化工厂尾气治理工艺

唐山开平治城化工厂尾气治理工艺设计方案目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 IABSTRACT II\o"CurrentDocument"1引言 1\o"CurrentDocument"2综述 1\o"CurrentDocument"2.1草酸简介及草酸生产工艺 1\o"CurrentDocument"2.2草酸生产过程中产生的污染物 2\o"CurrentDocument"2.3氮氧化物的危害 2\o"CurrentDocument"2.4常用氮氧化物废气处理的方法及其分类 3\o"CurrentDocument"2.5吸收塔的类型及结构 6\o"CurrentDocument"2.6唐山开平治城化工厂采用的治理工艺 9\o"CurrentDocument"3项目概况 11\o"CurrentDocument"3.1设计参数 11\o"CurrentDocument"3.2排放要求 12\o"CurrentDocument"3.3设计原则 12\o"CurrentDocument"4方案选择 13\o"CurrentDocument"4.1选择原则 13\o"CurrentDocument"4.2选择的工艺 13\o"CurrentDocument"5填料塔设计与计算 14\o"CurrentDocument"5.1吸收液用量计算 14\o"CurrentDocument"5.2选择填料 14\o"CurrentDocument"5.3塔径的计算 15\o"CurrentDocument"5.4塔高的计算 17\o"CurrentDocument"5.5填料塔内件的设计 18\o"CurrentDocument"5.6压降的计算 20\o"CurrentDocument"5.7管道的布置 205.8系统阻力的计算 21\o"CurrentDocument"6风机和泵的选择 28\o"CurrentDocument"6.1.离心通风机的选择 28\o"CurrentDocument"6.2电动机的校核 28\o"CurrentDocument"6.3离心泵的选择 29\o"CurrentDocument"7烟囱高度的设计 30\o"CurrentDocument"7.1根据地面最大浓度公式计算 30\o"CurrentDocument"7.2按地面绝对最大浓度公式计算 30\o"CurrentDocument"7.3根据一定保证率计算烟囱高度 318结论与建议 328.1结论 32\o"CurrentDocument"8.2建议 32\o"CurrentDocument"参考文献 33摘要本设计介绍了唐山治城化工厂生产草酸装置产生的氮氧化物废气的危害、来源及治理现状，选用填料塔对该厂生产草酸过程中产生的氮氧化物进行吸收处理。本设计对填料塔本体进行了设计计算，并对其中的设备进行了选型。该工艺有效地降低了生产过程中氮氧化物的排放，降低了生产成本，减少了环境污染。本设计对填料塔本体尺寸进行了分析，结合已有的工程设计经验，给出了确定填料塔本体尺寸的具体步骤，并讨论了设计应考虑的主要问题。二氧化氮对人体和农作物都有危害作用，同时它是酸雨和光化学烟雾形成的一个重要因素，因此减少向大气中排放二氧化氮是至关重要的。通过对该厂生产过程中产生的氮氧化物尾气治理，实现二氧化氮排放的总量控制目标，实现增产不增污，具有重要的环境意义。关键词：草酸，氮氧化物，废气，填料塔AbstractThisdesignintroducedthesourceanddamageofnitrogenoxideswastegasandmanagedpresentconditionthatOxalicaciddeviceproducedinTangshanZhichengchemicalfactory,packedtowerselectedfortheproductionofoxalicacidplantprocessfortheabsorptionofnitrogenoxidestodealwith.Thisdesignmadeontologycalculationforthemainfillertoweranddidequipmentselection.Thatcraftavailablyreducedtheemissionsofnitrogenoxideintheproduction,loweredproductioncostandreducedenvironmentalpollution.Thisdesignanalysisthefillertower’sbodysize,combinedwithexistingexperienceengineeringdesign,givestheconcretestepstodeterminethesizeofpackedtower,anddiscussedthemainissuesthatshouldbeconsideredofthedesign.Nitrogendioxideendangeredthehumanbodyandthefarmcrops,itisanimportantfactorofacidrainformationandphotochemicalsmoginthemeantime,andthereforedecreasetoexhaustNitrogendioxidenitrogenintheatmosphereistopassimportant.Haveatailgastreatmentofnitrogenoxidesthroughtheproductionprocessoftheplant,ithasimportantenvironmentmeaningtoachievethetotalamountofnitrogenemissionscontroltargetandtoboostproductionwithnottoincreasedirty.Keywords:Oxalicacid,Nitrogenoxides,Emissions,Packedtower1引言环境问题是当代人类普遍关注的全球问题。随着现代工业生产的迅速发展，对环境污染实施有效控制已变得越来越重要和紧迫；人类的可持续发展成为21世纪国际社会关注的焦点。随着社会、经济和科技的快速发展，我国的大气污染控制技术水平、装备水平和管理水平皆有了长足进步。我国吸取了世界上工业化国家“先污染、后治理”的教训，把实现可持续发展作为一项基本国策。自1973年8月召开全国第一次环境保护工作会议以来，我国在开展环境保护工作方面做了大量的工作，取得了一定的成绩，使一些地区、部门、企业的环境质量得到了明显的改善，有力的减缓了污染对环境的影响。唐山开平治城化工厂在生产草酸过程中产生氮氧化物尾气。二氧化氮对人体和农作物都有危害作用，同时它是形成酸雨和光化学烟雾的一个重要因素。对该厂尾气进行治理，使其做到达标排放是十分必要的。2综述2.1草酸简介及草酸生产工艺草酸遍布于自然界，常以草酸盐形式存在于植物如伏牛花、羊蹄草、酢浆草和酸模草的细胞膜，几乎所有的植物都含有草酸。草酸是植物特别是草本植物常具有的成分，多以钾盐或钙盐的形式存在。秋海棠、芭蕉中以游离酸的形式存在。