大气污染处理设计课程

1、环境工程专业 大气污染课程设计 计算说明书 编制人： 班 级： 学 号： 指导老师： 编制日期： 南京工业大学环境学院环境工程系 一.设计目的 错误！未定义书签。 二设计条件 错误！未定义书签。 2.1设计任务 错误！未定义书签。 2.2原始材料 错误！未定义书签。 2.3排放标准 1 2.4处理方法 错误！未定义书签。 二.工艺设计与计算 3 3.1工艺流程的初步确定 3 3.2吸附塔计算 3 3.2.1 吸附剂筛选 3 3.2.2吸附剂再生 4 3.2.3吸附塔设计 4 3.3 确定工艺流程 8 3.4管道计算及选材 8 3.5排气筒咼度 9 3.6系统阻力计算 9 3.6.1沿程阻力计算

2、 9 3.6.2局部阻力计算 10 3.7风机诜型 10 3.8吸附塔气速校核 11 3.9工艺参数核算 12 3.10其他参数说明和计算 12 四.工艺流程说明 13 五.绘图 14 5.1工艺流程高程图 错误！未定义书签。 5.2吸附塔结构图 错误！未定义书签。 5.3平面布置图 错误！未定义书签。 参考文献 16 一、设计目的： （1）通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系 统化，培养运用所学理论知识进行工业废气处理系统设计的初步能力 （2）通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养确定大气污染控 制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、查找与使用技术资料、

3、编写设 计说明书的能力。 二、设计条件： 2.1设计任务 1、根据工艺废气相关资料，确定废气处理流程； 2、对废气处理流程中相关设备进行工艺计算，确定其形式、数目与尺寸； 3、对标准设备进行选型，计算相关管道尺寸并确定材质； 4、进行各设备的总体布置，吸附塔设备结构图（主视图、俯视图、剖面图厂 2.2原始材料 某化工厂生产过程中需排放含甲苯的有机工艺废气。相关数据：流量： 2100Nm3/h;温度：40C ;压力：由风机决定；组成（v/v）:甲苯：0.28%;其它: 空气。试设计出一种废气处理工艺，使处理后工艺废气满足大气污染物综合排 放标准（GB 16297-1996）中规定的二级排放要求。

4、 2.3排放标准 大气污染物综合排放标准（GB 16297-1996）甲苯排放标准（执行二级标准） 污染物 最咼允许 排放浓度 mg / m3 最咼允许排放速率，kg/h 无组织排放监控浓 度限值 排气筒 高度， m 一级 二级 三级 监控点 浓度 mg / m3 甲苯 60 15 禁排 3.6 5.5 周围外 浓度最 高点 0.30 20 6.1 9.3 30 21 31 40 36 54 2.4处理方法的确定 VOCS勺处理方法有： （1）燃烧法 用燃烧方法将有害气体、蒸汽、液体或烟尘转化为无害物质的过程称为燃烧 法净化，燃烧法净化时所发生的化学反应主要是燃烧氧化作用及高温下热分解。； 很

5、高时，可把废气当燃料燃烧；在热力燃烧和催化燃烧情况下， 所处理废气中可 燃物浓度太低，必须借助辅助燃料来实现燃烧。 在绝大多数处理有机废气场合，废气中VOC浓度一般较低，而风量较大。往 往因为回收废气中的有机溶剂在经济上不划算或难以使回收后的溶剂重复使用， 以及在回收过程中可能产生二次污染等问题，才采用燃烧法处理有机废气。 （2）吸收法 溶剂吸收法采用低挥发或不挥发性溶剂对 VOCS进行吸收，再利用VOCS分子 和吸收剂物理性质的差异进行分离。在对含 VOCs废气进行治理的方法中，吸收 法的应用不如燃烧法、吸附法等广泛，影响应用的主要原因是因为有机废气的吸 收剂均为物理吸收，其吸收容量有限。吸

6、收法净化有机废气，最常见的是用于净 化水溶性有机物，国内已有一些有机废气吸收的应用实例，但净化效率都不高。 另外，吸收法的投资费用较大，用于吸收剂循环的操作费用也较高， 如果废 气中含多种有机组分，则难以再生利用或必须添加分离设备， 还可能产生废水而 造成二次污染。目前此法多用于废气中无机污染物的净化。 （3）吸附法 目前工业上常用吸附剂主要有活性炭，活性氧化铝，硅胶，分子筛等 （4）冷凝法 冷凝法利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压这一性质，采用降低温 度、提高系统的压力或者既降低温度又提高压力的方法，使处于蒸气状态的污染 物（如VOCS冷凝并与废气分离。该法特别适用于处理废气体积分数在1

