大氣課程設(shè)計(jì)---酸洗廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

1、<p>　　酸洗廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書</p><p><b>　　確定凈化方案</b></p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)要求采用堿液吸收法處理含硫酸煙霧，即采用7%NaOH溶液在填料塔中</p><p><b>　　吸收凈化硫酸煙霧。</b></p><p>　　操作情況下，氣相傳質(zhì)系數(shù)

2、kGa =144 kmol/(m3·h·atm) (1atm = 101325Pa)</p><p>　　液相傳質(zhì)系數(shù)kLa =0.7h-1</p><p>　　液氣比為L(zhǎng)/G=4 L/m3</p><p><b>　　集氣罩的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　集氣罩基本參數(shù)的確定</p>

3、;<p>　　集氣罩的罩口尺寸不應(yīng)小于罩子所在污染位置的污染物擴(kuò)散的斷面積。如圖1所示，</p><p>　　如果設(shè)集氣罩連接風(fēng)管的特征尺寸為d0（圓形為直徑，方形為短邊），污染源的特征尺寸為d（圓形為直徑，方形為短邊，）集氣罩距污染源的垂直距離H，集氣罩口的特征尺寸為D0（圓形為直徑，方形為短邊），集氣罩喇叭口長(zhǎng)度為h2，則應(yīng)滿足d0/d＞0.2、1.0<D0/d<2.0和H/d＜0.

4、7（如影響操作，可適當(dāng)增大）和h2/d0≤3。</p><p>　　由設(shè)計(jì)資料知：d=700mm，H′=1000mm,如圖1-1所</p><p>　　示，依據(jù)式（2-1）至式（2-5）計(jì)算如下。</p><p>　　取H=500mm,=90°</p><p>　　則D0=d＋0.8H=700＋0.8×500=1100(m

5、m)</p><p>　　罩下口面積為 F0=0.25×3.14×1.12=0.950(㎡)</p><p><b>　　罩下口邊高為</b></p><p>　　h1=0.25=0.25×=0.24（m）</p><p>　　罩上口直徑擬定為=200（mm）</p><

6、;p>　　則罩凈高為==0.45（m）</p><p>　　校核/d（=0.286）＞0.2 1.0＜D0/d(=1.57)＜2.0</p><p>　　H/d（=0.17）和/ （=2.25）＜3，基本符合要求。</p><p>　　集氣罩入口風(fēng)量的確定</p><p>　　= （K） （2-1）</p>&l

7、t;p>　　式中 ——溫差，K；</p><p><b>　　——料槽溫度，K；</b></p><p><b>　　——環(huán)境溫度，K。</b></p><p>　　q=0.00251.25F （2-2）</p><p>　　式中 q——熱量流率，kJ/s；</p&g

8、t;<p>　　F——污染源斷面積，㎡。</p><p><b>　　熱煙氣流量Q0為</b></p><p>　　Q0=0.381（QHF2）1/3 （2-3）</p><p>　　式中 H——集氣罩距污染源的垂直距離，m。</p><p><b>　　最小吸入風(fēng)量</b>&

9、lt;/p><p>　　Q= Q0＋v′F′ （2-4）</p><p>　　式中 Q——最小吸入風(fēng)量，m3/s；</p><p>　　v′——最小吸入速度，0.1~1.0m/s；</p><p>　　F′——集氣罩罩口面積與污染源斷面積之差，㎡。</p><p>　　F′=F0－F

10、 （2-5）</p><p>　　式中 F0——集氣罩罩口面積，㎡。</p><p><b>　　計(jì)算過程：</b></p><p>　　冬季 環(huán)境氣溫為-6℃，料槽內(nèi)加酸后溫度可達(dá)100℃，</p><p>　　=100－（－6）=106（K）</p><p>　　F=0.25×

11、;3.14×0.72=0.385（㎡）</p><p>　　q=0.00251.25F= q=0.0025×1061.25 ×0.385=0.327（kJ/s）</p><p>　　Q0=0.381（QHF2）1/3= Q0=0.381（0.191×0.5×0.3852）1/3=0.110（m3/s）</p><p>

12、;　　F′=F0－F=0.950－0.385=0.565（㎡）</p><p>　　取吸氣罩入口速度v′=0.6（m/s）</p><p>　　集氣罩排風(fēng)量Q= Q0＋v′F′=0.110＋0.6×0.565=0.449(m3/s)</p><p>　　夏季 環(huán)境氣溫為31℃，料槽內(nèi)加酸后溫度可達(dá)100℃，</p><p>　　=

13、100－31=69（K）</p><p>　　F=0.25×3.14×0.72=0.385（㎡）</p><p>　　q=0.00251.25F= q=0.0025×691.25 ×0.385=0.191（kJ/s）</p><p>　　Q0=0.381（QHF2）1/3= Q0=0.381（0.191×0.5

