某铸造厂烘干炉臭气治理设计

第五章气态污染物净化课程设计通过气态污染物净化技术课程设计，进一步消化和巩固“大气污染控制工程”课程所学气态污染物净化基础内容，并使所学知识系统化，培养学生运用所学理论知识进行气态污染物工程设计的初步能力。通过设计，掌握气态污染物净化技术设计的内容、方法和步骤，培养学生研制气态污染物控制设计方案、设计计算、工程制图、查阅技术资料、编写设计说明书等方面的能力。第一节气态污染物净化课程设计任务书1.1课程设计的题目某铸造厂烘干炉臭气治理设计1.2课程设计的目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学气态污染物净化技术相关内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、实用技术资料、编写设计说明书的能力。1.3设计原始资料某铸铁厂现有两座远红外烘干炉，用于烘干集团公司所生产的主产品——推土机和压路机的型砂。厂房的平面示意图如图5-1所示，烘干炉的结构示意图如图5-2所示。烘干工序为：烘干炉采用间歇式操作，两座烘干炉每一个天平均烘干三炉型砂，在加热过程中有恒温控制系统进行自动控制，每加热一炉型砂需要4小时左右，其排放烟气是间歇性的，一般炉内温度加热到180℃开始用风机进行排气，大约排放15分钟，以后每30分钟进行一次排气。炉内烟气通过安装在炉顶的两个排气管（d=200mm）引出，没有设置烟囱，烟气直接排入室外环境。从某铸造成厂得来的资料了解到型砂是由3—4%的合脂油+黄沙混合而成的。从合脂油的硬化机理知道合脂的硬化主要是由于羟基酸之间的羟基团和羧基团起作用并聚合成为分子量更大的聚合物，同时合脂中少量的不饱和脂肪酸在烘干过程发生氧化聚合反应。由于合脂中含有较多的羟基酸（醇酸），在加热过程中容易脱水缩聚，形成长链的聚脂。例如两个分子羟基酸中的羟基（-OH）和羧基（-COOH）相互脱水缩和而生成聚合物“交酯”。加热的作用除了为合脂的硬化提供环境外，也起到蒸发水分和促进合脂油中的稀释剂（煤油）的生成的作用。这就会使得在加热的过程中有各种复杂的物质以气体的形式排出。主要有合脂油在缩聚过程中产生的水、有机酸、煤油，以及合脂油和黄沙所含杂质在加热过程所产生的一些易挥发的小分子有机物、硫化物等。这些物质排入环境产生恶臭污染。1.4设计工艺参数系统风量（Q）：800Nm3/h;烟气温度（T）：80-95℃；排气管直径（D）：225mm；原风机型号：Y132S1—2；风量：3807m3/h；功率：5.5kw.1.5设计内容与要求根据设计原始资料，利用所学的大气污染控制工程的有关知识完成以下设计内容：（1）分析污染物的组成和特点，合理选择净化工艺流程；（2）根据选择的净化工艺，确定净化装置类型；（3）进行净化装置的设计计算；（4）完成管道的布置与计算（5）进行烟囱设计计算；（6）进行系统阻力平衡和计算，对现有风机和电机进行风量、风压和功率的校核，如有需要，对风机和电机重新选型；（7）编制设计说明书；（8）绘制净化工艺的平面布置图和主要设备示意图。1.6设计说明书参考设计提纲1工艺流程选择2喷淋塔的设计2.1烟气量计算2.2喷淋塔塔径2.3喷淋塔湿段高度2.4喷淋塔用水量2.4喷淋塔辅助装置3吸附塔设计3.1活性炭类型与参数3.2吸附塔烟气量3.3活性炭体积3.4吸附塔塔径3.5吸附塔压力损失3.6吸附停留时间3.7吸附塔辅助装置4烟囱设计4.1烟囱直径4.2烟囱出口处平均风速4.3烟流抬升高度4.4烟囱高度校核4.5烟囱阻力5管道系统设计5.1管道阻力计算5.2系统总阻力6风机选型6.1风机风量6.2风机风压1.7参考资料（1）王丽萍,陈建平主编，大气污染控制工程，徐州：中国矿业大学，2012（2）黄学敏,张承中主编，大气污染控制工程实践教程，北京：化学工业出版社，2003（3）孙一坚主编，简明通风设计手册，中国建筑工业出版社。