大气污染控制课程设计

大气污染控制工程课程设计-1-目录一、课程设计任务书.........................................2二、集气罩的设计...........................................32.1集气罩的基本形式.....................................32.2集气罩的设计原则.....................................42.3集气罩的选择.........................................42.4集气罩的参数确定.....................................4三、除尘器的设计...........................................73.1冶金粉尘的介绍.......................................73.2除尘器的类型及优缺点.................................73.3除尘器的选型.........................................73.4电除尘器的设计和选型.................................8四、确定计算环路进行除尘系统管网阻力计算...................94.1相关参数.............................................94.2管径和压力损失计算..................................104.3并联管路压力平衡....................................144.4除尘系统总压力损失..................................14五、选择通风机和电动机....................................155.1公式介绍............................................155.2选择通风机和电动机..................................16参考文献.................................................16大气污染控制工程课程设计-2-一、课程设计任务书一、课程设计题目：除尘系统的设计二、设计参数和指标：某冶金车间除尘系统管道布置如图所示，系统内的空气平均温度为20℃，该地区大气压力为1.013×105Pa。1、设计参数有三个集气罩1、2、3，其流量分别为4850m3/h、3450m3/h、3350m3/h。2、设计指标气体的含尘浓度为10g/m3，η≥93%。三、设计内容：1、集气罩的设计；2、除尘器的设计，确定除尘器的型号；3、确定计算环路，进行除尘系统管网阻力计算；4、风机、电机的选择。四、课程设计结果：书面报告1、正文：宋体，5号字；1号标题小四号字；2、行间距：20磅；3、页眉（大气污染控制工程课程设计）、页码：如-1-；4、所有公式必须用公式编辑器进行编辑；5、表格必须三线表。化工学院盐湖系环境工程教研室123大气污染控制工程课程设计-3-二、集气罩的设计2.1集气罩的基本形式按罩口气流流动方式可将集气罩分为两大类:吸气式集气罩和吹吸式集气罩。利用吸气气流捕集污染空气的集气罩称为吸气式集气罩,而吹吸式集气罩则是利用吹吸气流来控制污染物扩散的装置。按集气罩与污染源的相对位置及围挡情况,还可以将吸气式集气罩分为密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩。(1)密闭罩密闭罩是将污染源的局部或整体封闭起来的一种集气罩.其特点为所需排风量小,控制效果好,且不受室内横向气流的干扰。按密闭罩的阻挡范围和结构特点,可将其分为局部密闭罩、整体密闭罩和大容积密闭罩。a.局部密闭罩:容积比较小,工艺设备大部分露在罩外,方便操作和设备检修,一般适用于污染气流速度较小的,且连续发散的地点。b.整体密闭罩容积较大,将污染源全部或大部分密闭起来,只把设备需要经常观察和维修的部分留在罩外,罩本身基本上成为独立整体,容易做到严密,适用于有振动且气流速度较大的场合。c.大容积密闭罩:罩内容积大,可以缓冲污染气流,减少局部正压,设备检修可在罩内进行.适用于多点、阵发性、污染气流速度大的设备或地点。(2)排气柜排气柜也成为箱式集气罩。由于生产工艺需要,在罩上开有较大的操作孔。操作时,通过空口吸入的气流来控制污染物外溢。其特点是控制效果好,排风量比密闭罩大,而小于其他形式集气罩。(3)外部集气罩由于工艺条件的限制,有时无法对污染源进行密封,则只能在其周围附近设置外部集气罩。外部集气罩依靠罩口外吸入气流的运动而实现捕集污染物的目的。外部集气罩形式多样,按集气罩与污染源的相对位置可将其分为四类:上部集气罩,下部集气罩,侧吸罩和槽边集气罩。由于外部集气罩吸气方向与污染气流运动方向往往不一致,一般需要较大的风量才能控制污染气流的扩散,而且容易受室内横向气流的干扰,致使捕集效率降低。(4)接受式集气罩有些生产过程或设备本身会产生或诱导气流运动,并带动污染物一起运动,如由于加热或惯性作用形成的污染气流。接受式集气罩即沿污染气流流动方向设置集气罩口,污染气流便可借助自身的流动能量进入罩口。大气污染控制工程课程设计-4-(5)吹吸式集气罩当外部集气罩与污染源距离较大,单纯的依靠罩口的抽吸作用往往控制不了污染物的扩散.则可以在外部集气罩的对面设置吹气口,将污染气流吹向外部集气罩的吸气口,以提高控制效果。一般把这类依靠吹吸气流的综合作用来控制污染气流扩散的集气方式称为吹吸式集气罩。由于吹出气流的速度衰减的慢,以及气幕的作用,使室内空气混入量大为减少,所以达到同样的控制效果时,要比单纯采用外部集气罩节约风量,且不易受室内横向气流的干扰。2.2集气罩的设计原则集气罩的设计原则:a.对发散粉尘和有害气体的工艺流程与设备应采取密闭措施,尽量采用密闭罩.b.