大气课程设计

..........................................................................................................................1..............................................................................................................1..........................................................................................................................1..........................................................................................................................1......................................................................................2..........................................................................................................................2..........................................................................................................................3..................................................................................................3..................................................................................................4..........................................................................................................5..............................................................................................8..............................................................................................................9....................................................................................................................10...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................15.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................致谢......................................................................................................................附录......................................................................................................................1.1设计目的图能力，以及正确使用设计手册及相关资料的能力。1.2设计任务及要求计、填料塔的设计、管网的布置及阻力计算等，经过净化后的气体达到《大气污GB16297-1996）中二类区污染源大气污染物排放限值。具体内容包括：①主要设备的设计计算；②工艺管道计算及风机选择；③绘制治理设施系统图及Y型管图；④编写课程设计说明书。1.3设计内容1.集气罩的设计2.填料塔的设计3.储液池的设计4.管网的设计5.烟囱的设计6.设备选型1.4设计资料1.设计题：酸洗硫酸烟雾治理设施12.已知条件；(1)采用5%NaOH溶液在填料塔中吸收净化硫酸烟雾;(2)标准状态下硫酸浓度为3000mg/m，排风量为V=0.60m/s。经过净33G化后的气体达到70mg/m。32.1气态污染物处理技术方法比较表1处理方法对比2.2方案选择25%NaOH液体在填料塔中吸收净化硫酸雾。净化设备为填料塔。操作情况下，气相传质系数：144/(kmolmhatmlatm)(Pa101325)；k3液相传系数：0.7h1k液气比为：/2.5~4/3LGLm2.3工艺流程酸洗废气集气罩吸收塔风机烟囱排放3.1集气罩基本参数的确定设集气罩连接风管的特征尺寸为d0尺寸为E，集气罩距污染源的垂直距离，集气罩口的特征尺寸为D，集气罩0喇叭口长度，应满足d/E＞0.2,1.0＜D＜2.0和H/E＜0.7（若影响操作，可00适当增大）和L/d≤3。0由酸洗槽排风量V=0.60m/s，可知该厂酸洗处理规模较小，故采用单个集3G气罩进行废气收集即可。取E=800mm，H=500mm则：DE0.8H8000.850001集气罩下口面积：=1.13mFD202240集气罩下口罩裙高：h0.25F0.251.13=0.27m裙0集气罩上口直径拟定为=250mmd03Dd集气罩喇叭口长度：0=0.48mL022校核：250d0E8001200800D1.0<=1.5<2.00EH=0.625<0.7EL0.48=1.92<3d00.25校核结果表明设计参数全部满足设计要求3.2集气罩入口风量的确定冬季：环境温度为－6℃，加酸后槽内温度可达100℃T=T-T=100-(-6)=106K1210.820.50m2Fd源2448.98TF8.980.51.251.25q=0.424kJ/s131Q0.403qHF20.4030.4240.50.5=0.151m/s330源F'FF=0.63m20取吸气罩入口速度V'=0.8m/sQQV'F'=0.655m/s30夏季：环境温度为31℃，加酸后槽内温度可达100℃T=T-T=100-31=69K1248.98TF8.980.51.251.25q=0.248kJ/s131Q0.403qHF20.4030.2480.50.5=0.127m/s330源取吸气罩入口速度'=0.8m/sVQQV'F'=0.631m/s30由于冬季排风量大于夏季排风量，应以冬季排风量来计算，Q=0.655(m/s)34Q40.655校核管道中风速：=13.3(m/s),符合要求(10~20m/s)V0.25d202上式中T——温差，KT——,K1T——K2q——热量流量，kJ/sQ——热烟气流量,m/s30——最小吸入风量，m/s3F'——集气罩罩口面积与污染面积之差，m2V'——最小吸入速度，0.5~1.0m/s4.1填料塔参数的确定1.