第11章 净化系统的设计

1、1第十一章第十一章 净化系统的设计净化系统的设计n净化系统的组成净化系统的组成n集气罩的设计集气罩的设计n管道系统的设计管道系统的设计重点：集气罩的分类；管道系统的设计计算重点：集气罩的分类；管道系统的设计计算2n废气在生产工艺产生点的收集装置采用废气在生产工艺产生点的收集装置采用集气罩集气罩。废气在从产生点到达废气在从产生点到达处理装置处理装置的过程中，是通过的过程中，是通过密闭的管道密闭的管道进行输送的。气体输送所需的动力由进行输送的。气体输送所需的动力由风机风机提供。因此，净化系统设计的内容很多，正提供。因此，净化系统设计的内容很多，正确合理的设计可使废气在满足排放标准的前提下，确合理的

2、设计可使废气在满足排放标准的前提下，具有较好的运行经济性；而不合理的设计往往导具有较好的运行经济性；而不合理的设计往往导致净化系统的运行费用很高，经济性差。致净化系统的运行费用很高，经济性差。3第一节第一节 净化系统的组成净化系统的组成局部排气净化系统局部排气净化系统4第一节第一节 概述概述n一个完整的局部排气净化系统主要由一个完整的局部排气净化系统主要由五部分五部分组成：组成： 集气罩集气罩 风管风管 净化装置净化装置 风机风机 排气筒排气筒局部排气净化局部排气净化系统系统5第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n一、集气罩及其形式一、集气罩及其形式l 集气罩：集气罩：是烟气净化系统污染源的

3、收集装置。是烟气净化系统污染源的收集装置。l形式：形式：密闭罩、密闭罩、 排气柜、排气柜、 外部集气罩、外部集气罩、 接受式集气罩、接受式集气罩、 吹吸式集气罩。吹吸式集气罩。6第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n一、集气罩及其形式一、集气罩及其形式l 1、密闭罩、密闭罩l特点：特点：与其他类型集气罩相比，与其他类型集气罩相比，所需排风量最小，控制效果最所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内气流干扰。因好，且不受室内气流干扰。因此，设计中应优先选用。此，设计中应优先选用。（防（防尘密闭罩）尘密闭罩）7第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n一、集气罩及其形式一、集气罩及其形式l 2、排气

4、柜、排气柜l排气柜也称排气柜也称箱式排气罩箱式排气罩或或柜式排气罩柜式排气罩。l罩的一面可全部敞开或在罩上开有较大面积的操作孔。罩的一面可全部敞开或在罩上开有较大面积的操作孔。特点是控制污染特点是控制污染物扩散的效果较物扩散的效果较好，排气量比密好，排气量比密闭罩大，但比其闭罩大，但比其他罩型小。他罩型小。8第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n一、集气罩及其形式一、集气罩及其形式l3、外部集气罩、外部集气罩l安装在污染源的附近安装在污染源的附近l特点：特点：结构简单，制造方便；结构简单，制造方便；排风量大、捕集效率较低。排风量大、捕集效率较低。l型式：型式：上部集气罩、下部集气上部集气罩、

5、下部集气罩、侧集罩、槽边集气罩罩、侧集罩、槽边集气罩9第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n一、集气罩及其形式一、集气罩及其形式l3、外部集气罩、外部集气罩10第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n一、集气罩及其形式一、集气罩及其形式l4、接受式集气罩、接受式集气罩l生产过程或设备生产过程或设备本身会产生或诱导一本身会产生或诱导一定的气流运动定的气流运动l尽可能把集气罩放在污染气流前方尽可能把集气罩放在污染气流前方l在在外形上外形上和外部集气罩完全相同。和外部集气罩完全相同。11第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n一、集气罩及其形式一、集气罩及其形式l5、吹吸式集气罩、吹吸式集气罩l外

