第十一章 废气净化系统

第十一章废气净化系统教学内容：了解废气净化系统的组成及设计内容；掌握集气罩设计及管道系统的设计；掌握风机和泵的选择；了解净化系统的施工安装和运转管理。教学重难点：重点：废气净化系统的组成及设计内容、集气罩设计及管道系统的设计、风机和泵的选择。

难点：集气罩设计、管道系统的设计，以及风机和泵的选择。废气净化系统的组成及设计内容集气罩设计管道系统的设计风机和泵的选择第十一章废气净化系统废气净化系统的组成及设计内容第十一章废气净化系统

空气污染物在车间的扩散机理是污染物依附于气流运动而扩散的。对于生产过程散发到车间空气中的污染物，只要控制住室内二次气流的运动，就可以控制污染物的扩散和飞扬，从而达到改善车间内外空气环境质量的目的。这就是采用局部排气通风方法控制空气污染物扩散的依据。控制空气污染物在车间内外扩散的局部通风方法，简单地说，就是在局部污染源设置集气罩，把污染空气搜集起来并经净化后排至室外，这是生产车间控制污染的最有效、最常用的方法废气净化系统的组成及设计内容

一、废气净化系统的组成

废气净化系统示意图

1、集气罩；2、管道；3、净化设备；4、风机；5、烟囱；(1)集气罩:集气罩是用来捕集污染空气的，其性能对净化系统的技术经济指标有直接的影响。由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同、集气罩的形式是多种多样的。(2)风管:在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，通过风管使系统的设备和部件连成一个整体。(3)净化设备:为了防止大气污染，当排气中污染物含量超过排放标准时，必须采用净化设备进行处理，达到排放标准后，才能排人大气。(4)通风机:通风机是系统中气体流动的动力。为了防止通风机的磨损和腐蚀，通常把风机设在净化装备的后面。(5)烟囱:烟囱是净化系统的排气装置。由于净化后的烟气中仍含有一定量的污染物。这些污染物在大气中扩散、稀释，并最终沉降到地面。为了保证污染物的地面浓度.一、废气净化系统的组成1、捕集装置设计——集气罩2、管道设计3、净化系统的选择或设计4、风机选择5、排气筒设计

二、废气净化系统的设计内容(1)选择依据a.污染物的种类与性质；b.处理量；c.净化效率；d.净化系统的环境、经济及社会效益。(2)一般程序

a.工程调查；b.确定净化程度；c.选择合理的净化工艺；d.选择适当的净化装置，确定合理的净化系统配置；e.确定净化系统运行参数和技术经济指标。(3)除尘系统与装置的选择(4)吸收系统与装置的选择(5)吸附系统与吸附装置的选择(6)净化装置的费用设备投资费；运行费用；总费用净化系统的选择或设计集气罩设计第十一章废气净化系统集气罩气流流动的基本理论集气罩的基本形式集气罩设计集气罩设计集气罩汇集污染物，是一种流体动力学捕集，因此要对集气罩合理设计，必须要了解吸气罩罩口的气流流动规律。集气罩气流流动方式有两种:一种是吸气口气流的吸入流动，一种是吹气口气流的吹出流动。

一、集气罩气流流动的基本理论1.外部吸气罩罩口气流流动规律速度分布:等速面的形式确定其分布规律于是：u1/u2=(r2/r1)2

表明吸气口外气流速度衰减很快，应尽量减少罩口至污染源的距离。吸入流动的基本理论2.罩口的设置位置对气流分布的影响可见：（1）吸气速度相同时，同一距离上Q(悬空设置的吸气口)=2Q′(有一面阻挡的吸气口);（2）吸风量相同时，同一距离上u′(有一面阻挡的吸气口)=2u（悬空设置的吸气口）吸入流动的基本理论射流的分类按喷射口的形状不同：圆射流、矩形射流和扁射流根据空间界壁对射流的约束条件：自由射流、受限射流和半受限射流；按射流内部温度变化情况：等温射流和非等温射流按射流产生的动力：机械射流和热射流。射流流动的基本理论射流流动的基本理论等温自由圆射流的一般特性为:

