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1、目錄一概述11.1設計目的11.2設計任務及要求11.3設計內(nèi)容11.4設計資料1二方案選擇22.1氣態(tài)污染物處理技術(shù)方法比較22.2方案選擇22.3工藝流程3三集氣罩的設計33.1集氣罩基本參數(shù)的確定33.2集氣罩入口風量的確定4四填料塔的設計54.1填料塔參數(shù)的確定54.2填料塔高度及壓降的確定8五儲液池的設計95.1儲液池尺寸計算95.2水泵的選取10六管網(wǎng)設計116.1風速和管徑的確定116.2系統(tǒng)布置流程圖116.3阻力計算11七煙囪設計137.1煙囪高度的設計137.2煙囪進出口內(nèi)徑計算147.3煙囪阻力計算14八風機的選擇158.1風量與風壓158.2動力系統(tǒng)的選擇15九結(jié)論和建

2、議15十參考文獻16十一致謝16十二附錄17一 概述1.1 設計目的通過對氣態(tài)污染物凈化系統(tǒng)的工藝設計，初步掌握氣態(tài)污染物凈化系統(tǒng)設計的基本方法。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，以及正確使用設計手冊及相關(guān)資料的能力。1.2 設計任務及要求對某化工廠酸洗硫酸煙霧治理設施進行設計，其主要內(nèi)容包括：集氣罩的設計、填料塔的設計、管網(wǎng)的布置及阻力計算等，經(jīng)過凈化后的氣體達到大氣污染物綜合排放標準（GB16297-1996）中二類區(qū)污染源大氣污染物排放限值。具體內(nèi)容包括：主要設備的設計計算；工藝管道計算及風機選擇；繪制治理設施系統(tǒng)圖及Y型管圖；編寫課程設計說明書。1.3

3、設計內(nèi)容1. 集氣罩的設計2. 填料塔的設計3. 儲液池的設計4. 管網(wǎng)的設計5. 煙囪的設計6. 設備選型1.4 設計資料1. 設計題：酸洗硫酸煙霧治理設施2. 已知條件；(1) 采用5%NaOH溶液在填料塔中吸收凈化硫酸煙霧;(2) 標準狀態(tài)下硫酸濃度為3000mg/m3，排風量為VG =0.60m3/s。經(jīng)過凈化后的氣體達到70mg/m3。二 方案選擇22.1 氣態(tài)污染物處理技術(shù)方法比較表1 處理方法對比處理方法特點適用范圍吸收法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。吸收劑必須對去除的廢氣有較大的溶解性，吸收的效果主要取決于吸收

4、劑的吸收性能和吸收設備的結(jié)構(gòu)特征。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，適合設計要求，可采用吸收法。冷凝法冷凝法利用物質(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，所以本設計不采用冷凝法。吸附法吸附法是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

5、，不適合本設計。燃燒法燃燒法是將有害氣體、蒸汽、液體轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的過程。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。2.2 方案選擇通過以上對四種方案的比較選擇，本設計采用吸收法處理硫酸煙霧，即采用5%NaOH液體在填料塔中吸收凈化硫酸霧。凈化設備為填料塔。操作情況下，氣相傳質(zhì)系數(shù)：；液相傳系數(shù)：液氣比為：2.3 工藝流程排放煙囪風機吸收塔集氣罩酸洗廢氣三 集氣罩的設計33.1 集氣罩基本參數(shù)的確定集氣罩的罩口尺寸應不小于罩子所在污染位置的污染物擴散的斷面積。如果設集氣罩連接風管的特征尺寸為d0，（圓形為直徑，方形為短邊），污染源的特征尺寸為E，集氣罩距污染源的垂直距離

6、H，集氣罩口的特征尺寸為D0，集氣罩喇叭口長度L，應滿足d0/E0.2,1.0D0/E2.0和H/E0.7（若影響操作，可適當增大）和L/d03。由酸洗槽排風量VG=0.60m3/s，可知該廠酸洗處理規(guī)模較小，故采用單個集氣罩進行廢氣收集即可。取E=800mm，H=500mm則：集氣罩下口面積：=1.13m2集氣罩下口罩裙高：=0.27m集氣罩上口直徑擬定為=250mm集氣罩喇叭口長度：=0.48m校核： 1.0=1.52.0=0.6250.7=1.923校核結(jié)果表明設計參數(shù)全部滿足設計要求3.2 集氣罩入口風量的確定冬季：環(huán)境溫度為6，加酸后槽內(nèi)溫度可達100=0.424kJ/s=0.151

