫酸，形成酸雨。酸雨被人們稱為“空中死神”，它對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的危害已成為舉世矚目的環(huán)境問題?？刂拼髿庵卸趸虻暮繜o疑是當(dāng)今正在努力的一個(gè)問題。而酸洗產(chǎn)生的廢氣中含有大量酸性氣體，合理處理廢氣中的酸性氣體是控制大氣污染的必要措施。我國的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國因燃煤排放的二氧化硫急劇增加，所造成的酸雨污染已經(jīng)到了十分嚴(yán)重的程度，必須引起密切關(guān)注。1.1酸雨的危害弱酸性降水，可溶解地殼中的礦物質(zhì)，供植物吸收。但如果酸度過高，如pH值低于5.0，就可能對(duì)人類及自然生態(tài)系統(tǒng)造成危害。酸雨帶來的巨大損失是難以估量的，國外把酸雨稱為“空中死神”。1.1.1酸液對(duì)人體的危害酸雨形成硫酸霧所產(chǎn)生的毒性很大，因?yàn)槠湮⒘？汕秩敕蔚纳畈拷M織，從而引起肺氣腫和肺硬化等疾病而導(dǎo)致死亡。當(dāng)空氣中含有0.8mg/m3硫酸霧時(shí)，就會(huì)使人難受致病。1.1.2對(duì)農(nóng)作物、植被的危害受到酸雨侵蝕的農(nóng)作物，由于葉內(nèi)葉綠素含量降低，影響其光合作用，引起葉子枯萎和死亡使產(chǎn)量下降。荷蘭全國54%的森林面積遭酸雨侵害，林木衰弱枯萎。重慶地區(qū)1982年一場(chǎng)pH值達(dá)3.9的酸雨使上萬畝水稻葉片枯黃，狀如火烤，幾天后死亡。1.1.3對(duì)土壤、湖泊的危害酸雨淋溶土壤中的鈣、鎂、鉀等營養(yǎng)元素，抑制有機(jī)物的分解和氮的固定，使土壤貧瘠，影響作物生長。酸雨得不到地表物質(zhì)的飽和，使得河流、湖泊酸度增高，使水生動(dòng)植物減少甚至絕跡，成為“死湖”。在加拿大，酸雨毀滅了1.4萬個(gè)湖泊，另有4000個(gè)也瀕臨“死亡”。1.1.4對(duì)金屬、建筑物的危害酸雨的腐蝕能力很強(qiáng)，大大加速了金屬、建筑物、皮革、油漆、紡織品、橡膠等物質(zhì)的腐蝕速度。德國慕尼黑的古畫廊、科隆大教堂，已被酸雨腐蝕得面目全非。柳州的柳江大橋其金屬結(jié)構(gòu)現(xiàn)在每年要維修一次，而在無酸雨的六十年代三、四年才維修一次。應(yīng)該指出，酸雨和二氧化硫的影響是一個(gè)緩慢的過程。因此，目前沿尚不能定量地估算酸雨所造成的損失，有待于進(jìn)行深入研究和探索。但從客觀上看，酸雨對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的威脅是十分嚴(yán)重的，已成為其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一，一定要引起高度重視，并采取有效的措施，否則酸雨污染范圍會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，且危害強(qiáng)度也會(huì)加重。1.2集氣罩的種類集氣罩，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)防止其向生產(chǎn)車間及大氣擴(kuò)散，造成污染。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。（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，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，在罩內(nèi)保持一定負(fù)壓，可防止污染物的任意擴(kuò)散。特點(diǎn)：所需排風(fēng)量最小，控制效果最好，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。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。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)置排氣口外部吸（集、排）氣罩定義：通過罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起來的集氣罩。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，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。