大气污染处理课程设计

第一章 集气罩的设计
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是有直接影响的。

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。

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称为吸气式集气罩，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。

本设计中采用吸气式集气罩中的外部集气罩来收集污染气体。

由题设条件可知，本设计适宜采用外部集气罩中的冷过程上部集气罩。

对于外部集气罩排风量的确定多采用控制速度法。

①控制点控制速度V x 的确定
本设计中，污染源产生轻矿物粉尘，从轻微速度发散到上述平静的空气中，所以污染源的控制速度按《大气污染控制工程》中表13-2可得，取0.5~1.0m/s 之间。

本设计选用v x =0.6m/s 。

②集气罩排风量、尺寸的确定；
由于气体只能从侧面流入罩内，为避免横向气流干扰，要求H 尽可能≤0.3L ，由于题设中已给出H=0.6m ，因此，L ≥2m ，取L=2m 。

为提高集气罩的控制效果，减少无效气流的吸入，罩口加设法兰边。

上
部集气罩的
吸气流易受横向气流的影响，所以靠墙布置，在罩口四周加设活动挡板。

由于墙厚240mm ，污染源中心距离墙中心630mm ，因此污染源距墙边B=630-240/2=510mm ，由此可知集气罩宽2B=1020mm=1.02m 。

为保证罩口吸气速度均匀，集气罩的扩X 角α不应大于60°，本设计中取α为60°。

则其排风量按下式计算：
331.4 6.040.60.6 3.04/10960/x L kPHv m s m h ==⨯⨯⨯==
第一节外部集气罩排风量的计算
对于外部集气罩的计算，常用的方法是控制风速法。

即有害物扩散时会产生一定的扩散速度，为捕捉、控制有害物，集气罩就必须在有害物扩散地点造成一个吸入速度
v（控制风速），根据这一速度计算出所需的排风量。

控制风速的大
x
小与工艺过程及其位置有关。

表1 外部集气罩控制风速v x
集气罩设计示意图
根据设计要求所示，集气罩口据污染源的竖直高度H至少为600mm，本设计中即取竖直高度H为600mm。

两个污染源的尺寸相同，所以设计使用两个集气罩，均是相同尺寸和相同流量。

第二节外部集气罩的设计要点
1. 在设计外部集气罩时，应尽量减小吸气X围和避免横向气流干扰。

2. 罩口上的速度分布应尽可能均匀。

对伞形罩，其扩X角 应不大于60。

当罩口平面尺寸较大时，可用一下方法加以改进，使罩口上的速度分布均匀。

a)把一个大的排风罩分割成几个小的排风罩
b)在罩内设均流挡板
c)在罩面上设条缝口
3. 在不妨碍操作的条件下，集气罩应尽量靠近有害物质，并使气流从操作人员一侧流向有害物源。

第二章管道的初步设计
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。

该段设计主要是根据集气罩的流量以及净化设备的要求来完成必须的管道的参数设计。

这主要包括：管内流速的确定；管道直径的确定；弯头的设计；直管长度的确定；三通设计计算。

本设计采用圆形风管来进行连接。

第一节管道内流速的确定
一般排风系统风管内常用流速见表2
根据除尘管道的最低流速分步表可知，本设计中的轻矿物粉尘的管内流行最低速度为：垂直管为12m/s，水平管为14 m/s。

表2 除尘管道内最低气流速度
1.1管道的初步设计及压损的确定
①设计管道的布置位置
②对各管段进行编号，注上管段的流量与长度。

③按最大压损原则选择计算环路，本设计由管段1开始计算。

④本设计中，污染物为轻矿粉，查《大气污染控制工程》表14-2，得水平
管内最低流速为14m/s 。

⑤ 计算管径和压力损失
管段1 ：3110960/Q m h =，14/v m s =据，查《全国通用通风管道设计
计算表》选用 =530mm ，λ/d=0.0308，实际流速
，动压
为
则摩擦压力损失为
各管件局部压力损失系数（查手册）为：
集气罩1，ξ=0.11；90°弯头（R/d=1.5）,ξ=0.18;30°直流三通，ξ=0.020
∑ξ=0.11+0.18+0.02=0.31 则局部压损：
管段2：3210960/Q m h =，14/v m s =据，查《全国通用通风管道设计
计算表》选用 =530mm ，λ/d=0.0308，实际流速
，动压
为
则摩擦压力损失为
各管件局部压力损失系数（查手册）为：
集气罩2，ξ=0.11；90°弯头（R/d=1.5）,ξ=0.23;30°合流三通旁支管，ξ=0.21
∑ξ=0.11+0.23+0.21=0.55 则局部压损：
管段3：31221920Q Q Q =+=，
，查表，
=700mm ，λ
/d=0.0217，实际流速
，动压为153.8Pa
则摩擦压力损失为
局部压力损失为合流三通对应总管动压的压力损失，其局部压损系数ξ=0.11，除尘器压力损失为980Pa。

则局部压力损失。

管段4：气体流量同管段3，4321920
==，，查表，
Q Q
=700mm，λ/d=0.0217，实际流速，动压为153.8Pa 则摩擦压力损失为
该管段有90°弯头（R/d=1.5）两个，由手册查得ξ=0.18
则局部压损：
管段5：气体流量同管段4，5421920
==，，查表，
Q Q
=700mm，λ/d=0.0217，实际流速，动压为153.8Pa 则摩擦压力损失为
该管段局部压损主要包括风机进出口级排风口伞形风帽的压力损失，若风机入口变径管压力损失忽略不计，风机出口ξ=0.1，不设风帽，出口损失ξ=1.0。