7、m3/s=0.63m2取吸氣罩入口速度=0.8 m/s=0.655m3/s夏季：環(huán)境溫度為31，加酸后槽內(nèi)溫度可達100=0.248 kJ/s=0.127m3/s取吸氣罩入口速度=0.8 m/s=0.631m3/s由于冬季排風量大于夏季排風量，應以冬季排風量來計算，Q=0.655(m3/s)校核管道中風速：=13.3 (m/s),符合要求(1020m/s)上式中T溫差，K T1料槽溫度, K T2環(huán)境溫度，Kq熱量流量，kJ/sQ0-熱煙氣流量, m3/sQ最小吸入風量，m3/s 集氣罩罩口面積與污染面積之差，m2最小吸入速度，0.51.0m/s四 填料塔的設計44.1 填料塔參數(shù)的確定1.

8、填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù)(1) 擬選用陶瓷鮑爾環(huán)填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù)表2 填料參數(shù)填料類型規(guī)格mm尺寸mm比表面積m2/m3孔隙率%堆積個數(shù)n/m3干填料因子m-1陶瓷鮑爾環(huán)填料383838415078%13400356(2) 計算泛點氣速本設計采用5%NaOH溶液為吸收液,。標準狀態(tài)下酸霧含量為3000mg/m3 ，溫度為60。標準狀態(tài)下取液氣比L/G=3L/ m3=0.069%T=273+t=273+60=333K所以:=1.065 kg/ m3=1050kg/m3=0.655m3/s=2358 m3/h=1.96510-3m3/s=7.074m3/h=2511.3kg/h=7427.7kg/

9、h=0.094上式中M混合氣體的分子量QG氣體流量，m3/s或m3/h QL吸收液流量，m3/s或m3/h WG氣體的質(zhì)量流速，kg/hWL吸收液的質(zhì)量流速，kg/h查?？颂仃P(guān)聯(lián)圖取P=150mm水柱/m填料=0.13uL取1m/s，=0.95=1.92m/s上式中uf泛點氣速，m/s干填料因子，m-1(3) 計算操作氣速=1.54m/s計算塔徑，并圓整=0.74=0.8m(4) 重新計算操作氣速=1.3/s=0.68 處于的50%70%內(nèi)，符合要求(5) 校核填料直徑與塔體直徑的比=0.0480.1，符合要求(6) 校核填料塔的噴淋密度當填料dL噴minL噴min=最小潤濕率填料比表面積=0

10、.08150=12m3/(m2h)填料塔橫截面積：=0.50m2=14.15m3/(m2h) L噴min，符合要求4.2 填料塔高度及壓降的確定1. 計算填料層高度Z由資料可知標準狀態(tài)下，酸霧含量為3000mg/m3；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70mg/m3；操作情況下，氣相傳質(zhì)數(shù)為當?shù)囟敬髿鈮喝s=98kPa= y(H2SO4)= 0.069%=0.0016%=ln0.069%-ln0.0016%=3.76=27.3(L/mol)=171.8kmol/(m3h)=4.5m上式中Y1進口處氣體中硫酸的摩爾百分比 Y2出口處氣體中硫酸的摩爾百分比 NOG傳質(zhì)單元數(shù)傳

11、質(zhì)單元高度，mZ填料層高度，m2. 填料層壓降根據(jù)所取P=150mm水柱/m填料，1mmH20的壓強為9.8Pa填料層壓降為：PZ=1509.84.5=6615Pa3. 填料塔相關(guān)附件的選擇表3 填料塔附件表附件名稱裝置層高度(mm)阻力(Pa)封頭100折板除霧器200100多環(huán)管噴淋器400多孔盤式液體再分布裝置30050柵板支承板200斜口氣體分布器400400廢液收集槽400支座2004. 填料塔總高度=6.5m5. 填料塔總壓降=7365Pa五 儲液池的設計55.1 儲液池尺寸計算1. 設計容量（單位時間內(nèi)的流量減去過程中的蒸發(fā)量，此處取蒸發(fā)系數(shù)為0.2，單位時間為1h）=8.85m

