第一章 废气净化系统的设计

第一章废气净化系统的设计第1页，共42页，2023年，2月20日，星期三废气净化系统的组成及设计内容集气罩设计气体输送管网的设计管道设计及装置的运行管理第一章废气净化系统的设计第2页，共42页，2023年，2月20日，星期三废气净化系统的组成及设计内容第一章废气净化系统的设计第3页，共42页，2023年，2月20日，星期三

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第4页，共42页，2023年，2月20日，星期三

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；第5页，共42页，2023年，2月20日，星期三(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第6页，共42页，2023年，2月20日，星期三1、捕集装置设计——集气罩2、气体输送管网设计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第7页，共42页，2023年，2月20日，星期三(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第8页，共42页，2023年，2月20日，星期三集气罩设计第一章废气净化系统的设计第9页，共42页，2023年，2月20日，星期三集气罩的基本形式集气罩设计集气罩设计第10页，共42页，2023年，2月20日，星期三集气罩：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。一、集气罩的基本形式第11页，共42页，2023年，2月20日，星期三密闭罩定义：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

一、集气罩的基本形式第12页，共42页，2023年，2月20日，星期三特点：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。密闭罩第13页，共42页，2023年，2月20日，星期三特点：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。密闭罩第14页，共42页，2023年，2月20日，星期三特点：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。密闭罩第15页，共42页，2023年，2月20日，星期三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。第16页，共42页，2023年，2月20日，星期三特点: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、底吸罩外部集气罩第17页，共42页，2023年，2月20日，星期三1、排风量的确定Q=v0·S0从上式可知，若保持流速V不变，减小密封罩开口面积S，相应排风量Q减少，从而可使系统运行能耗降低。由于密封罩足够严密，使罩内能维持一定负压，防止污染气体逸出，车间内的生产环境明显好转。因此，密封型集气罩是最经济有效，即是集气罩设计的首选型式。二、集气罩的特性第18页，共42页，2023年，2月20日，星期三集气罩的压力损失二、集气罩的特性第19页，共42页，2023年，2月20日，星期三(1)集气罩应尽可能将污染源包围起来，或靠近污染源，使污染物的扩散限制在最小的范围内，并防止或减少横向气流的干扰，这样就可以在获得足够集气速度的情况下，减少集气量。(2)集气罩的吸气方向尽可能与污染气流运动方向一致，充分利用污染气流的动能。(3)在保证控制污染源的条件下，尽量减少集气罩的开口面积或加法兰边，使其集气量最小。(4)外部集气罩的轴线应与污染物散发的轴线相重合。罩口面积之比最大为16：1；喇叭口罩长度宜取风管直径的3倍，以保证罩口均匀集气，若达不到均匀集气时，可设多个集气口，或在集气罩内设分隔板、挡板等。(5)不允许集气罩的气流先经过人的呼吸区，再进入罩内。气流流程内不应有障碍物。(6)设计时要充分考虑工作人员的位置和活动范围，集气罩的结构不应妨碍工人操作和设备检修。三、集气罩的设计方法第20页，共42页，2023年，2月20日，星期三图1为PVC产品的印刷车间生产过程中集气罩结构，由于化工原料散发出刺鼻的气味，及有害气体的浓度极高，虽然加装了大功率的抽气吸味装置，由于机台转动工件随输送线运动及风扇等横向气流的干扰，集气罩结构不理想，捕集效果不好，致使大量气体外逸。四、集气罩的设计怎样改进？第21页，共42页，2023年，2月20日，星期三针对这种情况改成密闭型结构如图2所示，将输送线全部密闭，由进出料口进风，通过罩口进行抽吸空气，使密封罩内保持负压，这样有效的控制了污染空气的扩散。四、集气罩的设计第22页，共42页，2023年，2月20日，星期三

当受到生产设备和工艺条件限制不能将污染源全部或局部密封时，可采用外部型，即将集气罩设在污染源近旁，将罩口对准污染源，靠罩口气流运动把污染源散发出来的混合气体吸入罩内。由于罩口离污染源有一定的距离，易受到其他方向气流干扰，与密封罩相比需要较大风量才能控制污染气流扩散，捕集效率较低。因此，根据目前各种形式集气罩的使用效果比较，合理的设计罩口能得到较好的效果。四、集气罩的设计第23页，共42页，2023年，2月20日，星期三