目前工业制取草酸的方法主要有甲酸钠法、碳水化合物硝酸氧化法、羰基合成法、乙二醇氧化法、丙烯氧化法、一氧化碳偶联法等。由于碳水化合物硝酸氧化法生产草酸具有原料易得、投资少、工艺简单、成本低等特点，至今仍是草酸生产所普遍采用的方法之一。草酸主要用作还原剂和漂白剂，广泛应用于生产抗菌素和冰片等药物以及提炼稀有金属的溶剂、染料还原剂、鞣革剂等。草酸还可用于钻-钼-铝催化剂的生产、金属和大理石的清洗及纺织品的漂白，金属表面清洗和处理。唐山开平治城化工厂主要产品为草酸。采用碳水化合物硝酸氧化法制备草酸。主要原料为淀粉、硝酸、硫酸。在钒系催化剂和酸性条件下，先将淀粉水解为葡萄糖水溶液，葡萄糖再与硝酸反应制备草酸，生产工艺流程见图2-1[1】。稀硝酸硫酸稀硝酸硫酸硝酸母液母液烘干|包装|图2-1淀粉生产草酸工艺流程生产工艺流程包括糖化、氧化、结晶、蒸发、干燥等工序，有关反应方程式如下淀粉水解（糖化）：（C6H10O5）n+nH2O—nC6H12O6uJ.\j。n. 七 uJ.axj葡萄糖氧化：CH.O+6HNOt3H,CO+6HO+6NOf6 126 3 224 2 1该法原料易得，工艺流程简单，操作条件温和，投资少，缺点是收率较低，消耗大量的粮食，尾气中含有大量的氮氧化物，污染较严重。2.2草酸生产过程中产生的污染物尾气的主要来源有：淀粉水解产生葡萄糖，葡萄糖被硝酸氧化成草酸，同时产生NO和NO2。同时NO2和巳O反应生成NO，WNO又和空气中的氧反应生成NO2。反应方程式如下：3NO2+H2O—2HNO3+NO2NO+O2—2NO2。2.3氮氧化物的危害大气中的氮氧化物对人有致毒作用。NO与血液中血红蛋白亲和力较强，从而使血液输氧能力下降，人体急性中毒后会出现缺氧发绀症状。NO还会导致中枢神经受损，引起痉挛和麻痹。高浓度急性中毒时，将迅速导致肺部充血和水肿，甚至窒息死忙。NO2是具有特异刺激臭味的棕色气体，人对其特异臭味非常敏感，浓度为1x10-6就能感觉到。NO2严重刺激呼吸系统，并使血液中血红蛋白硝化；同时对人体的心、肝、肾、造血组织都有影响。人在有100X10-6NO2的大气中呼吸60min，或在400x10-6的大气中呼吸5min，就可能导致死亡。NO2慢性中毒表现为支气管和肺部呼吸阻碍、肠胃痛、牙痛。（0.25〜0.5）X10-6NO2长期吸入可引起支气管和肺部组织发生病变，使呼吸机能慢性衰退⑶⑷。NO2对植物有损害作用。2.5x10-6NO2在7h内可使豆类、西红柿等作物的叶子变白，更严重时会使植物枯萎，甚至死亡。NOX的危害，还在于它能与碳氢化合物在阳光照射下发生一系列光化学反应而生成光化学烟雾。光化学烟雾最明显的危害作用是刺激人的眼睛，发生红眼病。此外，对人的鼻、咽、喉、器官和肺等呼吸器官也有明显的刺激作用，从而增大呼吸阻力。光化学烟雾对植物的损害十分严重，严重时使农作物减产、树木枯萎。自20世纪40年代在美国洛杉矶市发现光化学烟雾以来，世界上许多大城市都发生了光化学烟雾。70年代后期，我国兰州西固地区也出现过光化学烟雾5。作为酸性气体，NOX是仅次于SO2的形成酸雨和酸雾的大气污染，已对生态环境造成了巨大危害⑹。据报道，N2O也是污染高层大气的污染物之一，参与对大气臭氧层的破坏。2.4常用氮氧化物废气处理的方法及其分类2.4.1液体吸收法液体吸收法是用水或酸、碱、盐的水溶液来吸收废气中的氮氧化物，以达到净化目的。按吸收剂的种类可分为水吸收法、稀硝酸吸收法、碱性溶液吸收法。由于吸收剂种类较多，来源广，适应性强，便于因地制宜、综合利用，目前广泛为中小企业采用。2.4.1.1水吸收法用水吸收氮氧化物时，水和二氧化氮反应生成硝酸和亚硝酸。2no2+h2o—hno3+hno2亚硝酸在通常情况下不稳定，很快发生分解生成硝酸、一氧化氮和水。3HNO2—HNO3+2NO+H2O一氧化氮不与水发生化学反应，在水中的溶解度很小（0°C时，100g水中可溶解一氧化氮7.34ml，100C时一氧化氮根本不溶解），并且在水吸收二氧化氮时，还放出部分一氧化氮，因而水吸收法的净化效率不高，不能用于主要含一氧化氮的燃烧废气的净化。但由于水价格低、方便，可用于净化小气量的已含二氧化氮为主的氮氧化物废气。增加气体压力有助于气体吸收过程的进行，但一般不为常压的氮氧化物废气增设加压装置。2.4.1.2稀硝酸吸收法利用NO和NO2在硝酸中的溶解度比在水中大的原理，可采用稀硝酸对含有NOX的废气进行吸收。稀硝酸吸收NOX废气的工艺流程图如图2-2所示。图2-2稀硝酸吸收NOx废气的工艺流程图1一硝酸吸收法；2—尾气吸收塔；3—加热器；4一冷却器；5一漂白塔；6一尾气预热塔；7—尾气透平吸收液采用的是脱除NOX后的硝酸。从吸收塔中出来含有NOX的废气由吸收塔下部进入，与吸收液逆流接触，净化后的尾气在回收能量之后排空。吸收过NOX的硝酸经过加热器加热后进入漂白塔，利用二次空气进行漂白，冷却后循环使用。吹出的NOX再进入吸收塔进行吸收。使用硝酸吸收液的浓度为15%〜30%，空塔速度小于0.2m/s，净化效率可达67%〜87%。该法主要是物理吸收，降低温度有利于吸收。硝酸中n2o4的含量高，使吸收效率降低，因此应尽可能地降低硝酸吸收液中n2o4含量。在固定吸收温度和液气比时，增加空塔速度，吸收效率下降，但空塔速度太小又不经济。因此，应保持适当的空塔速度［7］。2.4.1.3碱性溶液吸收法碱性溶液和二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，和三氧化二氮生成亚硝酸盐。其反应式分别为：2NO2+2MOH一MNO3+MNO2+2H2ONO+NO2+2MOH一2MNO2+H2O2NO2+Na2CO3—NaNO3+NaNO2+CO2NO+NO2+Na2CO3—2NaNO2+CO2式中的M可为K+、Na+、Ca2+、Mg2+、(NH4)+等⑻⑴。通常将NO2在NOX中所占的百分比称为NOX的氧化度。从以上反应方程式可以看出，当NOX的氧化度大于50%时，吸收可以较完全；如果氧化度小于50%时，则多余的NO很难被吸收。由此看来，碱液吸收法也不适合于主要含NO的燃烧废气净化，而比较适合于氧化度较大的含NOX废气的净化。采用石灰乳作吸收剂，价格便宜，但因Ca(OH)2溶解度小，未溶解的石灰易堵塞设备管道，故不常采用。用氨水作吸收剂净化效果好、设备简单、操作方便，有些金属表面的硝酸处理过程产生的NOX可用此法净化；但由于该法所生成的亚硝酸铵不稳定，在某些条件下会发生爆炸，也限制了该法的应用。碱液吸收法中采用较多的吸收剂为氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液。国外还有用熔融碱类或碱性盐作吸收剂净化含NOX废气的装置。2.4.2催化还原法用催化还原法净化氮氧化物，可依还原剂是否和气体中的氧气发生反应分为非选择性催化还原法和选择性催化还原法［10】。2.4.2.1非选择性催化还原法含氮氧化物的气体在一定温度和催化剂的作用下与还原剂发生反应，将其中的二氧化氮和一氧化氮等还原为氮气，同时还原剂与气体中的氧气反应生成水和二氧化碳。作为还原剂的气体，可用氢、甲烷、一氧化碳和低氢化合物。通常的还原剂为含以上组分的混合气体，如合成氨释放气、焦炉气、天然气、炼油厂尾气和汽化石脑油等。一般将这些气体统称为燃料气。还原过程发生的主要反应是：H2+NO2—H2O+NO

