目錄一概述11.1設(shè)計(jì)目的11.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求11.3設(shè)計(jì)內(nèi)容11.4設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)33.1集氣罩基本參數(shù)的確定33.2集氣罩入口風(fēng)量的確定4四填料塔的設(shè)計(jì)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(chǔ)液池的設(shè)計(jì)95.1儲(chǔ)液池尺寸計(jì)算95.2水泵的選取10六管網(wǎng)設(shè)計(jì)116.1風(fēng)速和管徑的確定116.2系統(tǒng)布置流程圖116.3阻力計(jì)算11七煙囪設(shè)計(jì)137.1煙囪高度的設(shè)計(jì)137.2煙囪進(jìn)出口內(nèi)徑計(jì)算147.3煙囪阻力計(jì)算14八風(fēng)機(jī)的選擇158.1風(fēng)量與風(fēng)壓158.2動(dòng)力系統(tǒng)的選擇15九結(jié)論和建議15十參考文獻(xiàn)16十一致謝16十二附錄17一 概述1.1 設(shè)計(jì)目的通過對(duì)氣態(tài)污染物凈化系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)，初步掌握氣態(tài)污染物凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。培養(yǎng)利用已學(xué)理論知識(shí)，綜合分析問題和解決實(shí)際問題的能力，繪圖能力，以及正確使用設(shè)計(jì)手冊(cè)及相關(guān)資料的能力。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求對(duì)某化工廠酸洗硫酸煙霧治理設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括：集氣罩的設(shè)計(jì)、填料塔的設(shè)計(jì)、管網(wǎng)的布置及阻力計(jì)算等，經(jīng)過凈化后的氣體達(dá)到大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（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(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算；工藝管道計(jì)算及風(fēng)機(jī)選擇；繪制治理設(shè)施系統(tǒng)圖及Y型管圖；編寫課程設(shè)計(jì)說明書。1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 集氣罩的設(shè)計(jì)2. 填料塔的設(shè)計(jì)3. 儲(chǔ)液池的設(shè)計(jì)4. 管網(wǎng)的設(shè)計(jì)5. 煙囪的設(shè)計(jì)6. 設(shè)備選型1.4 設(shè)計(jì)資料1. 設(shè)計(jì)題：酸洗硫酸煙霧治理設(shè)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下硫酸濃度為3000mg/m3，排風(fēng)量為VG =0.60m3/s。經(jīng)過凈化后的氣體達(dá)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(duì)比處理方法特點(diǎn)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(duì)廢氣進(jìn)行吸收，再利用廢氣分子和吸收劑物理性質(zhì)的差異進(jìn)行分離。吸收劑必須對(duì)去除的廢氣有較大的溶解性，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。適用于氣態(tài)污染物濃度較高、溫度較低和壓力較高的場(chǎng)合。分析該廠廢氣，適合設(shè)計(jì)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?jǐn)?shù)在10-2以上的有機(jī)蒸汽，不適合處理低濃度的有機(jī)氣體，分析該廠廢氣，該方法運(yùn)行成本高，所以本設(shè)計(jì)不采用冷凝法。吸附法吸附法是當(dāng)廢氣與多孔性固體接觸時(shí)，利用固體表面存在的未平衡的分子吸引力或化學(xué)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(jì)。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(duì)四種方案的比較選擇，本設(shè)計(jì)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(shè)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(fēng)機(jī)吸收塔集氣罩酸洗廢氣三 集氣罩的設(shè)計(jì)33.1 集氣罩基本參數(shù)的確定集氣罩的罩口尺寸應(yīng)不小于罩子所在污染位置的污染物擴(kuò)散的斷面積。如果設(shè)集氣罩連接風(fēng)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H，集氣罩口的特征尺寸為D0，集氣罩喇叭口長(zhǎng)度L，應(yīng)滿足d0/E0.2,1.0D0/E2.0和H/E0.7（若影響操作，可適當(dāng)增大）和L/d03。