6、部集气罩与污染源的距离较大外部集气罩与污染源的距离较大l在外部吸气罩的对面设置一吹气在外部吸气罩的对面设置一吹气口口l节约风量，且不易受到气流的干节约风量，且不易受到气流的干扰，近年来在国内外得到日益广扰，近年来在国内外得到日益广泛的应用。泛的应用。12n应用举例：应用举例：l南昌大洪人管业公司对无缝钢管酸洗车间产生的南昌大洪人管业公司对无缝钢管酸洗车间产生的酸雾酸雾治理治理l背景：南昌大洪人管业公司背景：南昌大洪人管业公司2004年在昌北建设了年产年在昌北建设了年产105 t无缝钢管生产线。无缝钢管在出厂前必须经过酸洗处理无缝钢管生产线。无缝钢管在出厂前必须经过酸洗处理, 以以清除金属表面的

7、氧化层或杂质清除金属表面的氧化层或杂质, 提高其光滑程度。为了提高提高其光滑程度。为了提高酸洗质量酸洗质量, 减少酸洗时间减少酸洗时间, 通常要对酸液进行加温通常要对酸液进行加温, 以加速酸以加速酸洗过程中的化学反应。该公司的无缝钢管硫酸酸洗车间内共洗过程中的化学反应。该公司的无缝钢管硫酸酸洗车间内共设设4个酸洗槽个酸洗槽,槽的尺寸规格为槽的尺寸规格为: 14 000 1 000 900。硫。硫酸为强酸酸为强酸, 硫酸酸洗过程中硫酸酸洗过程中, 加热至加热至60 以上时以上时, 产生蒸汽、产生蒸汽、酸雾和酸蒸汽从酸洗槽中溢出。为此酸雾和酸蒸汽从酸洗槽中溢出。为此, 2004 年年, 该公司对酸

8、该公司对酸洗槽的酸雾进行治理。洗槽的酸雾进行治理。13n应用举例：应用举例：l南昌大洪人管业公司对无缝钢管酸洗车间产生的南昌大洪人管业公司对无缝钢管酸洗车间产生的酸雾酸雾进行治进行治理理14第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n二、集气罩的性能二、集气罩的性能l1、排风量的确定、排风量的确定l一种是在工程设计中，为了达到设计目的，一种是在工程设计中，为了达到设计目的，通过计算通过计算来确定集气罩的排气量来确定集气罩的排气量l一种是运行中集气罩是否符合设计要求，可用一种是运行中集气罩是否符合设计要求，可用现场测现场测定定的方法来确定的方法来确定15第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n二、集

9、气罩的性能二、集气罩的性能l1、排风量的确定、排风量的确定la.排风量的测定方法排风量的测定方法sdpApAAvvAQ)/2()/2(00sdpp /流量系数流量系数 16第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n二、集气罩的性能二、集气罩的性能l1、排风量的确定、排风量的确定lb.排风量的计算方法排风量的计算方法控制速度法：控制速度法：流量比法：流量比法： 17第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n控制速度法：控制速度法：控制速度：控制速度：在罩口前污染物扩散方向的任意点上均能在罩口前污染物扩散方向的任意点上均能使污染物随吸入气流流入罩内并将其捕集的最小吸风使污染物随吸入气流流入罩内并将其捕

10、集的最小吸风速度。速度。 18第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n流量比法：流量比法：按罩口污染气流按罩口污染气流(Q1)与吸风气流与吸风气流(Q2)的合成求排风量的合成求排风量(Q3) 。 Q3=Q1+Q2=Q1（1+K） 寻找合理的寻找合理的K值是流量比法的关键。值是流量比法的关键。 流量比流量比K与集气罩及污染源的几何尺寸、相对位置及与集气罩及污染源的几何尺寸、相对位置及集气罩的围挡情况有关。集气罩的围挡情况有关。 计算公式见计算公式见环环保设备设计手保设备设计手册册、大气污大气污染控制技术手册染控制技术手册19n举例：举例：l排气柜的排风量排气柜的排风量001vAQQ排气柜的排排气

11、柜的排风量，风量，m m3 3/s/s排气柜污染气体排气柜污染气体发生量，发生量，m m3 3/s/s操作孔的面积，操作孔的面积，m m2 2; ;操作孔处的空气吸入速度操作孔处的空气吸入速度, , m/sm/s; ;安全系数，一般取安全系数，一般取1.051.051.101.10 污染物性质污染物性质风速风速无毒污染物无毒污染物0.25-0.3750.25-0.375有毒或有危险的污染物有毒或有危险的污染物0.4-0.50.4-0.5剧毒或少量放射性污染物剧毒或少量放射性污染物0.5-0.60.5-0.620第二节第二节 集气罩的设计集气罩的设计n二、集气罩的性能二、集气罩的性能l2、压力损

