大气污染控制工程》课程设计指导书

1《大气污染控制工程》课程设计指导书《大气污染控制工程》是环境工程专业的主干课程之一，为了使同学们全面地掌握本课程所学的基本理论知识，学会灵活运用所学知识，进行大气污染控制工程设计，完成环境工程师基本训练，以模拟课题或实际课题为题的课程设计是一个必不可少的教学环节。为帮助同学们圆满完成这一教学环节，特编写本课程设计指导书。一、目的与要求1、培养学生严谨的科学态度，严肃认真的学习和工作作风，树立正确的设计思想，形成科学的研究方法。2、培养学生独立工作的能力，包括收集设计资料、综合分析问题、理论计算、数据处理、工程制图、文字表达等能力。3、通过课程设计，使学生得到较为全面的大气污染控制工程设计的初级训练。4、掌握大气污染控制工程设计的一般程序，大气净化系统各部分的有机组合方法，学会灵活处理复杂的实际工程问题。5、学会编写“设计说明书”和“设计计算书”，按标准绘制有关图件。6、本设计原则上应由学生在指导教师的指导下，独立完成。可以讨论，但不得互相抄袭。7、本设计应提交如下成果：（l）设计项目的设计报告书一份，（包括：设计说明书和设计计算书）（2）净化系统布置图（二视图）。二、工业废气净化系统设计的基本内容工业废气净化系统设计的基本内容包括：根据当地（企业）的总体规划和各种自然条件，合理地确定处理设施规模和处理要求；确定处理工艺流程；进行平面布置；对污染物的捕集装置（集气罩）、输送管道系统、净化设备及排放烟囱设计四个部分进行设计计算；为满足系统正常运行的需要，还应针对所处理污染物的特性，进行上述系统必要配套设备及附件的综合布置和设计。1、捕集装置的设计污染物的捕集装置通常称为集气罩。设计内容主要包括集气罩结构形式、安装位置以及性能参数的确定等内容。2、输送管道设计管道系统设计主要包括管道布置、管道内气体流速确定、管径选择、压力损失计算以及通风机选择等内容。3、净化设备选择或设计净化设备的选择或设计一般按以下程序进行：①工程调查，认真收集有关资料，全面考虑可能影响设备性能的各种因素；②根据排放标准和生产要求，计算需要达到的净化效率；③根据污染物性质和操作条件确定净化方法（除尘或吸收、吸附等）和净化流程（几级处理，是否预冷，调湿以及吸收剂或吸附剂选择等），在此基础上决定净化设备的选择范围；④对设备的技术指标和经济指标进行全面比较，选定最适宜的净化装置；⑤确定净化设备的型号规格及运行参数。设计应满足其排放浓度达到当地排放标准的要2求。4、排放烟囱设计其主要内容包括结构尺寸及工艺参数（烟囱高度，出口直径，出口速度等）的设计。三、设计准备工作1.认真全面地收集资料，尤其注意收集、分析同类污染源控制工程设计及运行资料；2.通过调查或类比，全面分析污染物的物理、化学性质（粉尘及气体的性质）；3.调查或估算处理气体量，若为工业锅炉除尘，其总处理气体量则应为燃烧产生的烟气量加上各种附加值；若是一般污染源，处理气体量即为排气罩排风量；4.根据污染物排放量及当地执行的大气环境质量标准，先由高斯扩散模式计算出烟囱允许排放量和排放浓度，然后计算出设备的应达到的净化效率；5.根据污染物及其载体的性质和净化效率确定具体净化方法及净化流程，然后确定净化设备的选择范围；6.根据污染物排放规律，污染源的几何尺寸及场地情况，最终确定净化装置的工艺参数和具体规格型号，并初步定位。四、集气置的设计（一）若集气罩设计的合理，使用较小的排风量就可以有效地控制污染物的扩散，反之，使用很大的排风量也不一定能达到满意的效果。因此，设计时应注意以下基本原则：①．集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物扩散限制在最小范围内。以使防止横向气流干扰，减少排风量。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初始动能。③．尽量减少集气罩的开口面积，以减少排风量。④．集气罩的吸气气流不允许先经过工人的呼吸区再进入罩内。⑤．集气罩的结构不应妨碍工人操作和设备检修。（二）排气罩的形式选择及设计1.根据污染源的几何尺寸、污染物排放特点、及现场工人操作情况，确定罩的形式、罩口尺寸及放置位置。