14、15;0.3852）1/3=0.092（m3/s）</p><p>　　集氣罩排風(fēng)量Q= Q0＋v′F′=0.092＋0.6×0.565=0.431(m3/s)</p><p>　　由于冬季排風(fēng)量大于夏季排風(fēng)量，應(yīng)以冬季排風(fēng)量來計(jì)算。</p><p>　　校核管道中風(fēng)速：v==14.30（m/s），符合要求（10~20 m/s）。</p>&

15、lt;p><b>　　填料塔的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.填料塔參數(shù)的確定</p><p>　　（1）填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù) 本設(shè)計(jì)擬選用75×45×5規(guī)格陶瓷鮑爾環(huán)填料（亂堆）。 填料參數(shù)為： =122m-1，a1 =103m2/m3 </p><p>　?。?）計(jì)算泛點(diǎn)氣速uf 本設(shè)計(jì)采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9

16、%的NaOH為吸收液（參數(shù)近似取水的物理參數(shù)）。</p><p><b>　　取液氣比=4</b></p><p>　　因 ，即 =×4=2.478</p><p>　　所以 0.5 = 2.478×（）0.5=0.0799</p><p>　　查埃克特通用關(guān)聯(lián)圖知

17、 =0.145</p><p>　　吸收液溫度為20℃，=1mPa?s</p><p>　　可得 =3.348（m/s）</p><p>　　（3）計(jì)算操作氣速 u 操作氣速為</p><p>　　取設(shè)計(jì)氣速為泛點(diǎn)氣速的70%</p><p>　　則

18、 u=0.7uf=0.7×3.139=2.3（m/s）</p><p>　?。?）計(jì)算塔徑 由于集中處理三個(gè)集氣罩的排氣量，則填料塔中的混合氣體體積流量為</p><p>　　VG=3Q=3×0.449=1.347（m3/s）（此處用到吸氣罩的數(shù)量）</p><p>　　填料塔塔徑 D=0.0.884（m）</p&g

19、t;<p><b>　　圓整 D=1m</b></p><p>　?。?）利用圓整后的塔徑重新計(jì)算操作氣速u</p><p>　　u=1..72（m/s）</p><p>　?。?）校核填料直徑與塔體直徑的比</p><p><b>　　，符合要求。</b></p>&l

20、t;p>　　（7）校核填料塔的噴淋密度 當(dāng)填料d≤75㎜時(shí)，填料的最小潤(rùn)濕率為0.08m3/(m2?h) ，最小噴淋量為</p><p>　　L噴min=（MWR）a1=0.08×103=8.24[m3/(m2?h)]</p><p>　　L噴= =20.82m3/(m2?h) ＞L噴min，符合要求。</p><p>　　2．填料層高度的確定&l

21、t;/p><p>　?。?）填料層高度的計(jì)算 由設(shè)計(jì)資料知</p><p>　　kGa=144kmol/（m3 ?h ?atm）（1atm=101325Pa），kLa =0.7h-1</p><p>　　當(dāng)?shù)卮髿鈮簆=978600Pa</p><p>　　入塔氣體中污染物體積含量 y2=y=0.000743</p><p&

22、gt;　　出塔氣體中污染物體積含量y1=</p><p>　　則入塔氣體中污染物的分壓 PA2=Py2=0.966×0.000743=0.000718atm=72.7Pa 出塔氣體中污染物的分壓 PA1=Py1=0.966×0.0000594=0.0000574atm=5.8Pa吸收液體中液體活性組分的臨界濃度 填料塔液相進(jìn)口的臨界濃度 =411.429&#

23、215;0.0000574=0.0236(kmol/m3) 填料塔液相出口的臨界濃度 =411.429×0.000718=0.295(kmol/m3) 液相進(jìn)口處活性組分濃度 (kmol/m3) （這個(gè)用到NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)）液相總濃度 (kmol/m3)</p><p>　　由物料平衡式知 </p><p><b>　　得 即

24、</b></p><p>　　得 =1.231 kmol/m3</p><p>　　因,,所以塔中反應(yīng)為界面反應(yīng)。</p><p>　　求60℃時(shí)氣體的摩爾體積V</p><p>　　因,則，得V=27.323（L/mol）</p><p>　　氣體的摩爾流率：[kmol/（㎡?h）]</p>

25、<p>　　液體的摩爾流率：L=4×227=908[kmol/（㎡?h）]=16344kg/（㎡?h）</p><p>　　填料塔床層高：4.13（m）</p><p>　　（2）填料塔床層壓降的計(jì)算</p><p><b>　　==0.038</b></p><p>　　查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖知<