图3为工业生产中广泛使用的装配加工生产线的集气罩结构，采用大尺寸罩口，罩口吸气面积S较大，需配以较大排风量，因而不能有效集中控制风量吸捕污染源散发出来的污染气体。四、集气罩的设计第24页，共42页，2023年，2月20日，星期三将其设计改为如图4所示，即在罩内加装弧形挡板，使整体大罩口被分隔成小罩口，对准工件（污染源）上方，这样大大减小了罩口面积A，相应排风量Q减小，使用较小的吸风量即有效的控制了污染气体的逸出，产生了较好效益。四、集气罩的设计第25页，共42页，2023年，2月20日，星期三

图5为循环烘箱工件脱模工序的集气罩结构，经加热后的化工制品及模具离型剂，产生了大量的有害气体，为了有效吸气和不妨碍工人操作，将集气罩置于工作台的正上方，罩口距离较远，这样不仅增大了罩口的吸气范围，而且容易受到室内其他气流干扰，同时在污染气体抽吸入罩口过程，经过操作人员的口、鼻，直接危害工人的健康。四、集气罩的设计第26页，共42页，2023年，2月20日，星期三

若将其设计改为如图6所示，即将集气罩置于操作人员的另一侧，并贴近污染源，这样使集气罩口面积减小，排风量也降低，用较少能耗得到所需的捕集速度，同时避免污染气体被吸入操作人员的口、鼻，改善了工作环境，保证了工人身体健康。四、集气罩的设计第27页，共42页，2023年，2月20日，星期三

工业生产过程中由于工艺操作的特点及现场实际情况集气罩必须满足其特殊要求，如喷漆工序产生大量的过剩雾化颗粒与周围空气形成的混合污染气体，通过罩口直接吸入就增加了净化设备的负担，且滞留、粘附于管壁的油漆不易清理。如图7根据该工艺特点在集气口前加装了喷漆水嘴及挡板，使之形成一道水帘，喷漆枪喷出雾化的油漆经过挡板阻隔及水帘过滤后，利用导风板将处理后的混合气流吸入罩内，这样有效的控制了污染向周边环境扩散，减轻了净化设备的负担，也避免了油漆粘附于管壁，简化了日后的维修清理，水帘式喷漆机台的吸气结构较为经济，有效的控制喷漆工序造成的周边环境污染。四、集气罩的设计第28页，共42页，2023年，2月20日，星期三图8吹吸式操作台联合罩结构产生了较好的效果。联合罩利用吹气气流（喷射气流）比吸气气流速度衰减大数十倍的特性，即在一侧吸气的同时在另一侧吹出气流，形成一道气幕，从而组成吹吸联合集气罩，有效的阻止了有害气体外逸扩散，有效的提高了控制效果。吹吸式集气罩由于依靠吹吸气流联合对有害气体进行控制输送，具有风量小，污染控制效果好，抗干扰能力强，不影响工艺操作等的优点，近年来在国内外得到了日益广泛的应用。四、集气罩的设计第29页，共42页，2023年，2月20日，星期三气体输送管网的设计第一章废气净化系统的设计第30页，共42页，2023年，2月20日，星期三管道布置管道系统的计算气体输送管网的设计第31页，共42页，2023年，2月20日，星期三管道布置应从系统总体布局出发,既要考虑系统的技术经济合理性,又要与总图、工艺、土建等有关专业密切配合,统一规划,力求简单、紧凑,缩短管线,减少占地和空间,节省投资,不影响工艺操作、调节和维修。一、管道布置的一般原则第32页，共42页，2023年，2月20日，星期三在设计中，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。

二、管道系统的计算第33页，共42页，2023年，2月20日，星期三二、管道系统的计算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：第34页，共42页，2023年，2月20日，星期三摩擦压力损失：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。局部压力损失

二、管道系统的计算第35页，共42页，2023年，2月20日，星期三对于并联管道要进行压力平衡计算：计算时两分支管段的压力差应满足一下要求：除尘系统应小于10%，其他通风系统应小于15%。否则必须进行管径调整或增设调压装置，使其满足上述要求。通过调整管径来平衡压力：

二、管道系统的计算第36页，共42页，2023年，2月20日，星期三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：

二、管道系统的计算第