課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)名稱：大氣控制課程設(shè)計(jì)學(xué)院名稱：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)目的1.2設(shè)計(jì)任務(wù)1.3設(shè)計(jì)資料1.3.1工藝特點(diǎn)1.3.2廢氣特點(diǎn)(1)廢氣成分：近似空氣，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下酸霧含量為3300mg/m;(2)廢氣溫度：60℃。1.3.3氣象資料(1)氣溫：冬季為-6℃;夏季為34℃。(2)大氣壓力：冬季為734mmHg(97.86×10°Pa);夏季為18mmHg(95.72×0°Pa)。1.3.4酸洗車間工藝布置圖推入一筒新料進(jìn)行酸洗。故酸洗為間斷操作。酸洗槽為3個(gè)，高度為1米，每個(gè)酸洗槽之間距離為2.5米。1.4設(shè)計(jì)內(nèi)(1)凈化系統(tǒng)平面布置圖；(2)凈化系統(tǒng)剖面圖2張；(3)凈化系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。(1)凈化方案的確定；(2)凈化設(shè)備的選擇及計(jì)算；(3)確定排氣罩的形式，并計(jì)算罩子的排氣量及壓力損失；(4)設(shè)備與管道布置簡圖；(5)設(shè)備阻力及管網(wǎng)阻力平衡計(jì)算；(6)風(fēng)機(jī)及配用電機(jī)的選擇與確定；(7)需要說明的其他問題。1.5設(shè)計(jì)要求1.5.1設(shè)計(jì)計(jì)算書1.5.2設(shè)計(jì)圖紙(1)認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，研究并分析設(shè)計(jì)資料。(2)確定凈化方案，此次課程設(shè)計(jì)要求采用液體吸收法進(jìn)行凈化。即采用5%NaOH(3)確定排氣罩的結(jié)構(gòu)形式、尺寸大小、排風(fēng)量及壓力損失。選擇排氣罩時(shí)，應(yīng)(4)對凈化設(shè)備——填料塔進(jìn)行計(jì)算。包括選定所用填料；計(jì)算塔徑及填料層高(5)進(jìn)行凈化系統(tǒng)設(shè)備及管道布置，并繪制出布置簡圖。管道布置應(yīng)力求簡單、(6)進(jìn)行凈化系統(tǒng)管道計(jì)算：確定管徑與附屬管件，計(jì)算管道系統(tǒng)的壓力損失，(7)計(jì)算系統(tǒng)的總阻力，并選用系統(tǒng)所用風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)。(8)設(shè)計(jì)繪圖。設(shè)計(jì)圖紙包括凈化系統(tǒng)平面布置圖、剖面圖及系統(tǒng)圖。(9)編寫設(shè)計(jì)說明書。設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容應(yīng)完整，應(yīng)包括目錄、前言、正文及參考文獻(xiàn)等。設(shè)計(jì)說明書要求20頁左右。1.7思考題1.何為物理吸收?何為化學(xué)吸收?各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?3.化學(xué)吸收的吸收液解吸方法有哪些?如何選擇?4.吸收過程如何防止二次污染?要不要考慮經(jīng)濟(jì)成本?5.吸收法處理廢氣的原理是什么?影響吸收效率的主要因素有哪些?若加大入口氣速，對吸收性能會(huì)產(chǎn)生哪些影響?6.吸收(凈化)塔的吸收劑噴淋方法有哪些?各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?7.吸收(凈化)塔氣液進(jìn)出口如何設(shè)置?管徑如何計(jì)算?8.氣體凈化對吸收設(shè)備有哪些基本要求?廢氣凈化裝置的性能指標(biāo)主要有哪些?9.工業(yè)企業(yè)常用的廢氣監(jiān)測在線儀表有哪些?安裝部位如何確定?2.1計(jì)劃進(jìn)度0.5天1.0天1.5天2.0天1.0天1.0天3.1主要參考書目姓名樂艷專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)比例設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告撰寫成績評(píng)定依據(jù)的項(xiàng)目內(nèi)容和項(xiàng)目分值比例可以由老師按指導(dǎo)定依據(jù)的項(xiàng)目數(shù)不得少于3項(xiàng)。