酸洗废气净化系统设计任务书1

某特种钢生产厂酸洗废气净化系统设计任务书

一、设计目的

通过对气态污染物净化系统的工艺设计，初步掌握大气污染控制工程中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，以及正确使用手册和相关资料的能力。 二、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、酸雾及有害气体产生，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净化效果好、操作方便、投资省，并且达到排放标准。 三、设计资料 1.工艺特点

间断加酸，加酸后槽内温度可达100℃以上。 2.废气特点

（1）废气成分：近似空气，标准状态下酸雾含量为3210mg/m3； （2）废气温度：60℃。 3.气象资料

（1）气温：冬季为-6℃；夏季为34℃ 。

（2）大气压力：冬季为734mmHg(97.86×103Pa)；夏季为18mmHg(95.72×03Pa)。 4.酸洗车间工艺布置图

酸洗时，工人将预先装入金刚砂的φ700mm圆筒形料槽，沿酸洗槽前方的轨道，推入酸洗槽位置后，向料槽中加入硫酸，并不断搅拌。酸洗完后，将料槽推出卸料；重新推入一筒新料进行酸洗。故酸洗为间断操作。酸洗槽为3个，高度为1米，每个酸洗槽之间距离为2.5米。 四、设计内容 1.绘制设计图

设计图纸包括以下几种。 （1）净化系统平面布置图；

1

（2）净化系统剖面图2张； （3）净化系统的系统图。 要求用CAD绘制，用A3纸打印。 2.编写设计计算书

设计计算内容包括以下几方面。 （1）净化方案的确定； （2）净化设备的选择及计算；

（3）确定排气罩的形式，并计算罩子的排气量及压力损失； （4）设备与管道布置简图； （5）设备阻力及管网阻力平衡计算； （6）风机及配用电机的选择与确定； （7）需要说明的其他问题。 五、设计要求 1.设计计算书

设计计算书的内容应按上述要求编写，即包括与设计有关的阐述、说明及计算。要求内容完整，叙述简明，层次清楚，设计过程详细、准确，书写工整，装订成册。设计计算书应包括目录、前言、正文及参考文献等。 2.设计图纸

图纸幅面、图线等应符合国家标准；图面布置均匀；符合制图规范要求。 六、设计程序

（1）认真阅读设计任务书，明确设计任务与要求，研究并分析设计资料。

（2）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。即采用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)；液相传质系数kLa=0.7h-1；推荐标准状态下液气比为L/G=2.5-4L/m3。

（3）确定排气罩的结构形式、尺寸大小、排风量及压力损失。选择排气罩时，应考虑污染源的特征，即要控制住污染物，又要有较小的排风量，而且又不妨碍工人操作。

（4）对净化设备——填料塔进行计算。包括选定所用填料；计算塔径及填料层高度。选定液体喷淋装置、出雾装置、进出气管的形式，确定填料塔的总高度，并计算填料塔的阻力。

2

（5）进行净化系统设备及管道布置，并绘制出布置简图。管道布置应力求简单、紧凑、缩短管线，减少占地和空间，节省投资，方便安装、调节和维修。

（6）进行净化系统管道计算：确定管径与附属管件，计算管道系统的压力损失，并进行管网损失平衡计算。

（7）计算系统的总阻力，并选用系统所用风机及电动机。

（8）设计绘图。设计图纸包括净化系统平面布置图、剖面图及系统图。

（9）编写设计说明书。设计说明书内容应完整，应包括目录、前言、正文及参考文献等。设计说明书要求20页左右。 七、思考题

1.何为物理吸收？何为化学吸收？各有哪些优缺点？ 2.吸收总效率与分级效率之间有什么关系？

3.化学吸收的吸收液解吸方法有哪些？如何选择？ 4.吸收过程如何防止二次污染？要不要考虑经济成本？

5.吸收法处理废气的原理是什么？影响吸收效率的主要因素有哪些？若加大入口气速，对吸收性能会产生哪些影响？

6.吸收（净化）塔的吸收剂喷淋方法有哪些？各有哪些优缺点？ 7.吸收（净化）塔气液进出口如何设置？管径如何计算？

8.气体净化对吸收设备有哪些基本要求？废气净化装置的性能指标主要有哪些？ 9.工业企业常用的废气监测在线仪表有哪些？安装部位如何确定？ 八、主要参考书目

[1]郝吉明，马广大.大气污染控制工程(第二版)[M].北京: 高等教育出版社，2008. [2]吴忠标.大气污染控制工程[M].杭州：浙江大学出版社，2001.

[3]魏先勋等. 环境工程设计手册(修订版) [M]. 长沙：湖南科学技术出版社，2002. [4]刘天齐. 三废处理工程技术手册(废气卷) [M]. 北京: 化学工业出版社，1999.

[5]黄学敏，张承中主编. 大气污染控制工程实践教程[M]. 北京：化学工业出版社，2003. [6]国家环保局主编.工业锅炉除尘设备[M]. 北京: 中国环境科学出版社，1991. [7]张殿印、申丽主编.工业除尘设备设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2012.

[8]郑铭主编、陈万金副主编.环保设备原理设计与应用(第二版) [M]. 北京：化学工业出版社，2011. [9]王玉彬主编.《大气环境工程师实用手册》[M]. 北京: 中国环境科学出版社，2003.

