酸洗廢氣凈化系統(tǒng)課程設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、酸洗廢氣凈化系統(tǒng)課程設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計 xx大學(xué)市政技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計課程設(shè)計名稱： 酸洗廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計系 部 環(huán)境工程系 專 業(yè) 環(huán)境工程技術(shù) 班 級 xx環(huán)境 姓 名 指導(dǎo)教師 72013年 06 月 1 日酸洗廢氣凈化系統(tǒng)課程設(shè)計前言：隨著人口的劇增和城市化的加劇，煤和石油燃燒排放到大氣中的二氧化硫越來越多，它在大氣中與水蒸氣和氧氣混合，生成硫酸，形成酸雨。酸雨被人們稱為“空中死神”，它對生態(tài)系統(tǒng)的危害已成為舉世矚目的環(huán)境問題?？刂拼髿庵卸趸虻暮繜o疑是當(dāng)今正在努力的一個問題。而酸洗產(chǎn)生的廢氣中含有大量酸性氣體，合理處理廢氣中的酸性氣體是控制大氣污染的必要措施。本設(shè)計書由廣州大學(xué)市政技術(shù)

2、學(xué)院環(huán)境工程系環(huán)境工程技術(shù)專業(yè)戴苗老師指導(dǎo)設(shè)計，同時在編寫的工程中，得到了廣大同學(xué)的支持與幫助，在此一并表示衷心的感謝！由于時間倉促，加之設(shè)計者水平有限，設(shè)計書中不妥之處在所難免，懇請審閱老師批評指正。 設(shè)計者 2013年6月1日目錄 概述一、確定凈化方案61設(shè)計目的62設(shè)計任務(wù)63設(shè)計資料64凈化方案的選取7二、集氣罩的設(shè)計81.集氣罩基本參數(shù)的確定82.集氣罩入口風(fēng)量的確定9三、填料塔的設(shè)計111.填料塔參數(shù)確定11（1）擬選用陶瓷鮑爾環(huán)填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù)11（2）計算泛點氣速uf11（3）計算操作氣速12（4）利用圓整后的塔徑重新計算操作氣速12（5）校核填料直徑與塔體直徑的比12（6

3、）校核調(diào)料塔的噴淋密度122.填料層高度確定13（1）計算填料層高度z13（2）計算填料塔床層壓降13（3）計算填料塔壓降14四、管網(wǎng)設(shè)計14管道流速、設(shè)計流量142凈化系統(tǒng)設(shè)備及管道布置簡圖143各管段的斷面尺寸和比摩阻15管道水力計算表154各管段的局部阻力系數(shù)165. 各管段的沿程阻力和局部阻力以及總阻力186對并聯(lián)管路進行阻力平衡計算：20（1）匯合點a20（2）匯合點b21五、動力系統(tǒng)選擇211. 風(fēng)機的確定：212. 與風(fēng)機標(biāo)定工況計算223動力系統(tǒng)的選擇22六、參考文獻22概述：我國的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國因燃煤排放的二氧化硫

4、急劇增加，所造成的酸雨污染已經(jīng)到了十分嚴重的程度，必須引起密切關(guān)注。1.1酸雨的危害弱酸性降水，可溶解地殼中的礦物質(zhì)，供植物吸收。但如果酸度過高，如ph值低于5.0，就可能對人類及自然生態(tài)系統(tǒng)造成危害。酸雨帶來的巨大損失是難以估量的，國外把酸雨稱為“空中死神”。1.1.1酸液對人體的危害酸雨形成硫酸霧所產(chǎn)生的毒性很大，因為其微?？汕秩敕蔚纳畈拷M織，從而引起肺氣腫和肺硬化等疾病而導(dǎo)致死亡。當(dāng)空氣中含有0.8 mg/m3硫酸霧時，就會使人難受致病。1.1.2對農(nóng)作物、植被的危害受到酸雨侵蝕的農(nóng)作物，由于葉內(nèi)葉綠素含量降低，影響其光合作用，引起葉子枯萎和死亡使產(chǎn)量下降。荷蘭全國54%的森林面積遭酸雨