2.确定排气罩控制距离及控制速度。3.侧吸罩用罩口气流速度衰减公式及其排风量计算公式计算排风量。密闭罩可根据污染设备型号、规格确定，罩的形式直接从有关手册查出推荐数据来确定排风量，或根据经验公式计算。4.根据集气罩的扩张角。来计算排气罩外形尺寸。当污染源平面尺寸较大时，为减少罩子高度，可将罩分成几个小罩子，或加设挡板。五、净化装置的选择或设计由于本设计题目主要为除尘系统设计，所以在此主要强调除尘器的选择设计。选择除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力损失、一次投资，维修管理等，其中最主要的是除尘效率。以下几个问题要特别注意1.选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度。对于运行状况变化较大的系统，要注意烟气量变化对除尘效率和压力损失的影响。32.充分考虑粉尘的物理性质对除尘器性能的影响。譬如粘性大的粉尘容易粘结在除尘器的内表面．不宜采用干法除尘；比电阻过大或过小的粉尘，不宜采用电除尘；纤维类或憎水性粉尘不宜采用湿法除尘等。另注意，不同除尘器对不同粒径粉尘的除尘效率是完全不同的，所以在选择和设计之前必须了解欲捕集粉尘的粒径分布。3.当气体含尘浓度太高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初级净化设备，去除粗大尘粒，以使设备更好地发挥作用。一般说来，为减少喉管磨损及防止喷嘴堵塞，对文丘里，喷淋塔等湿式除尘器，希望含尘浓度在10g／m3以下，袋式除尘器的理想含尘浓度为0.2-10g／m3，电除尘器的希望含尘浓度在30g／m3以下。4.必须考虑气体温度、湿度和其它性质的影响：因为高温、高湿气体对一些除尘器不适宜，如果所处理的气体中还含有一定量的气态污染物，要达标排放，也必须同时去除。5.对于大型污染源，必须同时考虑所捕集粉尘的处理处置问题。6.选择除尘器还必须考虑主要设备的位置，可利用空间、环境条件等。六、管道系统的设计（一）管道的布置管道布置对净化系统设计有重要意义。应从系统总体布局出发对全本间管线通盘考虑，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，方便安装、调节和维修。1、管道布置的一般原则a.管道敷设的原则。管道敷设分明装和暗设，应尽量明装，以便检修，管道应尽量集中成列，平行敷设，尽量沿墙或柱敷设，管道与梁、往、设备及管道之间应留有足够距离，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩的要求。一般间距不小干100mm，过路或架空管道应严格按管道设计规范与高度敷设。远距离水平管道应有一定坡度，以便排水、防尘积。一般坡度不小于0.005。b.管道支撑原则。管道与阀件不宜直接支承在设备上，应单独设支架或吊架。管道焊缝位置在施工方便和受力较小的地方，不得位于支架处。c.管道联接原则。为方便检修、安装，以焊接为主要联接方式的管道中，应设置足够数量的法兰；以螺栓联接为主的管道，应设置足够数量的活接头，穿过墙壁或楼板的那段管道不得有焊缝。d.管道设计要求①.除尘管道尽可能垂直或倾斜敷设。倾斜管道的倾角（与水平面的夹角）应不小于粉尘安息角。当必须水平敷设时，要有足够的流速以防积尘，对产生积尘的管道，必须预置清灰孔。②.为减少风机磨损，特别当气体含尘浓度较高时，（＞3g／m3）应将风机设在净化装置之后。③.分支管与水平管或倾斜主干管联接时，应以上部或侧面接入，三通管的夹角不宜大于300，当有几个支管汇合于同一主干管时，汇合点最好不设在同一断面上。④.管道布置中．为方便管理和运行调节，管网系统不宜过大。同一系统的吸气（尘）点不宜过多。同一系统有多个分支管时，应将这些分支管分组控制。⑤.为保证各吸气点达到设计风量、保证控制污染物扩散的效果。要实现各支管间的压力平衡。（二）管道计算4用流速控制法进行管道计算，通常接以下步骤进行：（1）根据设备及排气罩确定各抽风点位置和风量，气体净化装置，其他部件的型号规格，风管材料等。