如何能有效捕获VOCs,学一学集气罩与废气净化系统设计(一)

如何有效捕获VOCs，学一学集气罩与废气净化系统设计（一）

目前，大气污染防治引起社会各界的广泛关注，尤其是VOCs污染治理；集气罩主要是进行污染气体的捕集，由于设备污染源和生产操作工艺的不同，相应集气罩的形式是多种多样的。合理的设计和正确的使用对净化系统技术经济指标有直接影响。

集气罩：是废气净化系统污染源的收集装置，可将粉尘及气体污染源导入净化系统，同时防止其向生产车间及大气扩散，造成污染。

本文(第一部分)从净化系统的组成及系统设计的基本内容、集气罩的集气机理、集气罩的基本类型、集气罩性能参数及计算、集气罩设计的方法等方面内容，全方位分析集气罩与管道系统的设计知识。

集气罩与管道系统的设计

主要内容

●净化系统的组成及系统设计的基本内容

●集气罩的集气机理

●集气罩的基本类型

●集气罩性能参数及计算

●集气罩设计的方法

●废气净化系统设计（第二部分）

1净化系统的组成及系统设计的基本内容

(1) 集气罩:集气罩是用来捕集污染空气的，其性能对净化系统的技术经济指标有直接的影响。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，才能排人大气。

(4)通风机:通风机是系统中气体流动的动力。为了防止通风机的磨损和腐蚀，通常把风机设在净化装备的后面。

(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，并最终沉降到地面。

局部排气净化系统设计的基本内容

1、捕集装置设计（结构、安装、性能）

2、净化系统的选择或设计

(1)选择依据

a.污染物的种类与性质；

b.处理量；

c.净化效率；

d.净化系统的环境、经济及社会效益。

(2)一般程序

a.工程调查；

b.确定净化程度；

c.选择合理的净化工艺；

d.选择适当的净化装置，确定合理的净化系统配置；

e.确定净化系统运行参数和技术经济指标。

(3)除尘系统与装置的选择

(4)吸收系统与装置的选择

(5)吸附系统与吸附装置的选择

(6)净化装置的费用

设备投资费、运行费用、总费用

3.管道系统的设计

4.排放烟囱设计

2集气罩的集气机理集气罩气流流动的基本理论

集气罩汇集污染物，是一种流体动力学捕集，因此要对集气罩合理设计，必须要了解吸气罩罩口的气流流动规律。

集气罩口气流流动方式有两种:一种是吸气口气流的吸人流动，一种是吹气口气流的吹出流动。

吸入气流

1.外部吸气罩罩口气流流动规律

a.速度分布: 等速面的形式确定其分布规律

将吸气口近似视为一个点汇，等速面是以该点为中心的球面（见图13-2a），假设点汇吸风量为Q，等速面的半径为r1、r2，相应气流速度为u1、u2，由于通过每个等速面的风量相等，则有

Q = 4πr12u1 = 4πr22u2 (13--1)

于是：u1/u2 = (r2/r1)2 (13--2)

表明吸气口外气流速度衰减很快，应尽量减少罩口至污染源的距离。

2.罩口的设置位置对气流分布的影响

如果吸气口设在墙上，如图13—2b所示,吸气范围减少一半,其等速面为半球面,则吸气口的吸气量为

Q=2πr12u1=2πr22u2 (13--3)

比较式(13-1)(13-3)，可见：

（1）吸气速度相同时，同一距离上Q （悬空设置的吸气口）= 2 Q （有一面阻挡的吸气口）

（2）吸风量相同时，同一距离上u（有一面阻挡的吸气口）= 2 u（悬空设置的吸气口）3.吸风罩的形式对气流速度分布的影响

有边的吸风口比无边的吸风口流速衰减慢，实际等速面为椭圆形。

空气从管口喷出，在空间形成的一股气流称为空气射流.

(1)空气射流的一般特性。如图13一6所示，这是等温圆射流的示意图。管口速度假设是完全均匀的。M 为射流极点，射流中保持原出口速度v。的部分称为射流核心，速度小于v。的部分称为射流主体，射流核心消失的断面BOE称为过渡断面，出口断面至过渡面称为起始段，过渡断面以后称为主体段。

等温自由圆射流的一般特性为:

①射流边缘有卷吸周围空气的作用，这主要是由于紊流动量交换引起的。

②由于射流边缘的卷吸作用，射流断面不断扩大，射流量随射流长度增加而增大。

③射流核心段呈锥形不断缩小。

④核心段以后，射流速度逐渐下降。

⑤射流中的静压与周围静止空气的压强相同。

⑥射流各断面动量相等。

吸入气流与吹出气流

（1）吹出气流由于卷吸作用,沿射流方向流量不断增加,射流呈锥形；吸入气流的等速面为椭球面,通过各等速面的流量相等,并等于吸入口的流量。

（2）射流线上的速度基本上与射程成反比,而吸气区内气流速度与距吸气口的距离的平方成反比。所以,吸气口能量衰减很快,其作用范围较小。

吹吸气流是两股气流组合而成的合成气流。在集气罩设计中，利用吹出气流与吸入气流联合作用来提高所需“控制风速”的形成，称为吹吸式集气罩。

3集气罩的基本类型

集气罩：是烟气净化系统污染源的收集装置，可将粉尘及气体污染源导入净化系统，同时防止其向生产车间及大气扩散，造成污染。

形式：

（1）按罩口气流流动方式分为：吸气式和吹吸式；