本課程設(shè)計(jì)由余訓(xùn)民老師指導(dǎo)完成，在設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)方面給予了很大的幫l第一章概論 11.1設(shè)計(jì)任務(wù) 11.2設(shè)計(jì)目的 11.3酸洗廢氣的危害 11.3.1酸洗廢氣對人體的危害 11.3.2酸洗廢氣對植物的危害 21.3.3酸洗氣體對器物的影響 21.3.4酸洗氣體對大氣能見度和氣候的影響 21.4設(shè)計(jì)規(guī)范 31.5設(shè)計(jì)原則 31.6金剛砂的生產(chǎn)過程 31.7處理要求 3第二章方案選擇 42.1設(shè)計(jì)方案要求 42.2氣態(tài)污染物處理技術(shù)方法比較 4 42.2.2冷凝法 42.2.3吸附法 42.2.4燃燒法 52.3方案選擇 5第三章工藝流程及設(shè)備 63.1工藝流程 63.2集氣罩 63.2.1集氣罩的分類 63.2.2集氣罩的設(shè)計(jì)原則 63.2.3集氣罩的選擇以及參數(shù)的確定 73.3吸收塔 7 7 7第四章附錄計(jì)算書 74.1集氣罩的設(shè)計(jì) 74.1.1集氣罩基本參數(shù)的確定 74.2集氣罩入口風(fēng)量的確定 94.3填料塔的設(shè)計(jì) 4.3.1填料塔參數(shù)確定 4.3.1.1擬選用填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù) 4.3.1.2填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù) 4.3.1.3計(jì)算泛點(diǎn)氣速uf 4.3.1.4計(jì)算操作氣速u 4.3.1.5計(jì)算塔徑，并進(jìn)行圓整 4.3.1.6利用圓整后的塔徑重新計(jì)算操作氣速u 4.3.1.7校核料塔直徑與塔體直徑的比 4.3.1.8校核填料塔的噴淋密度 4.3.2填料層高度確定 4.3.3計(jì)算填料塔床層壓降 4.3.4計(jì)算填料塔壓降 4.3.5填料塔附件選擇 4.3.6填料塔總壓降 4.3.7填料塔附件選擇 4.3.7.1填料支撐板 4.3.7.2液體分布器 4.3.7.3液體再分布器 4.3.7.4氣體分布器 4.3.7.5排液裝置 4.3.7.6除霧器 第五章管網(wǎng)設(shè)計(jì) 5.1風(fēng)速和管徑的確定 5.2凈化系統(tǒng)設(shè)備及管道布置簡圖 5.3阻力計(jì)算 5.3.1各管段的局部阻力系數(shù) 5.3.2圓形風(fēng)管的單位摩擦阻力的計(jì)算 20 20 21 21 22 225.3.3沿程阻力損失計(jì)算 23 23 23 23 23 23 245.3.4局部阻力損失計(jì)算 24 24I 24 24 25 255.3.5管段阻力損失 25 25 25 25 25 26 265.3.6對并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡計(jì)算 265.3.6.1匯合點(diǎn)A 5.3.7系統(tǒng)的總阻力 第六章動(dòng)力系統(tǒng)選擇 6.1風(fēng)機(jī)的風(fēng)量 276.2風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓 6.3與風(fēng)機(jī)標(biāo)定工況換算 6.4動(dòng)力系統(tǒng)選擇 28第七章附屬構(gòu)件選擇 297.1管道支架 7.1.1支架類型選擇 7.1.2支架坐標(biāo)確定 297.1.3支架荷載 7.1.4補(bǔ)償器 第八章思考題 8.1思考題題目 8.2思考題答案 第九章心得與體會(huì) 1大量蒸汽，酸霧和其他有害氣體產(chǎn)生，對人體及環(huán)境產(chǎn)生極大的危害。特別是SO?、硫酸和硫酸煙霧，以及產(chǎn)生的酸雨等危害更加嚴(yán)重。以下是SO?等酸性氣達(dá)到(0.3~1.0)×10?時(shí)，人們就會(huì)問到它的氣味。包括人類在內(nèi)的各種動(dòng)物，2為，空氣中的SO?濃度在0.5×10?以上，對人體健康已有潛在性影響，(1~3)×10?時(shí)多數(shù)人受到刺激，10×106時(shí)加劇，個(gè)別人還會(huì)出現(xiàn)支氣管痙攣。與顆當(dāng)大氣中的SO?氧化成酸雨和硫酸煙霧時(shí)即使其濃度只相當(dāng)于SO?的1/10,一SO?氣體強(qiáng)4~20倍。部分呈漂白色或乳白色。如果SO?的濃度為(0.3~0.5)×10?,并持續(xù)幾天后，31.5設(shè)計(jì)原則1.工藝特點(diǎn)：間斷加酸，加酸后料槽內(nèi)溫度可達(dá)100℃以上。2.廢氣特點(diǎn)：近似空氣，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下酸霧含量為3300mg/m3。