常見形式：頂吸罩、側(cè)面吸罩、底吸罩、槽邊吸氣罩接受式排氣罩定義：接受由生產(chǎn)過程（如熱過程、機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程）中產(chǎn)生或誘導(dǎo)出來的污染氣流的一種排氣罩。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)本身過程產(chǎn)生。類型：a.低懸罩（罩口高度1.5A1/2）b.高懸罩（罩口高度>1.5A1/2）工作原理吹吸式排氣罩及空氣幕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)置一吸氣口，從而形成一層空氣幕阻止污染物的散逸，同時(shí)也誘導(dǎo)污染氣流一起向排氣罩流動(dòng)。特點(diǎn)：采用氣幕抑制污染物擴(kuò)散，具有氣量小，抗干擾能力強(qiáng)，不影響工藝操作、效果好的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)方法集氣罩應(yīng)盡可能將污染源包圍起來，使污染物的擴(kuò)散限制在最小的范圍內(nèi)，以便防止橫向氣流的干擾，減少排氣量。集氣罩的吸氣方向盡可能與污染氣流運(yùn)動(dòng)方向一致，充分利用污染氣流的初始動(dòng)能。在保證控制污染的條件下，盡量減少集氣罩的開口面積，以減少排風(fēng)量；集氣罩的吸氣氣流不允許經(jīng)過人的呼吸區(qū)再進(jìn)入罩內(nèi)；集氣罩的結(jié)構(gòu)不應(yīng)妨礙人工操作和設(shè)備檢修。1.3除塵原理空氣污染物在車間的擴(kuò)散是污染物依附于氣流運(yùn)動(dòng)而擴(kuò)散的。對(duì)與生產(chǎn)過程散發(fā)大量污染物的車間，只要采用合理的方式，抗止住室內(nèi)二次氣流的運(yùn)動(dòng)，就可以控制污染物的擴(kuò)散和飛揚(yáng)，從而達(dá)到改善車間內(nèi)外空氣環(huán)境質(zhì)量的目的。在局部污染源設(shè)置集氣罩，將污染氣流捕集起來并經(jīng)凈化裝置凈化后排至室外。這是控制車間污染最常用、最有效的方法。一個(gè)完整的酸洗車間凈化系統(tǒng)分為四部分，分別是：捕集污染氣體的集氣罩，連接系統(tǒng)各組成部分的管道，吸收污染氣體的吸收塔，及排放處理完氣體的煙囪。一般的局部排氣凈化系統(tǒng)的基本組成為：集氣罩、風(fēng)管、凈化設(shè)備、引風(fēng)機(jī)、煙囪。集氣罩：集氣罩是用以捕集污染氣流的。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。風(fēng)管：在凈化系統(tǒng)中用以輸送氣流的管道稱為風(fēng)管，通過風(fēng)管使系統(tǒng)的設(shè)備和部件連成一個(gè)整體。凈化設(shè)備：為了讓防止大氣污染，當(dāng)排氣中污染物含量超過排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不需次啊用凈化設(shè)備進(jìn)行處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，才能排入大氣。即為該系統(tǒng)中的填料吸收塔。通風(fēng)機(jī)：通風(fēng)機(jī)是系統(tǒng)中氣體流動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備。為了防止通風(fēng)機(jī)的磨損和復(fù)試，通常把風(fēng)機(jī)設(shè)在凈化設(shè)備之后。煙囪：煙囪是凈化系統(tǒng)的排氣裝置。喲與凈化后延期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、懸浮或沉降到地面。為了保證污染物的地面濃度不超過環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，煙囪必須具有一定高度。集氣罩設(shè)計(jì)原則：1）對(duì)散發(fā)粉塵或有害氣體的工藝流程與設(shè)備應(yīng)采取密閉措施，盡量采用密閉罩。確定密閉罩的吸氣日位、結(jié)構(gòu)和風(fēng)速時(shí)，應(yīng)使罩內(nèi)負(fù)壓均勻，防止污染物外逸，對(duì)于散發(fā)粉塵和揮發(fā)性的污染源，應(yīng)避免過多負(fù)壓。