2H2+O2—2H2O

2H2+2NO—2H2O+N2

CH4+4NO2—CO2+4NO+2H2OCH4+2O2—CO2+2H2OCH4+4NO—CO2+2H2O+2N2

co+no2—co2+no

2CO+O2—2CO2

2CO+2NO—2CO2+N2反应的第一步是将棕色的NO2还原为无色的NO,通常称脱色反应。同时，伴随着O2被烧掉，产生大量的热。第二步是将NO还原为N2，通常称为脱除反应。2.4.2.2选择性催化还原法用氨作还原剂对含氮氧化物的气体进行催化还原处理，使氨能有选择地和气体中的氮氧化物进行反应，而不和氧发生反应，称为选择性还原法。用选择性还原法净化氮氧化物时，主要发生以下反应：4NH3+4NO+O2—4N2+6H2O8NH3+6NO2—7N2+12H2O选择合适的催化剂，并把反应温度控制在400°C以下，可使以上主要反应占绝对优势。~~2.4.3吸附法吸附法既能比较彻底的消除氮氧化物的污染，又能将氮氧化物回收利用。常用的吸附剂为分子筛、活性炭等。2.4.3.1活性炭吸附法活性炭对低浓度NOX有很高的吸附能力，其吸附量比分子筛还高，解吸后的NOX可以回收利用。利用特定品种的活性炭，可使氮氧化物还原为氮气，其反应为：2NO2+2C—N2+2CO2