溫度為60℃。金剛砂的學(xué)名叫「碳化硅」,外觀黑色，略有處理前硫酸煙霧濃度為3300mg/m3。硫酸煙霧最高排放濃度小于45mg/m3。 42.2.1吸收(洗滌)法適用于廢氣體積分?jǐn)?shù)在102以上的有機(jī)蒸汽，不適合處理低濃度的有機(jī)氣武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)5達(dá)標(biāo)排放達(dá)標(biāo)排放適用于處理高流量，低污染物濃度的污染物，但吸附劑的成本高，不適合本燃燒法是將有害氣體、整齊、液體、貨煙塵轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的過程。只適用于凈化那些可燃的或在高溫情況下可以分解的有害物質(zhì)，具有局限性，所以該設(shè)計(jì)不采用燃燒法。2.3方案選擇通過以上對四種方案的比較選擇，本設(shè)計(jì)采用吸收法處理硫酸煙霧，即采用5%NaOH液體在填料塔中吸收凈化硫酸霧。凈化設(shè)備為填料塔。操作情況下，氣相傳質(zhì)系數(shù)k=144kmol/(m2·h-atm)(latm=101325Pa)液氣比為：L/G=2.5~4L/m3,本設(shè)計(jì)中，取L/G=3.5。該排氣凈化系統(tǒng)如圖所示，包括酸洗廢氣集氣罩、風(fēng)管、填料塔、引風(fēng)機(jī)、慮氣處理嘧吸收液 武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)63.2集氣罩按罩口氣流流動(dòng)方式可將集氣罩分為兩大類g.要盡可能避免或減弱干擾氣流如堂風(fēng)、逆風(fēng)氣流等73.3吸收塔料間的空隙而下流，氣液兩相間的傳質(zhì)過程在潤濕的3.4管道武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)8圖4.1集氣罩裝置簡圖設(shè)集氣罩連接風(fēng)管的特征尺寸為d,污染源的特征尺寸為d,集氣罩距污染源的垂直距離H,取F0.5米，集氣罩口的特征尺寸為D,集氣罩喇叭口長度h,則,則D?=d+0.8H=700+0.8×500=F?=0.25D?2π=0.25×1.102×3.14=h=0.25√Fo=0.25×√0.95=0.2武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)94.2集氣罩入口風(fēng)量的確定排風(fēng)量的確定分兩種情況：一種是運(yùn)行中的集氣罩是否符合設(shè)計(jì)要求，可用現(xiàn)場測定的方法來確定；另一種是在工程設(shè)計(jì)中，為了達(dá)到設(shè)計(jì)目的，通過計(jì)算來確定集氣罩的排風(fēng)量。環(huán)境氣溫為-6°C,料槽內(nèi)加酸后溫度可達(dá)100CF---污染源斷面積，m2。熱煙氣流量Q為：Q?=0.403(qHF2)13=0.403×(0.327×0.5×0.3852集氣罩最小吸入風(fēng)量：Q=Q?+V'F'=0.117+0.7×0.5F’——集氣罩罩口面積與污染面積之差，m2V’——最小吸入速度，0.5~1.0m/s(2)夏季環(huán)境溫度為34℃,加酸后槽內(nèi)溫度可達(dá)100℃F---污染源斷面積，m2。熱煙氣流量Q?為：Q?=0.403(qHF2)13=0.403×(0.181×0.5×0.38集氣罩最小吸入風(fēng)量：F'=F?-F=0.95-0.385=Q=Q?+V^F'=0.0958+0.7×0F’——集氣罩罩口面積與污染面積之差，mV’——最小吸入速度，0.5~1.0m/s由于冬季排風(fēng)量大于夏季排風(fēng)量，應(yīng)以冬季排風(fēng)量來計(jì)算，Q=0.513(m3/s)符合要求(10~20m/s)武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)4.3填料塔的設(shè)計(jì)4.3.1.1擬選用填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù)操作條件下，氣相分傳質(zhì)系數(shù)k=144kmol/(m3·h·atm),液相分傳質(zhì)系推薦標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下液氣比L/G=2.5～4L/m3填料塔常用的規(guī)整填料，由于分離效率高，空隙率大，持液量小因而操作壓降小等方面的特點(diǎn)，應(yīng)用越來越廣泛，而好的填料如果沒有一個(gè)好的液體分布器，也達(dá)不到很好的汽液分布效果。