5、侵害，林木衰弱枯萎。重慶地區(qū)1982年一場ph值達3.9的酸雨使上萬畝水稻葉片枯黃，狀如火烤，幾天后死亡。1.1.3對土壤、湖泊的危害酸雨淋溶土壤中的鈣、鎂、鉀等營養(yǎng)元素，抑制有機物的分解和氮的固定，使土壤貧瘠，影響作物生長。酸雨得不到地表物質(zhì)的飽和，使得河流、湖泊酸度增高，使水生動植物減少甚至絕跡，成為“死湖”。在加拿大，酸雨毀滅了1.4萬個湖泊，另有4000個也瀕臨“死亡”。1.2酸洗廢氣的處理利用吸收塔處理廢氣已經(jīng)是控制大氣污染的有效控制方法。與傳統(tǒng)的板式塔相比,填料塔具有生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓降小、操作彈性大、持液量小等優(yōu)點。特別是在20世紀70年代,由于新型填料、新型塔內(nèi)件的開發(fā)

6、應(yīng)用和基礎(chǔ)理論研究的不斷深入,使填料塔的放大效應(yīng)取得了實質(zhì)性的突破,填料塔在化工企業(yè)得到了很好的應(yīng)用。確定凈化方案1設(shè)計目的通過對氣態(tài)污染物凈化系統(tǒng)的工藝設(shè)計，初步掌握氣態(tài)污染物凈化系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。培養(yǎng)利用已學(xué)理論知識，綜合分析問題和解決實際問題的能力，繪圖能力，以及正確使用設(shè)計手冊及相關(guān)資料的能力。2設(shè)計任務(wù)某廠生產(chǎn)用金剛砂，經(jīng)濕式研磨后，需加濃硫酸酸洗處理。加酸時，有大量蒸汽、酸霧及有害氣體生成，對車間環(huán)境及工人身體健康造成嚴重危害。為此，需要對酸洗產(chǎn)生的廢氣進行治理，以改善車間的環(huán)境及工人的操作條件。要求設(shè)計的凈化系統(tǒng)效果好、操作方便、投資省，并且達到排放標(biāo)準(zhǔn)。3設(shè)計資料3.1 酸洗

7、工藝特點酸洗時，工人將預(yù)先裝入金剛砂的700mm的圓筒形料槽，沿酸洗槽前方的軌道，推入酸洗槽位置后，向料槽中加入濃硫酸，并不斷攪拌。酸洗完后，將料槽推出卸料；重新裝入一筒新料進行酸洗。故酸洗為間斷操作，加酸后槽內(nèi)溫度可達100以上。3.2 廢氣特點廢氣成分：近似空氣，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下酸霧含量為3210mg/m3；廢氣溫度：60。3.3 氣象資料氣溫： 冬季：6 夏季：31大氣壓力： 冬季：97.86kpa； 夏季：95.72kpa3.4 酸洗車間工藝布置圖酸洗車間平面圖見圖t01，酸洗車間剖面圖見圖t02。4凈化方案的選取一般的局部排氣凈化系統(tǒng)的基本組成為：集氣罩、風(fēng)管、凈化設(shè)備、引風(fēng)機、煙囪。集氣

8、罩：集氣罩是用以捕集污染氣流的。其性能對凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有直接影響。由于污染源設(shè)備結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作工藝的不同，集氣罩的形式是多種多樣的。風(fēng)管：在凈化系統(tǒng)中用以輸送氣流的管道稱為風(fēng)管，通過風(fēng)管使系統(tǒng)的設(shè)備和部件連成一個整體。凈化設(shè)備：為了讓防止大氣污染，當(dāng)排氣中污染物含量超過排放標(biāo)準(zhǔn)時，必須采用凈化設(shè)備進行處理，達到排放標(biāo)準(zhǔn)后，才能排入大氣。即為該系統(tǒng)中的填料吸收塔。通風(fēng)機：通風(fēng)機是系統(tǒng)中氣體流動的動力設(shè)備。為了防止通風(fēng)機的磨損和腐蝕，通常把風(fēng)機設(shè)在凈化設(shè)備之后。煙囪：煙囪是凈化系統(tǒng)的排氣裝置。由于凈化后的煙氣中仍含有一定量的污染物，這些污染物在大氣中擴散、稀釋、懸浮或沉降到地面。為了保證污

