大气污染控制工程

《大气污染控制工程》课程设计学院年级学号姓名一、 设计计算1. 集气罩设计密闭罩是将污染源的局部或整体密闭起来的一种集气罩。

其作用原理是污染物的扩散限制在一个很小的密闭空间内，仅在必须留出的招商开口缝隙处吸入若干室内空气，使罩内保持一定的负压，达到防止污染物外逸的目的。

密闭罩与其他类型集气罩相比，具有所需排风量少、控制效果好且不受室内横向气流的干扰。

按照设计条件，在皮带转落点、破碎机处设置密闭罩。

具体设计如下：a. 在每个皮带转落点处设置1个局部密闭罩，本系统共有6个皮带转落点，故设置6个局部密闭罩。

b. 在一破（颚式破碎机）设置1个上部集气罩和1个局部密闭罩，共有2个破碎机，故设置2个上部集气罩和2个局部密闭罩。

c. 在二破（立轴式破碎机）设置1个局部密闭罩，共有2个破碎机，故设置2个局部密闭罩。

2. 排风量的确定a. 皮带转落点-局部密闭罩：每个罩的缝隙处比传送皮带宽50mm ，取安全系数1.1=β，缝隙高度为mm 200，密闭罩上开启孔口及缝隙的总面积22.0m A =∑，通过缝隙或孔口风速s m v /10=，则密闭罩排气量为：s m h m A v a /22.0/7922.011.136003600Q 330==⨯⨯⨯=∑=βb. 一破-局部密闭罩：在一破的底部传送带处设置1个局部密闭罩，取安全系数1.1=β，缝隙高度为mm 20，密闭罩上开启孔口及缝隙的总面积202.0m A =∑，通过缝隙或孔口风速s m v /0.10=，则密闭罩排气量为：s m h m A v b /022.0/2.7902.00.11.136003600Q 330==⨯⨯⨯=∑=βc. 一破-上部集气罩：进料口尺寸为1200×250，取罩口至污染源高度H=125mm ，则集气罩长A 与宽B 为：A=1200+2×0.4H=1200+2×0.4×125=1212mm B=250+2×0.4H=250+2×0.4×125=262mm尺寸如图2所示：图1 上部集气罩尺寸图根据经验数据，吸风断面速度为取s m v x /5.1=，则单个集气罩的吸风量及总吸风量为：h m s m v H kL x c c c /2772/77.05.1125.02)262.0212.1(4.1Q 33==⨯⨯⨯+⨯==d. 二破-局部密闭罩：在二破的底部设置1个局部密闭罩，取安全系数1.1=β，缝隙高度为mm 20，密闭罩上开启孔口及缝隙的总面积202.0m A =∑，通过缝隙或孔口风速s m v /5.10=，则密闭罩排气量为：s m h m A v d /033.0/8.11802.05.11.136003600Q 330==⨯⨯⨯=∑=βe. 总风量：s/m 97.2h /m 06921118.8)27722.79(27926)Q Q Q (2633d c b ==++⨯+⨯=+++=a Q Q 总3. 旋风除尘器的选择旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使粉尘从气流中分离出来的一种干式气-固装置。

它历史悠久，结构简单，应用广泛，种类繁多。

旋风除尘器具有以下几个特点：1) 结构简单，造价低，占地面积小，对大于10微米的粉尘有较高的分离效率。

2) 无传动机构和运动部件，操作维护简单。

3) 可用于高温含尘烟气的净化，可承受内外压力。

4) 可干法清灰，可用以回收有价值的粉尘。

5) 压力损失比沉降室和惯性除尘器高。

6) 除尘器敷设耐磨、耐热、耐腐蚀材料，可净化含高腐蚀性粉尘的烟气。

取进口气速s m v /15=，则进口断面面积：20198.01597.2m Q A ===ν选择XLP/B 型号旋风除尘器， 入口宽度b ：m A b 31.02/==筒体直径：m b D 032.133.3==查《环保设备设计手册》，选用XLP/B-10.6型旋风除尘器：表1 XLP/B-10.6型旋风除尘器技术参数实际断面面积2198.063.0315.0m ab A =⨯==实际进口风速：s m A Q v /15198.097.2===4. 旋风除尘器的除尘效率计算：涡流系数：[][]67.0283298)06.1(67.011283)(67.0113.014.03.014.0=⎪⎭⎫⎝⎛--=⎪⎭⎫ ⎝⎛--=T D n假定接近圆筒壁的气流切向速度v 近似等于气流入口速度，即v=15m/s ，则排气管直径：m D d e 636.006.16.06.0=⨯==内外交界面圆柱的直径（系数取0.8）：m d d e o 5.0636.08.08.0=⨯==则半径m d r o o 25.021==则交界面处气流的切向速度：s m dDv v nT /8.245.006.11567.00=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∙=内外交界面圆柱的高度h 0：取2.1/=e d s ，则mm m s 2.7637632.0==，故m mm s D h 48.38.34762.76310604)7.13.2(0==-⨯=-+= 外涡旋气流平均径向速度：s m h r Q v r /54.048.325.014.3297.2200=⨯⨯⨯==π查得μ=1.84×10-5Pa ·s ， 则分割直径为(ρP 取2420)：m m v r v d TO p o r c μρμ48.51048.58.24242025.054.01084.1181862/1252/12=⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=--根据分级效率公式：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯--=+n c p i d d 116931.0exp 1η 计算旋风除尘器的分级效率如下：表2 旋风除尘器的分级效率5. 二级除尘器的工艺设计及总效率计算：取旋风除尘器总效率η=72%，则第二级除尘系统进口浓度：3/5602000%)721(m mg =⨯-=ρ设计要求二级除尘器出口浓度小于50mg/m 3，则二级除尘器最低效率为：%91%100560505602=⨯-=η 经考虑决定选除尘效率达99%以上的电除尘器。