1997（4）金国淼主编，除尘设备设计，上海科学技术出版社，1985（5）魏兆仙主编，塔设备设计，上海科学技术出版社，1988（6）郝吉明等主编，大气污染控制工程，高等教育出版社，1989（7）孙一坚主编，工业通风，中国建筑工业出版社，1994图5-1厂区平面示意图图5-2烘干炉示意图第二节气态污染物净化课程设计指导书2.1喷淋塔设计（1）烟气量换算：0273273QTQ式中：Q、Q0——标准状态下和温度为T时的烟气流量，m3/h；T——烟气进口温度，℃；（2）塔径：VQD4式中：Q——烟气流量，m3/h；U——空塔气速，m/s；（3）湿段高度：按停留时间计算a)用水量计算（根据热量平衡式计算）：)()(1221ttCWTTCWQpccphh式中：Wh,Wc——热流体和冷流体的质量流量，kg/h；T1,T2——热流体进出口温度，℃；t1,t2——冷流体进出口温度，℃；Cph,Cpc——热流体和冷流体的平均比热，kj/kg.℃；b)其它设计：包括布水装置、除雾器、布气装置、塔斗设计、压力损失、以及塔总高度计算。2.2吸附塔设计（1）吸附剂采用活性炭，基本参数如下：堆积密度：460kg/m3；空隙率：0.37；颗粒直径：4-8mm；试验确定活性炭的用量为：400kg/3个月；（2）烟气量：0273`273QTQ式中：Q、Q0——标准状态下和温度为T`时的烟气流量，m3/h；T`——烟气进塔温度，℃；（3）活性炭体积：mV（m3）式中：m——一次装入的活性炭质量，kg；ρ——活性炭密度，kg/m3；（4）塔径：04VQD式中：Q——烟气流量，m3/h；V0——空塔气速，m/s，查有关手册确定；（5）压力损失：LdpVdpVP2032032)1(75.1)1(150（Pa）式中：ε——空隙率；μ——粘度，pa.s-1；ρ——烟气密度，kg/m3；V0——烟气流速，m/s；dp——活性炭颗粒直径，m；（6）停留时间：QVt式中：ε——烟气流速；V——烟气流速，m/s；Q——烟气流量，m3/s；2.3烟囱设计（1）烟囱直径（烟气出口内径）：SVQD4式中：Q——烟气流量，m3/h；VS——烟囱出口烟气流速，m/s；（2）烟囱出口处平均风速：mSHUU)10(0式中：U,U0——烟囱出口和近地面大气平均流速，m/s；HS——烟囱高度，m；m——大气稳定度系数；（3）烟流抬升高度：)1056.95.1(123HsqdVUH（m）式中：U,VS——烟囱出口大气平均风速和烟气流速，m/s；d——烟囱直径，m；qH——烟气热释放率，kg/s；（4）烟囱高度：HCCUeqHybzS)(20式中：U——烟囱出口大气平均风速，m/s；C0,Cb——地面最大浓度和本底浓度，mg/m3；Δy,δz——y,z方向的扩散参数，m；q——烟气流量，m3/s；（5）烟囱阻力：fhgZZP)12((pa)式中：Z2-Z1——烟囱高度，m；fh——烟囱沿程阻力，Pa；2.4管道设计计算（1）管道阻力计算22422vvRLPS式中：L——直管段长度（不包括管件、阀门自身的尺寸），m；λ——阻力系数；RS——管道的水力半径，m；v——烟气流速，m/s；22v——局部阻力，Pa；（2）系统的阻力：包括喷淋塔、吸附塔、烟囱、管道及其附件的阻力之和。2.5风机选择（1）风量计算：)1(10KQQ式中：Q——烟囱进口烟气流量，m3/h；K1——流量储备系数，一般取0.1；（2）风压计算：)1(20KPP式中：△P——系统压力总损失，Pa；K2——压头储备系数，一般取0.2；根据风量和风压选择风机的型号。