9、染物的地面濃度不超過環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，煙囪必須具有一定高度。由設(shè)計資料可知，產(chǎn)生的廢氣主要包括蒸汽、酸霧及有害氣體。采用液體吸收法進行凈化?？刹捎每刹捎?naoh溶液在填料塔中吸收硫酸煙霧。操作情況下，氣相傳質(zhì)系數(shù)液相傳質(zhì)系數(shù)推薦標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下液氣比l/g2.54 l/m3。本次設(shè)計取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下液氣比l/g 3l/m3該排氣凈化系統(tǒng)如圖1所示，包括酸洗廢氣集氣罩、風(fēng)管、填料塔、引風(fēng)機、煙囪。圖1 酸洗廢氣處理工藝流程集氣罩的設(shè)計集氣罩基本參數(shù)的確定集氣罩的罩口尺寸應(yīng)小于罩子所在污染位置的污染物擴散的斷面積。如果設(shè)集氣罩連接風(fēng)管的特征尺寸為（圓形為直徑，方形為短邊），污染源的特征尺寸為d，集氣罩距污

10、染源的垂直距離h，集氣罩口的特征尺寸為，集氣罩喇叭口長度，應(yīng)滿足d0.2,1.0d2.0和hd0.7（若影響操作，可適當(dāng)增大）和3。如下圖所示：由設(shè)計資料知：d 700mm,取h 450mm 則：集氣罩下口面積為 0.88m2集氣罩下口邊高為 0.47m集氣罩上口直徑擬定為 200mm 140 則集氣罩喇叭口長度0.43m校核： 0.286 0.2 1.0 1.5 2.0 0.64 2.15 3校核結(jié)果表明設(shè)計參數(shù)全部滿足設(shè)計要求集氣罩入口風(fēng)量的確定（1）冬季 環(huán)境溫度為6，加酸后槽內(nèi)溫度可達100 t t1t2 k 100（6） 106 k 0.385 m2 0.327 kj/s 0.113

11、 m3/s 0.495m2 取吸氣罩入口速度 0.8 m/s 0.509 m3/s（2）夏季 環(huán)境溫度為31，加酸后槽內(nèi)溫度可達100 t t1t2 k 10031 69 k 0.385 m2 0.191 kj/s 0.094 m3/s 0.495m2 取吸氣罩入口速度 0.8 m/s 0.414 m3/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)量來計算，q 0.509 m3/s 所以，總設(shè)計流量為 1.527 m3/s 校核管道中風(fēng)速： 12.15 m/s ,符合要求（1020 m/s）上式中 t溫差，k t1料槽溫度, k t2環(huán)境溫度，kq-熱量流量，kj/sf-污染源斷面積，m2q

12、0-熱煙氣流量, m3/sh-集氣罩距污染源的垂直距離，m q最小吸入風(fēng)量，m3/s 集氣罩罩口面積與污染面積之差，m2 最小吸入速度，0.51.0m/s集氣罩罩口面積m2填料塔的設(shè)計填料塔參數(shù)確定擬選用陶瓷鮑爾環(huán)填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù)填料類型工程直徑dn /mm外徑高厚dh/mm比表面/ m2/m3 空隙率/%個數(shù)n/m3干填料因子/ m-1陶瓷鮑爾環(huán)填料38383841500.7513400356計算泛點氣速uf本設(shè)計采用5%naoh溶液為吸收液,。廢氣成分：近似空氣，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下酸霧含量為3210mg/m3 ，溫度為60。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下取液氣比l/g 3l/ m3h2so4的摩爾比用表示 0.0

13、73% t （273+t）k 273+60 333k所以: 1.065 kg/ m3 qv 1.527m3/s 5497.2 m3/h 16.49 m3/h 5854.52 kg/h 17314.5 kg/h 0.094 查表得 0.125所以 1.98m/s計算操作氣速計算塔徑，并進行圓整 1.2m利用圓整后的塔徑重新計算操作氣速u 1.2m/s 60.6%,處于的50%70%內(nèi)，符合要求校核填料直徑與塔體直徑的比（應(yīng)小于1/81/10） 0.032 1/81/10 ,符合要求校核調(diào)料塔的噴淋密度【當(dāng)填料d 75mm時，填料的最小潤濕率為0.08m3/ m2?h 】塔截面積 1.13m2 1