12、失的确定、压力损失的确定 22p压力损失，压力损失，PaPa压力损失系数压力损失系数（罩子形状）（罩子形状）气体密度气体密度，kg/mkg/m3 3; ;直管中的风速直管中的风速, m/s, m/s; ;，见，见环保设备设计手册环保设备设计手册21第三节第三节 管道系统的设计管道系统的设计n一、管道系统的布置一、管道系统的布置l（1）管道要统一考虑、布置，力求做到）管道要统一考虑、布置，力求做到简单紧凑简单紧凑，减少占地和空间，节省投资，利于安装、维护管理减少占地和空间，节省投资，利于安装、维护管理l（2）管道布置应力求）管道布置应力求顺直顺直、减少阻力，尽量、减少阻力，尽量明装、明装、集中成

13、列、平行铺设，尽量沿柱子或墙铺设集中成列、平行铺设，尽量沿柱子或墙铺设l（3）管道与墙、柱、设备和管道之间有）管道与墙、柱、设备和管道之间有一定的距离一定的距离l（4）水平铺设的管道应有）水平铺设的管道应有一定的坡度一定的坡度（0.002-0.005）22n二、管道材料二、管道材料材料材料适用条件适用条件水冷却管水冷却管常用于温度高于常用于温度高于800 的情况的情况内衬耐火材料管内衬耐火材料管不锈钢管不锈钢管当温度在当温度在600-800 时，用不锈钢管比较时，用不锈钢管比较经济；温度低于经济；温度低于600 且废气是腐蚀性气且废气是腐蚀性气体体碳钢管碳钢管适用于温度低于适用于温度低于600

14、 且废气是非腐蚀性且废气是非腐蚀性气体气体塑料管塑料管适用于常温下腐蚀性气体适用于常温下腐蚀性气体23n三、管道系统的设计计算三、管道系统的设计计算l确定管段的确定管段的截面尺寸截面尺寸和和阻力损失阻力损失，求出总流量和总阻，求出总流量和总阻力损失，并以此力损失，并以此选择适当的风机或泵选择适当的风机或泵，配备电动机。，配备电动机。l1、管道内流体流速的选择、管道内流体流速的选择 以除尘管道为例（除尘风道最小风速，以除尘管道为例（除尘风道最小风速，m/s）24粉尘粉尘类别类别粉尘名称粉尘名称垂直垂直风道风道水平水平风道风道粉尘粉尘类别类别粉尘名称粉尘名称垂直垂直风道风道水平水平风道风道纤维纤维

15、粉尘粉尘干锯末、小刨屑、纺干锯末、小刨屑、纺织尘织尘1012矿物矿物粉尘粉尘轻矿物粉尘轻矿物粉尘1214木屑、刨花木屑、刨花1214灰土、砂尘灰土、砂尘1618干燥粗刨花、大块干干燥粗刨花、大块干木屑木屑1415干细型砂干细型砂1720潮湿粗刨花、大块湿潮湿粗刨花、大块湿木屑木屑1820金刚砂、刚玉金刚砂、刚玉粉粉1519棉絮棉絮810金属金属粉尘粉尘钢铁粉尘钢铁粉尘1315麻麻1113钢铁屑钢铁屑1923石棉粉尘石棉粉尘1218铅尘铅尘2025矿物矿物粉尘粉尘耐火材料粉尘耐火材料粉尘1417其他其他粉尘粉尘轻质干燥尘末轻质干燥尘末810黏土黏土1316煤尘煤尘1113石灰石石灰石1416焦炭