12、32. 取儲液池直徑=1.5m，則儲液池高度為：=5.0m5.2 水泵的選取1. 輸水管的規(guī)格吸收液的輸送采用不易結(jié)垢，水流阻力小，耐腐蝕、高壓的PPR管，直徑取60mm；當儲液池內(nèi)水深小于0.5m時，補充吸收液。則水泵全揚程為：=6m=0.69m/s=0.001m/s直管段長度和摩擦系數(shù)都較小，所以直管段阻力損失不計，彎管R/d=1.5，=取0.17=0.08m所以水泵的全揚程為：=5.6m2. 水泵型號的選擇根據(jù)水泵的全揚程和流量，選取IS80-65-160型單級單吸離心泵，額定軸功率為0.67kW，額定電機功率為15kW。六 管網(wǎng)設計66.1 風速和管徑的確定保證管內(nèi)風速在1020m/s

13、的范圍內(nèi)，本設計采用13.3m/s，保證較小的壓力損失。考慮到廢氣中含有硫酸酸霧，風管采用耐酸合金鋼管，管徑為250mm。6.2 系統(tǒng)布置流程圖見附錄6.3 阻力計算1. 由4.1.1計算得混合氣體密度=1.065 kg/ m3單位摩擦阻力的修正系數(shù)為：=0.90=0.97查得材料制作風管的粗糙度表，薄合金板K=0.150.18，取K=0.15=1.182. 各管段阻力計算如下：管段1-2-3沿程阻力損失：根據(jù)d1-2-3=250mm,V1-2-3=13.3m/s，查“全國通用通風管道計算表”得單位摩擦阻力Rm=0.836mmH20，則=1.7Pa局部阻力損失：集氣罩=0.11；插板閥=0.1

14、；90彎頭，R/d=1.5，=0.17=35.8Pa管段3-4-5沿程阻力損失：根據(jù)d3-4-5=250mm,V3-4-5=13.3m/s，查“全國通用通風管道計算表”得單位摩擦阻力Rm=0.836mmH20，則=27.9Pa局部阻力損失：90彎頭，R/d=1.5，=0.17，數(shù)量2個=32.0Pa管段6-7-8沿程阻力損失：根據(jù)d6-7-8=250mm,V6-7-8=13.3m/s，查“全國通用通風管道計算表”得單位摩擦阻力Rm=0.836mmH20，則=88.6Pa局部阻力損失：90彎頭，R/d=1.5，=0.17，數(shù)量3個=48.0Pa管段8-9沿程阻力損失：根據(jù)d8-9=250mm,V

15、8-9=13.3m/s，查“全國通用通風管道計算表”得單位摩擦阻力Rm=0.836mmH20，則=21.1Pa局部阻力損失：天圓地方連接管，=0.1，數(shù)量2個=18.8Pa表4 硫酸煙霧凈化系統(tǒng)阻力計算管段編號流速/ms-1直徑/mm動壓/Pa局部阻力損失沿程阻力損失總阻力/Pa備注局部阻力系數(shù)局部阻力損失/Pa單位摩擦阻力/Pa長度/m沿程阻力損失/Pa1-2-313.325090.5集氣罩 0.1135.88.440.21.737.5插板閥 0.1090彎頭 0.173-4-513.325090.590彎頭2 0.3432.08.441.527.959.9p=37.5+59.9=97.41

16、.70.15-61.38000.86吸收塔7365p=97.4+7365=7462.46-7-813.325090.590彎頭3 0.5148.08.443.988.6136.6p=7462.4+136.6=75996.68-913.325090.5天圓地方2 0.2018.88.442.021.139.9p=7599+39.9=7638.99-107.533030.0煙囪106.1p=7638.9+106.1=7745七 煙囪設計77.1 煙囪高度的設計煙囪的有效源高H為：=4.6m煙囪的幾何高度Hs為：Hs=H-H4.6m上式中 Q排放源強，mg/su煙囪出口處平均風速，m/s c0大氣H