7、0-2以 上的有机蒸气。 冷凝法在理论上可达到很高的净化程度，但是当体积分数低于10-6时须采 取进一步的冷冻措施，使运行成本大大一高提高。所以冷凝法不适宜处理低浓度 的有机气体，主要用于回收溶剂，作为废气净化的一道预处理工序，以降低有机 负荷，回收有机物。 （5）生物法 生物法控制VOCS亏染是近年发展起来的污染控制技术，主要针对既无回收 价值又严重污染环境的工业废气研究开发的。 该技术已在德国、荷兰得到规模化 应用，有机物去除率大都在90%以上。与常规处理法相比，生物法具有设备简单, 运行费用低，较少形成二次污染等优点，尤其在处理低浓度、生物降解性好的气 态污染物时更显经济。生物法适合处理

8、气量在800-20000Nm /h左右的废气，废 气的浓度一定要小，设备的占地面积很大。 此次课程设计是去除烟气中的甲苯，采用吸附法。 三、工艺设计与计算： 3.1工艺流程的初步确定 有机废气 过滤器 冷凝器 活性炭吸附塔 风机 处理后排放 说明： 简易的工艺流程图如上，含甲苯的废气先通过过滤器除去颗粒状污染物，由 于含甲苯的废气温度在 40C，所以必须要先经过冷凝器将废气温度将在室温左 右，然后有机废气进入吸附塔内，有机废气被吸附剂（活性炭）吸附，净化后的 气体被排入大气中。 3.2吸附塔计算 321.吸附剂筛选 工业吸附剂的要求应具备以下特性： A、具有大的比表面积 B、具有良好的选择性吸

9、附作用 C、具有良好的机械强度和均匀的颗粒尺寸 D、具有足够的热稳定性及化学稳定性 E、有良好的再生性能 F、吸附剂的来源广泛，价格低廉 名称 粒度 颗粒密度 颗粒孔 填充密度 比表面积 （目数） (kg/m3) 隙率 (kg/m3) (m2/g) 活性炭（粉 末状） 3000Pa)、中压风机(1000PaP3000Pa)、低压风机 (P1000Pa)。 查阅有关资料： 机号 转速 序号 流量 全压 配用电机 （r/min ） 3 （m/h） pa 型号 功率 9-26 5A 2900 1 6035 4293 Y225M-2 45 2 5984 4706 3 5869 5114 4 5725

10、5527 Y250M-2 55 5 5553 5941 6 5381 6349 7 5180 6762 9-26 7.1D 2900 8 12427 12292 Y280S-2 75 9 12321 13475 10 12078 14643 11 11776 15826 Y315S-2 110 12 11415 17009 13 11055 18177 14 10635 19360 根据计算结果，选择上面第4个风机，其性能参数如下: 机号 转速 序号 流量 全压 配用电机 （r/min ） (m/h) pa 型号 功率 9-26 7.1D 2900 10 12078 14643 Y280S-2

11、 75 3.8吸附塔气速校核 根据以上的一系列的计算，将吸附塔分成 2个塔(两个塔串联使用)，所选 用的风机压力为14613(pa),管道中的总的压力损失为 4927.2 (pa),两者之差 为9685.8(pa)带人计算可得； 送=150并冷1.75亠竝 Ld2dp 可以求出流速u=0.21m/s,而上面假设的流速为0.2m/s,相差不大，即上述计算 正确，工艺流程基本正确。 3.9工艺参数核算 6 根据公式c排放二0-吒得: C排放 =Co 6 m qm 10 qVt =125531 47535。21810659.57V 0, 0.64 15 24 3600 能够达到 大气污染物综合排放标

12、准(GB 16297-1996)甲苯排放标准。 根据上述计算，吸附该甲苯废气需活性炭用量为15845kg ,初始浓度为 12553.1mg/m3，贝U可求得实际的吸附周期 6 6 T实际 mqm 1015845 0.218 106 s ： 5d Qv (C0 - C排放)0.64 (125531-60) 3.10其他参数说明和计算 (1)吸附塔参数估算 每座吸附塔内活性炭的用量近似为 237675kg 吸附塔材质为钢材质的碳钢筒体塔身，吸附塔上部选用EHA椭圆形封 头。 EHA椭圆形封头内表面积、容积(JB/T47462002) 序号 公称直径 DN/mm 总深度 H/mm 内表面积 2 A/

