制鞋厂废气处理设计

福清某鞋业有限公司有机废气治理工程方案设计

----《大气污染控制工程》课程设计

2.2 气态污染物的控制技术。................................. - 9 -

2.2.1 吸收法净化气态污染物............................. - 9 -

2.2.2 吸附法净化气态污染物............................. - 9 -

2.2.3 催化法净化气态污染物............................ - 10 -

2.2.4 冷凝法净化气态污染物............................ - 11 -

2.2.5 燃烧法净化气态污染物............................ - 11 -

3. 设计资料................................................... - 12 -

4. 处理方案选择............................................... - 13 -

4.4 烟囱设计

4.5 处理方案流程.......................................... - 20 -

5. 预处理设备设计计算......................................... - 20 -

5.1 粉尘性质.............................................. - 20 -

5.2 型号选择.............................................. - 21 -

6. 吸附床的设计计算........................................... - 23 -

6.1 活性炭使用量.......................................... - 23 -

6.2 活性炭体积............................................ - 24 -

气体介质和悬浮在其中的分散粒子做组成的系统称为气溶胶。在大气污染中，气溶胶里粒子系沉将速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或固液混合粒子。包括粉尘、烟、飞灰、黑烟、雾等。在我国环境空气质量标准中，还根据粉尘颗粒的大小，将其分为总悬浮颗粒物（total suspended particle）和可吸入颗粒物（inhalable particles）。总悬浮颗粒物（TSP）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100μm的颗粒物；可吸入颗粒

物（PM

）:指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤10μm的颗粒物。

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1995年全国燃煤排放的烟尘总量为1478万吨，其中火电厂和工业锅炉排放量占70%以上。在火电厂排放中，地方电厂由于基本上使用的是低效除尘器，吨煤排放烟尘是国家电厂的5~10倍，其排放量占到电厂总排放量的65%。

1995年全国工业粉尘排放量约为639万吨.其中.钢铁生产排尘占总量的15%，水泥生Array尘的主

年全

9.8亿吨增加到1995年的12.8亿吨，二氧化硫排放总量随着煤炭消费量的增长而急剧增加。到1995年全国二氧化硫排放总量达到2370万吨。在各类二氧化硫排放源中，电厂和工业锅炉排放量占到70%，成为排放大户，各类污染源排放二氧化硫的百分比构成如下：民用灶具12%、工业窑炉11%、工业锅炉34%、电站锅炉35%、其他8%。

自80年代以后，受经济增长的推动，我国机动车数量增长迅速。全国汽车保有量年增

长率保持在13%，特别是一些大型和特大型城市如北京、广州、成都、上海等市机动车数量增长速率远远高于全国平均水平。到1995年，全国汽车保有量已超过1050万辆，比1990年增加420万辆3汽车排放的氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物排放总量逐年上升。由于城市人口密集，交通运输量相对大，机动车排气污染在城市大气污染中所占比例也不断上升。

表1、机械除尘器比较

2.1.2 电除尘器

电除尘器是含尘气体再通过高压电场的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒里沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。

首先高压直流电晕使悬浮粒子荷电，带电粒子在电场内迁移和在延续的电晕电场（单区电除尘器），或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）上捕集，最后通过

2、安装精度要求高；

3、对粉尘比电阻有一定要求；

2.1.3 袋式除尘器

袋式除尘器是通过使含尘气流通过过滤材料，来将粉尘分离捕集的装置。含尘气流进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上。沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中。

粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初

缺点：

1、受滤料的耐温，耐腐蚀等性能的限制，使用温度不能过高，有些腐蚀性气体也不能选用。

2、在捕集粘性强及吸湿性强的粉尘或处理露点很高的烟气时，容易堵塞滤袋，影响正

常工作。

3、袋式除尘器不同程度的存在占地面积大、滤袋易损坏、维修费用高等问题。

2.1.4 湿式除尘器

湿式除尘器使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及

缺点：

1、处理过程中有泥渣；

2、在冬天需要防冻设备；

3、不适用于净化憎水性和水硬性粉尘；

4、处理中动力损失大。

2.2 气态污染物的控制技术。

气态污染物种类繁多，物理、化学性质各不相同，因此其净化方法也多种多样。按照净化原理分，可分为物理净化法和化学转化法，习惯上又将那些常用的净化方法分为五类：冷凝、燃烧、吸收、吸附和催化转化。

吸过程），当吸收过程和解吸过程的传质速率相等时，气液两相就达到了动态平衡。

2.2.2 吸附法净化气态污染物

气体吸附是用多空固体吸附剂将气体（或液体）混合物中一种或数种组分被浓集于固

体表面，而与其他组分分离的过程。被吸附到固体表面的物质称为吸附质，附着吸附质的

物质称为吸附剂。

吸附的优点：吸附过程能够有效脱除一般方法难以分离的低浓度有害物质，具有净化效率高、可回收有用组分、设备简单、易实现自动化控制等优点；

吸附的缺点：吸附容量小、设备体积大。

②吸附速率较慢，达到平衡需相当长的时间；

③温度升高可提高吸附速率。

2.2.3 催化法净化气态污染物

含有污染物的气体通过催化剂床层的催化反应，使其中的污染物转化为无害或易于处

理与回收利用物质的净化方法。催化作用有两个重要特征。第一，催化剂只能改变化学反应速率，对于可逆反应而言，其对正逆反应速率的影响是相同的，因而只能改变到达平衡的时间，既不能使平衡移动，也不能使热力学上不可能发生的反应发生。第二，催化作用有特殊的选择性，一种催化剂在不同的化学反应中表现出明显不同的活性，而对相同的反应物，选择不用的催化剂就可得到不同的产物。催化转化方法对不同浓度的污染物都有较高的转化效率，无需使污染物与主气流分离，避免了其他方法可能产生二次污染，并使操