由酸洗槽排風(fēng)量VG=0.60m3/s，可知該廠酸洗處理規(guī)模較小，故采用單個(gè)集氣罩進(jìn)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(zhǎng)度：=0.48m校核： 1.0<=1.5<2.0=0.625<0.7=1.92<3校核結(jié)果表明設(shè)計(jì)參數(shù)全部滿足設(shè)計(jì)要求3.2 集氣罩入口風(fēng)量的確定冬季：環(huán)境溫度為6，加酸后槽內(nèi)溫度可達(dá)100=0.424kJ/s=0.151m3/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(dá)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(fēng)量大于夏季排風(fēng)量，應(yīng)以冬季排風(fēng)量來計(jì)算，Q=0.655(m3/s)校核管道中風(fēng)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(fēng)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(shè)計(jì)44.1 填料塔參數(shù)的確定1. 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(gè)數(shù)n/m3干填料因子m-1陶瓷鮑爾環(huán)填料383838415078%13400356(2) 計(jì)算泛點(diǎn)氣速本設(shè)計(jì)采用5%NaOH溶液為吸收液,。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下酸霧含量為3000mg/m3 ，溫度為60。標(biāo)準(zhǔn)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/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查埃克特關(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(diǎn)氣速，m/s干填料因子，m-1(3) 計(jì)算操作氣速=1.54m/s計(jì)算塔徑，并圓整=0.74=0.8m(4) 重新計(jì)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=0.048<0.1，符合要求(6) 校核填料塔的噴淋密度當(dāng)填料d<75mm時(shí)，填料的最小潤(rùn)濕率為0.08m3/(m2h)，要求L噴>L噴minL噴min=最小潤(rùn)濕率填料比表面積=0.08150=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(jì)算填料層高度Z由資料可知標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，酸霧含量為3000mg/m3；查大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，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(dāng)?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(jìn)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(qiáng)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(chǔ)液池的設(shè)計(jì)55.1 儲(chǔ)液池尺寸計(jì)算1. 設(shè)計(jì)容量（單位時(shí)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(shí)間為1h）=8.85m32. 取儲(chǔ)液池直徑=1.5m，則儲(chǔ)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(dāng)儲(chǔ)液池內(nèi)水深小于0.5m時(shí)，補(bǔ)充吸收液。則水泵全揚(yáng)程為：=6m=0.69m/s=0.001m/s直管段長(zhǎng)度和摩擦系數(shù)都較小，所以直管段阻力損失不計(jì)，彎管R/d=1.5，=取0.17=0.08m所以水泵的全揚(yáng)程為：=5.6m2. 水泵型號(hào)的選擇根據(jù)水泵的全揚(yáng)程和流量，選取IS80-65-160型單級(jí)單吸離心泵，額定軸功率為0.67kW，額定電機(jī)功率為15kW。六 管網(wǎng)設(shè)計(jì)66.1 風(fēng)速和管徑的確定保證管內(nèi)風(fēng)速在1020m/s的范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)采用13.3m/s，保證較小的壓力損失?？紤]到廢氣中含有硫酸酸霧，風(fēng)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(jì)算1. 由4.1.1計(jì)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(fēng)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(jì)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(guó)通用通風(fēng)管道計(jì)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；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(guó)通用通風(fēng)管道計(jì)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(gè)=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(guó)通用通風(fēng)管道計(jì)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(gè)=48.0Pa管段8-9沿程阻力損失：根據(jù)d8-9=250mm,V8-9=13.3m/s，查“全國(guó)通用通風(fēng)管道計(jì)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(gè)=18.8Pa表4 