2NO+Cf+CO22.4.3.2分子筛吸附法用分子筛作吸附剂净化氮氧化物是吸附法中最有前途的一种，国外已有工业装置用于硝酸尾气处理。它可将氮氧化物浓度由0.15%〜0.3%降低到0.005%，用吸附法从尾气中回收的硝酸量可达工厂生产量的2.5%。用作吸附剂的分子筛有氢型丝光沸石、氢型皂沸石等。分子筛与其他吸附剂比较，其优点有：吸附选择性强这是由于分子筛的孔径大小整齐均一，又是一种离子型吸附剂，因此它能根据分子的大小及极性的不同进行选择性吸附；吸附能力强即使气体的组成浓度很低，仍然具有较大的吸附能力；在较高的温度下仍然具有较强的吸附能力在相同温度条件下，分子筛的吸附容量较其他吸附剂大。正是由于上述优点，分子筛成为一种十分优良的吸附剂广泛应用于基本有机化工和石油化工生产中，解决了许多精馏和吸收操作难以解决的分离问题。在环境保护的废气和废水的净化处理上也受到重视。在废气的净化中，分子筛可以从废气中选择性的除去NOX、CO2、SO2、NH3等有害气态污染物。2.5吸收塔的类型及结构2.5.1吸收设备的分类2.5.2.1按吸收表面形成方式分类1.表面吸收器表面吸收器中两相接触表面是静止液面（表面吸收器本身的液面）或流动的液膜表面（膜式吸收器），属于这一类的有水平液面的表面吸收器、液膜吸收器、填料吸收器和机械膜式吸收器。鼓泡式吸收器-~鼓泡式吸收器中气体以气泡形式分散于液体吸收剂中。鼓泡式吸收器的形式很多，基本上可以分为如下几类：①连续鼓泡层吸收器；②板式吸收器；③活动（浮动）填料吸收器（湍球塔）；④液体机械搅拌器。主要吸收设备有板式塔（如泡罩塔、筛板塔和浮阀塔等），湍球塔（即活动填料塔）等。喷洒吸收器喷洒吸收器中液体以液滴形式分散于气体中。喷洒式吸收器可以分为三类：①空心（喷嘴式）喷洒吸收器，这种吸收器可以做成柱式也可做成箱式，进入此类吸收器的气体在其运动的过程中与喷嘴（喷洒器）喷出的液滴相接触；②高气速并流喷洒吸收器。在这类吸收器中液体喷洒时靠高速气流的动能完成的；③机械喷洒吸收器。其中液体的喷洒是由转动部件完成的。属于这一类的主要吸收设备有喷洒吸收塔、喷射吸收器和文丘里吸收器等。2.5.2.2按气液两相界面形成原理分类具有固定相界面的吸收设备；在气液两相流动过程中形成相界面的吸收设备；有外部能量引入的吸收设备。上述三类吸收设备中所包含的典型设备见表2-1。表2-1吸收设备的分类类别具有固定相界面在气液两相流动过程中形成相界面有外部能量引入陶瓷吸收坛填料塔湍球塔器带有机械搅动的吸收设备石英管吸收器石墨板吸收器筛板塔泡罩塔卧式吸收器喷洒式吸收器列管式湿壁吸收器穿流式孔板吸收塔泡沫吸收塔2.5.2.3按气液分散形式分类气相分散、液相连续，如板式塔；液相分散、气相连续，如喷淋塔、填料塔；气相与液相同为分散相，如文丘里吸收器。2.5.2.4按气液接触方式分类连续接触式，如喷淋塔、填料塔、湍球塔；间断接触式，如板式塔。2.5.2常用吸收塔简介气态污染物吸收净化过程是处理一些低浓度且气体量大的组分，因而多选用气相为连续相、湍流程度较高、相界面大的吸收设备。最常用的是填料塔，其次是板式塔，此外还有喷洒塔河文丘里吸收器，文丘里吸收器是近代高效率吸收设备之一。~~2.5.2.1填料塔填料塔内装有支撑板，板上堆放填料层，喷淋的液体通过分布器洒向填料。填料在整个塔内既可堆成一个整体，也可将填料装成几层，每层的下边都设有单独的支撑板。当填料分层堆放时，层与层之间常装有液体再分布装置。在吸收塔内，气体和液体的运动经常是逆流的，即吸收剂自塔顶向下喷淋，在填料表面分散成薄膜，经填料间的缝隙下流，亦可形成液滴落下；气体从塔底被送入，沿填料间空隙上升，填料层的润湿表面就成为气液接触的传质表面。填料种类很多，常用的有拉西环、鲍尔环，鞍形和波纹填料等。对填料的基本要求是：单位体积填料所具有的表面积大，气体通过填料的阻力低。液体流过填料层时，有向塔壁汇集的倾向，中心的填料不能充分加湿。因此当填料层的高度较大时，常将填料层分成若干段，以便所有的填料都能充分加湿。为避免操作时出现干填料状况，一般要求液体喷淋密度在10m3/(m2・h)以上，并力求喷淋均匀。为了克服“塔壁效应”，塔径与填料尺寸比值应至少在8以上。若算出的填料层高度太大，则要分成若干段。每段高度一般应在3〜5m以下，或按下列的倍数来定。对拉西环，每段填料层高度为塔径3倍，对鲍尔环及鞍形填料为5〜10倍。填料塔的空塔气速一般为0.3〜1.5m/s，压降通常为0.15〜0.60kPa/m填料。液气比为0.5〜2.0kg/kg(溶解度很小的气体除外)。填料塔的优点是结构简单、便于用耐腐蚀材料制造，气液接触效果较好，压降较小。缺点是当烟气中含有悬浮颗粒时，填料容易堵塞，清理检修时填料损耗大。2.5.2.2湍球塔湍球塔是填料塔的一种特殊情况，其填料为在塔内不断湍动的空心或实心小球，由塔内开孔率较大的筛板支撑和限位。支撑板的开孔率约为0.35〜0.45；限位板取0.8〜0.9。气流通过筛板时，小球在其中湍动旋转，相互碰撞，吸收剂自上向下喷淋，润湿小球表面，进行吸收。由于气、液、固三相接触，小球表面的液膜不断更新，增强了气液相之间的接触和传质，提高了吸收效率。小球应质轻、耐磨、耐腐蚀、耐高温。通常由聚乙烯、聚丙烯或发泡聚苯乙烯等塑料制作，塔的直径大于200mm时，可以采用直径25mm、30mm、38mm的小球。填料的静止床层高度为0.2〜0.3m。湍球塔的空塔速度一般为2〜6m/s。湍流塔被推荐用于处理含颗粒物的气体或液体以及可能发生结晶过程。在这种设备中由于填料剧烈地湍动，不易被固体颗粒堵塞。一般情况下，每段塔的阻力约为0.4〜1.2kPa。在相同的气流速度下，湍球塔的阻力要比填料塔小。湍流塔的优点是气流速度高，处理能力大；设备体积小，吸收效率高。它的缺点是随小球的运动，有一定程度的返混；段数多时阻力较高；塑料小球不能承受高温，使用寿命短，需经常更换。2.5.2.3筛板塔在截面为圆形的塔内，沿塔高装有多层筛板。筛板上孔径的大小是根据物料性质、机械加工条件及塔径大小等因素选定的，一般塔径D<0.6m时，采用筛孔2〜6mm；D>0.6m时，采用筛孔7〜12mm；对于含悬浮物的液体，也可采用13〜15mm的大孔，开孔率一般为6%〜25%。气体从下而上经筛孔进入筛板上的液层，气液在筛板上交错流动，通过气体的鼓泡进行吸收。气液在每块塔板上接触一次，因此在这种设备中气液可以进行逐级的多次接触。塔板上的液层厚度为30mm左右，靠圆形或弓形溢流管保持。要使操作正常、稳定，气液量必须适当。在正常的气体负荷下，液体是不会从筛孔泄漏下来的，须经溢流管逐板下流。但若气体负荷过小，气体的压力不足以维持与溢流堰高度相应的液层，液体便会通过筛孔泄漏，使操作效率降低。若气体负荷过大，则气流通过筛板后猛烈将液体推开，以连续迅速通过塔板液层，犹如气体短路，造成气液接触不良，形成严重的雾沫夹带现象，且使压降增长很快。气体通过筛板塔的空塔速度一般为1.0〜2.5m/s，气体穿过筛孔的气速约为4.5〜12.8m/s。液体流量按空塔截面计约为1.5〜3.8m3/(h・m2)。每块板的压降为0.8〜2.0kPa。筛板塔与其他板式塔相比，具有处理能力大，压降小，在一定负荷范围内容易操作，塔板效率高及制作安装简单，金属耗量省，造价低等优点。主要缺点是必须维持恒定的操作条件，负荷范围比较窄。另外，小孔径筛孔容易堵塞。选用吸收设备时，需要考虑的因素很多。在下述情况下，应先考虑选用填料塔：所处理的物料具有强腐蚀性因为填料形体简单，可以方便的用陶瓷、玻璃、石墨、塑料等化学惰性材料制造；直径小于0.8m的塔小直径的板式塔在板结构上有困难，造价高，而填料塔的经济性能更好一些；传质阻力为气相控制的传质过程由于在填料塔中气相处于湍流状态，有助于降低气相传质阻力；易发沫的物料板式塔在处理此类物料时易出现液泛现象。2.6唐山开平治城化工厂采用的治理工艺唐山开平治城化工厂尾气处理采用填料塔来吸收氮氧化物。二氧化氮气体被水吸收生成稀硝酸，稀硝酸可重复利用。在吸收塔内，气体和液体的运动经常是逆流的，即吸收剂自塔顶向下喷淋，在填料表面分散成薄膜，经填料间的缝隙下流，亦可形成液滴落下；气体从塔底被送入，沿填料间空隙上升，填料层的润湿表面就成为气液接触的传质表面。填料塔的优点是结构简单、便于用耐腐蚀材料制造，气液接触效果较好，压降较小。缺点是当烟气中含有悬浮颗粒时，填料容易堵塞，清理检修时填料损耗大。填料塔的原理是：用水来吸收二氧化氮的过程，就是二氧化氮在水内溶解，并生成硝酸和亚硝酸的过程。其主要反应如下：2NO2+H2O—HNO3+HNO2+Q亚硝酸很不稳定.在零度以上极易分解，生成硝酸、一氧化氮和水：3HNO2—HNO3+2NO+H2O3项目概况唐山开平治城化工厂氮氧化物超标排放，由于人口较多，附近地区居民的健康安全受到严重威胁。为了实现二氧化氮达标排放，在经济合理的基础上，采用可行方案与技术，并设计出行之有效的装置。3.1设计参数五个反应罐的总气体流量：每个反应罐的间距为每个反应罐的直径为每个反应罐的高度为125m3/h2m五个反应罐的总气体流量：每个反应罐的间距为每个反应罐的直径为每个反应罐的高度为125m3/h2m3m5m25m24h1.44kg/m31.91kg/m31.46x10rPa・s0.3325kg/m3填料塔与反应罐的距离是：反应罐每天运行的时间是：常压20°C下一氧化氮密度常压20C下二氧化氮密度常压20C下二氧化氮黏度填料塔进口二氧化氮浓度：一氧化氮的分子量为：30二氧化氮的分子量为：46常压225m24h1.44kg/m31.91kg/m31.46x10rPa・s0.3325kg/m3鼓风量的计算（假设废气中的氮氧化物全为NO,并按照完全反应计算）:氮氧化物的密度（常压20C下）p=1.44Kg/m3V=125m3/hx2NO+O2一2NO2

