环科091熊珂大气课程设计

酸洗废气净化系统设计说明书 环科091 熊珂 09452123

一、 确定净化方案

此次课程设计要求采用碱液吸收法处理含硫酸烟雾，即采用7%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k Ga =144 kmol/(m 3

·h ·atm) (1atm = 101325Pa) 液相传质系数k La =0.7h -1

液气比为L/G=4 L/m 3

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。如图1所示， 如果设集气罩连接风管的特征尺寸为d 0（圆形为直径，方形为短边），污染源的特征尺寸为d （圆形为直径，方形为短边，）集气罩距污染源的垂直距离H ，集气罩口的特征尺寸为D 0（圆形为直径，方形为短边），集气罩喇叭口长度为h 2，则应满足d 0/d ＞0.2、1.0

由设计资料知：d=700mm ，H ′=1000mm,如图1-1所 示，依据式（2-1）至式（2-5）计算如下。

取H=500mm,α=90°

则D 0=d ＋0.8H=700＋0.8×500=1100(mm) 罩下口面积为 F 0=0.25×3.14×1.12

=0.950(㎡) 罩下口边高为

h 1=0.250F =0.25×0.950=0.24（m ） 罩上口直径拟定为0d =200（mm ） 则罩净高为2h =

1.10.2

2

-=0.45（m ） 校核0d /d （=0.286）＞0.2 1.0＜D 0/d(=1.57)＜2.0 H/d （=0.17）和2h / 0d （=2.25）＜3，基本符合要求。

2. 集气罩入口风量的确定

T ∆= 12T T -（K ） （2-1）

∆——温差，K；

式中T

T——料槽温度，K；

1

T——环境温度，K。

2

∆ 1.25F （2-2）

q=0.0025T

式中 q——热量流率，kJ/s；

F——污染源断面积，㎡。

热烟气流量Q0为

Q0=0.381（QHF2）1/3（2-3）

式中 H——集气罩距污染源的垂直距离，m。

最小吸入风量

Q= Q0＋v′F′（2-4）

式中 Q——最小吸入风量，m3/s；

v′——最小吸入速度，0.1~1.0m/s；

F′——集气罩罩口面积与污染源断面积之差，㎡。

F′=F0－F （2-5）

式中 F0——集气罩罩口面积，㎡。

计算过程：

（1）冬季环境气温为-6℃，料槽内加酸后温度可达100℃，

∆=100－（－6）=106（K）

T

F=0.25×3.14×0.72=0.385（㎡）

∆ 1.25F= q=0.0025×1061.25 ×0.385=0.327（kJ/s） q=0.0025T

Q0=0.381（QHF2）1/3= Q0=0.381（0.191×0.5×0.3852）1/3=0.110（m3/s） F′=F0－F=0.950－0.385=0.565（㎡）

取吸气罩入口速度v′=0.6（m/s）

集气罩排风量Q= Q0＋v′F′=0.110＋0.6×0.565=0.449(m3/s)

（2）夏季环境气温为31℃，料槽内加酸后温度可达100℃，

∆=100－31=69（K）

T

F=0.25×3.14×0.72=0.385（㎡）

∆ 1.25F= q=0.0025×691.25 ×0.385=0.191（kJ/s） q=0.0025T

Q0=0.381（QHF2）1/3= Q0=0.381（0.191×0.5×0.3852）1/3=0.092（m3/s）

集气罩排风量Q= Q 0＋v ′F ′=0.092＋0.6×0.565=0.431(m 3

/s) 由于冬季排风量大于夏季排风量，应以冬季排风量来计算。 校核管道中风速：v=

2

40.449

3.140.2⨯⨯=1

4.30（m/s ），符合要求（10~20 m/s ）。

三、 填料塔的设计

1.填料塔参数的确定

（1）填料的规格及相关参数 本设计拟选用75×45×5规格陶瓷鲍尔环填料（乱堆）。 填料参数为：φ =122m -1

，a 1 =103m 2

/m 3

（2）计算泛点气速u f 本设计采用质量分数为9%的NaOH 为吸收液（参数近似取水的物理参数）。 取液气比

L G

=4 因

//L L

G m

L W M G W M =，即 L L G m W M L W M G ∙=∙=1829.051×4=2.478 所以

L G G L

W W ρρ（）0.5

= 2.478×（1.0401000）0.5=0.0799

查埃克特通用关联图知 20.2

G L

f L u

g φρμρ（）=0.145

吸收液温度为20℃，L μ=1mPa •s =

1L

ρ

ϕρ

=水 可得 0.2

0.14510009.81

1221 1.0281

f u ⨯⨯=

⨯⨯⨯=3.348（m/s ） （3）计算操作气速 u 操作气速为 取设计气速为泛点气速的70%

则 u=0.7u f =0.7×3.139=2.3（m/s ）

（4）计算塔径 由于集中处理三个集气罩的排气量，则填料塔中的混合气体体积流量为 V G =3Q=3×0.449=1.347（m 3

/s ）（此处用到吸气罩的数量）

填料塔塔径 D=44 1.347

3.14 2.2

G V u π⨯==⨯0.0.884（m ） 圆整 D=1m