13、m2 容积 V/m3 序号 公称直径 DN/mm 总深度 H/mm 内表面积 2 A/m2 容积 V/m3 1 300 100 0.1211 0.0053 3 4 2900 765 9.4807 3.4567 2 350 113 0.1603 0.0080 35 3000 790 10.1329 3.8170 3 400 125 0.2049 0.0115 36 3100 815 10.8067 4.2015 4 450 138 0.2548 0.0159 37 3200 840 11.5021 4.6110 5 500 150 0.3103 0.0213 38 3300 865 12.219

14、3 5.0463 6 550 163 0.3711 0.0277 39 3400 890 12.9581 5.5080 7 600 175 0.4347 0.0353 40 3500 915 13.7186 5.9972 8 650 188 0.5090 0.0442 41 3600 940 14.5008 6.5144 9 700 200 0.5861 0.0545 42 3700 965 15.3047 7.0605 10 750 213 0.6686 0.0663 43 3800 990 16.1303 7.6364 11 800 225 0.7566 0.0796 44 3900 10

15、15 16.9775 8.2427 12 850 238 0.8499 0.0946 45 4000 1040 17.8464 8.8802 13 900 250 0.9487 0.1113 46 4100 1065 18.7370 9.5498 14 950 263 1.0529 0.1300 47 4200 1090 19.6493 10.2523 15 1000 275 1.1625 0.1505 48 4300 1115 20.5832 10.9883 16 1100 300 1.3980 0.1980 49 4400 1140 21.5389 11.7588 17 1200 325

16、1.6552 0.2545 50 4500 1165 22.5162 12.5644 18 1300 350 1.9340 0.3208 51 4600 1190 23.5152 13.4060 19 1400 375 2.2346 0.3977 52 4700 1215 24.5359 14.2844 20 1500 400 2.5568 0.4860 53 4800 1240 25.5782 15.2003 21 1600 425 2.9007 0.5864 54 4900 1265 26.6422 16.1545 22 1700 450 3.2662 0.6999 55 5000 129

17、0 27.7280 17.1479 23 1800 475 3.6535 0.8270 56 5100 1315 28.8353 18.1811 24 1900 500 4.0624 0.9687 57 5200 1340 29.9644 19.2550 25 2000 525 4.4930 1.1257 58 5300 1365 31.1152 20.3704 26 2100 565 5.0443 1.3508 59 5400 1390 32.2876 21.5281 27 2200 590 5.5229 1.5459 60 5500 1415 33.4817 22.7288 28 2300

18、 615 6.0233 1.7588 61 5600 1440 34.6975 23.9733 29 2400 640 6.5453 1.9905 62 5700 1465 35.9350 25.2624 30 2500 665 7.0891 2.2417 63 5800 1490 37.1941 26.5969 31 2600 690 7.6545 2.5131 64 5900 1515 38.4750 27.9776 32 2700 715 8.2415 2.8055 65 6000 1540 39.7775 29.4053 33 2800 740 8.8503 3.1198 根据上表格可

19、以查的：公称直径为2m时，碳钢塔体厚度为5mm，椭 圆形圭寸头内表面积A二4.4930m2，碳钢=7850kg/m3，圭寸头有2个，塔高 (除封头)为5.3m。 则： m封头=2(A：碳钢d碳钢 A二陶瓷 d陶瓷)二 2 (4.493 7.85 0.005 4.493 2.7 0.008) t = 0.55t m塔身二二DH (d碳钢碳钢 d陶瓷陶瓷)t 2 6.27(0.005 7.850.008 2.7)t = 2.4t 又m活性炭=47.535(t) 所以整座吸附塔总质量可近似估算，得 m =0.55t 2.4t47.5t -50.45t (2)冷却器冷却水参数计算 原含甲苯的有机废气流量为2100Nm3/s，即0.67m3/s经冷却器冷却至25C后, 气体流量变为0.64m3/s，由于原废气中仅含甲苯气体，其余为空气，将其近似 当作空气处理 25C时，c水4.183kJ kg-1 K-1 , 水 998.2kg m-3 ; c空气 1.013kJ kg-1 C-1, 3 J空气 1.205kg m 根据Q二cm.lT，冷却水和气体的交换热相等。有 :水 C7K 4水(T2 -