2no2+h2o一hno3+hno2

3HNO2一HNO3+2NO+H2O总反应方程式为： 4NO+3O2+H2O一4HNO3氮氧化物的摩尔量（按每小时计算）PV 1.44x125x103n =—NOx= =6kmol/h*M 30采用物料衡算，计算出理论耗氧量:4NO+3O2+H2O一4HNO3按每小时计算得:43n按每小时计算得:43nO2n=2x6kmol=4.5kmol/hO4则理论空气量为：n论空气=4.5x4.78km)l/h=21.51km)l/h实际鼓风量：n空气=n理论空气x110%=21.51x110%kmol/h=23.66km)l/h进塔气体在鼓风后可全部假设为NO2,干燥空气常压20°C下的密度为1.205kg/m3,常压20C下NO2的密度为1.91Kg/m3，鼓风后混合气体NO2的含量为16.0%，空气的含量为84.0%，则进塔混合气体的密度为：pv=p“ox16.0%+p空气x84.0%=1.91x16.0%+1.205x84.0%=1.32kg/m33.2排放要求进塔混合气体的分子量:M混合气体=Mnox16.0%+M空气x84.0%=46x16.0%+29x84.0%=31.72kg/m3混合气体的质量流量：Gv=M混合气体x(n空气+n)=31.72x(23.66+6)=947.79kg/h进塔气体氮氧化物的浓度： 2125x1.91pNOyx947.7^=0.3325kg/m3pNOyx1.32根据大气污染物排放标准GB16297-1996，氮氧化物允许排放浓度为420mg/m3。〜1ri区人专0.3325x106—420氮氧化物去除率门= x100%=97.8%0.3325x1063.3设计原则因地制宜，采用比较先进的、成熟的工艺技术和设备，使整个过程尽可能实现机械化、自动化，操作简便易行。在达到二氧化氮排放标准前提下，选取环境影响小、设备投资少和运行费用低的工艺，以期达到技术上可行，经济上合理的目的。4方案选择4.1选择原则由于各地区存在区域差异，对于某一具体的化工厂采用何种氮氧化物型尾气治理工艺，必须因地制宜，在满足环保法规的前提下，从经济和技术的可行性上着手考虑。技术上应要求成熟度高，运行可靠，自动化程度高，维修方便，吸收剂选用应因地制宜，去除效率高，副产物少；经济上应尽量较少基建投资与运行费用，吸收剂成本要低。4.2选择的工艺唐山开平治城化工厂尾气处理采用填料塔来吸收氮氧化物。填料塔的优点是结构简单、便于用耐腐蚀材料制造，气液接触效果较好，压降较小。优先选用填料塔的特性如下：所处理的物料具有强腐蚀性因为填料形体简单，可以方便的用陶瓷、玻璃、石墨、塑料等化学惰性材料制造；直径小于0.8m的塔小直径的板式塔在板结构上有困难，造价高，而填料塔的经济性能更好一些；传质阻力为气相控制的传质过程由于在填料塔中气相处于湍流状态，有助于降低气相传质阻力；易发沫的物料板式塔在处理此类物料时易出现液泛现象。5填料塔设计与计算5.1吸收液用量计算进塔气体在鼓风后可全部假设为NO2,干燥空气常压20°C下的密度为1.205Kg/m3，常压20C下NO2的密度为1.91Kg/m3，鼓风后混合气体NO2的含量为16%，空气的含量为84%，则进塔混合气体的密度为：pv=p“ox16.0%+p空气x84.0%=1.91x16.0%+1.205x84.0%=1.32kg/m3总气量：G=125+23.66=29.24kmol/h（22.4—标况下摩尔体积，L/mol）22.4表5-1H2O—NO2在常压20C下的平衡数据x0.002810.0019650.0014050.0008450.0005640.0004230.0002810.00014050.0000564y0.07760.05130.03420.01850.01120.007630.00420.001580.00066根据式：L=J1-Y2G[环保设备原理与设计P499]mmY1m-Y2式中：G一单位时间通过吸收塔任一断面的惰性气体的量，kmol/hy1,y2—分别为在塔底和塔顶的被吸收组分的气相摩尔比x1,x2—分别为塔底和塔顶的被吸收组分的液相摩尔比可以得出：L=y1-y2G，其中，x2=0，由乂=0.0160查表5-1得x=5.14x10-3，minx—X eG=29.24kmol/h，y2=0.0002，则：Lminy1—y2G=°.0160—0.0002x29.24=909.04km。//hx—x2 5.14x10-3—Lmin设实际吸收液量为最小用量的1.5倍，则：L=1.5Lsmin=1363.56kmol/h液体的质量流量为:Gl=LxM咔=1363.56x18=24544kg/h5.2选择填料填料的正确选择，对塔的经济性有重要的影响。对于给定的设计条件，常有多种填料可供选用，因此需要对各种填料作综合比较，选择出比较理想的填料。填料可为气液两相提供良好的传质条件。选用的填料应满足以下基本要求：a、具有较大的比表面积和良好的润湿性；b、有较高的孔隙率（多在0.45〜0.95）；c、对气流的阻力较小；d、尺寸适当，通常不应大于塔径的上〜1；e、耐腐蚀、机械强108度大、造价低、堆积密度小、稳定性好等。一般而言，填料尺寸大，成本低；通过能力高，而效率降低。大塔常使用450mm的填料。若大于^50mm，则成本的降低和通过能力的提高，往往补偿不上分离效率的降低。若使用425mm以下的小填料，则效率的提高弥补不了由通过能力降低和成本增高带来的缺点。一般推荐按塔径大小选定填料尺寸，如表5-1所示。表5-1按塔径大小选用填料的推荐尺寸塔径/mm 填料公称尺寸/mmD<300 20〜25300<D<900 25〜38D>900 50(75)该系统不属于难分离系统，可用散装填料，系统中含有no2有一定的腐蚀性，故考虑选用塑料鲍尔环填料，由于系统对压降无特殊要求，考虑到不同尺寸鲍尔环的传质性能，选用DN38聚丙烯鲍尔环填料。该填料的泛点填料因子4=184m-1，压降F填料因子4=114m-1，比表面积d=155m2/m3。p5.3塔径的计算一般情况下，填料塔的内径是根据气体负荷来计算的。依体积流量公式得I］：4QD=s\，兀u式中：D—塔的内径，m；Qs一气体的体积流量，m3/s；u一为空塔速度，m/s由上式计算出来的塔径，尚需根据有关标准规定进行圆整，以便于塔设备的制造和维修。由上式知，计算塔径的核心问题是确定空塔气速u的值，确定u值的方法可归纳为以下两种。(1)通用关联图法根据Eckert散堆填料泛点和压降通用关联图、Kister和Gill规整填料压降通用关联图及泛点压降公式，可求出填料的液泛气速uf。以此为据，计算空塔气速u：a、对散堆填料u=(0.5〜0.85)uf式中：u一空塔气速，m/s;uf一填料的液泛气速，m/s对于起泡物系取0.5的低系数，不起泡物系取偏高的系数。若有压降限制，则应

