酸洗废气净化系统设计

广州大学市政技术学院

课程设计

课程设计名称： 酸洗废气净化系统设计

系 部 环境工程系 专 业 环境管理 班 级 10环管 姓 名 李锦瑜 指导教师 戴 苗

2012年 05 月 25 日

酸洗废气净化系统设计指导书

酸洗废气净化系统课程设计

摘要：利用吸收塔对酸洗废气进行净化处理。 关键词：酸洗废气、吸收塔、管道 前言：

随着人口的剧增和城市化的加剧，煤和石油燃烧排放到大气中的二氧化硫越来越多，它在大气中与水蒸气和氧气混合，生成硫酸，形成酸雨。酸雨被人们称为“空中死神”，它对生态系统的危害已成为举世瞩目的环境问题。控制大气中二氧化硫的含量无疑是当今正在努力的一个问题。而酸洗产生的废气中含有大量酸性气体，合理处理废气中的酸性气体是控制大气污染的必要措施。 1.概述：

我国的能源结构以煤为主，是世界上最大的煤炭生产国和消费国。随着经济的快速发展，我国因燃煤排放的二氧化硫急剧增加，所造成的酸雨污染已经到了十分严重的程度，必须引起密切关注。 1.1酸雨的危害

弱酸性降水，可溶解地壳中的矿物质，供植物吸收。但如果酸度过高，如pH值低于5.0，就可能对人类及自然生态系统造成危害。酸雨带来的巨大损失是难以估量的，国外把酸雨称为“空中死神”。 1.1.1酸液对人体的危害

酸雨形成硫酸雾所产生的毒性很大，因为其微粒可侵入肺的深部组织，从而引起肺气肿和肺硬化等疾病而导致死亡。当空气中含有0.8 mg/m3硫酸雾时，就会使人难受致病。

1.1.2对农作物、植被的危害

受到酸雨侵蚀的农作物，由于叶内叶绿素含量降低，影响其光合作用，引起叶子枯萎和死亡使产量下降。荷兰全国54%的森林面积遭酸雨侵害，林木衰弱枯萎。重庆地区1982年一场pH值达3.9的酸雨使上万亩水稻叶片枯黄，状如火烤，几天后死亡。

1.1.3对土壤、湖泊的危害

酸雨淋溶土壤中的钙、镁、钾等营养元素，抑制有机物的分解和氮的固定，使土壤贫瘠，影响作物生长。酸雨得不到地表物质的饱和，使得河流、湖泊酸度增高，使水生动植物减少甚至绝迹，成为“死湖”。在加拿大，酸雨毁灭了1.4万个湖泊，另有4000个也濒临“死亡”。 1.1.4对金属、建筑物的危害

酸雨的腐蚀能力很强,大大加速了金属、建筑物、皮革、油漆、纺织品、橡胶等物质的腐蚀速度。德国慕尼黑的古画廊、科隆大教堂，已被酸雨腐蚀得面目全非。柳州的柳江大桥其金属结构现在每年要维修一次，而在无酸雨的六十年代三、四年才维修一次。应该指出，酸雨和二氧化硫的影响是一个缓慢的过程。因此，目前沿尚不能定量地估算酸雨所造成的损失，有待于进行深入研究和探索。但从客观上看，酸雨对我国经济发展的威胁是十分严重的，已成为其经济发展的重要因素之一，一定要引起高度重视，并采取有效的措施，否则酸雨污染范围会进一步扩大，且危害强度也会加重。 1.2酸洗废气的处理

利用吸收塔处理废气已经是控制大气污染的有效控制方法。与传统的板式塔相比,填料塔具有生产能力大、分离效率高、压降小、操作弹性大、持液量小等

优点。特别是在20世纪70年代,由于新型填料、新型塔内件的开发应用和基础理论研究的不断深入,使填料塔的放大效应取得了实质性的突破,填料塔在化工企业得到了很好的应用。 1．设计目的

通过对气态污染物净化系统的工艺设计，初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。培养利用已学理论知识，综合分析问题和解决实际问题的能力，绘图能力，以及正确使用设计手册及相关资料的能力。 2．设计任务

某厂生产用金刚砂，经湿式研磨后，需加浓硫酸酸洗处理。加酸时，有大量蒸汽、酸雾及有害气体生成，对车间环境及工人身体健康造成严重危害。为此，需要对酸洗产生的废气进行治理，以改善车间的环境及工人的操作条件。要求设计的净化系统效果好、操作方便、投资省，并且达到排放标准。 3．设计资料

3.1 酸洗工艺特点

酸洗时，工人将预先装入金刚砂的φ700mm的圆筒形料槽，沿酸洗槽前方的轨道，推入酸洗槽位置后，向料槽中加入浓硫酸，并不断搅拌。酸洗完后，将料槽推出卸料；重新装入一筒新料进行酸洗。故酸洗为间断操作，加酸后槽内温度可达100℃以上。 3.2 废气特点

