除甲苯和粉尘大气课设.doc

沈阳化工大学科亚学院 大气污染控制工程 课程设计题 目：某铸造厂大气污染控制院 系： 环境生物系 专 业： 环境工程 班 级： 环境工程1101班 学生姓名： 代秀娟 指导教师： 陶飞 2015年4月8日 大气污染控制工程课程设计 目录一课程设计题目11.1某铸造厂大气污染控制11.1.1工艺流程及其排污节点示意图1二主要指标和要求2三方案工作的原理33.1旋风除尘器33.2电除尘器33.3活性炭吸附甲苯5四设计计算依据，计算结果54.1旋风除尘器54.2二级除尘器的选择74.2.1二级除尘器的设计选型8五设备选择依据和主要技术参数125.2除尘性能13六结果汇总13七参考文献13 大气污染控制工程课程设计一课程设计题目1.1某铸造厂大气污染控制某铸造厂基本情况建于2006年，投资总额4151万元，全厂占地面积23030m2，属于个人独资企业。企业目前从业人数84人，企业全年生产300天，每天三班制。近三年企业生产经营情况表产品名称设计生产能力（t/a）2010年2011年2012年年产量（t）年产量（t）年产量（t）配重铁10000400045005700铸钢件500100200300球墨铸铁件500200200300年总产值（万元）245126793591万元工业产值增加值（万元）5606307001.1.1工艺流程及其排污节点示意图图一工艺流程图图二排污节点示意图 工艺流程及排污节点简述： 配料：按铸件金属主要成分比例重送入电炉，该工序有机械噪声释放。 入炉：生铁、硅铁等原料按重量比分层加入电炉中。 熔炼：将金属熔化成铸造工序所需铁水，熔炼温度为1400-1450。该工序产生粉尘，电炉排放熔炼熔渣，其主要有金属氧化物和少量铁组成。 制芯和造型：将树脂砂及固化剂混合均匀后，填充到芯盒（或砂箱）中，稍加紧实、即于室温下在芯盒（或砂箱）内硬化成型，该工序主要污染物为粉尘。 浇铸：电炉熔化的铁水经铁水包注入砂膜中，此工序有少量烟气排放。 打箱及落砂：浇铸铁水冷却结晶后，将砂箱打开进入人工清砂，通过敲击振动清除铸件附着的型砂，得到缺砂较少的坯件毛坯，此工序有粉尘排放，敲击碰撞产生噪声。 打磨：人工去除铸件表面的金属毛刺和少量残砂，此工序有粉尘和噪声产生。 砂处理：落砂工序产生的砂会破碎后按需要的颗粒要求筛分，符合要求的回收，其余部分废弃即废砂，筛分时还有粉尘产生。机加：部分铸件需要进行简单的机械加工，此工序有金属碎屑、废乳化液及噪声的产生。企业产排污节点及污染因子见表排污节点及污染因子汇总类别排污节点主要污染因子刷涂甲苯废气污染物主要产生情况排污节点主要污染因子排放方式处理方式刷涂甲苯间断排放窗体顶端 活性炭吸附法各除尘颗粒物检测结果表检测项目排气筒高度排放浓度（mg/m3）排放速率（kg/h）甲苯刷涂车间排气筒15m=40=4.1 二主要指标和要求大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）新污染源二级标准大气污染物排放标准（GB13217-2001）二类区标准的90% 执行，排放粉尘的最大允许浓度是：120mg/ m3烟尘的除尘效率最低要达到：1-12090%/6630=98.37%三方案工作的原理方案初步统计，使用二级除尘，以达到预期的除尘效率。考虑到烟气量和粒径的分布问题，由于烟气量比较大，粒径主要是大颗粒，所以第一级选用旋风除尘器，进行预除尘，第二级选用电除尘器。3.1旋风除尘器 旋风除尘器是除尘装置的一类。除尘机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。旋风除尘器的各个部件都有一定的尺寸比例，每一个比例关系的变动，都能影响旋风除尘器的效率和压力损失，其中除尘器直径、进气口尺寸、排气管直径为主要影响因素。在使用时应注意，当超过某一界限时，有利因素也能转化为不利因素。另外，有的因素对于提高除尘效率有利，但却会增加压力损失，因而对各因素的调整必须兼顾旋风除尘器是除尘装置的一类。除沉机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。旋风除尘器于1885年开始使用，已发展成为多种型式。按其流进入方式，可分为切向进入式和轴向进入式两类。在相同压力损失下，后者能处理的气体约为前者的3倍，且气流分布均匀。普通旋风除尘器由简体、锥体和进、排气管等组成。