南昌大学大气污染控制工程课程设计

南昌大学大气污染控制工程课程设计内容摘要：

染物为轻矿物粉尘，在设计中所使用的净化装置为 LD14 型袋式除尘器 ，净化气体通过风机，经由烟囱排出工厂，其的流程图及净化系统如下所示： 图一 .净化系统图简易流程图 污染源 伞形集气罩 LD14型袋式除尘器 风机 烟囱 课程设计 ：某工厂集气罩设计 7 图二 袋式除尘器 四、集气罩的集气机理 在工业生产过程中，控制气态和颗粒状污染物的方法， 通常在有害物质发生源处或近旁设置集气罩，利用风机做动力，将生产过程产生的污染源在扩散到大气之前，尽量将高浓度气体吸入罩内，进入净化系统，经净化处理达到排放标准后排入大气。 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，其技术经济指标主要有通风量和压损两部分。 净气 含尘气体 滤袋 课程设计 ：某工厂集气罩设计 8 图三 .集气罩的集气机理 研究集气罩罩口气流运动的规律是对于集气罩有效捕集污染物是十分重要的。 集气罩罩口气流运动方式有两 种：一种是吸气口气流的吸入流动；一种是吹气 口气流的吹出流动。 吸入气流原理： 一个敞开的管口是最简单的吸气口当吸气口吸气时，在吸气口附近形成负压，周围空气从四面八方流向集气口，形成吸入气流或汇流。 当吸气口面积很小时，可视为点汇流。 假定流动没有阻力，在吸气口外气流流动的流线是一吸气口为中心的径向线，等速面是以吸气口为球心的球面，如图 四 a 示： 图四 点 电汇气流流动情况 H 300~500 等速线 污染源 流线 Q 课程设计 ：某工厂集气罩设计 9 由于通过每个等速面的吸气量相等， 假定 点汇流的吸气量为 Q，等速面的半径为 r1和 r2，相应的气流速度为 1v 和 2v ，则有 222121 44 vrvrQ   或 22121 )( rrvv  （ 11） 若在吸气口的四周加上挡板 ，如 图 四 b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 : （ 1— 2） 比较（ 1）式和（ 2）式可以看出，在同样的距离上造成同样的吸气速度，即达到同样的控制效果时，吸气口不设挡板的吸气量比加设挡板时大一倍。 或者说，在吸气量相同的情况下，在相同的距离上，有挡板的吸气口的吸气速度比无挡板的大一 倍。 因此，在设计外部集气罩时，应尽量减少吸气范围，以增强控制效果。 另一种是吹气口气流的吹出流动。 该除尘流程设备采用吸气口气流的外部集气罩。 五、集气罩以及管道的设计要求 （一）集气罩的设计要求 集气罩的设计主要包括结构形式设计及性能参数计算。 集气罩设计的合理是指用较小的排风量就可以有效的控制污染物的扩散。 反之，用很大的排风量也不一定能达到预期的效果。 因此，集气罩在净化系统设计中占有非常重要的位置。 本设计要求去除工厂污染源产生的轻矿物粉尘，集气罩得设计要求如下： （ 1）在污染设备的顶部设计二个伞形集气罩。 设计要求：使用材料为钢板，罩口边须距污染面积 H=600 mm。 （ 2）设计一套管路使集气罩与除尘器形成一个除尘系统。 设计要求：所用除尘器为 LD14 型布袋除尘器，使用相对粗糙度为 K= 的钢管，弯头及三通设备自取，排气筒口需离地面高 12m。 （ 3）选择一台风机使个除尘系统正常运转。 设计要求：最大风量不超过 25200 m3/h。 （二）管道的设计要求 222121 22 vrvrQ  课程设计 ：某工厂集气罩设计 10 管道布置一般原则： （ 1）管道布置应减少阻力，采用圆形风道强度大，耗用材料少，但是占用空间大。 矩形风道管件占用空间小，因此易布置。 根据具体情况也可以采 用其他的形状，以充分了利用建筑空间。 （ 2）管道敷设的原则 管道敷设有两种形式：明装和暗装。 在实际运用中常采用明装，因为它便于检修，不能用明装时采用暗装。 管道应尽量集中成列，平行敷设，并尽量沿墙或柱子敷设，管径大的和保温管应设在靠墙侧。 管道与梁、柱、墙。 