当不能或不便采用密闭罩时,可根据工艺要求和技术经济条件选择适宜的其他开敞式集气罩,集气罩应尽可能包围或靠近有害污染源,使污染物局限在较小的空间内,并尽可能的减少吸气范围.c.集气罩的吸气方向应尽可能与污染气流一致方向,充分利用污染气流的初始动能.d.保证控制污染物的条件下,尽量减少集气罩的开口面积,以减少排气量.e.集气罩的结构不应该妨碍人工操作和设备维修.f.防止集气罩周围的紊流,应尽可能避免或减弱干扰气流,穿堂风和送风气流等对吸气气流的影响.2.3集气罩的选择1)由于在冶金车间中，污染源不集中,重矿物粉尘扩散范围大,无法对污染源进行密闭，则只能在其附近设置外部集气罩。2)外部集气罩依靠罩口外吸入气流的运动而实现捕集污染物的目的，因此根据图中集气罩的方位和集气的效果：1、2、3集气罩均用外部集气罩（四周有边圆形罩口）；其中，1集气罩用侧吸罩，2、3集气罩用上部集气罩。3)为了提高集气罩的控制效果，减少无效气流的吸入，罩口增加法兰边，而且集气罩的扩张角α不应大于60°。2.4集气罩的参数确定2.4.1公式介绍外部集气罩吸风量的计算，罩口为圆形或矩形(宽长比B／L≥0.2)，沿罩子轴线的气流速度衰减公式为[1]：002010AAxCuux式中：u0——罩口气流速度，m/s；ux——控制点的控制速度，m/s；C——与集气罩的结构形状和设置情况有关的系数，前面无障碍，有边的集气罩取大气污染控制工程课程设计-5-C=0.75[2]。x——罩口到控制点的距离，m；A0——罩口面积，m3；外部集气罩吸风量公式：00AuQ于是：xuAxCQ)10(022.4.2相关参数的确定污染源的控制速度vx[3]污染物的产生状况举例控制速度m/s以轻微的速度放散到相当平静的空气中蒸气的蒸发,气体或烟气敞口容器中外逸0.25-0.5以轻微的速度放散到尚属平静的空气中喷漆室内喷漆,断续的倾倒有尘屑的干物料到容器中,焊接0.5-1.0以相当大的速度放散出来,或放散到空气运动迅速的区域翻砂,脱模,高速(大于1m/s)皮带运输机的转运点,混合,装袋或装箱1.0-2.5以高速放散出来,或是放散到空气运动迅速的区域磨床,重破碎,在岩石表面工作2.5-10冶金车间中多为重矿物粉尘，因此粉尘的控制速度取为1.5m/s,控制距离取为0.2m。2.4.3集气罩参数的计算○1号集气罩：已知排风量/hm=Q314850，750.C=查表（大气污染控制工程书表13—2），控制速度取为m/s.=ux51，控制距离m.x=20根据公式：x)u+AxQ=C(021024dAπ代入数据得：5.1)42.010(75.03600485022d解得：md0079.11取md05.11反算排风量：hmQ/12.512536005.1)405.114.32.010(75.0322'1大气污染控制工程课程设计-6-11QQ核算后排风量符合要求○2号集气罩：已知排风量/hm=Q323450，750.C=查表（大气污染控制工程书表13—2），控制速度取为m/s.=ux51，控制距离m.x=20根据公式：x)u+AxQ=C(021024dAπ代入数据得：5.1)42.010(75.03600345022d解得：md7587.02取md80.02反算排风量：hmQ/72.365436005.1)480.014.32.010(75.0322'222QQ核算后排风量符合要求○3号集气罩：已知排风量/hm=Q333350，750.C=查表（大气污染控制工程书表13—2），控制速度取为m/s.=ux51，控制距离m.x=20根据公式：x)u+AxQ=C(021024dAπ代入数据得：5.1)42.010(75.03600335022d解得：md7377.03取md75.03反算排风量：hmQ/33.340836005.1)475.014.32.010(75.0322'333QQ核算后排风量符合要求大气污染控制工程课程设计-7-三、除尘器的设计3.1冶金粉尘的介绍3.1.1冶金粉尘的概述钢铁冶炼粉尘是钢铁生产过程中产生的粉末状物质，是钢铁工业的主要大气污染物之一。冶金粉尘分为：由物料的破碎,筛分,运输过程和堆料场所散发的粉尘,一般称为工业粉尘；在钢铁冶炼、加工过程各种炉窑排放的高温烟气中含有的烟尘.3.1.2冶金粉尘的物理性质粉尘的性质与其发生源有关。一般由物料的破碎,筛分,输送过程散发到空气中的粉尘,其化学成分,真密度等物理性质与原物料近似,颗粒较粗,大颗粒可达数百微米,炉窑烟尘是在金属冶炼或加热过程中,因物理化学过程产生的升华物或蒸气,在空气中凝结或氧化而形成的固体颗粒物,如氧气转炉烟尘,吹氧平炉烟尘,电炉烟尘等,主要是金属氧化物,颗粒很细,大都是随高温烟气经烟囱排放的。3.2除尘器的类型及优缺点1.重力沉降室通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置.优点有:结构简单,投资少,压力损失小(一般为50~130Pa),维修管理容易.但它的体积大,效率低,只能作为高效除尘的预除尘装置,除去较大和较重的粒子.2.旋风除尘器旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置.它具有结构简单,应用广泛,种类繁多等优点.3.电除尘器电除尘器是含气体在通过高压电场进行的电离的过程,使尘粒荷电,并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上,将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备.其优点压力损失小,处理烟气量大,耗能低,对细粉尘有很高的捕集效率,可在高温或强腐蚀性气体下操作.4袋式除尘器袋式除尘器是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置,采用滤纸或玻璃纤维等填充层作滤料的空气过滤器,主要用于通风及空气调节方面的气体净化.5.湿式除尘器湿式除尘器是使含尘气体与液体(一般为水)密切接触,利用水滴和颗粒的惯性碰撞