（2）根据现场实际情况布置管道，绘制管道系统轴测图，并进行管道编号，标注长度和风量。管道长度一般按两管件间中心线长度计算，不扣除管件本身的长度。（3）确定管道内的气体流速。管道内各种流体常用流速范围可参考表一确定。表一管道内各种流体常用流速范围流体管道种类及条件流速（m/s）管材流体管道种类及条件流速（m/s）管材含尘气体粉状的粘土和砂11—13钢板饱和蒸汽dg200mm30—40钢耐火泥14—17钢板dg=200-100mm25—35钢重矿物粉尘14—16钢板dg200mm15—30钢轻矿物粉尘12—14钢板凝结水凝结水泵吸水管0.5--1.0钢干型砂11—13钢板凝结水泵出水管1—2钢煤灰10—12钢板自流凝结水管0.5钢钢和铁（尘末）13—15钢板冷却水冷水管1.5—2.5钢棉絮8—10钢板热水管1.0—1.5钢水泥粉尘12—22钢板压缩空气Pe=10—20atm8—12钢钢和铁屑19—23钢板Pe=20—30atm3—6钢灰土沙尘16—18钢板煤气dg600mm4—6钢锯屑刨屑12—14钢板dg=800-1200mm8—14钢大块干木块14—15钢板dg=1600-2000mm14—16钢干微尘8—10钢板dg2000mm16钢染料粉尘14—18钢板液氨Pe=真空0.05—0.3钢大块湿木屑18—20钢板Pe=≤6atm0.3—0.8钢谷物粉尘10—12钢板Pe=≤20atm0.8—1.5钢麻（短纤维尘）8—12钢板氢氧化钠浓度0—30%2钢锅炉烟气烟道自然通风3—5混凝土30—50%1.5钢8—10钢板50—93%1.2钢机械通风6—8混凝土50—93%1.2钢10—15钢板过热蒸汽dg200mm40—60%钢硫酸浓度88—93%1.2铅93—100%1.2钢dg=200-100mm30—50%钢盐酸1.5橡胶氯化钠带有固体2—4.5钢dg100mm20—40%钢没有固体1.5钢（4）根据系统各管道的风量和选择的流速确定各管道的断面尺寸．在已知流量的预先取流速的前提下，管道直径可按下式计算或式中Q一一体积流量，m3／h；W－－质量流量，kg／h；V——管道内气体的平均流速，m／s；VQd/8.18pQd8.185ρ一一管道内气体的密度，g／m3对于除尘管道，为防止积尘堵塞，管径不得小于下列数值：输送细小颗粒粉尘（如筛分和研磨细粉）d≥80µm；输送较粗粉尘（如木屑）d≥100µm；输送粗粉尘（有小块物）d≥130µm。确定管道断面尺寸时，应尽量采用《全国通用通风管道计算表》中的统一规格，以利于工业加工制作。（5）风管断面尺寸确定后，应按管内实际流速计算压损。压损计算应以最不利环路（系统中压损最大的环路）开始。（6）对并联管道进行压力平衡计算，两分支管道的压力差应满足以下要求：除尘系统小于10%，其它通风系统小于15%。否则，必须进行管径调整或增设调压装置（阀门、阻力圈等）使之满足上述要求。调整管径平衡压力，按下式计算。d2==d1(△P1/△P2)0.225（mm）式中：d1---调整后的管径，mm;d2－－调整前的管径．mm；ΔP1一一管径调整前的压力损失，Pa；ΔP2－－压力平衡基准值（若凋整支管管径，即为干管的压力损失）Pa。（7）计算除尘系统的总压力损失（即系统中最不利环路的总压力损失）；（8）根据系统的总风量、总压力损失选择风机和电动机。选择通风机的风量应按下式计算：Q0==(1+K1)Q（m3／h）式中Q－管道系统的总风量，m3／h；K1一考虑系统漏风所附加的安全系数。一般管道取K1＝0～0.1；除尘管道取K1＝0.1～0.15；选择通风机的风压按下式计算：ΔP0==（1+K2）ΔPρ0/ρ==（1+K2）ΔPTP0/T0P式中ΔP0—管道系统的总压力损失，Pa；K2一考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数。一般管道取K2＝0.1～0.15；除尘管道取K2＝0.15～0.2。ρ0、T0、P0—通风机性能表中给出的空气密度、压力、温度。ρ、P、T—运行工况下，进入风机时的气体密度，压力和温度。计算出Q和ΔP后，即可按通风