具体计算来确定u值。b、对规整填料 umax=0.95uf式中：umax—空塔气速的最大值，m/suf—填料的液泛气速，m/s若有压降限制，则应根据容许的压力降力反算出u值。（2）实验气体动能因子法对于高效规整填料，一般通过实验给出适宜的操作气体动能因子F值。因为F=uP0.5G式中：F—操作气体动能因子值；u—空塔气速，m/s；Pg一二氧化氮的密度，kg/m3由此可计算出空塔气速u。计算如下：DN38聚丙烯鲍尔环填料的泛点填料因子4=184m-i，压降填料因子F4=114m-1，比表面积d=155m2/m3p气相：pG=1.32kg/m3，旦G=0.0146mPa・s液相：pL=998.2kg/m3，旦L=1.0mPa-s混合气体的质量流量：GV=947.79kg/h液体的质量流量为：GL=24544kg/h通过《实用环境工程手册大气污染控制工程》中P285的填料塔液泛点与压降的通用关系图得：由横坐标X=*（PG）0.5=0.942查的纵坐标Y=0.023GvPl则：y=y="成2叩丸（土）（旦）0.2

gPL

L其中：20°C时水的粘度七=lmPa•s，="成2x1x184x^132X1.00.2=0.0239.8 998.2w=1，得出：uGf:得出：uGf:0.023x9.8x998.2\'1x184x1.32x1.00.2=0.926m/s取空塔气速为泛点气速的50%u=0.926x0.5=0.463m/s则填料塔直径为［杨祖荣主编.化工原理.化学工业出版社.P281］：D如区「土=] 4x947.79 =0.74m¥兀u 宜upv \0.463x3600x1.32兀

圆整塔径，当计算出的塔径不是整数时，需根据加工要求及设备定型予以圆整，直径在1m以下时，间隔为100mm；直径在1m以上时，间隔为200mm[环保设备原理与设计P508]，故取D为0.8m，则实际空塔气速：4G nD2pV=0.3974G nD2pV=0.397m/s3600nx0.82x1.325.4塔高的计算5.4.1填料层总高度的计算常采用传质单元法计算填料塔内填料层的总高度。h=HOGNOG或h=HOLNOL式中 h—填料层总高度，m；Hog、Hol一气相、液相总传质单元高度，m；nog、nol一气相、液相总传质单元数。有经验数据为：任意填料，25mm，传质单元高度0.3〜0.6m38mm，传质单元高度0.5〜0.75m50mm，传质单元高度0.6〜1.0m[13]传质单元数是吸收困难程度的度量。传质单元数增大，则达到吸收目标所需的塔高随之增大。根据一些吸收塔的经验数据可得传质单元数为：3.6〜3.8。因此填料层的总高度为h=0.5x3.6=1.8m由于计算传质单元数时依据的相平衡数据会有偏差，传质动力学参数hog的计算会有偏差，实际塔内液、气两相流体不可能达到实验条件下的良好分布，以及考虑到为适应操作条件波动留有调节控制的余地，因此应对填料层总高度的理论计算值进行修正，引入1.3〜1.5的安全系数，即：填料层总高度h=1.4h=2.52m。实际5.4.2填料层分段对较高的填料层应分成几段装填，在段间设液体收集〜分布器，既保证下段填料层中的液体均匀分布，又为上升气体提供一个横向混合的空间，从而减少放大效应，提高填料的传质效率，对于越是高效的填料塔，合理分段越显得重要。一般推荐的分段高度值如下。表5-2为散堆填料的分段高度。表5-2散堆填料的分段高度填料类型h/Dhmax填料类型h/Dhmax拉西环矩鞍2.5〜3<6m阶梯环8〜15<6m5〜8<6m<6m环矩鞍8〜15<6m鲍尔环5〜10对于鲍尔环h/D=2.52/0.8=2.22由表5-3知：此填料塔的填料层分一层。5.4.3填料塔的总高填料塔的高度主要取决于填料层的高度，另外还要考虑塔顶空间、塔底空间及塔内附属装置。填料塔的高度计算如下：5+11+（n-1）斗+Hb式中：H一塔高，m；h一填料层高度，m；Hf一液体再分布器的空间高，m；Hd一塔顶空间高，一般取0.8〜1.4m%一塔底空间高，一般取1.2〜1.5mn—填料层分层数［⑵。则：Hd（塔顶空间高）一般取0.8m；Hb（塔底空间高）一般取1.2m；因为填料层只有一层所以填料塔没有液体再分布器，因此它的高度为0。因此填料塔的高度：H=Hd+h+（n-DHf+Hb=0.8+2.52+（1-1）0+1.2=4.52m5.5填料塔内件的设计5.5.1液体分布器1、设计原则为了使液体初始分布均匀，原则上应增加单位面上的喷淋点数。但是，由于结构的限制，不可能将喷淋点设计过多，同时，如果喷淋点数过多，势必每一股液流的流量过小，也难以保证均匀分配。此外不同填料对液体的均匀分布的要求也有差别。根据Eckert建议，常用填料的喷淋点数可参照下列指标确定。D=400mm，每30cm2塔截面设一个喷淋点；D=750mm，每60cm2塔截面设一个喷淋点；D=1200mm，每240cm2塔截面设一个喷淋点。任何程度的壁流都会降低效率，因此，在靠近塔壁的10%塔径区域内，所分布的流量不超过总液量的10%。液体分布装置的安装位置，通常需高于填料层表面150〜300mm，以提供足够的自由空间，让上升气流不受约束地穿过分布器。为使喷淋液流不受气流的干扰，再分布装置中还常采用导流管或导流链的结构，将液体直接引到填料表面。总之，一个理想的液体分布装置应该是：液体分布均匀，自由截面大，操作弹性宽，不易堵塞，装置的部件可通过人孔进行安装拆卸。~~2、所选结构目前喷淋装置主要是多孔型和溢流型两类，以及冲击式分布器。而本次选用的是多孔型中的一种，多管式喷淋器，多用于喷淋点数不多的小塔，其结构简单，分布效果好，且其能提供足够均匀的液体分布和空出足够大的气体通道(自由截面一般在70%以上)，也便于制成分段可拆结构，缺点是分布器的小孔易被冲蚀和堵塞，因此要求液料清洁，不含固体颗粒。一般情况下，需在液体进口管路上设置过滤器。可根据D=750mm，每60cm2塔截面设一个喷淋点设计此塔的喷淋点数。此塔的直径为0.8m可得塔的面积为：5024cm2，因此可设84个喷淋点。一个喷淋点的直径为87mm。5.5.2填料支撑板1、 设计原则填料支承装置对保证填料塔的操作性能具有重大的作用。纵使填料本身的通过能力很大，如果支撑装置设计不当，液泛任将提前到来，使塔的的生产能力降低。对填料支撑装置的要求是：有足够的强度以支承填料的重量；提供足够大的自由截面，尽量减小气液两相的流动阻力；有利于液体的再分布；耐腐蚀性能好；便于用各种材料制造；以及安装拆卸方便等。2、 所选结构此填料塔选用用塑料制成的分块式气体喷射式支撑板。分块式气体喷射式支撑板可以用3〜4mm厚的不锈钢板按规定尺寸冲出许多长圆孔，压制成波形后，焊接固定在扁钢圈内而成，这种支撑板也可以用塑料制成，需用较厚的板制成。波数和波距按塔径具体确定。长圆孔的尺寸选择原则为：塔径DV400mm时最小填料为^10mm；塔径D>400-1200mm时最小填料为^15mm。这种支撑板可提供100%的自由截面，波形结构支撑能力好，孔隙率又大，适宜于41200mm以下的塔。为装卸方便，适宜制成分块式结构。在波形内增设加强板，可提高支撑板的刚度。分块式气体喷射式支撑板参考数据见表2-3。它的最大液体负荷为145m3/(m2-h)，最大承载能力为40000Pa。本填料塔选用塑料制成的分块气体喷射式支撑板，其设计参考数据为［⑷：表5-3分块式气体喷射式支撑板的设计参考数据塔径D/mm板外径D/mm分块数80078015.5.3除雾器除雾器用来除去塔内逸出的气体中的雾滴。填料塔中因气速较小，气体中的带液量较小，一般可不设除雾器［⑸。

