大气污染设计

1、编号：时间：2021年X月X日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 页码：第13页共14页辽宁科技大学课程设计说明书设计题目：大气污染控制工程课程设计学院、系：化学工程学院专业班级：环境工程2007学生姓名：薛武丹指导教师：吕艳丽学 号：120073303040成 绩:2010年9月30日目录概论31.1 任务来源31.2 设计目的31.4 设计规范31.5 排放气态污染物的危害31.6 设计原贝IJ41.7 金刚砂的生产过程51.8 处理要求52方案选择52.1 气态污染物处理技术62.1.1 吸收法62.1.2 吸附法62.1.3 凝法62.1.4 燃烧法62.2 方案选择62.3 采用吸收法处

2、理硫酸烟雾工艺。净化设备为填料塔。62.4 工艺流程6排放73处理系统73.1 集气罩73.1.1 集气罩的分类73.1.2 集气罩的设计原则73.1.3 集气罩的选择以及参数的确定83.2 吸收塔83.3 管道83.4 风机83.5 置图8参考文献8附录计算书9大气污染控制工程课程设计酸洗废气净化系统设计任务指导书概论1.1 任务来源辽宁科技大学化学工程学院环境工程07课程设计。1.2 设计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。培养利用已学知识，综合分析问题和解决实际问题的能力，绘图能力， 以及正确使用设计手册和相关资料的能力。1.4 设计规范烟

3、气排放达标，整套设备运行经济合理，占地面积较小执行标准是：大气污染物综合排放标准(GB16297-1996)1.5 排放气态污染物的危害目前，大气污染已经成为全球问题，而大气污染主要是人类活动造成的，危 害人体舒适及健康。气态污染物对人体健康的危害表现为引起呼吸道疾病。在高 浓度污染物的突然作用下，人体可发生急性中毒，甚至在短时间内死亡。长期接 触低浓度污染物，会引起支气管炎、支气管哮喘、肺气肿和肺癌等病症。SO2在 第3页共14页编号：时间：2021年X月X日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 页码：第13页共14页空气中的浓度达到(0.31.0) 乂10-6时，人们就会问到它的气味。包括人类在

4、内 的各种动物，对SO2反应都会表现为支气管收缩，这可从气管阻力稍有增加判断 出来。一般认为，空气中的SO2浓度在0.5X10-6以上，对人体健康已有潜在性 影响，(13)X 10-6时多数人受到刺激，10X10$时加剧，个别人还会出现支气 管痉挛。与颗粒物和水分结合的硫氧化物是对人类健康影响非常严重的公害。当 大气中的SO2氧化成酸雨和硫酸烟雾时即使其浓度只相当于SO?的1/10,其刺激 和危害也将更加显著。高浓度的CO能够引起人体在生理上和病理上的变化，甚 至死亡。CO是一种夺去人体组织所需的有毒吸入物。氧化剂、臭氧、过氧乙酰 硝酸酯(PAN)、过氧苯酰硝酸酯(PBN)和其他能使碘化钾的碘

5、离子氧化的痕量 物质，都成为光化学氧化剂。氧化剂会严重的刺激眼睛，当它和臭氧混在一起时， 他们还会刺激鼻腔、喉，引起胸腔收缩,在浓度高达3.90mg/m 3时，就引起剧 烈的咳嗽，是注意力不能集中。城市大气中有很多有机化合物是可疑的质变物和 致癌物，包括卤代甲烷、卤代乙烷、卤代丙烷、氯烯是、氯芳烧、芳羚、氧化产 物和氮化产物等。特别是多环芳燃类大气污染物，大多数有致癌作用，其中苯并 花是前致癌物质。城市大气中的苯并花主要来自煤油等燃料的未完全燃烧及机动 车排气。苯并花主要通过呼吸道侵入肺部，并引起肺癌。从世界范围看，城市肺 癌死亡率约比农村高2倍，有的城市高达9倍。1.6 设计原则某厂生产用金

6、刚砂，经过湿式研磨后，经浓硫酸酸洗处理。加酸时，有大量蒸 汽，酸雾和其他有害气体产生，对车间环境和工人身体健康造成危害。为此，需 要对酸洗产生的气体进行治理，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。1 .工艺特点间断加酸，加酸后料槽内温度可达100C以上。2 .废气特点废气成分：近似空气，酸雾含量为4500 mg /废气温度：60o3 .气象资料(1)气温：冬季一30夏季 31(2)大气压力：冬季 734mmHg(97.30X103 pa)夏季 718mmHg(95.32 X103 Pa)4 .酸洗车间工艺布置图(参见图4-1-1)。说