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备投资和操作费用都较低，已广泛用来从气流中分离固体和液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力的52500倍，所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。大多用来去除0.3m以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3m的粒子也具有8085%的除尘效率。选用耐高温、耐磨蚀和服饰的特种金属或陶瓷材料构造的旋风除尘器，可在温度高达1000，压力达500105Pa的条件下操作。从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为5002000Pa。 3.2电除尘器 电除尘器是利用静电力从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）的装置。电除尘器与其他除尘器的根本区别在于：除尘过程的分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上。电除尘器的特点 收集效率高：静电除尘装置可以很方便的通过加长电场长度达到99%以上的除尘效率。静电除尘器装置还有一个出色的特征，就是收集效率可长期稳定保持不变，这是其他除尘器比不上的。只有袋式除尘器例外，但袋式除尘器需要经常更换滤袋，才能保持良好的收尘效率。 烟气阻力小，总的能耗低，电除尘器的能耗主要是由烟气阻力损失、供电装置、电加热保温和震打电机等能耗组成。由于总的能耗低，有很少更换易损件，所以运行费用比袋式除尘器、文丘里除尘器等要小得多。 适用范围广：电除尘器可捕集粒径小于的粒子，300400的高温烟气。湿式静电除尘器不仅可以除尘，还可除去烟气中的水雾和酸雾。这种综合性的能力为用户提供了方便。当烟气的各项参数发生一定范围内波动时，电除尘器仍然保持良好的捕集性能。对于高比电阻和低比电阻粉尘的烟尘来说，需要采取烟气调节，但总的看来这种情况不多，绝大多数的烟气净化都可采用电除尘器。 可处理大容量烟气：电除尘器易模块化，因此可以很方便地实现装置的大型化。目前单台电除尘器处理气量已达，这样大的气量用袋式除尘器或旋风除尘器来处理是很难想像的，即使勉强做到也不经济。 捕集到的粉尘干燥：因为粉尘以干燥的形态被捕集，有利于粉尘的输送和再利用，也没二次污染。 维护保养简单：电除尘器如果品种规格选的恰当，又有良好的制造安装质量，日常的维护保养量是很少的。电除尘器的操作运行以全部实现自动化，实现了智能化即自动选择瞬时最佳运行方式。 一次投资大：电除尘器和其他除尘器相比结构较复杂，耗用钢材比较多，每个电场需配用一套高压电源及控制设备，因此价格较大。但是静电除尘装置设备费用加上35年的运行费用比大多数其他除尘设备的要低。3.3活性炭吸附甲苯 整个吸附过程可以分为三个阶段。第一阶段，新鲜的或刚再生过的活性炭对穿过气流中的有机成份进行吸附。此时，吸附进行得比较完全，排气中有机成份含量接近于零，穿透曲线几乎呈一条直线。随着时间的推移，排气中的有机成份慢慢地有了少许增长。第二阶段，吸附达到穿透点，排气中的有机成份含量显著增大。先是吸附能力较弱的组分的含量突然增大，迅速达到一个最高值，经较短的时间后，又迅速下降。而吸附能力较强的组分在排气中的含量则是缓慢增大，其穿透点与纯组分吸附时相比明显后移。第三阶段，排气中的各组分含量渐趋稳定，活性炭吸附达到饱和。四设计计算依据，计算结果 当地大气质量执行大气环境质量标准“GB13271-2001”中的二级标4.1旋风除尘器烟气量Q=1.028105 m3/h，烟气的浓度为6630mg/ m3，最重要达到的除尘效率最低为98.37%，初步选用长锥体旋风除尘器。