2）當(dāng)不能或不便采用密閉罩時(shí)，可根據(jù)工藝操作要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件選擇適宜的其他開敞式集氣罩。集氣罩應(yīng)盡可能包圍或靠近有害污染源，使污染物局限在較小空間內(nèi)，并盡可能減少吸氣范圍，便于捕集和控制污染物。3）吸氣點(diǎn)的排風(fēng)量應(yīng)按防止粉塵或有害氣體擴(kuò)散到周圍環(huán)境空間的原則確定，集氣罩的吸氣應(yīng)盡可能利用污染氣流的運(yùn)動(dòng)作用。4）已被污染的吸入氣流不允許通過人的呼吸區(qū)，設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮操作人員的位置和活動(dòng)范圍。5）集氣罩的配置應(yīng)與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)一致，力求不影響工藝操作。在保證功能的前提下，應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉，便于安裝和維護(hù)管理。6）防止集氣罩周圍的紊流，應(yīng)盡可能避免或減弱干擾氣流、穿堂風(fēng)和送風(fēng)氣流等對(duì)吸氣氣流的影響。集氣罩原始資料SO3含量為30%；允許的排風(fēng)速度最大1.5m/s；車間有酸洗槽3個(gè)；相距5m。選用5%的NaOH為吸收液槽內(nèi)甲酸后溫度可達(dá)100°C允許罩內(nèi)最大負(fù)壓：25Pa；允許壓力損失：1000pa排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：1?5mg/m-3冬季環(huán)境溫度：-6C夏季環(huán)境溫度：31C當(dāng)?shù)貧鈮海?00KPa凈化系統(tǒng)布置場(chǎng)地在車間北側(cè)20-25米以內(nèi)集氣罩型號(hào)的確定按罩口氣流流動(dòng)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。利用吸入污染空氣的集氣罩稱為吸氣式集氣罩，而吹吸式集氣罩則是利用吹吸氣流來控制污染物擴(kuò)散的裝置。按集氣罩與污染源的相對(duì)位置及合適范圍，還可將吸氣式集氣罩分為密閉罩、排氣鬼、外部集氣罩、接受式集氣罩等。在酸洗車間中，由于條件的限制，無法對(duì)污染源進(jìn)行密閉，只能在污染源附近來設(shè)置排氣罩，依靠排氣罩的吸入氣流，將污染物收集。因此根據(jù)資料中生產(chǎn)工藝可知宜采用外部集氣罩中的上部傘形集氣罩。設(shè)計(jì)計(jì)算4.1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(kuò)散的斷面積，此車間里面有三個(gè)酸洗槽，每兩個(gè)間隔5m，每個(gè)酸洗槽為矩形，長為2m，寬為1m。即污染源面積2m2；集氣罩口面積約為3.75m2；長為2.5m，寬為1.5m；集氣罩口距污染源高度可設(shè)為0.8m；喇叭口高度可設(shè)為1.5m；管內(nèi)氣體速度V0可設(shè)為10m/s；吸入集氣罩氣流速度V(以輕微的速度放散到尚屬平靜的空氣中，應(yīng)控制速度在0.5-1.0m/s內(nèi))則可設(shè)vv=0.7m/s；4.2集氣罩入口風(fēng)量的確定集氣罩排風(fēng)量Qi(m3/s)，可以通過實(shí)測(cè)罩口的平均吸氣速度v0(m/S)和罩口面積A0(m)確定。Q§vA0=0.7X3.75=2.625(m3/s)流量比法吸入室內(nèi)空氣量Q,即Q=Q+Q=Q(1+Q/Q)=Q(1+K)121211Kv=(Q2/Q1、K---為流量比Kv與污染物發(fā)生量無關(guān)，只與污染源和集氣罩的相對(duì)尺寸有關(guān).查資料得(黨小慶。大氣污染控制工程技術(shù)與實(shí)踐?；瘜W(xué)工業(yè)出版社：2009)Kv在此情況下有取0.4，故流量Q=Q](1+0.4)=2.625X1.4=3.675(m3/s)=13200(m3/h)故三個(gè)集氣罩總流量為3Q=13200X3=39690(m3/h)4.3集氣罩壓力降的確定直管中的氣流速度v約為10m/s；煙塵密度P約為1.205kg/m3；查資料得(黨小慶。大氣污染控制工程技術(shù)與實(shí)踐?