14、4.59m3/ m2?h l噴min,符合要求填料層高度確定計算填料層高度z由資料可知：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，酸霧含量為3210mg/m3；操作情況下，氣相傳質(zhì)數(shù)液相傳質(zhì)系數(shù) 當(dāng)?shù)囟敬髿鈮簽閜s 734 mmhg 97.86kpa查大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，硫酸煙霧最高允許排放濃度為45mg/m3 所以y1 y h2so4 0.073% 0.001% ln0.073%-ln0.001% 4.29 1.209 m3/s 194.3kmol 206.9kmol/h所以填料高度為6.16m計算填料塔床層壓降 由上面計算可得橫坐標(biāo)為： 0.094查表得縱坐標(biāo)為： 0.125在填料塔泛點速度通用關(guān)聯(lián)圖中，根據(jù)橫、

15、縱坐標(biāo)值定出塔的工作點。其位置在p 150mmh2o/m處 由于1mmh2o/m 9.80665pa 所以填料床層壓力降為： 1471pa/m計算填料塔壓降 則該填料塔得壓降為: 8075.79pa管網(wǎng)設(shè)計由前面的計算得到管道流速、設(shè)計流量分別是v 12.15 m/s q 0.509 m3/s則管徑 0.23m圓整后d管 0.2m所以 16.21 m/s 在1020ms的范圍內(nèi),符合根據(jù)一般通風(fēng)系統(tǒng)中常用空氣流速，利用薄鋼板為風(fēng)管材料凈化系統(tǒng)設(shè)備及管道布置簡圖。根據(jù)各管段的風(fēng)量和選定的流速，確定最不利路線上各管段的斷面尺寸和比摩阻 考慮到除酸器及風(fēng)管漏風(fēng)，管段6、7的計算風(fēng)量為 5772.06

16、m3/h管道水力計算表管段編號流量 m3/h 長度l/m管徑d/mm流速u/ m/s 局部阻力系數(shù)局部阻力z/pa比摩阻rm/ pa/m 摩擦阻力rm.l/pa管段阻力（rm+z）/pa備注復(fù)核流速u/ m/s 11832.44.75220160.227.2614.590.2117.26阻力不平衡13.4021832.42.25220160.89121.3214.542.73164.0513.4033664.81300150.833.599.211.85111.29阻力不平衡14.4141832.43.752201601.05143.3114.571.21214.5213.4055497.28

17、.1435014 0.3435.496.364.55100.0415.8865772.068400121.41108.123.841.04149.1612.7775772.068400121.95149.533.841.04190.5712.7711832.42001617179.116.233664.82501518250.24除塵器1471 4各管段的局部阻力系數(shù)管段1： 集氣罩一個： 0.11；90彎頭一個（r/d 1.5）, 0.17 合流三通（1-3）根據(jù)f1+f2f3 30 0.5 0.54查得 13 -0.08 0.11+0.17+ -0.08 0.2管段2：集氣罩一個： 0.1

18、1； 90彎頭一個（r/d 1.5）, 0.17 合流三通（2-3）23 0.61。 0.11+0.17+0.61 0.89管段3： 圓形合流三通（合流35）35 0.03 漸擴管一個 30 0.8 0.03+0.8 0.83管段4：集氣罩一個： 0.11；90彎頭一個（r/d 1.5）, 0.17 漸擴管一個 30 0.8圓形合流三通（合流4-5）45 -0.03 0.11+0.17+0.8+ -0.03 1.05 管段5：90彎頭兩個（r/d 1.5）, 0.17 0.17+0.17 0.34管段6： 漸擴管一個 30 0.890彎頭三個（r/d 1.5）, 0.17漸縮管一個 45 0.