1、尺寸计算（1）筒体直径的确定烟气处理量：Q=1.028105 (m3/h)D=（Q/（2862v）)0.5V为气流净空截面平均速度，一般为2.54.0 m/s，在这里取3.8 m/sD=3.07 m（2）高度的确定筒体高度：对于出处理大气量的旋风除尘器，一般筒体规格符合锥体高度：H1=2.5 D=7.7m筒体高度：H2=1.5 D=4.7m总高度：H=H1+H2=12.4m ，可以取13m（3）进口尺寸的确定进口截面积：A=Q/uu旋风除尘器的进口气速，一般为1525m/s，这里取20m/sA=28.56/20=1.43A=ab，一般b/a2a=0.85m，b=1.7m（4）排气管尺寸的确定D1=0.5D=1.5m（5）排灰口直径的的确定D2=0.25D=0.76m（6）该设备的技术性能处理能力：Q=vab3600=1.04105 (m3/h)压力损失：P=pu2/2在这里取5.7，标态真密度为1.37kg/m3，校正到140度，98.96Kpap=1.3727398.96/(413101.3)=0.885 kg/m3P=1009pa，一般旋风除尘器的压损在800pa1500pa2、设备的选型参考XLP/B型系列旋风除尘器参数，选择XLP/B-30型号其参数列表如下表4参数DHH1H2H3CC1C2取值300012150690046015020007502656参数C3C4C5ABD1D2K取值1896136216909001800180012003210选型论证：XLP/B-30型旋风除尘器处理能力：Q=104980(m3/h)u=Q/(ab)=28.56/(0.91.8)=17.63m/sP=pu2/2，取5.8P=798pa效率估算：T=85%（根据经验参数确定）可以选用该型号的除尘器3、效率计算（1）分割粒径的计算n=1-（1-0.67D0.14）(T/283)0.3=0.76VtRn=常数，取进口处代入计算，r0取0.65RVt0=17.63（1.5/(0.650.9)）0.76=36.06Vr=Q/(2r0h0)=28.56/(23.140.655.2)=1.49 m/sd50=18 Vr r0 /p Vt021/2,p=2.2103 kg/m3代入计算的：d50=11.3510-6m=11.35m（2）分级效率计算i1exp0.6913(dp/d50)1/n+1T =gii计算结果如下：dp/um0-22-44-66-1010-1818-3030-5050-100gi/%1.52.34.09.210143029i/%1627.7835.2743.3454.2265.3875.7886.82gii0.3997.188.2214.1813.0888.795.4962.82T/%68.76（3）总除尘效率第一级总除尘效率 T68.76%一级处理之后烟尘浓度：C=6630(1-68.76%)=2071mg/ m3二级除尘效率最低要达到：=（2071-180）/2071=91.314.2二级除尘器的选择一级除尘后粉尘的粒径分布：各粒径在总粉尘中的质量频率gi= gi（1-i）各粒径在剩余粉尘中的质量频率gi= gi6630/2071dp/um0-22-44-66-1010-1818-3030-5050-100gi/%1.261.662.595.214.584.857.273.82gi/%5.015.238.2116.5314.5215.3823.1212.12飞灰属于微粘附性粉尘，由于处理烟气量大，小颗粒粒径比较多，二级除尘效率要求相对较高，选用电除尘器4.2.1二级除尘器的设计选型1 尺寸的计算（1）总收尘面积的计算由得意希公式：A=Q/w1/(1-)w为驱进速度，对于该粉尘，驱进速度选择0.11 m/s为设计所要达到的除尘效率，按98%计算选型A=1016 m2计算求得的极板面积之后，在选择电除尘器的实际极板面积时，要考虑各种参数的准确性和电除尘器的结构等方面的影响，应当集尘板面积适当增加一些余量，一般按5%左右考虑。 A，=A（1+5%）=1067 m2（2）比集尘面积（f）f=A/Q=1067/28.56=37.36 m2（3）电场断面的确定Ac=Q/uU为电场风速，对于二次除尘的飞灰颗粒，选择1 m/sAc=28.56 m2断面有效尺寸：Ac=HB （对于常规电除尘器，H/B=1.0-1.5，本设计选1.3）电场有效高度B=4.8m 电场有效宽度H=6.2m（4）电场数（Z）的确定在卧式电除尘器中，一般可将电极沿气流方向分为几段，即统称几个电场。为适应粉尘的特性，达到较好的供电效果和电极的清灰性能，单电场长度不一过大，一般取2-4m，对要求净化效率高的电除尘器，一般选择2-4个电场，本次设计除尘效率要求不高，可以选择2个电场。（5）同极距（2s）的确定一般电除尘器的极间距为200-400mm。但研究表明，如果极间距加宽，增大了绝缘距离，提高了火花放电电压，加宽极间距可以提高两极工作电压，粉尘的驱进速度也相应提高，电除尘器内电极的安装和维修也方便，同时由于粉尘驱进速度增大，在处理相同的烟气量和达到相同的收尘效率条件下，所需的收尘面积也相应减少。