26、;/p><p>　　由于前已計(jì)算橫坐標(biāo)為0.148，查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖可知=260（Pa/m）</p><p>　　填料塔床層壓降：=270×4.13=1115.1（Pa）</p><p><b>　　填料塔附件選擇</b></p><p>　?、胚x用斜口氣體分布器，進(jìn)口管直徑340㎜，進(jìn)口風(fēng)速12.55m/s，阻

27、力約500Pa；</p><p>　　⑵選用柵板支承板，阻力約200Pa；</p><p>　?、沁x用多孔盤管式液體分布器，阻力約50Pa；</p><p>　?、冗x用液封排液裝置；</p><p>　?、蛇x用折板除霧器，出口管直徑200㎜，阻力約100Pa。</p><p><b>　　填料塔總壓降<

28、/b></p><p>　　=1115.1＋500＋200＋50＋100=2419.4（Pa）</p><p><b>　　管網(wǎng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　風(fēng)速和管徑的確定</b></p><p>　　保證管道內(nèi)風(fēng)速在10~20m/s的范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)選用14.30m/s左右，以保

29、證減小壓力損</p><p>　　失，并以此為標(biāo)準(zhǔn)選擇管徑，圓整后復(fù)核風(fēng)速。</p><p>　　管徑以400㎜為主，只是在填料塔進(jìn)口位置選用300㎜管徑。</p><p>　　系統(tǒng)布置流程圖（見附錄圖）</p><p><b>　　阻力計(jì)算</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)資料知，混合氣體中污

30、染物濃度為3250mg/m3,混合氣體溫度為60℃，冬季大氣壓</p><p>　　力為734mmHg（97860Pa）</p><p>　　混合氣體中污染物體積分?jǐn)?shù)：y=3.25/98×22.4×=7.43×（此處用到污染物濃度）</p><p>　　混合氣體平均分子量：Mm=M1（1－y）＋M2y=29×（1－0.0007

31、43）＋98×0.000743=29.051</p><p><b>　?。╣/mol）</b></p><p>　　混合氣體密度：（kg/m3）</p><p>　　對(duì)圓形風(fēng)管的單位摩擦阻力</p><p><b>　　（4-1）</b></p><p>　　式中

32、 ——比摩阻，（Pa/m）；</p><p><b>　　——摩擦阻力系數(shù)；</b></p><p>　　d——圓形風(fēng)管直徑，m；</p><p>　　——煙氣密度，kg/m3</p><p>　　u——管道中氣流速度，m/s；</p><p><b>　　——?jiǎng)訅?，Pa。</b

33、></p><p>　　沿程阻力損失計(jì)算公式</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 ——沿程阻力損失，Pa；</p><p>　　L——風(fēng)管長(zhǎng)度，m。</p><p>　　局部阻力損失計(jì)算公式</p><p><b>　

34、　（4-3）</b></p><p>　　式中 ——局部阻力損失，Pa；</p><p><b>　　——局部阻力系數(shù)；</b></p><p>　　u——管道中氣流速度，m/s，本設(shè)計(jì)u=22.4m。</p><p>　　根據(jù)式（4-1）至式（4-3）計(jì)算系統(tǒng)阻力（見表4-3-1）</p>

35、<p>　　表4-1-1 NaOH溶液（逆流）吸收法凈化硫酸煙霧系統(tǒng)阻力計(jì)算表</p><p><b>　　風(fēng)機(jī)和電機(jī)選擇</b></p><p><b>　　安全系數(shù)修正</b></p><p>　　風(fēng)機(jī)總風(fēng)量：=1.1×1.349=1.484(m3/s)=5342（m3/h）</p>

36、<p>　　風(fēng)機(jī)總風(fēng)壓，并與風(fēng)機(jī)標(biāo)定工況換算。</p><p><b>　　動(dòng)力系統(tǒng)選擇</b></p><p>　　查風(fēng)機(jī)目錄可選用9-26No5A</p><p>　　查風(fēng)機(jī)目錄可選用Y162M2-2，功率15kW。</p><p><b>　　附屬構(gòu)件選擇</b></p>

37、;<p><b>　　管道支架 </b></p><p>　?、旁诓挥绊懮a(chǎn)的情況下，集氣罩附近現(xiàn)場(chǎng)安裝吊架（垂直符合500kg，水平負(fù)荷0kg）3個(gè)；</p><p>　?、圃陲L(fēng)機(jī)進(jìn)出口處現(xiàn)場(chǎng)安裝支架（垂直符合1000kg，水平負(fù)荷100kg）各一個(gè)；</p><p>　?、窃谔盍纤嗟孛?m處四角拉線固定，并安裝適當(dāng)?shù)牟僮髌脚_(tái)

38、；</p><p>　　⑷在煙筒距地面35m處四角拉線固定。</p><p><b>　　2．補(bǔ)償器</b></p><p>　　由于管道較短，且溫差不大，可不選用管道補(bǔ)償器。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)圖紙</b></p><p><b>　　見附表<