废气成分：近似空气，标准状态下酸雾含量为3210mg/m3； 废气温度：60℃。 3.3 气象资料

气温：冬季：－6℃ 夏季：31℃

大气压力：冬季：97.86kPa； 夏季：95.72kPa 3.4 酸洗车间工艺布置图

酸洗车间平面图见图T01，酸洗车间剖面图见图T02。 4．净化方案的选取

一般的局部排气净化系统的基本组成为：集气罩、风管、净化设备、引风机、烟囱。

1) 集气罩：集气罩是用以捕集污染气流的。其性能对净化系统的技术经

济指标有直接影响。由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同，集气罩的形式是多种多样的。

2) 风管：在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，通过风管使系统

的设备和部件连成一个整体。

3) 净化设备：为了让防止大气污染，当排气中污染物含量超过排放标准

时，必须采用净化设备进行处理，达到排放标准后，才能排入大气。即为该系统中的填料吸收塔。

4) 通风机：通风机是系统中气体流动的动力设备。为了防止通风机的磨

损和腐蚀，通常把风机设在净化设备之后。

5) 烟囱：烟囱是净化系统的排气装置。由于净化后的烟气中仍含有一定

量的污染物，这些污染物在大气中扩散、稀释、悬浮或沉降到地面。为了保证污染物的地面浓度不超过环境空气质量标准，烟囱必须具有

一定高度。

由设计资料可知，产生的废气主要包括蒸汽、酸雾及有害气体。采用液体吸收法进行净化。可采用可采用5％NaOH溶液在填料塔中吸收硫酸烟雾。

操作情况下，气相传质系数kGa?144kmol/(m3?h?atm)(latm?101325Pa)

液相传质系数kLa?0.7h?1

推荐标准状态下液气比L/G＝2.5～4 L/m3。 该排气净化系统如图1所示，包括酸洗废气集气罩、风管、填料塔、引风机、烟囱。

集 酸洗废气 气罩填料塔 (NaOH) 引风机 烟囱排放

图1 酸洗废气处理工艺流程

依据的标准：

《工业企业卫生设计标准》 TJ 36—1979 《大气污染物排放标准》 GB 16297-1996 《烟囱设计规范》 GB50051-2002 《钢结构设计规范》 GB50017-2003 5．集气罩设计

5.1集气罩选择

空气污染物在车间的扩散机理是污染物依附于气流运动而扩散的。对于生产过程散发到车间空气中的污染物，只要控制住室内二次气流的运动，就可以控制污染物的扩散和飞扬，从而达到改善车间内外空气环境质量的目的。局部排气通风方式，就是在局部污染源设置集气罩，将污染气流捕集起来并经净化装置净化后排至室外。这是控制车间污染最常用、最有效的方法。

按罩口气流流动方式可将集气罩分为两大类：吸气式集气罩和吹吸式集气罩。利用吸气气流捕集污染空气的集气罩成为吸气式集气罩，而吹吸式集气罩则是利用吹吸气流来控制污染物扩散的装置。按集气罩与污染源的相对位置及合适范围，还可将吸气式集气罩分为密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩等。根据资料中生产工艺可知宜采用外部集气罩中的上部集气罩。 5.2集气罩排风量确定

本设计中采用控制速度法的方法来计算集气罩的排风量。控制速度法：从污染源散发出的污染物具有一定的扩散速度，该速度随污染物扩散而逐渐减少。所谓控制速度系指在罩口前污染物扩散方向的任一点上均能使污染物随吸入气流iuqu罩内捕集所比武的最小吸气速度。吸气气流有效作用范围内的最远带你成为控制点。控制点距罩口的距离成为控制距离。

根据工艺设备及操作要求，由于为φ700mm的圆筒形，确定集气罩形状为φ900mm的圆形，根据控制要求安排罩口几何中心与控制点的距离为500mm。 设定控制速度为0.8m/s。具体计算如下：

一、 确定净化方案

此次课程设计要求采用液体吸收法进行净化。采用5%NaOH溶液在填料塔中吸收净化硫酸烟雾。

操作情况下，气相传质系数kGa?144kmol/(m3?h?atm)(latm?101325Pa)

液相传质系数kLa?0.7h?1

标准状态下液气比L/G=3L/ m3

二、 集气罩的设计 1. 集气罩基本参数的确定

集气罩的罩口尺寸应小于罩子所在污染位置的污染物扩散的断面积。如果设集气罩连接风管的特征尺寸为d0（圆形为直径，方形为短边），污染源的特征尺寸为d，集气罩距污染源的垂直距离H，集气罩口的特征尺寸为D0，集气罩喇叭口长度h2，应满足d0／d＞0.2,1.0＜D0／d＜2.0和H／d＜0.7（若影响操作，可适当增大）和h2／d0≤3。如下图所示：

由设计资料知：d=700mm, 取H=500mm

则D0=d+0.8H=700+0.8*500=1100mm

集气罩下口面积为F0=0.25πD02=0.25*3.14*1.12=0.950m2 集气罩下口边高为h1=0.25 F00.5=0.25*0.9500.5=0.244m 集气罩上口直径拟定为d0=200mm(d0>140)

则集气罩喇叭口长度h2=（D0_d0）/2=(1.1_0.2)/2=0.45m 校核d0/d=200/700=0.286>0.2 1.0

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