16、粉尘焦炭粉尘1418水泥水泥1218谷物粉尘谷物粉尘1015湿土（含水湿土（含水2%以下）以下） 1518重矿物粉尘重矿物粉尘141625第三节第三节 管道系统的设计管道系统的设计n三、管道系统的设计计算三、管道系统的设计计算l2、管道直径的确定、管道直径的确定l例题：设计通风除尘水平管道，输送含重矿粉尘的气体，例题：设计通风除尘水平管道，输送含重矿粉尘的气体，气体流量气体流量Q=4950 m3/h，气体密度为，气体密度为1.2 kg/m3，气体，气体温度为温度为20 ，所用管道为钢板。，所用管道为钢板。vQD3600426l解：取解：取v=16 m/s，可求得，可求得D=330.7 mml查

17、查全国通用通风管道计算表全国通用通风管道计算表，选取定型化、统一规，选取定型化、统一规格的基本管径格的基本管径l取取D=320 mm（外径）（外径）100120140160180200220250280320360400450500560630700800900 10001120 1250 1400 1600 1800 200027l解：除尘风管：解：除尘风管：lD=320 mm（外径），则内径为（外径），则内径为317 mm，实际风速为，实际风速为17.1 m/s。外径外径/mm钢板厚度钢板厚度/mm100-200220-500530-14001500-20001.501.502.003.0

18、028第三节第三节 管道系统的设计管道系统的设计n三、管道系统的设计计算三、管道系统的设计计算l3、管道内流体的压力损失、管道内流体的压力损失l根据流体力学原理，流体在流动过程中，由于流体与根据流体力学原理，流体在流动过程中，由于流体与管壁的摩擦等作用产生压力损失。管壁的摩擦等作用产生压力损失。l沿程压力损失沿程压力损失：由于流体黏性和流体质点之间或流体与由于流体黏性和流体质点之间或流体与管壁之间的摩擦而引起的压力损失管壁之间的摩擦而引起的压力损失l局部压力损失局部压力损失：流体流经局部管件，由于流速方向和大流体流经局部管件，由于流速方向和大小的改变产生的压力损失小的改变产生的压力损失29n三

19、、管道系统的设计计算三、管道系统的设计计算l（1）沿程压力损失）沿程压力损失242smRlP 沿程压力沿程压力损失，损失，PaPa摩擦阻力摩擦阻力系数系数管道长度，管道长度，m m管道内气体平均管道内气体平均速度，速度，m/sm/s气体密度，气体密度，kg/mkg/m3 3风管的风管的水力半水力半径，径，m m30n三、管道系统的设计计算三、管道系统的设计计算l（1）沿程压力损失）沿程压力损失l的确定的确定克里克里布洛克公式布洛克公式：Re51. 271. 3lg21DKDRe和风管直径、粗糙度、气体密度、粘度有关系。和风管直径、粗糙度、气体密度、粘度有关系。工程设计时为了避免工程设计时为了避

20、免烦琐的计算，常使用烦琐的计算，常使用按上述公式绘制成的按上述公式绘制成的各种形式的计算表或各种形式的计算表或图。图。31l方法方法：全国通用通风管道计算表全国通用通风管道计算表- -除尘风管计算表除尘风管计算表动压动压/Pa风速风速/(m/s)外径外径D/mm 上行上行风量风量/(m3/h) 下行下行/d260320420153.816.029880.073145460.056578670.0404173.617.031750.072848300.056283850.0402194.718.033610.072551140.056088500.0401源自源自大气污染控制技术手册大气污染控制

21、技术手册32l例题：已知钢板制圆形风管，风量例题：已知钢板制圆形风管，风量Q=8600 mQ=8600 m3 3/h/h，外径，外径D=420 mmD=420 mm，气体密度气体密度=1.2 kg/m=1.2 kg/m3 3，求比压损。求比压损。l解：查表解：查表 Q=8385 m m3 3/h/h，/d/d=0.0402 m=0.0402 m-1-1 Q=8850 m m3 3/h/h，/d/d=0.0401 m=0.0401 m-1-1 利用内插法，利用内插法， /d/d=0.04015 m=0.04015 m-1-1 R Rl l= =/d/d* *v v2 2/2/2 =0.04015