5.6压降的计算应用通用关联图，可计算填料层高度的压降。计算压降时的填料因子4P可查表5-4，适用范围为10m3.m-2.h-iVLV80m3.m-2.h-i,压力降的误差为±20%，超出该范围则误差增大。表5-4压降填料因子4P填料类型及尺寸Dg16Dg25Dg38Dg50Dg76金属鲍尔环30611498金属环矩鞍13893.471金属阶梯环1188236塑料鲍尔环343232114110塑料阶梯环1761168962瓷质矩鞍700215140160瓷质拉西环1050576450288应用通用关联图，由X=0.942及表4查的的4P=114,计算纵坐标Yy="0f2叩，4P（土）（旦）0.2=°.3972*1*114X-1：32X1.00.2=0.0024gPLL 9.8 998.2得△P=65Pa/m填料塔总压降：△P=65x4.52=293.8Pa.5.7管道的布置5.7.1布置原则氮氧化物去除的系统简图如图5-1：图5-1：去除氮氧化物的系统简图根据吸收塔设备运行情况和化工厂现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定了各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。5.7.2管径的确定5.7.2.1.确定管径与风速根据各管段风量及流速确定，设该系统管内最小风速应为：垂直管V=0.4m/s，水平管V=0.5m/s，本设计取V=0.5m/s由此速度计算出管径D，由《除尘工程设计手册》P329查出合适的标准直径，再用公式计算出实际的速度V、管径管速。见表5-5：表5-5管径和风速表管段流量m3/h计算管径mm标准管径mm风速m/s实际风速m/sA/d动压pv2/2Pa1〜4251331300.50.520.1540.2584〜6251331300.50.520.1540.2584〜16501881800.50.550.1110.2897〜9251331300.50.520.1540.25810〜12251331300.50.520.1540.2581050.520.1540.2589〜10501881800.50.550.1110.2899〜16752302200.50.550.0910.28916〜251252972800.50.560.0710.2995.7.2.2.各管段管长的确定由所给的生产流程图上的尺寸可得出各个管段的长度，见表5-6：表5-6各个管段的长度表管段管长/mm管段管长/mm管段管长/mm1〜220002〜3100003〜420004〜5100005〜620004〜1610009〜1020007〜820008〜91000010〜13200010〜111000011〜12200013〜141000014〜15200014〜154700管段管长/mm管段管长/mm管段管长/mm9〜16100016〜171500017〜18550018〜19100020〜21100021〜22100022〜23100024〜25200005.8系统阻力的计算直管摩擦压力损失对于直圆管53彳^岑伽式中L—管道长度，m；d一管道直径，m；p一二氧化氮密度，Kg/m3；V一管中气流平均速率，m/s。―摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度K/d的函数。异形管件局部压力损失△PL=&岑啊式中6一异形管件的局部阻力系数V一与6相对应的断面平均气流速率，m/s，即管中气流平均速率，m/s，p—二氧化氮的密度，1.91Kg/m3支环路和计算环路连接处压力要进行平衡计算5.8.1各部分的压力损失及平衡计算如下：A、管段1-6：人的确定：R=冬兰；d=130mm，h=1.46x10-6Pa-s［实用环境工程手册P38］，p =1.91kg/m3，u=0.52m/s；no2dpu0.130x1.91x0.52贝。有：R= = =0.884x104>4000eH 1.46x10-60.3164 /0.3164、...人= =/—— )=0.0326Re°25 V.884x104^25管段1〜2：由直圆管公式：△Pl$-•PV2（Pa）代入数值得：△PLi=0.13PaLd2 L12弯头：90°圆形弯头（R/d=1.5）6=0.18由异形管件公式：△Pl=6・^V2寸/）代入数值得：△PL2=0.0464PaL・2 L2管段2〜3：由直圆管公式：△Pl=Xd•¥（Pa）代入数值得：△PL3=0.647Pa3弯头：90°圆形弯头（R/d=1.5）6=0.18由异形管件公式：△Pl=6-气2寸/）代入数值得：△PL4=0.0464Pa管段3〜4：由直圆管公式：△Pl=XL•^Pa）代入数值得：△PL5=0.13Pa4三通：由《简明通风设计手册》P253知6平=0.7,6垂=1.0