4.3.1.2填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù)本設(shè)計(jì)擬選用75*45*5規(guī)格陶瓷鮑爾環(huán)填料(亂堆)。4.3.1.3計(jì)算泛點(diǎn)氣速u本設(shè)計(jì)采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH為吸收液(參數(shù)近似取水的參數(shù))。廢氣成分：酸霧含量為3300mg/m3,溫度為60℃。取液氣比M=M(1-yn,so?)+MYnsO?=29×(1-0.0754%)+98×0.075T=(273.15+t)K=273+60L=Q?P=19.33×1000=19330kg/h圖4.2?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖u=0.7u,=0.7×3.014=2.110(m武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)徑規(guī)格通常為偶數(shù)如800mm,1000mm,1200mm,400mm等)Lmn=(MWR)a?=0.08×103=8.24m3/(m2·h)塔截面積數(shù)kca=144kmol/(m3.h·atm),液相傳系數(shù)k=0.7h1,大氣壓力：冬季為武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)所以填料高度為Z=7.44m4.3.3計(jì)算填料塔床層壓降由上面計(jì)算可得橫坐標(biāo)為：在填料塔泛點(diǎn)氣速通用關(guān)聯(lián)圖中，根據(jù)橫、縱坐標(biāo)值定出塔的工作點(diǎn)。其位△p'=70mmH?O/m處所以填料床層壓力降為：70×9.80665=686.47Pa/m≈686Pa/m1、選用斜口氣體分布器，進(jìn)口管直徑340mm,進(jìn)口風(fēng)速16.96m/s,阻力約500Pa。2、選用柵板支承板，阻力約200Pa。3、選用多孔盤管式液體分布器，阻力約50Pa5、選用折板除霧器，出口管直徑200mm,阻力約100Pa。選用截錐式再分布器，截錐體與塔壁的夾角一般為35-45°,截錐下口直徑約為(0.7-0.8)D填料塔的氣體進(jìn)口裝置應(yīng)能防止液體流入進(jìn)氣管，同時(shí)還能使氣體均勻分武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)塔內(nèi)液體從塔底排時(shí)，一方面要使液體順利流出，另一方面應(yīng)保證塔內(nèi)氣體圖4.3排液裝置圖選用絲網(wǎng)除霧器。它是用一定規(guī)格的絲網(wǎng)帶卷成盤狀，再用支撐板加以固定的一種裝置。絲網(wǎng)盤高一般為100-150mm。這種除霧裝置分離效率高(對于5um的霧滴，可達(dá)98%-99%),阻力小(約小于250Pa),占空間小。第五章管網(wǎng)設(shè)計(jì)5.1風(fēng)速和管徑的確定保證管道內(nèi)風(fēng)速在10~20m/s的范圍內(nèi)，以保證較小的壓力損失，并以此為標(biāo)準(zhǔn)選擇管徑，圓整后復(fù)核風(fēng)速。則管徑圓整后D=0.2m在10~20m/s的范圍內(nèi)，符合5.2凈化系統(tǒng)設(shè)備及管道布置簡圖5.3阻力計(jì)算5.3.1各管段的局部阻力系數(shù)各部件的局部阻力系數(shù)查三廢處理工程技術(shù)手冊608-611頁5.3.1.1管段1合流三通(合流1-3)根據(jù)F?+F?≈F?a=30°武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)5.3.1.6管段6漸擴(kuò)管一個(gè)a=305=0.85.3.1.7管段7傘形風(fēng)帽一個(gè)(排風(fēng)h/D0=0.5)5.3.2圓形風(fēng)管的單位摩擦阻力的計(jì)算查得材料制作風(fēng)管的粗糙度表，薄鋼板關(guān)閉粗糙度K=0.15—0.18,取K=0.15。由于所查資料均為20℃,101.325KPa下的數(shù)據(jù)，需轉(zhuǎn)化為當(dāng)前溫度和氣壓下的數(shù)查得材料制作風(fēng)管的粗糙度表，薄鋼板K=0.15~0.18,取K=0.15塑料制風(fēng)忡5.3.2.1管段1根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊602頁由取管徑5.3.2.2管道2Q=0.513m3/s=1846.8m3/hK,=(Kv)2?=(0.15×16.33Rm=K,K,K,R=1.08×0.97×1.25×19.59=根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊602頁武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)取管徑K,=(Kv)°2?