22、 =0.04015* *16.516.52 2* *1.2/21.2/2 =6.56 Pa/m =6.56 Pa/m33l全国通用通风管道计算表全国通用通风管道计算表适用适用条件：条件：钢板制圆形风道，大气压力钢板制圆形风道，大气压力1011013 kPa3 kPa、气体温度、气体温度=20 =20 、运动粘度、运动粘度=15.06=15.06* *1010-6-6 m m2 2/s/s，管壁粗糙度，管壁粗糙度K K0 015 mm15 mm条件下得出的。条件下得出的。825. 027320273tKt如：气体温度的修正如：气体温度的修正 0mtmPKP34第三节第三节 管道系统的设计管道系统

23、的设计n三、管道系统的设计计算三、管道系统的设计计算l（2）局部压力损失）局部压力损失局部局部压力压力损失损失，PaPa局部局部阻力阻力系数系数管件处断面管件处断面气体气体流流速，速，m/sm/s气体密度，气体密度，kg/mkg/m3 3)(22PavPj局部压力损失在管道局部压力损失在管道系统的总压力损失中系统的总压力损失中占有很大比重。占有很大比重。35n三、管道系统的设计计算三、管道系统的设计计算l局部阻力系数局部阻力系数 环保设备设计手册环保设备设计手册l举例：渐扩管的局部阻力系数举例：渐扩管的局部阻力系数3637n三、管道系统的设计计算三、管道系统的设计计算l4、并联管道的压力平衡、

24、并联管道的压力平衡l除尘系统除尘系统，两分支管段的压力差应小于，两分支管段的压力差应小于10%，其他通其他通风风系统应小于系统应小于15%。l可采用可采用调整支管管径调整支管管径的方法进行阻力平衡。的方法进行阻力平衡。225. 02112PPDD调整后的调整后的管径管径调整前的调整前的管径管径调整前的调整前的压损压损调整后的调整后的压损压损38nP P1-21-2=216.9 Pa =216.9 Pa P P8-28-2=152.8 Pa =152.8 Pa n（P P1-21-2 - - P P8-28-2）/P P1-21-2 =29.7% 10% =29.7% 10%n调整后的管径：调整

25、后的管径：mmPPDD2409 .2168 .152*260225. 0225. 0211239l管路总压力损失管路总压力损失总压力损总压力损失失，PaPa沿程压力沿程压力损失，损失，PaPa局部压力局部压力损失，损失，PaPajmPPP4041设备设备压力损失（压力损失（Pa）设备设备压力损失（压力损失（Pa）锅炉锅炉100-800袋式除尘器袋式除尘器800-1500省煤器省煤器40-60填料塔填料塔1200-2500重力沉降重力沉降室室50-130喷淋塔喷淋塔100-500旋风除尘旋风除尘器器400-800文丘里洗涤文丘里洗涤器器3000-8000电除尘器电除尘器200-50042管段编号

26、管段编号沿程压力损失沿程压力损失/Pa局部压力损失局部压力损失/Pa总压损总压损/Pa1-2102.28114.66216.942-365.165.1除尘器除尘器14704-532.5458.1490.686-797.63256.79354.428-260.7991.85152.64净化系统总压力损失？净化系统总压力损失？2197.2197.14 14 PaPa43第三节第三节 管道系统的设计管道系统的设计n四、风机和电机的选择四、风机和电机的选择1、风机的选择风机的选择l（1）风量的计算）风量的计算选择风机选择风机时的计算时的计算风量，风量，m m3 3/h/h风量附加安全系数风量附加安全系

27、数，一般管道系统取一般管道系统取1.11.1，除尘系统取除尘系统取1.11.11.151.15管网计算管网计算确定的确定的排排风量，风量，m m3 3/h/hQKQQ44第三节第三节 管道系统的设计管道系统的设计n四、风机和电机的选择四、风机和电机的选择1、风机的选择风机的选择l（2）风压计算）风压计算选择风机选择风机时的计算时的计算风压风压，PaPa风风压压附加安全系数附加安全系数，一般管道系统取一般管道系统取1.11.11.151.15，除尘系，除尘系统取统取1.151.151.21.2系统系统计算确计算确定的定的总压力总压力损失损失，PaPapKpp45第三节第三节 管道系统的设计管道系统的设计n风机样本风机样本 表表 离心风机性能表离心风机性能表机号机号转速转速/(r/min)全压全压/Pa风量风量/(m3/h)电动机电动机型号型号k