7、明：酸洗时，工人将预先装入金刚砂的6700mm圆筒形斜槽，沿酸洗槽前 方的轨道，推入酸洗槽位置后，向斜槽中加入浓硫酸，并不断搅拌。酸洗完后, 将斜槽退出卸料；重新推入一桶新料进行酸洗。故酸洗为间断操作。1.7 金刚砂的生产过程金刚砂的学名叫碳化硅，外观黑色，略有金属光泽，化学性质比硅砂稳 定，因为硬度很高，所以在工业上常用作研磨材料。金刚砂的生产过程需要 家浓硫酸酸洗处理，加酸的时候有大量蒸汽、酸雾以及有害气体生成。1.8 处理要求处理前硫酸烟雾浓度为4500mg/m3 <.硫酸烟雾最高排放浓度小于45mg/m3 02方案选择此次设计要求采用液体吸收法进行净化，即采用5%aOH液体在填料

8、塔中吸收 净化硫酸雾。操作情况下：气相传质系数绘。=44kmol/(/?= 101325P)液相传系数3=0.7/尸液气比：L/G = 2.54L/3第5页共14页编号：时间：2021年X月X日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 页码：第8页共14页2.1 气态污染物处理技术2.1.1 吸收法采用低挥发性或不挥发性溶剂对废气进行吸收，再利用废气分子和吸收剂物 理性质的差异进行分离的方法，适用于气态污染物浓度较高、温度较低和压力较 高的场合。适合设计要求。2.1.2 吸附法废气与多孔性固体接触时，利用固体表面存在的未平衡的分子吸引货化学键 作用力，把废气组分吸附在固体表面的方法，适合处理高流量，低污

9、染物浓度的 污染物，但吸附剂的成本高，不适合本设计。2.1.3 冷凝法是物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压的这一性质，采用降低温度、提高 系统的压力或者既降低温度乂提高压力的方法，适用于废气体积分数在ICT?以上 的有机蒸汽，但此方法运行成本高，不适合处理低浓度的有机气体，所以本设计 不采用此方法。2.1.4 燃烧法是将有害气体、整齐、液体、货烟尘转化为无害物质的过程，只适用于净化 那些可燃的或在高温情况下可以分解的有害物质，具有局限性，本设计不采用。2.2 方案选择本设计采用吸收法处理硫酸烟雾工艺。净化设备为填料塔。2.3 工艺流程硫酸烟雾 集气罩 J吸收塔 L风机停放3处理系统3.1 集气

10、罩3.1.1 集气罩的分类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已经密闭情况 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。3.1.2 集气罩的设计原则a.改善排放粉尘有害物的工艺和环境，尽量减少粉尘排放及危害。b.集气罩的吸气气流方向应尽可能与污染源污染气流运动方向一致，以充分 利用污染气流的初始动能。c.在保证控制污染的条件下，尽量减少集气罩的开口面积，使风量最小。d.集气罩的吸气气流不允许通过人的呼吸区在进入

11、集气罩内，设计时要充分 考虑操作人员的位置和活动范围。e.集气罩的备置应与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作和设备检修。f.集气罩应力求结构简单，坚固耐用而造价低，并便于制作安装和拆卸维修。 g.要尽可能避免或减弱干扰气流如堂风、逆风气流等对吸气气流的影响。h.集气罩尽可能包围或靠近污染源，使污染物的扩散限制在最小的围内，尽 可能减小吸气范围，防止横向气流的干扰，减小排风量3.1.3 集气罩的选择以及参数的确定采用伞型集气罩。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线方向设 置集气罩口，污染气流便可借助

12、自身的流动能量进入罩口。根据金刚砂工艺特点以及酸洗操作类别取采用低悬罩其设计尺寸 a =45° Do= 900 (mm) do=300 mm3.2 吸收塔在填料塔内，气体由填料间的空隙流过，液体在在填料表面形成液膜并沿填 料间的空隙而下流，气液两相间的传质过程在润湿的表面上进行吸收塔用填料塔 填料塔高度是2m 直径是2m 压降是3500 Pa.3.3 管道管道采用普通薄钢板，由于钢板制作的管道具有坚固，耐用，造价低，易于 制作安装等优点。该系统管道采用光滑直管,接头处采用90°或45。弯管，3.4 风机根据经验以及查风机表可选用9-26N05A及电动机Y160M2-2型号。