根据气体流量，除尘效率，进口风速等因素，参照《除尘装置系统及设备设计选用手册》P573表9-15，决定选择GH230型电除尘器。

GH230型电除尘器有关参数见下表：取集尘板间距为250mm 。

参照《除尘装置系统及设备设计选用手册》, 计算集尘板面积A(ω取0.1m/s):η=1-exp(-A ω/Q)A=-Qln(1-η)/ω=-3.292ln(1-92%)/0.1=83.147m 2查《除尘装置系统及设备设计选用手册》P574表9-16，GH230型电除尘器尺寸见下表：6.管道系统压力损失计算：管道系统压力损失计算的主要目的是确定断面尺寸和系统的压力损失，并由系统的总风量和总压力损失选择适当的风机和电机。

厂房首层层高为6m。

管道布置如下图2：Q旋风除尘器布袋除尘器图2 管道布置图按主管道中心设置于高度为5m处，各段管道长度如下：1) 摩擦损失与局部压力损失计算全部管道使用无缝钢管，其绝对粗糙度K=0.15mm，大部分情况下，管道中气流成湍流状态，104<Re<106，对应0.02<λ<0.03。

根据《环保设备设计手册》P529表3-3-12查得水泥配料车间的粉尘最低气流速度垂直管为8-12m/s ，水平管为18-22m/s ，取气流速度为16m/s 。

管段1h m /2772Q 31=，v=16m/s ，计算管径D 1：m v Q D 25.01677.04411=⨯⨯==ππ 取D 1= 250mm核算实际风速：s m D Q v /7.1525.077.0442211=⨯⨯==ππ 查《环境工程设计手册》得v=15.7m/s 时，(ρv 2/2)=148.15, Q 1=2772m 3/h 时，0757.0)/(=d λ.摩擦损失Pa v d lp L 6.20815.1480757.06.18221=⨯⨯=∙=∆ρλ各管件局部压力损失系数为：集气罩1：235.0=ζ；90º弯头2个（R/d=1.5）：0.25；直流三通：0.13865.013.0225.0235.0=+⨯+=∑ζ局部压力损失：Pa v p m 15.12815.148865.0221=⨯==∆∑ρζ管段2h m /2.28512.792772Q 32=+=，v=16m/s ，计算管径D 1：m v Q D 25.01679.04422=⨯⨯==ππ 取D 2= 250mm核算实际风速：s m D Q v /1.1625.079.0442222=⨯⨯==ππ 查《环境工程设计手册》得v=16.1m/s 时，(ρv 2/2)=155.8, Q 2=2851.2m 3/h 时， 0754.0)/(=d λ.摩擦损失Pa v d lp L 4.298.1550754.05.2222=⨯⨯=∙=∆ρλ各管件局部压力损失系数为： 直流三通a ：0.13；直流三通b ：0。

13.0=∑ζ局部压力损失：Pa v p m 2.208.15513.0222=⨯==∆∑ρζ管段3h m /29708.1182.792772Q 33=++=，v=16m/s ，计算管径D 3：m v Q D 26.016825.04433=⨯⨯==ππ 取D 3= 260mm核算实际风速：s m D Q v /6.1526.0825.0442233=⨯⨯==ππ 查《环境工程设计手册》得v=15.6m/s 时，(ρv 2/2)=146.3, Q 1=2970m 3/h 时， 0724.0)/(=d λ.摩擦损失Pa v d lp L 3.943.1460724.09.8223=⨯⨯=∙=∆ρλ各管件局部压力损失系数为：90º弯头（R/d=1.5）：0.25；直流三通b ：0直流三通c ：0.39。

64.039.025.0=+=∑ζ局部压力损失：Pa v p m 6.933.14664.0223=⨯==∆∑ρζ管段4h m /37627928.1182.792772Q 34=+++=，v=16m/s ，计算管径D 4：m v Q D 29.016045.14444=⨯⨯==ππ 取D 4= 300mm核算实际风速：s m D Q v /8.1430.0045.1442244=⨯⨯==ππ 查《环境工程设计手册》得v=14.9m/s 时，(ρv 2/2)=131.6, Q 1=3762m 3/h 时， 0610.0)/(=d λ.摩擦损失Pa v d lp L 2.486.1310610.06224=⨯⨯=∙=∆ρλ各管件局部压力损失系数为： 直流三通c ：0.29；直流三通d ：0.4473.044.029.0=+=∑ζ局部压力损失：Pa v p m 1.966.13173.0224=⨯==∆∑ρζ管段5h m /455427928.1182.792772Q 35=⨯+++=，v=16m/s ，计算管径D 5：m v Q D 32.016265.14455=⨯⨯==ππ 取D 5= 320mm核算实际风速：s m D Q v /7.1532.0265.1442255=⨯⨯==ππ 查《环境工程设计手册》得v=15.7m/s 时，(ρv 2/2)=148.1, Q 5=4554m 3/h 时， 0558.0)/(=d λ.摩擦损失Pa v d lp L 6.491.1480558.06225=⨯⨯=∙=∆ρλ各管件局部压力损失系数为：直流三通d ：0.28；直流三通e ：0.38。