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酸洗废气课程设计


Changzhou

University

本 科 课 程 设 计 任 务 书

课程名称: 专 班 姓 业: 级: 名:

大气污染控制工程 环境工程

指导教师姓名: 指导教师职称:

环 境 与 安 全 工 程 学 院

编制人:

李英柳

王晋

2012 年 6 月

大气污染控制工程课程设计任务书
一、课程设计的题目
酸洗废气净化系统设计

二、课程设计的目的
通过对气态污染物净化系统的工艺设计,初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方 法。 了解工程设计的内容、 方法及步骤, 确定大气污染控制系统的设计方案、 进行设计计算、 培养学生利用已学理论知识,综合分析问题和解决实际问题的能力,培养学生绘制工程图、 使用技术资料、编写设计说明书的能力。

三、设计任务
某厂生产用金刚砂,经湿式研磨后,需加浓硫酸酸洗处理。加酸时,有大量蒸汽、酸雾 及有害气体生成,对车间环境及工人身体健康造成严重危害。为此,需要对酸洗产生的废气 进行治理,以改善车间的环境及工人的操作条件。要求设计的净化系统效果好、操作方便、 投资省,并且达到排放标准。

三、设计原始资料
酸洗时,工人将预先装入金刚砂的φ700mm 的圆筒形料槽,沿酸洗槽前方的轨道,推 入酸洗槽位置后,向料槽中加入浓硫酸,并不断搅拌。酸洗完后,将料槽推出卸料;重新装 入一筒新料进行酸洗。故酸洗为间断操作,加酸后槽内温度可达 100℃以上。 废气特点 废气成分:近似空气,标准状态下酸雾含量为 3210mg/m3; 废气温度:60℃。 气象资料 气温:冬季:-6℃ ; 大气压力:冬季:97.86kPa; 夏季:31℃ 夏季:95.72kPa

图 1 集气罩示意图

四、设计内容和要求
1. 设计计算书

设计说明书按设计程序编写、包括方案的确定,设计计算、设备选择和有关设计的简 图等内容。课程设汁说明书有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分,文字应简 明、通顺、内容正确完整,书写工整、装订成册。 (1)净化方案的确定 (2)净化设备的选择及计算 (3)确定集气罩的形式,并计算集气罩的排气量及压力损失; (4)设备与管道布置 (5)系统阻力及管网阻力平衡计算 (6)风机及配用电机的选择与确定 (7)需要说明的其它问题 2.绘制设计图纸 (1)净化系统平面布置图(2 号) (2)净化系统立面图(2 号) (3)净化系统的系统图(2 号) 图纸的幅面/图线应符合国家标准,图面布置均匀,符合制图规范要求。系统图应按比 例绘制、标出设备、并附明细表。图中设备管件应标注编号,编号应与系统图对应。布置图 应按比例绘制。在平面布置图中应有风向标志(或指北针)。

五、设计程序
1. 研究并分析设计资料,针对设计任务与目的确定净化方案,此次采用碱液吸收法处 理含硫酸烟雾。 2. 确定排气罩的结构形式,尺寸大小,排风量及压力损失。排气罩的选择原则:既要 控制住污染源,又要较小的排风量,且不妨碍工人的操作。 3 填料塔的设计计算,选择所用的填料,计算塔径及填料层高度,选择喷淋装置和除雾 装置,确定进出气管的形式,填料塔的总高度,计算填料塔的阻力。 4. 进行净化系统设备及管道布置,并绘制布置图。管道布置应力求简单紧凑,缩短管 线,减小占地面积和空间,节省投资,方便安装,调节和维修。 5 计算系统的总阻力,选择系统所用的风机和电动机。 6 绘制设计图纸,并编制主要设备材料表。 7 编写设计说明书。

六、课程设计的配套教材及参考资料
[1]郝吉明,马广大等编著.《大气污染控制工程》,北京:高等教育出版社.2002 [2]Noel de Nevers 主编.《大气污染控制工程》 (影印版) (第 2 版). 北京:清华大学出版 社.2000 [3]刘景良 主编.《大气污染控制工程》, 北京: 中国轻工业出版社.2002 [4]粱丽明,彭林 著.《城市大气有机物污染》,北京: 煤炭工业出版社.2000 [5]赵毅,李守信主编.《有害气体控制工程》,北京: 化学工业出版社.2001 [6]林肇信主编. 《大气污染控制工程》 北京:高等教育出版社.1991