13、平面布置图另附A3纸一张参考文献11化工设备设计全书编辑委员会编著.除尘设备设计【M.上海科学技术出 第14贞共14页编号：时间：2021年X月X日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 页码：第1。页共14页版社.2吴忠标.实用环境工程设计手册（大气污染控制工程）.化学工业出版社 2002.3郝吉明，马广大，王书肖.大气污染控制工程【M.北京：高等教育出版 社 2010.附录计算书附录：计算说明书一、集气罩的设计1、集气罩基本参数的确定根据金刚砂工艺特点以及酸洗操作类别，本设计选用伞型集气罩装置，山设计资料知酸洗槽直径d=700mm,设计酸洗槽高H = 1000mm取 H=400mm a =30&#

14、176; Do=lOOO mm do=3OOmmD 圆形罩口的直径，mm：d-酸洗槽的直径，mm：H-热源面到罩口的距离，mm。3.14罩下 口面积 F。二丁 X I2 =0. 785m2罩上口直径设为do=300mm则罩净高为 h2= 0. 5-0. 3/2=0. 35 m校核：do/d=3OO/7OO=O. 43>0. 2 符合要求l<D0/d= 1000/700=1. 43<2 符合要求H/d=400/700=0. 57<0. 7符合要求h2/d0 =350/300=1. 17<3符合要求2、集气罩入口风量的确定排风量的确定分两种情况：一种是运行中的集气罩是

15、否符合设计要求，可用 现场测定的方法来确定；另一种是在工程设计中，为了达到设计目的，通过计算 来确定集气罩的排风量。冬季环境气温为-6° C,料槽内温度可达60T=Ti-T2(K) = (60+273)- (273-30) =90 K (2-1)其中-温度，K;Tx-一料槽温度，K;To-环境温度，K;3.14F二丁 X0. 72 =0. 385m2q=8.98AT125F/3600(2-2)=8. 98X901 25X0. 385/3600=0.266 KJ/s其中q 热量流量，kj/s;F-污染源断面积，热烟气流量Qo：Qo=0. 403 (qHFT "(2-3)=0.

16、 403X (0. 266X0. 40X0. 3850=0. 101 mVsH-集气罩距污染源的垂直距离，m o最小吸入风量第10贞共14页编号：时间：2021年X月X日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 页码：第13页共14页Q=Qo+v' F'(2-4)取 v' =0. 6m/sF' =F0-F=0. 6359-0. 385=0. 2509 m=Q =0. 101+0. 6X0. 2509=0. 251nlVsQ最小吸入风量，m3/s;F'集气罩罩口面积与污染面积之差，m2夏季环境温度为31料槽内温度可达60A T=(60+273) - (273+31)

17、=29 K3.14F二丁 义0. 7-0.385 m2q=8. 98 T125F/3600=8. 98X291, 25X0. 385/3600=0. 065 KJ/sQ=0. 403 (qHFO =0. 403 X (0. 065X0. 40X0. 385-)=0. 063 mVs集气罩排风量 Q sfQo+V' F> =0. 063+0.6X0. 2509=0.214 m7s由于冬季排风量大于夏季排风量，所以应以冬季排风量来计算。3、集气罩压力损失的确定集气罩的压力损失 p 一般表示为压力损失系数与直管中的压力pd之乘积的 形式即A p= s P u 72 (pa)式中，一压力

18、损失系数；P 一气体密度，kg/m3 u一气流的流速，m/so通过集气罩口的流量系数和局部阻力系数表可知 =0.11,气体密度为1. 027kg/m3, V 取 15m/s,则A p= P u 2/2=o.ll X (1.027X1572)=12. 71 Pa二、管网设计1、风速和管速的确定管道中风速 v=4X0.43/0. 203叹 3.14=13. 33 m/s符合要求1020m/s2、阻力计算设计资料可知，混合气体中污染物浓度为4500mg/ni3,混合气体温度为60°C,冬季大气压为 730mmHg(97.3OXpa)混合污染物体积分数:y=4. 5/98X22.4X 10-

19、3=10. 28X IO-1.混合气体平均分子量Mm=Mi (1y) +M：y=29X (1-10. 28X 10-4) +98X 10. 28X IO-4二29. 071 (g/mol)混合气体密度：P =PMm/RT= (13. 6X9. 81X0. 730X29. 071)/8. 314X (60+273)=1.134 kg/m3取摩擦阻力系数人二0.02管径d=200mm 1号管长1m , 2号管长2m管长共9m, 一个标准弯头90°阻力系数0.75, 2个标准3通管阻力系数1.圆形单管的单位摩擦阻力计算公式：n 、Q 2 c 0,02 1.134 X13.332Rc= X /d P u ./2 二x=10. 070.22式中Ro比摩尔,Pa/m；人一摩擦阻力