硫酸煙霧凈化系統(tǒng)阻力計(jì)算管段編號(hào)流速/ms-1直徑/mm動(dòng)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(zhǎng)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=97.41.70.15-61.38000.86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(shè)計(jì)77.1 煙囪高度的設(shè)計(jì)煙囪的有效源高H為：=4.6m煙囪的幾何高度Hs為：Hs=H-H<4.6m上式中 Q排放源強(qiáng)，mg/su煙囪出口處平均風(fēng)速，m/s c0大氣H2SO4環(huán)境目標(biāo)值，mg/m3cb大氣H2SO4背景濃度，mg/m3垂直擴(kuò)散參數(shù)與橫向擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)GB16297-1996中規(guī)定酸洗廢氣排放煙囪不應(yīng)低于15m，所以本設(shè)計(jì)中煙囪高度取15m。7.2 煙囪進(jìn)出口內(nèi)徑計(jì)算煙囪出口處煙氣流速為該處平均風(fēng)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(jì)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(jì)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(guó)通用通風(fēng)管道計(jì)算表”得單位摩擦阻力Rm=0.220mmH20，則=33.3Pa局部阻力損失：風(fēng)管與煙囪接口，=0.1=94.2Pa煙囪的總壓降為：=106.1Pa八 風(fēng)機(jī)的選擇88.1 風(fēng)量與風(fēng)壓風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q為：m3/h風(fēng)機(jī)風(fēng)壓Pr為：=8519Pa8.2 動(dòng)力系統(tǒng)的選擇查閱風(fēng)機(jī)手冊(cè)可選用9-19型高壓離心通風(fēng)機(jī)（No5.6），配套電機(jī)為Y160M1-2，功率為11kW。主要設(shè)備及構(gòu)筑物九 結(jié)論和建議本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，便于建設(shè)及管理，適用于單酸洗池，排風(fēng)量為0.6m3/s左右的小型工廠，如酸洗池?cái)?shù)量增加，可增加集氣罩的數(shù)量，并相應(yīng)增加風(fēng)管直徑，適當(dāng)擴(kuò)大填料塔的塔徑及塔高，以保證廢氣處理效果。十 參考文獻(xiàn)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(biāo). 實(shí)用環(huán)境工程手冊(cè)大氣污染控制工程. 化學(xué)工業(yè)出版社. 20013 童華. 環(huán)境工程設(shè)計(jì). 化學(xué)工業(yè)出版社. 20094 魏先勛. 環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊(cè)(修訂版). 湖南科學(xué)技術(shù)出版社. 20025 劉天齊. 三廢處理技術(shù)手冊(cè)(廢氣卷). 化學(xué)工業(yè)出版社. 19996 續(xù)魁昌. 分機(jī)手冊(cè). 機(jī)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(yīng)用. 化學(xué)工業(yè)出版社. 20018鄭銘. 環(huán)保設(shè)備. 化學(xué)工業(yè)出版社. 20069季學(xué)李，羌寧. 空氣污染控制工程. 化學(xué)工業(yè)出版社. 200510全國(guó)通用通風(fēng)管道計(jì)算表. 中國(guó)建筑工業(yè)出版社. 197711 9-19、9-26型高壓離心通風(fēng)機(jī)說明書十一 致謝本次大氣課程設(shè)計(jì)讓我獲得了很多環(huán)保工程設(shè)計(jì)方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，感謝老師及其他同學(xué)對(duì)我的支持和幫助，在今后的學(xué)習(xí)個(gè)工作中我會(huì)努力為環(huán)保事業(yè)做出貢獻(xiàn)，謝謝大家！十二 附錄主要設(shè)備及構(gòu)筑物一覽表名稱尺寸參數(shù)數(shù)量備注設(shè)備集氣罩d上=250mm，d下=1.2m，L=0.48m1個(gè)90彎頭（風(fēng)管）d=250mmd/R=1.56個(gè)90彎頭（水管）d=60mmd/R=1.52個(gè)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(jì)1個(gè)測(cè)量范圍<7.1m3/h陶瓷鮑爾環(huán)填料38384382.3m3折板除霧器P=100Pa1個(gè)多環(huán)管噴淋器d=700mm1個(gè)多孔盤式液體再分布裝置P=50Pa1個(gè)斜口氣體分布器P=400Pa1個(gè)水泵IS80-65-160型單級(jí)單吸離心泵1臺(tái)電機(jī)功率15kW風(fēng)機(jī)及電機(jī)9-19型高壓離心通風(fēng)機(jī)No5.6，配套電機(jī)為Y160M1-21臺(tái)電機(jī)功率為11kW構(gòu)筑物填料塔D=0.8m，H=6.5m1座儲(chǔ)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