；瘜W(xué)工業(yè)出版社：2009)上部傘形集氣罩壓損系數(shù)E=0.25；集氣罩壓力降p=Epd=Epv2/2=0.25X1.205X102/2=15(Pa)4.4集氣罩連接管道壓力降的確定由公式得連接管道的直徑d=18.8X(Q/v)1/2=18.8X(13200/10)1/2=700(mm)由于流量不斷增大，所以管道也逐漸變粗：管道1:d1=700mm管道2:d2=950mm管道3:d3=1200mm可選用一般的除塵管道Q235型號(hào)集氣罩E=0.25，90。彎頭E=1.5一個(gè),90。彎頭合流三通E=3.0兩個(gè)，則局部壓損系數(shù)EE=0.25X3+1.5+3.0+3.0=8.252則局部壓損pm=EEX(Pv/2)=8.25X60=500(Pa)5.課程設(shè)計(jì)小結(jié)為期十天的課程設(shè)計(jì)將要結(jié)束了。在這兩周的學(xué)習(xí)中，我學(xué)到了很多，也找到了自己身上的不足，感受良多，獲益匪淺。我的主要工作是進(jìn)行集氣罩方面的設(shè)計(jì)，包括對(duì)車間情況的分析，集氣罩大小及型號(hào)的選取，以及排風(fēng)量和壓力降的計(jì)算，為后面做吸收塔，煙囪，管道的同學(xué)提供了數(shù)據(jù)，因?yàn)榧瘹庹质撬协h(huán)節(jié)的第一步，只有計(jì)算出集氣罩的流量和壓降，才能對(duì)后面的各個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以我深知這一環(huán)的重要性。通過這幾天的設(shè)計(jì)，是我對(duì)大氣污染控制工程這門課又有了在理論課上感受不到的新的認(rèn)識(shí)，理論課上，我們只是接受課本上給的數(shù)據(jù)和公式進(jìn)行習(xí)題的解答，沒有機(jī)會(huì)自主的選擇數(shù)據(jù)以及認(rèn)識(shí)到公式及數(shù)據(jù)是怎么來的，而在課程設(shè)計(jì)中就彌補(bǔ)了這方面的不足，從型號(hào)，大小等各方面，都需要我們進(jìn)行自主的選擇，有時(shí)需要反反復(fù)復(fù)的進(jìn)行驗(yàn)證才能得到一個(gè)最優(yōu)的方案，使我們清楚地認(rèn)識(shí)到，一個(gè)數(shù)據(jù)的獲得并不是那么容易，這是在理論課上永遠(yuǎn)得不到的經(jīng)驗(yàn)，所以說，理論與實(shí)踐相結(jié)合是十分重要的，實(shí)踐需要理論作支持，理論需要實(shí)踐來鞏固，；兩者有機(jī)的結(jié)合，才會(huì)使一科的知識(shí)真正學(xué)扎實(shí)，學(xué)透。對(duì)于各種設(shè)備的選擇，除了考慮性能和外型，還要考慮其運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生哪些問題并提出相關(guān)的意見，例如集氣罩，這需要對(duì)各種集氣罩的除塵機(jī)理有一定的理解，并推廣到不同型號(hào)的集氣罩。而在資料上提供的集氣罩也是五花八門，和一般的集氣罩的外型結(jié)構(gòu)都有不同之處，還有不少的參數(shù)選擇，這就要根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇了。計(jì)算過程中的問題還是比較多，做得也不是很細(xì)致。有些公式因?yàn)閿?shù)據(jù)不足沒有能夠使用上，還有一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的選取也沒有實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)作為指導(dǎo)。相信以后參加工作之后，積累了經(jīng)驗(yàn)，能更好地掌握。最后是制圖方面。這也從一方面檢驗(yàn)了我們工程制圖的能力，包括三視圖的畫法，空間想象能力和平面布置能力，這對(duì)我們而言都是一個(gè)考驗(yàn)。這也是我認(rèn)為本設(shè)計(jì)中最需要時(shí)間的一項(xiàng)工作，這一點(diǎn)是真正將理論運(yùn)用到實(shí)踐的一點(diǎn)，因?yàn)槲覀円紤]的不僅僅停留在能不能用，而要上升至好不好用的方面。這也是今后工作中要貫穿的主要職責(zé)。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