19、1 1.41管段7： 漸擴管一個 30 0.8 傘形風(fēng)帽一個（排風(fēng)h/d0 0.5） 1.15 0.8+1.15 1.955.各管段的沿程阻力和局部阻力以及總阻力的計算。并將結(jié)果列于水力計算表中。kt 273+20 / 273+t 0.825 273+20 / 273-6 0.825 1.08kp p/101.3 0.9 97.86/101.3 0.9 0.97查得材料制作風(fēng)管的粗糙度表，薄鋼板k 0.150.18，取k 0.15管段1：根據(jù)管道水力計算表查得q 0.509m3/s,v 16m/s,l 4.75m d 220mm,rm 14.5pa/m因此： kr kv 0.25 0.1516

20、 0.25 1.25校正后， rm kt?kp?kr?rm 1.080.971.2514.5 18.99pa/m則摩擦壓力損失為 pl1 l?rm 4.7518.99 90.2pa 各管件局部壓損系數(shù)為： 0.11+0.17+ -0.08 0.2則局部壓損： 27.26pa則該管段總壓損為：p1 pl1+z 90.2+27.26 117.26pa管段2：根據(jù)管道水力計算表查得q 0.509m3/s,v 16m/s,l 2.25m d 220mm,rm 14.5pa/m因此： kr kv 0.25 0.1516 0.25 1.25校正后， rm kt?kp?kr?rm 1.080.971.251

21、4.5 18.99pa/m則摩擦壓力損失為 pl1 l?rm 2.2518.99 42.73pa 各管件局部壓損系數(shù)為： 0.11+0.17+0.61 0.89則局部壓損： 121.32pa則該管段總壓損為：p2 pl1+z 42.73+121.32 164.05pa管段3：根據(jù)管道水力計算表查得q 1.018m3/s,v 15m/s,l 1m d 300mm,rm 9.2pa/m因此： kr kv 0.25 0.1515 0.25 1.23校正后， rm kt?kp?kr?rm 1.080.971.239.2 11.85pa/m則摩擦壓力損失為 pl1 l?rm 1*11.85 11.85p

22、a各管件局部壓損系數(shù)為： 0.03+0.8 0.83則局部壓損： 99.44pa則該管段總壓損為：p3 pl1+z 11.85+99.44 111.29pa管段4：根據(jù)管道水力計算表查得q 0.509m3/s,v 16m/s,l 3.75m d 220mm,rm 14.5pa/m因此： kr kv 0.25 0.1516 0.25 1.25校正后， rm kt?kp?kr?rm 1.080.971.2514.5 18.99pa/m則摩擦壓力損失為 pl1 l?rm 3.7518.99 71.21pa 各管件局部壓損系數(shù)為： 0.11+0.17+0.8+（-0.03） 1.05則局部壓損： 14

23、3.31pa則該管段總壓損為：p4 pl1+z 71.21+143.31 214.52pa管段5：根據(jù)管道水力計算表查得q 1.527m3/s,v 14m/s,l 8.15m d 350mm,rm 6.3pa/m因此： kr kv 0.25 0.1514 0.25 1.2校正后， rm kt?kp?kr?rm 1.080.971.26.3 7.92pa/m則摩擦壓力損失為 pl1 l?rm 8.157.92 64.55pa各管件局部壓損系數(shù)為： 0.17+0.17 0.34則局部壓損： 35.49pa則該管段總壓損為：p5 pl1+z 64.55+35.49 100.04pa管段6：根據(jù)管道水

24、力計算表查得q 1.6035m3/s,v 12m/s,l 8.00m d 400mm,rm 3.8pa/m因此： kr kv 0.25 0.1512 0.25 1.16校正后， rm kt?kp?kr?rm 1.160.971.23.8 5.13pa/m則摩擦壓力損失為 pl1 l?rm 8.005.13 41.04pa各管件局部壓損系數(shù)為： 1.41則局部壓損： 108.12pa則該管段總壓損為：p6 pl1+z 41.04+108.12 149.16pa管段7：根據(jù)管道水力計算表查得q 1.6035m3/s,v 12m/s,l 8.00m d 400mm,rm 3.8pa/m因此： kr kv 0.25 0.1512 0.25 1.16校正后， rm kt?kp?kr?rm 1.160.971.23.8 5.13pa/m則摩擦壓力損失為 pl1 l?rm 8.005.13 41.04pa各管件局部壓損系數(shù)為：