填料的规格及相关参数(1)拟选用陶瓷鲍尔环填料的规格及相关参数表2填料参数规格尺寸比表面积孔隙率堆积个数干填料因子m3n/m3m-1填料类型mmmm%25陶瓷鲍尔环填料38×38×415078%13400356(2)计算泛点气速本设计采用5%NaOH溶液为吸收液,。标准状态下酸雾含量为3000mg/m3，温度为60℃。标准状态下取液气比L/G=3L/33.022.4y100%=0.069%HSO42MM1yMy10.069%0.069%29.05空HSO4酸HSO422T=273+t=273+60=333K所以:101.329.05=1.065kg/38.314GL5%=1050kg/m31=0.655m/s=2358m/hQ33GLQ0.6553GG=1.965×10m/s=7.074m/hQ-3331000LWQ=2511.3kg/hGGGWQ7.0741050=7427.7kg/hLLL7427.71.065W=0.094LGW2511.31050GL上式中M——混合气体的分子量Q——气体流量，m/s或m/h33GQ——吸收液流量，m/s或m/h33LW——气体的质量流速，kg/hGW——吸收液的质量流速，kg/hL查埃克特关联图6取P=150mm水柱/m填料20.2uuGfLgLu取1m/s，=0.95水LLg0.139.810500.13=1.92m/suLu3560.951.065fGL上式中u——泛点气速，m/sf——干填料因子，m-1(3)计算操作气速u=0.8u=0.81.92=1.54m/sf计算塔径，并圆整Q40.655D=0.74=0.8mGuT(4)重新计算操作气速Q4u=1.3/sGD22u1.3=0.68处于的50%~70%内，符合要求uu1.92ff(5)校核填料直径与塔体直径的比38d=0.048<0.1，符合要求填D1200T(6)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0.08m/(m·，要求L>L32min喷喷7L最小润湿率×填料比表面积=0.08×150=12m/(m·h)32min喷D22填料塔横截面积：A=0.50m244QL喷=14.15m/(m·h)>Lmin，符合要求32LA喷4.2填料塔高度及压降的确定1.计算填料层高度Z3000mg/m3准，硫酸烟雾最高允许排放浓度为70mg/m；操作情况下，气相传质数为3k/(mGah)()3当地冬季大气压取Ps=98kPaY1=(H2SO4)=0.069%0.07022.43Y2100%=0.0016%N=ln0.069%-ln0.0016%=3.76Y1YYY*222.4VT0T0V=27.3(L/mol)2358QG=171.8kmol/(m·h)3GVAG171.8144ZNOG3.76=4.5mKGa上式中Y——进口处气体中硫酸的摩尔百分比1Y——出口处气体中硫酸的摩尔百分比2N——传质单元数OGG——传质单元高度，mKGa8——填料层高度，m2.填料层压降根据所取ΔP=150mm水柱/m填料，1mmH0的压强为9.8Pa2填料层压降为：ΔP=150×9.8×4.5=6615PaZ3.填料塔相关附件的选择表3填料塔附件表附件名称装置层高度(mm)阻力(Pa)封头100200400折板除雾器多环管喷淋器100多孔盘式液体再分布装置30050栅板支承板200400斜口气体分布器废液收集槽支座4004002004.填料塔总高度H0.10.4=6.5mT5.填料塔总压降P100506615200400=7365Pa5.1储液池尺寸计算1.0.2，单位时间为1h）9QV储=8.85m3L12.取储液池直径=1.5m，则储液池高度为：D储8.850.251.5V=5.0mH储储A2储5.2水泵的选取1.输水管的规格吸收液的输送采用不易结垢，水流阻力小，耐腐蚀、高压的PPR管，直径取60mm；当储液池内水深小于0.5m时，补充吸收液。则水泵全扬程为：PPuu222H(ZZ)h1212g021gfZ0.20.40.44.50.30.2=6m27.074/3600Qu=0.69m/sLD0.250.0622水管27.074/3600Qu1=0.001m/sL0.25D0.251.52储2R/d=1.5=取0.170.6922u22hh20.17=0.08m'2ff所以水泵的全扬程为：0.690.00122H(60)(00.08=5.6m29.80102.水泵型号的选择根据水泵的全扬程和流量，选取IS80-65-160型单级单吸离心泵，额定轴功率为0.67kW，额定电机功率为15kW。6.1风速和管径的确定保证管内风速在10~20m/s13.3m/s损失。考虑到废气中含有硫酸酸雾，风管采用耐酸合金钢管，管径为250mm。6.2系统布置流程图见附录6.3阻力计算1.由4.1.1计算得混合气体密度=1.065kg/m3G单位摩擦阻力的修正系数为：)()=0.90K=(0.825ttP98K=()()=0.970.90.9P0101.3B查得材料制作风管的粗糙度表，薄合金板K=0.15~0.18，取K=0.15K==1.180.250.25r2.各管段阻力计算如下：管段1-2-3d=250mm,V=13.3m/s1-2-31-2-3算表”得单位摩擦阻力R=0.836mmH0，则m211PKKKRL=1.7Pa23tBrm局部阻力损失：集气罩；插板阀=0.1；90°弯头，R/d==1.5，=0.171.06513.32v2P'(0.110.10.17)=35.8Pa2223管段3-4-5d=250mm,V=13.3m/s3-4-53-4-5算表”得单位摩擦阻力R=0.836mmH0，则m2PKKKRL=27.9PaL345tBrm局部阻力损失：90°弯头，R/d==1.5，=0.17，数量2个1.06513.32v2P'(0.172)=32.0Pa22345管段6-7-8d=250mm,V=13.3m/s6-7-86-7-8算表”得单位摩擦阻力R=0.836mmH0，则m2PKKKRL=88.6PaL678tBrm局部阻力损失：90°弯头，R/d==1.5，=0.17，数量3个v22P'=48.0Pa22678管段8-9沿程阻力损失：根据d=250mm,V=13.3m/s，查“全国通用通风管道计算8-98-9表”得单位摩擦阻力R=0.836mmH0，则m2PKKKRL1=21.1PaL89tBrm局部阻力损失：天圆地方连接管，=0.1，数量2个12v22P'=18.8Pa2289表4硫酸烟雾净化系统阻力计算/mm1-2-33-4-52502500.21.7Δp=37.5+59.990°弯头×227.90.34=97.4Δp=97.4+7365-66-7-88-9800250250330Δp=7462.4+190°弯头×3Δp=7599+39.Δp=7638.9+17.1烟囱高度的设计13烟囱的有效源高H为：Q270H[][=4.6mz(cc)e50by烟囱的几何高度H为：sHΔH<4.6ms上式中——排放源强，mg/su——烟囱出口处平均风速，m/sc——大气HSOmg/m3024c——大气HSOmg/m3b24——垂直扩散参数与横向扩散参数之比，0.5~1.0zy烟气抬升高度，m《大气污染物综合排放标准GB16297-1996》中规定酸洗废气排放烟囱不应低于15m，所以本设计中烟囱高度取15m。7.2烟囱进出口内径计算烟囱出口处烟气流速为该处平均风速的1.5倍，所以uu5=7.5m/ssQD()=0.33m0.5Guss为提高烟囱稳固性，取烟囱底部外径为1m。7.3烟囱阻力计算烟囱抽力ΔP为：c11P0.0345H()BttcSaf11()103=21.4Pa14上式中——产生抽力的管道高度，mt——外部空气温度，℃at——计算管段中烟气的平均温度，℃f——大气压力，PaD=330mm,V=7.5m/ss8-9得单位摩擦阻力R=0.220mmH0，则m2PKKKRH15=33.3PastBrmS局部阻力损失