射流流动的基本理论（1）吹出气流由于卷吸作用,沿射流方向流量不断增加，射流呈锥形；吸入气流的等速面为椭球面,通过各等速面的流量相等,并等于吸入口的流量。（2）射流线上的速度基本上与射程成反比，而吸气区内气流速度与距吸气口的距离的平方成反比。所以,吸气口能量衰减很快，其作用范围较小。吸入气流与吹出气流吹吸气流是两股气流组合而成的合成气流.在集气罩设计中，利用吹出气流与吸入气流联合作用来提高所需“控制风速”的形成，称为吸入式集气罩.吹吸气流集气罩：是烟气净化系统污染源的收集装置，可将粉尘及气体污染源导入净化系统，同时防止其向生产车间及大气扩散，造成污染。形式：（1）按罩口气流流动方式分为：吸气式和吹吸式；（2）按集气罩与污染源的相对位置及适用范围，吸气式集气罩分为：密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩等。二、集气罩的基本形式密闭罩定义：将污染源的局部或整体密闭起来，在罩内保持一定负压，可防止污染物的任意扩散。特点：所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内气流干扰，设计中应优先选用。结构形式：局部密闭罩、整体密闭罩、大容积密闭罩

二、集气罩的基本形式特点：体积小，材料消耗少，操作与检修方便；

适用：产尘点固定、产尘气流速度较小且连续产尘的地点。密闭罩特点：容积大，密闭性好。适用：多点尘源、携气流速大或有振动的产尘设备。密闭罩特点：容积大，可缓冲产尘气流，减少局部正压，设备检修可在罩内进行。适用：多点源、阵发性、气流速度大的设备和污染源。密闭罩半密闭罩排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行。1.结构形式

a、排气口在操作口对面

操作口气流分布较均匀，有害气体外逸的可能性较小。

b、排气口设在柜顶

操作口上部形成较大进气流速，而下部进气流速较小，气柜内易形成涡流，可能造成有害气体外逸

c、在对面和顶部同时设置排气口

2.布置要求：尽量避开门窗和其它进风口。特点:结构简单，制造方便；但所需排风量较大，且易受室内横向气流的干扰，捕集效率较低。常见形式:顶吸罩、侧面吸罩、底吸罩外部集气罩集气罩设计的一般方法应遵循集气罩设计的基本原则；借助于知识和经验；一般程序是：确定结构尺寸和安装位置→确定集气量→计算压力损失三、集气罩设计集气罩的集气量控制速度法；流量比法三、集气罩设计控制速度法流量比法集气罩的压力损失三、集气罩设计管道系统的设计第十一章废气净化系统管道布置的一般原则管径的选取管道压力损失的计算管道系统的设计管道布置通常是和各种装置的定位紧密联系在一起的。各种装置的安装位置确定了，管道布置的方案也就基本确定了。各种装置的定位受生产工艺及空气污染控制工艺的限制；一、管道布置的基本原则二、管径的选取在已知废气流量和管内流体流速的情况下，管径由下式确定：摩擦压力损失：由于气体本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的压力损失。1.摩擦压力损失

三、管道压力损失的计算2.局部压力损失

三、管道压力损失的计算3.管道系统压力损失在设计中，管道计算的任务是确定管道尺寸和系统的压力损失，为选择适当的通风机和电动机提供依据。在除尘系统布置好以后，管道计算可按一下步骤进行：绘制管道系统的轴侧投影图；进行管道编号，注上管段的长度和流量；选择适当的气流速度，确定管段的断面尺寸和各管段的亚损，从最不利环路开始计算；对于并联管道，各分支管道的压损要尽可能平衡；计算净化系统的总压力损失。

三、管道压力损失的计算风机和泵的选择第十一章废气净化系统离心通风机的选择电动机的选择离心泵的选择

风机和泵的选择通风机的选择主要是根据净化系统的总风量和总压损来确定：

一、离心通风机的选择所需电动机的功率可按下式确定：

二、电动机的选择根据输送液体的种类、性质和扬程范围，来确定泵的类型。IS型、B型、WN005型结构

三、离心泵的选择清水泵用于输送物理、化学性质类似于水的清洁液体。最简单的清水泵为单级单吸式，系列代号为“IS”，若需要的扬程较高，则可选D系列多级离心泵。若需要流量很大，则可选用双吸式离心泵，其系列代号为“Sh”。防腐蚀泵当输送酸、碱等腐蚀性液体时应采用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵所有与液体介质接触的部件都采用耐腐蚀材料制作。离心耐腐蚀泵有多种系列，其中常用的系列代号为F。油泵用于输送石油产品，油泵系列代号为Y。因油类液体具有易燃、易爆的特点，因此对此类泵密封性能要求较高。输送200℃以上的热油时，还需设冷却装置。杂质泵用于输送悬浮液及稠厚的浆液等，其系列代号为P，又可分为污水泵、砂泵、泥浆泵等。这类泵的主要结构特点是叶轮上叶片数目少，叶片间流道宽，有的型号泵壳内还衬有耐磨材料。离心泵的类型与选择泵类型的选择框图：ns>300含气量>5％H≤20m粘度>650计量要求