=(0.15×16.33)Rm=K,K,K,Rm=1.08×0.97×1.25×19.59=25.3.2.3管道3根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊602頁由表3-1可知，沒有直徑300的圓管，取d=320mm5.3.2.4管道4根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊602頁Rm=K,K,K,Rm′=1.08×0.97×1.25×19.59=25.3.2.5管道5根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊602頁Rm=K,K,K,R=1.08×0.97×1.20×5.10=5.3.2.6管道6根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊600頁Rm=K,K,K,Rm=1.08×0.97×1.20×5.10=65.3.2.7管道7根據(jù)三廢處理技術(shù)手冊600頁Rm’=5.10Pa/m,取5.3.3沿程阻力損失計(jì)算5.3.3.1管道15.3.3.2管道25.3.3.3管道3AP?=RL=11.06×1.00=115.3.3.4管道45.3.3.5管道5APys=RL=6.41×8.15=52.24Pa5.3.3.6管道6AP??=RL=6.41×8.15=52武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)AP,?=RL=6.41×8.15=525.3.4.2管道2武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)Ap?=AP+△p?=121.84+28.32=1505.3.5.2管道25.3.5.3管道35.3.5.4管道4武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)Ap?=AP??+△P??=52.24+146.75=19Ap?=Ap+△p=52.24+202.95=255由三廢處理工程技術(shù)手冊585頁可知：對并聯(lián)管路進(jìn)行壓管的壓損差相對值，對于除塵系統(tǒng)應(yīng)小于10%,其他系統(tǒng)可小于15%。由于此系統(tǒng)是除酸霧，壓損相對值可為15%以下。為使管段1、2達(dá)到阻力平衡，增大管段2的管徑，減小其阻力取管190mm,對應(yīng)的阻力：為使管段3、4達(dá)到阻力平衡，減小管段3的管徑，增大其阻力武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)故取d?=190mmd=250mm5.3.7系統(tǒng)的總阻力第六章動(dòng)力系統(tǒng)選擇6.1風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q=Q?(1+k?)=5540.4×(1+0.1k?-風(fēng)量修正系數(shù)，k?=0.1-0.156.2風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓Ap-系統(tǒng)計(jì)算壓降，Pa武漢工程大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)6.3與風(fēng)機(jī)標(biāo)定工況換算p?-風(fēng)機(jī)標(biāo)定時(shí)的氣體密度，kg/m36.4動(dòng)力系統(tǒng)選擇選擇風(fēng)機(jī)時(shí)要注意以下幾個(gè)方面問題：①根據(jù)輸送氣體的性質(zhì)，確定風(fēng)機(jī)的類型；③考慮到管道可能漏風(fēng)，有些阻力計(jì)算不夠完善，選用風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量由于酸霧具有腐蝕性，所以選擇離心防腐風(fēng)機(jī)。在通風(fēng)工程中，在表示通風(fēng)機(jī)性能的表格中往往有配套的電機(jī)型號(hào)和功率。依據(jù)進(jìn)入風(fēng)機(jī)風(fēng)量’Q和實(shí)際工況下系統(tǒng)壓強(qiáng)Ap",選擇4-72型NO.4A型離心通風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為2900r/min,配電電機(jī)5.5-2kw-p,流量4012-7419m3/h,全壓表6.1幾種離心通風(fēng)機(jī)參數(shù) 管道支架設(shè)計(jì)主要包括支架類型選擇、支架坐標(biāo)確定和支架荷載計(jì)算