设备及管道之间应有一定的距离，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩的要求。 一般设计原则为： ①不保温管道与墙的距离应根据焊接要求考虑，管道外壁与墙的距离一般不小于 150~200mm。 ②管道与梁、柱、墙、设备的距离可比与墙的距离减少 50mm，在该处不应有焊接 接头。 ③两根管平行布置时，不保温管道不小于 150~200mm。 ④当管道受热伸长或冷缩后，上述间距均应不小于 25mm。 ⑤水平管道应有一定的坡度，以便于放水、放气、疏水和防止积尘，一般坡度为 ~。 坡度应考虑斜向风机方向，并应在风管的最低点和风机底部装设水封泄液管。 （ 3）管道应尽量避免遮挡室内光线和妨碍门窗的关闭，不应影响正常的生产操作。 （ 4）管道的支撑原则 注意管道不宜与阀件直接支撑在设备上，应该单独支架或吊架。 管道的焊接缝位置应布置在施工方便和受力较小的地方。 焊缝不得位于支架处。 焊缝与支架的距离不应小于管径，至少不得小于 200mm。 （ 5）管道连接的原则 在以焊接为主要的连接方式的管道中，应设置足够数量的法兰连接处。 在以螺纹连接为主的管道中应设置足够数量的活接头，以便于暗转、拆卸和检修。 （ 6）风管上应设置必要的调节和测量装置，如阀门、压力表、温度计、风量测量孔及采样孔等，或者预安装测量装置的接口。 （ 7）管道设计中既要考虑便于施工，又要保证严格不漏。 整个系统要求漏损小，课程设计 ：某工厂集气罩设计 11 以保证吸风口有足够的风量。 除尘管道布置原则： 除应遵守上述一般原则外，还应满足以下要求： 除尘管道力求顺 直，保证气流通畅。 当必须水平敷设时，要有足够的流速以防止积尘。 对易产生积灰的管道，必须设置清灰孔；为减轻风机磨损，特别当气体含尘浓度较高时（大于 3g/ 3m ） ,应将净化装置设在风机的吸入段；分支管与水平管或倾斜主干管连接时，应从上部或侧面接入。 三通管的夹角一般不大于300。 当有几个支管会和于同一主干管时，汇合点最好不设在同一断面上。 六、集气罩的优缺点 集气罩的优点 外部集气罩用在应工艺或操作条件的限制，不能将污染源密闭起来的场合，其特点是为了得到较大速度的气流， 往往需要很大的排风量。 外部集气罩利用罩口抽吸作用造成罩口附近所需的气流速度，能防止有害物质的扩散和逸出。 集气罩的缺点 外部集气罩易受外界干扰、影响工艺操作，当外部集气罩罩口必须远离污染源时，外部集气罩不能有效的集气，宜采用设有吹出气流装置的吹吸式集气罩。 七、集气罩的设计原则 集气罩设计 得 合理，使用较小的排风量就可以有效地控制污染物的扩散。 反之，用很大的排风量也不一定达到预期的效果。 设计时应该注意以下几点。 1. 集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物扩散限制在最小范 围内，以便防止横向气流干扰，减少排风量； 2. 集气罩的吸气方向尽可能与污染气流运动方向一致，充分利用污染气流的初始动能； 3. 尽量减少集气罩的罩口面积，以减少排放量； 4. 集气罩的吸气气流不经允许先经过工人的呼吸区再进入罩内。 5. 集气罩的记过不应该妨碍工人操作和设备检修 课程设计 ：某工厂集气罩设计 12 吸风位置不宜设在物料集中地点和飞溅区内，避免把大量物料吸入净化系统。 罩内应保持一定的均匀负压，避免污染物外逸。 设计外部集气罩时： ⑴ 使用外部集气罩时为了有效的控制、捕集粉尘和有害气体，在不妨碍生产操作的情况下，应尽可能使外部集气罩的罩口靠近 污染源或扬尘点，以使整个污染源或所有的扬尘点都处于必要的风速范围。 ⑵ 罩口尺寸应以有效控制污染源和不影响操作为原则，只要条件允许为提高集气罩的控制效果，减少无效气流的吸入，罩口应加设法兰边。 上部集气罩的吸入气流易受横向气流的影响，最好靠墙布置，或在罩口四周加设活动板。 ⑶ 污染后的气体，应不再经过人员操作区，并防止干扰气流将其再次吹散，要使污染气流的流程最短，尽快地吸入罩口内。 ⑷ 连接罩子的吸风管应尽量置于粉尘或污染气体散发中心。 罩口大而罩身浅的罩子气流会几种驱向吸风管口正中，为获得均匀的罩口气流，可采用条缝罩。