大气污染控制工程课程设计指导书
一、确定净化方案 此次课程设计要求采用液体吸收进行净化。即采用 5%-8%的 NaOH 在填料塔中吸收净 化硫酸烟雾。 操作情况下,气相传质系数 kGa=144kmol/(m3·h·atm) (1atm=101325Pa), 液相传质系数 kLa=0.7h-1, 推荐液气比为 L/G=2.5~4.5L/ m3, 二、集气罩的设计 1、集气罩基本参数的确定: 集气罩的罩口尺寸不应小于罩子所在污染位置的污染物扩散的断面积。如果设集气罩 连接风管的特征尺寸为 d。 (圆形为直径, 方形为短边) 污染物的特征尺寸为 d(圆形为直径, , 方行为短边),集气罩距污染源的垂直距离 H,集气罩口的特征尺寸为 Do(圆形为直径,方 形为短边),集气罩喇叭口长度 h2,则应满足 d0/d>0.2, 1.0<D0/d<2.0 , H/d<0.7(若影响 操作,可适当增大)和 h2/d0<=0.3。 2、 集气罩入口风量的确定 Δ T=T1- T2(K) 式中Δ T——温差,K; T1——料槽温度,K; T2——环境温度,K。 q =0.0025Δ T1.25·F 式中 q——热量流率,kJ/s; F——污染源断面积,m2 。 热烟气流量 Q0 为 Q0=0.381(qHF2) 1/3 式中 H——集气罩距污染源的垂直距离,m。 最小吸入风量 Q=Q0+v?F? 式中 Q——最小吸入风量,m3/s; v?——最小吸入速度,0.1-1.0m/s; F?——集气罩罩口面积与断面面积之差,m2。 式中 F0---集气罩罩口面积,m2 三、 填料塔的设计 1、 填料塔参数确定 (1)拟选用填料的规格及相关参数; (2)计算泛点气速 uf ,由公式 L/G=(WL/ML)/(WG/Mm),可计算出 WL/WG 的值,进而计算 WL/WG(ρ G/ρ L)0.5 的值,通过查阅埃克特通用关联图可得(uf2Φ /g) ×(ρ G/ρ L)μ L 0.2 的值, 通过反算可得泛点气速 uf (3)计算操作气速 u[(0.6-0.9) uf]; (4)计算塔径 D=(4VG/π u)1/2,并进行圆整; (5)利用圆整后的塔径重新计算操作气速 u; (6)校核填料直径和塔体直径的比(应小于 1/8~1/10)

(7)校核填料塔的喷淋密度[当填料 d<75mm 时,填料的最小润湿率为 0.08m3/(m2·h)] 2、填料层高度确定 (1)填料层高度 Z 的计算 可采用相关计算公式(图解法,解析法或近似梯形法)进行计 算。 (2)填料塔床层压降 填料层的压降可分为 干填料层压降和有喷淋情况的压降。干填料 层的压降可视为气流通过多孔层的阻力,湍流使压降基本上与气速平方成正比。有喷淋时, 填料表面覆有液膜,其空隙率,比表面,流体力学状况均随气液流速的改变而发生变化,情 况较复杂。 填料层压降的计算方法有多种,本文主要介绍埃克特压降通用关联图方法,该图中除 液泛线外,还有许多等压降线。由已知的参数(气液负荷,物性)及所用填料的压降填料因 子(代替填料因子)计算出该图的纵坐标与横坐标值,查图可得相应压降曲线值,即为气流 通过每米填料层的压降Δ Pˊ,则填料塔压强Δ P=Z×Δ Pˊ。 3、填料塔附件选择 塔的辅助构件包括气体分布器,填料支承板,填料压板,液体分布器,再分布器,除 雾装置及排液装置等。填料塔操作性能的好坏,与塔内辅助构件的选形和设计紧密相关,合 理的选形和设计可保证塔的分离效率,生产能力及压降要求。 四、管网设计 1.风速和管径的确定 保证管道内风速在 10-20m/s 的范围内,以保证较小的压力损失,并以此为标准选择管 径,圆整后复核风速。 2.进行净化系统设备及管道布置,并绘制出布置简图。 管道布置应力求简单,紧凑,缩短管线,减少占地和空间,节省投资,方便安装,调节 和维修。 3.阻力计算 对圆形风管的单位摩擦阻力 R0=(λ/d)×(ρu2/2)(Pa/m) 式中 R0——比摩阻,Pa/m λ——摩擦阻力系数 d——圆形风管直径,m ρ——烟气密度,kg/m3 u——管道中的气流速度,m/s ρu2/2——动压,Pa 沿程阻力损失计算公式 Δpy= R0 L 式中 Δpy ——沿程阻力损失,Pa L ——风管长度,m 局部阻力损失计算公式 Δpj=ξ×(ρu2/2) (Pa) 式中 Δpj——局部阻力损失,Pa ξ——局部阻力系数 u——管道中气流速度 m/s,本设计 u=22.4m 4.节点压力平衡 管网内各分支管的压力损失相差应小于 10%,否则应调节管径或采取其他措施 五、动力系统选择

1.安全系数修正 Qˊ=Q(1+k1) 式中 Qˊ——风机总风量 m3/h Q —— 系统计算风量 m3/h k1——风量修正系数 k1 =0.1-0.15 Δ pˊ=Δ p (1+ k2) 式中Δ pˊ——系统压降,pa Δ p ——系统计算压降,pa k2——压降修正系数,k2=0.1-0.15 2. 与风机标定工况换算 Δ p〞=Δ pˊ(ρ /ρ 0 ) 式中Δ p〞——实际工况下系统压降,pa ρ 0 ——风机标定时的气体密度,kg/m3 ρ ——实际工况下气体密度,kg/m3 3.动力系统的选择 依据进入风机风量 Qˊ和实际工况下系统压降Δ p〞选择合适的风机及电动机。 六、附属构件选择 依据规范选用或设计如管道支架,补偿器等附属构件。 七、绘制图纸 CAD 绘图或者手工绘图,要求 A3 幅面图纸。


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