所以为了达到更好的除尘效率，本次设计采用400mm（6）通道数的确定n=B/BB为集尘板间距 400mm，n=12集尘板排数n+1=13（7）电场总长度有效长度：Lc=A/(2nZH)Lc=28.56/(21226.2)=3.62m 可以选择C-480型极板，每排需要8块板总长度L=2（0.488）=7.68m（8）电除尘器外形尺寸的确定a宽度方向的尺寸电场有效宽度B有效=4.8m电除尘内壁宽度B=B+4+式中 最外层的一排极板中心线与内壁间的距离，取100mm中间柱子宽度，取300mm则 B=0.412+40.1+0.3=5.5m柱间距Lk=B+21+1收尘极壳体钢板的厚度，一般取5mm则 Lk=5.5+20.005+0.3=5.81mb高度方向的尺寸从收尘极顶部到灰斗上端的距离H1=H+h1+h2+h3H电场有效高度h1收尘极顶梁到阳极板上端的距离，取200mmh2收尘极下端至撞击杆中心的距离，一般取40mmh3撞击杆中心到灰斗上端的距离，取200mmH1=6.2+0.2+0.04+0.2=6.64m灰斗上端到支柱基础面距离H2根据电除尘器尺寸的不同可以选择，取H2=0.6mc长度方向的尺寸电除尘器内壁长L内=2l1+2Zl2+（Z-1）C+Ll1电场距除尘器内壁的距离，400mml2电场两端边缘尺寸，取400mmC电厂的间距，300mmL内=20.4+230.4+20.3+7.68=11.48d外部一些基本尺寸进气箱尺寸，采用水平引入式，取进口气速v=8m/sF0=Q/v=28.56/8.0=3.57考虑到进气口尺寸尽可能与电场断面相似，可取F0=1.51.8进气箱长度：Lz=0.55（a1-a2）+0.25a1,a2进气箱大口和小口处的最大边长Lz=0.55（6.64-0.2-0.4-1.8）=2.33m出气箱的面积区取与进口箱一致灰斗采用角锥形灰斗，沿气流方向设三个，垂直于气流方向设两个，灰斗高度取2m。2 设备选型选型结果如下表5参数名称数值参数名称数值处理烟气量/102800除尘效率98烟气温度/140-150有效躯进速度0.1电场风速1.0通道数12电场断面积29.76电场数2总收尘面积1067电场长度7.68根据数据计算选型结果结果，其他的参数我们可以参照TAWC30-1/2单室二电场表6有效断面积/ m230.24集尘板形式C-480处理烟气量/ m3/h75600-100000电晕线型式芒刺风速/ m/s0.7-0.9最高允许温度250电场有效总长/m9电场阻力294pa同极间距/mm300，400设计除尘效率99.7%电场通道数/n17，13设备外形尺寸11.74.68.43效率计算（1）电场强度起始电晕电场强度：Ec=3106f+0.03(/a) 0.5f为电极粗糙度系数，该设备选用双芒100型放电极，直径5mm=T0P/TP0=0.705Ec=3106f0.705+0.03(0.705/0.2510-6) 0.5=1.9106V/m正常工作条件下，工作电压和场强都要大于起始值（2）荷电量粒子荷电有电场荷电和扩散荷电，对于0.5um的一电场荷电为主，其余的两种荷电共同作用。对于该粉尘，主要以电场荷电为主电场荷电：qs=30dp2E/（+2）0=8.8510-12F/m，真空介电常数为相对介电常数，飞灰一般在1.5-1.7取1.6，E取2.5106V/m（3）驱进速度：w=qEC/(3d)C =1+1.710-7/d (主要是粒径小于3um的颗粒)w=0dpE2/(+2)（4）效率计算i=1-exp-(wi A/Q) 0.5 分级效率计算结果如下dp/m0-22-44-66-1010-1818-3030-5050-100gi/%5.075.308.1016.5314.4215.3823.1212.08w/m/s0.0670.20.3350.5360.9381.6082.685.025i/%80.5594.0997.4399.0399.7899.97100100T/%98.43最终排放浓度：C=2071（1-98.43%）=31.52mg/ m3总除尘效率：T=1-（1-1）（1-2）=1-（1-68.76%）（1-98.43%） =99.51%粉尘回收量：m=6630%=6616.74mg五设备选择依据和主要技术参数（1）根据除尘烟气的含尘浓度。（2）根据除尘器的除尘效率和处理烟气量是否达到设计要求，除尘后排尘浓