则总损失∑ξ=0.1+1.0=1.1
则局部压力损失。

⑥并联管路压力平衡：
，故节点压力平衡。

⑦除尘系统总压损失：
1373.32
管段编号流量Q 管长
l/m
管径
d
/mm
流
速
m/s
λ/d
m-1
动压
/Pa
摩擦
压损
/Pa
局
部
压
损
系
数
∑
ξ
局部
压损
/Pa
管段总
压损
/Pa
10960 8.90 530 14.
0.030
8
117.
5
32.2
5
0.3
1
36.42 68.66
10960 2.28 530 14.
0.030
8
117.
5
8.24 0.5
5
65.79 73.05
21920 2.62 700 16.
0.021
7
154.
6
8.74 0.1
1
995.9
2
1005.6
6 21920 13.6
5
700 16.
0.021
7
153.
6
45.4
0.3
6
83.04 128.45
21920 8.09 700 16.
0.021
7
153.
6
26.9
1.1 169.1
7
196.18
1.2选择风机和电机：
A 选择通风机的计算风量：）
=25120
B选择风机的计算风压：=
=1670.54
其中：Q-----管道计算总风量，-----管道计算总压损，Pa ------考虑系统漏风所附加的安全系数，除尘管道取0.1~0.15
-------考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数，除尘
管道取0.15~0.2
根据上述风量和风压，查《除尘设备》风机样本上选择，排尘离心通风机4-72型，机号8，转动方式C，转速1600r/min，全压2472-1844Pa，风量 17920-31000配套电动机为Y180M-2,22kW。

复核电动机功率：=21.90 Kw
配套电机满足需要。

第三章有关说明
第一节室内布置
数字化监控中心
根据现代工业的要求，需要对整个的工艺流程进行实时监测，现代化的仪器完全有能力做到这一点，所以本设计中在原有污染物控制设备的基础之上加入数字化监控中心，实时监测烟气进口和出口的密度以及粉尘浓度，以此来衡量收集的尘粒量。

在此套设备的作用下，既可以满足随时调节使满足环保部门的空气排放标准，也可以衡量尘粒的收集量（即生产量）。

同时，数字化监控中心只与车间的大门相连，不会有尘粒进入监控中心，保证了室内的整洁和工人的安全可靠性，进入工厂车间的工人需要戴口罩。

注：此套设备的安装比较适合两种条件：
1.经济能力好的企业；
2.环境保护意识强烈的企业；
3.收集的尘粒即为其生产原料或初产品的企业；
4.具有高技术人才的企业。

同时在本设计中还设有工作室1、工作室2、净化室、排气式、办公室。

让整个工艺车间丰满和完整，结构简单但是内容丰富。

第二节除尘器的选择
袋式除尘器主要由滤袋、箱体、灰斗与清灰结构、排灰机构等几个主要部分组成。

对粒径为1μm的细微颗粒净化效率可高达99%，压力损失为1.0-1.5KPa，结构简单，操作方便，工作稳定，便于回收干料，可以捕集不同性质的粉尘。

但占地面积大；不适宜净化黏性强及吸湿性强的粉尘，入口浓度不宜大于15g/m3。

本设计中的除尘器选择为袋式除尘器，其具体型号和参数如下：
选择LD14--84型布袋除尘器
过滤面积:168㎡
最大风量:252003/
m h
第三节除尘器地面标高
由于管段的敷设原因，导致与袋式除尘器的衔接处有部分问题，需要通过提高除尘器的地面高度来进行调节，以满足除尘器与风管的连接，在除尘器下侧筑一平台，高约500mm。

第四节烟囱设计
本设计中的烟囱高度有设计条件给定，不用进行计算，为H=12m。

第五节有关尺寸
墙厚：240mm 方块柱：300×300车间大门可取：2550×2410窗台到地面距离:工业用房 1.0～2.0 m
结束语
这次课程设计对我来说是受益匪浅的。

从设计的过程中，我看到了自己的
不足。

比如上网搜索资料这方面，比如文档排版这方面。

所以以后这些方面我一定要好好加强。

同时我也认识到了理论联系实践的重要性，没有理论知识是不行的，光有理论知识也是不行的。

还有特别重要的一点就是，团结就是力量，这话说的很对，单凭个人的力量要完成一个课程设计时很难的，如果同学们一起收集资料，一起讨论研究，什么困难都能克服。

然后就是从这次课程设计的过程中，我们看到了大气污染时多么的严重，因此我们一定要保护环境，保护我们唯一的家园，同样的政府相关部门也应该制定相关制度保护大气环境。

在这里也特别感谢老师能给我们这样一个学习锻炼的机会，让我们学着成长!
参考资料
[1] 郝吉明，马广大.大气污染控制工程[M] 第二版.高等教育，2004.
[2] 魏先勋，陈信常.环境工程设计手册[M]修订版.XX科技，2002.
[3] 周兴求.环保设备设计手册[M].化学工业，2007.
[4] 中华人民XX国国家标准。

环境空气质量标准GB3095—1996.
[5] 姚玉英.化工原理（上下册）[M].XX大学，2000.
[6] 孙颐.袋式除尘技术与应用[M]。

机械工业，2002.。