3

九、计划进度

发题时间： 年 月 日 指导教师布置设计任务、熟悉设计要求： 0.5天 准备工作、收集资料及方案比选： 1.0天 设计计算： 1.5天 整理数据、编写说明书： 2.0天 绘制图纸： 1.0天 质疑或答辩： 指导教师： 年 月 日

1.0天 教研室主任： 年 月 日4

酸洗废气净化系统课程设计指导书

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。即采用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)(1atm=101325Pa) ；液相传质系数kLa=0.7h-1；推荐液气比为L/G=2.5-4L/m3。 二、集气罩的设计 1.集气罩基本参数的确定

集气罩的罩口尺寸不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,污染源的特征尺寸为d，集气罩距污染源的垂直距离H，取H=0.5米，集气罩口的特征尺寸为D0，集气罩喇叭口长度h2，则应满足d0/d>0.2、1.0

2.集气罩入口风量的确定

（1）温差?T的确定

?T?T1?T2（K）

式中：?T—温差，K；T1—料槽温度，K； T2—环境温度，K。

（2）热量流率q的确定

q?8.98?T1.25F/3600

式中：q—热量流率，kJ/s；F—污染源断面积，m2。

（3）热烟气流量Q0的确定

Q0?0.403(qHF2)1/3

式中：H—集气罩距污染源的垂直距离，m。

（4）最小吸入风量Q的确定 Q = Q0 + v′F′

式中：Q—最小吸入风量，m3/s；v′—最小吸入速度，0.5m-1.0m/s；F′—集气罩罩口面积与污染源断面积之差（F′=F0-F，式中F0—集气罩罩口面积，m2），m2。 三、填料塔的设计

5

1.填料塔参数确定

（1）拟选用填料的规格及相关参数； （2）计算泛点气速uf,由公式

WW?LWL/ML可计算出L的值，进而计算L(G)0.5的值，?GWG/MmWGWG?L(通过查阅埃克特通用关联图可得

u2f?g?G0.2)?L的值，通过反算可得泛点气速uf的值； ?L（3）计算操作气速u[(0.6—0.9)uf]； （4）计算塔径D=

4Q，并进行圆整； ?u（5）利用圆整后的塔径重新计算操作气速u；

11（6）校核填料直径与塔体直径的比（应小于—）；

810（7）校核填料塔的喷淋密度[当填料d<75mm时，填料的最小润湿率为0.08m3/(m2?h)]。 2.填料层高度确定

（1）填料层高度Z的计算。可采用相关计算公式进行计算。

（2）填料塔床层压降。填料层的压降可分为干填料层压降和有喷淋情况的压降。干填料层的压降可视为气流通过多孔层的阻力，湍流时压降基本上与气速平方成正比。有喷淋时，填料表面覆有液膜，其空隙率、比表面、流体力学状况均随气液流速的改变而发生变化，情况较复杂。填料层压降的计算利用埃克特压降通用关联图方法，该图中除液泛线外，还有许多等压降线。由已知的参数（气液负荷、物性）及所用填料的压降填料因子计算出该图的纵坐标与横坐标值，查图可得相应压降曲线值，即为气流通过每米填料层的压降?p′，则填料塔压降:

?p?Z??p′。 3.填料塔附件选择

塔的辅助构件包括气体分布器、填料支撑板、填料压板、液体分布器、再分布器、除雾装置及排液装置等。填料塔操作性能的好坏，与塔内辅助构件的选型和设计紧密相关。合理的选型与设计可保证塔的分离效率、生产能力及压降要求。 四、管网设计 1.风速和管径的确定

保证管道内风速在10-20m/s的范围内，以保证较小的压力损失，并以此为标准选择管径，

6

圆整后复核风速。

2.进行净化系统设备及管道布置，并绘制出布置简图

管道布置应力求简单、紧凑、缩短管线，减少占地和空间，节省投资，方便安装、调节和维修。 3.阻力计算

（1）对圆形风管的单位摩擦阻力：R0??d??u22(Pa/m)

式中：R0—比摩阻，Pa/m；?—摩擦阻力系数；d—圆形风管直径，m；?—烟气密度，kg/m3；

u—管道中气流速度，m/s；

?u22 — 动压，Pa。

（2）沿程阻力损失计算公式：?py?R0L 式中：?py—局部阻力损失，Pa；L—风管长度，m。

（3）局部阻力损失计算公式：?pj????u22(Pa)

?—局部阻力系数；式中：Pa；u—管道中气流速度，m/s，本设计u=22.4m/s。 ?pj—局部阻力损失，4.节点压力平衡

管网内各分支管的压力损失相差应小于10%，否则应调整管径或采取其他措施。 五、动力系统选择 1.安全系数修正

Q′=Q(1+k1)

式中：Q′—风机总风量，m3/h；Q—系统计算风量，m3/h；k1—风量修正系数，k 1=0.1-0.15。

1?k2） ?p′??p（

式中：?p′—系统压降，Pa；?p—系统计算压降，Pa；k2—压降修正系数，k2=0.1-0.5。 2.与风机标定工况换算

?p″=?p′

? ?0式中：?p″—实际工况下系统压降，Pa；?0—风机标定时的气体密度，kg/m3；?—实际工况下

7

气体密度，kg/m3。 3.动力系统选择

依据进入风机风量Q′和实际工况下系统压降?p″选择合适的风机及电动机。 六、附属构件选择

依据规范选用或设计如管道支架、补偿器等附属构件。

8

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gi4r.html