17、2SO4環(huán)境目標值，mg/m3cb大氣H2SO4背景濃度，mg/m3垂直擴散參數(shù)與橫向擴散參數(shù)之比，0.51.0H煙氣抬升高度，m大氣污染物綜合排放標準GB16297-1996中規(guī)定酸洗廢氣排放煙囪不應低于15m，所以本設計中煙囪高度取15m。7.2 煙囪進出口內(nèi)徑計算煙囪出口處煙氣流速為該處平均風速的1.5倍，所以=7.5m/s=0.33m為提高煙囪穩(wěn)固性，取煙囪底部外徑為1m。7.3 煙囪阻力計算煙囪抽力Pc為：= 21.4Pa上式中H產(chǎn)生抽力的管道高度，mta外部空氣溫度，tf計算管段中煙氣的平均溫度，B大氣壓力，Pa沿程阻力損失：根據(jù)Ds=330mm,V8-9=7.5m/s，查“全國通

18、用通風管道計算表”得單位摩擦阻力Rm=0.220mmH20，則=33.3Pa局部阻力損失：風管與煙囪接口，=0.1=94.2Pa煙囪的總壓降為：=106.1Pa八 風機的選擇88.1 風量與風壓風機風量Q為：m3/h風機風壓Pr為：=8519Pa8.2 動力系統(tǒng)的選擇查閱風機手冊可選用9-19型高壓離心通風機（No5.6），配套電機為Y160M1-2，功率為11kW。主要設備及構(gòu)筑物九 結(jié)論和建議本設計結(jié)構(gòu)簡單緊湊，便于建設及管理，適用于單酸洗池，排風量為0.6m3/s左右的小型工廠，如酸洗池數(shù)量增加，可增加集氣罩的數(shù)量，并相應增加風管直徑，適當擴大填料塔的塔徑及塔高，以保證廢氣處理效果。十

19、參考文獻1 郝吉明，馬廣大，王書肖. 大氣污染控制工程(第三版). 北京：高等教育出版社. 20102 吳忠標. 實用環(huán)境工程手冊大氣污染控制工程. 化學工業(yè)出版社. 20013 童華. 環(huán)境工程設計. 化學工業(yè)出版社. 20094 魏先勛. 環(huán)境工程設計手冊(修訂版). 湖南科學技術(shù)出版社. 20025 劉天齊. 三廢處理技術(shù)手冊(廢氣卷). 化學工業(yè)出版社. 19996 續(xù)魁昌. 分機手冊. 機械工業(yè)出版社. 19997 郭東明. 硫氮污染防治工程技術(shù)極其應用. 化學工業(yè)出版社. 20018鄭銘. 環(huán)保設備. 化學工業(yè)出版社. 20069季學李，羌寧. 空氣污染控制工程. 化學工業(yè)出版社.

20、 200510全國通用通風管道計算表. 中國建筑工業(yè)出版社. 197711 9-19、9-26型高壓離心通風機說明書十一 致謝本次大氣課程設計讓我獲得了很多環(huán)保工程設計方面的知識和經(jīng)驗，感謝老師及其他同學對我的支持和幫助，在今后的學習個工作中我會努力為環(huán)保事業(yè)做出貢獻，謝謝大家！十二 附錄主要設備及構(gòu)筑物一覽表名稱尺寸參數(shù)數(shù)量備注設備集氣罩d上=250mm，d下=1.2m，L=0.48m1個90彎頭（風管）d=250mmd/R=1.56個90彎頭（水管）d=60mmd/R=1.52個耐酸合金鋼管d=250mmRm=8.44PaL總=9.6mPPR水管d=60mmL總=7.5m轉(zhuǎn)子流量計1個測量范圍7.1m3/h陶瓷鮑爾環(huán)填料38384382.3m3折板除霧器P=100Pa1個多環(huán)管噴淋器d=700mm1個多孔盤式液體再分布裝置P=50Pa1個斜口氣體分布器P=400Pa1個水泵IS80-65-160型單級單吸離心泵1臺電機功率15kW風機及電機9-19型高壓離心通風機No5.6，配套電機為Y160M1-21臺電機功率為11kW構(gòu)筑物填料塔D=0.8m，H=6.5m1座儲液池D=1.5m，H=5.0m1座煙囪D上=0.33m，D下=1m，H=15m1座填料塔示意圖21管網(wǎng)系統(tǒng)圖