气态污染物中，少数无机物（如CO）和大部分有机物是可燃的。焚烧净化法就是利用热氧化作用将废气中的可燃有害成分转化为无害物或易于进一步处理的物质的方法。焚烧法的优点是：净化效率高，设备不复杂，如果污染物浓度高还可以回收余热。难以回收或回收价值不大的污染物，用焚烧法净化较为适宜。但在污染物浓度低的情况下，采用焚烧

法要添加辅助燃料，因此为了提高经济性，必须注意焚烧后的热能回收问题。

采用焚烧法应仔细分析废气成分，确定焚烧反应的中间和最终产物不是污染物，若废气中的污染物含硫、氯等元素，焚烧后往往含有二氧化硫、氮氧化物、氯化氢等污染物，还需要二次处理。对于处于爆炸范围内的废气的焚烧净化处理要特别注意安全，防止发生回火、爆炸等事故。

3. 设计资料

4、净化率η：≥95%

5、占地面积：≤200m2

4. 处理方案选择

4.1 方案确定

对于挥发性有机污染物（VOCs）的控制方法有：

1、燃烧法，适用于可燃或高温分解的物质，不能回收有用物质，但可回收热量。

工业常用吸附剂

①活性炭：疏水性，常用于空气中有机溶剂，催化脱除尾气中SO

2、NO

X

等恶臭物质的

净化；优点：性能稳定、抗腐蚀。缺点：可燃性，因此使用温度不能超过200℃，在惰性气流掩护下，操作温度可达500℃。

②活性氧化铝：用于气体干燥，石油气脱硫，含氟废气净化（对水有强吸附能力）。

③硅胶：亲水性，从水中吸附水份量可达硅胶自身质量的50%，而难于吸附非极性物质。常用于处理含湿量较高的气体干燥，烃类物质回收等。

④沸石分子筛：是一种人工合成沸石，为微孔型、具有立方晶体的硅酸盐。特点：孔径整齐均一，因而具有筛分性能，一种离子型吸附剂，对极性分子，不饱和有机物具有选

形等形状，具有强度高，吸附速度快，吸附容量高，比表面积较大，孔隙结构发达。主要用于高端空气净化、废气净化、高纯水处理、废水处理、污水处理、水族、脱硫、脱硝并可有效去除气体与液体中的杂质和污染物以及各种气体分离和提纯，还可广泛用于各种低沸点物质的吸附回收，脱臭除油等。

表2、煤质破碎活性炭性能参数

详情查询：

4.2.2 再生方法

再生方法有加热解吸再生、降压或真空解吸再生、溶剂萃取再生、置换再生、化学转

则，吹脱羽置换作用都兼有。该法较适用于对温度敏感的物质。

(4) 溶剂萃取：选择合适的溶剂，使吸附质在该溶剂中的溶解性能远大于吸附剂对吸附质的吸附作用，将吸附质溶解下来。例如：活性炭吸附SO2,用水洗涤，在进行适当的干燥便可恢复吸附能力。

生产实践中，上述几种再生方法可以单独使用，也可几种方法同时使用。例如活性炭

吸附有机蒸汽后，可用通入高温蒸汽再生，也可用加入和抽真空的方法再生；沸石分子筛吸附水分后，可用加热氮气的办法再生。

考虑到本厂生产规模并不大，且运行费用有限，可采用通入高温蒸汽再生法再生。

4.3 预处理

4、能处理高温、高湿气体（降温），将着火、爆炸的可能性减至最低。

缺点：

1、处理过程中有泥渣；

2、在冬天需要防冻设备；

3、不适用于净化憎水性和水硬性粉尘；

4、处理中动力损失大。

4.3.2 湿式除尘器的选择

根据湿式除尘器的净化机理，大致分为：重力喷雾洗涤器；旋风洗涤器；自激喷雾洗

水浴除尘器投资小、运行费用低。除尘效率高，不产生二次污染。适应范围广，适应对脱硫除尘要求较低的区域。

C、旋风洗涤器

特点：能有效地防止粉尘在器壁上的反弹、冲刷引起的二次扬尘，从而提高了除尘效

率。一般除尘效率 90％～95％。旋风洗涤器适合于处理烟气量大和含尘浓度高的场合。它可以单独使用，也可以安装在文丘里洗涤器之后作为脱水器。

D、文丘里洗涤器

特点：优点是结构简单，除尘效率高。缺点是阻力大，能耗高。不能用于净制不容许与液体接触的气体。除除尘外，还有降温作用。用于烟道气的除尘中。

5.1 粉尘性质

本项目处理的粉尘密度小、颗粒细。根据表1水浴除尘器喷头的插入深度和出口速度设计参数，取插入深度：-40mm；出口速度：8m/s。

表4、水浴除尘器喷头的插入深度和出口速度

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