TOC\o"1-5"\h\z人 c. PV2 3 0V2△Pl疽平.导=MlPa △%垂=6垂导=0.258Pa管段4〜5：由直圆管公式：△Pl$-•、(Pa)代入数值得：△P=0.647PaLd2 L65弯头：90°圆形弯头(R/d=1.5)6=0.18由异形管件公式：△Pl=6-气^(Pa)代入数值得：△PL7=0.0464Pa管段5〜6：由直圆管公式：△Pl$-•冬(Pa)代入数值得：△Pl8=0.13PaLd2 L8阻力平衡：△PL1—4=^PL1+^Pl2+^PL3+APL4+^PL5+△PL平=1.18Pa△PL4—6=^PL6+^PL7+^PL8+^PL垂二皿皿——1-4 4〜=8.5%<10%，阻力平衡AP1-4B、管段12-15:人的确定：R=号；d=130mm,h=1.46x10-6Pa-s,P =1.91kg/m3,u=0.52m/s；no2dpu0.130x1.91x0.52贝。有：R= = =0.884x104>4000eh 1.46x10-6..,=0.3164y)=0.0326Re°25 b884x104人25管段14管段14〜15:由直圆管公式：△Pl=X-•耳(Pa)代入数值得：△PL9=0.13Pa14弯头：90°圆形弯头(R/d=1.5)6=0.18由异形管件公式：△Pl=6-号寸/)代入数值得：△PL10=0.0464Pa管段13〜14:由直圆管公式：△Pl=X-•事(Pa)代入数值得：△PL11=0.647Pa13弯头：90°圆形弯头(R/d=1.5)6=0.18由异形管件公式：△Pl=6-号寸/)代入数值得：△PL12=0.0464Pa管段10〜13:由直圆管公式：△Pl$-•四(Pa)代入数值得：△P=0.13PaLd2 L1310三通：由《简明通风设计手册》P253知6平=0.7,6垂=1.0入°pV2 °pV2△Pl平=6平・■p^=0.181Pa △Pl垂=6垂p^=0.258Pa管段11〜12:由直圆管公式：△Pl$-•竺(Pa)代入数值得：△Pli4=0.13PaLd2 L1411弯头：90°圆形弯头(R/d=1.5)6=0.18由异形管件公式：△PL=6-号(?4)代入数值得：△PL15=0.0464Pa管段10〜11:由直圆管公式：△P$-•、(Pa)代入数值得：△ =0.647PaLd2 L16阻力平衡：△PL10〜15=APL9+APL1°+APL11+APL12+APL13+△PL平=1.18Pa△PL10〜12&PL14+^PL15+^PL16+^PL垂=L08PaAP1015-AP1012=8.5%<10%，阻力平衡AP10-15C、管段7-9:人的确定：R=罕；d=130mm,日=1.46x10-6Pa-s,P =1.91kg/m3，u=0.52m/s；no2dpu 0.130x1.91x0.52贝。有：R= = =0.884x104>4000e日 1.46x10-60.3164 /0.3164、...人= =/—— )=0.0326Re°25 V.884x104人25管段9-10：人的确定：R^iPU；d=180mm，日=1.46x10-6Pa-s，p =1.91kg/m3,e日 NO2u=0.55m/s；dpu0.180x1.91x0.55贝。有：R= = =1.3x104>4000e日 1.46x10-6…尝=(国％=0.0296RQ25V.3x104人25管段9〜10:由直圆管公式：△PL=X-•气2(Pa)代入数值得：△PL17=0.095Pa9三通：由《简明通风设计手册》P253知6平=0.2,6垂=1.2人 c. PV2 .PV2△PL平=6平・=0.0578Pa △PL垂=6垂 =0.310Pa管段7〜8：由直圆管公式：△PL=X-•事(Pa)代入数值得：△PL18=0.13Pa8弯头：90°圆形弯头(R/d=1.5)6=0.18

由异形管件公式：△PL=g气2(Pa)代入数值得：△PL19=0.0464Pa管段8〜9：由直圆管公式：△PL=XL•马2(Pa)代入数值得：△PL20=0.647Pa阻力平衡：△PL9〜10&PL17+^PL10〜15+△PL平T.33Pa△PL7_9=^PL18+^PL19+^PL20+^PL垂=L13Pa△P910—M9=15%>10%，阻力不平衡。AP9—10节点压力不平衡，采用调整管径方法，进行压力平衡调节。根据公式D0=D0.225[】0/得调整后的管径为D0=173mm，标准管径取D=170mmD0=D0.225由《简明通风设计手册》P253知：£平=0」A“ pV2△PL平=£平・p^=0.0289Pa阻力平衡：△PL9_10=^PL17+^PL10_15+△PL平=1.2洒△P910——△「?9=9.6%<10%，阻力平衡AP9—10D、管段4-16:人的确定：R=业^；d=180mm，日=1.46x10-6Pa-s，p =1.91kg/m3，u=0.55m/s；NO2dpu 0.180x1.91x0.55贝J有：R= = =1.3x104>4000e目 1.46x10-60.3164R0.25e°.31640.3164R0.25e.3x104人25管段9-16：人的确定：R^ipu；d=220mm，日=1.46x10-6Pa-s，p=1.91kg/m3,u=0.55m/s；dpu 0.22x1.91x0.55贝J有：R= = =1.58x104>40000.3164/.人= R0.25e0.3164/.人= R0.25e0.3164)=0.0282.58x104人25管段4〜16:由直圆管公式：△PL=XL•气2(Pa)代入数值得：△PL21=0.0491Pa16三通：由《简明通风设计手册》P253知£平=0.5,£垂=0.6△P=£.^V2=0.145Pa △P=g•£X2=0.173PaL平平2 L垂垂2管段9〜16:由直圆管公式：△PL=XL•气1(Pa)代入数值得：△PL22=0.0548Pa阻力平衡：△PL9〜16&PL9〜"△PL22+^PL平=L53Pa△PL4〜16&PL1〜4+左PL21+△PL垂孔402AP916-AP416=8.37%<10%，阻力平衡。AP9—16E、管段16-25:人的确定：R=罕；d=280mm,h=1.46x10-6Pa-s,p =1.91kg/m3,u=0.56m/s；no2dpu0.28x1.91x0.56贝。有：R= = =2.05x104>4000eH 1.46x10-6…0.3164 0.3164)=0.0264R025 。05x104人25管段16〜17:由直圆管公式：△PL=XL•%(Pa)代入数值得：△PL23=0.420Pa17弯头：90°圆形弯头(R/d=1.5)6=0.18由异形管件公式：△PL=6-号(Pa)代入数值得：△PL24=0.0539Pa管段17〜18:由直圆管公式：△PL=XL•学(Pa)代入数值得：△PL25=0.154Pa18弯头：90°圆形弯头(R/d=1.5)6=0.18由异形管件公式：△PL=6-气2(Pa)代入数值得：△PL26=0.0539Pa管段18〜19:由直圆管公式：△PL=X-•事(Pa)代入数值得：△PL27=0.028Pa5.8.2.填料塔后管道的损失计算管段20〜21:由直圆管公式：△PL=XL•昏(Pa)代入数值得：△PL28=0.028Pa21弯头：90°圆形弯头(R/d=1.5)6=0.18由异形管件公式：△PL=6-气2(Pa)代入数值得：△PL29=0.0539Pa管段21〜22:由直圆管公式：△PL=XL•学(Pa)代入数值得：△PL30=0.028Pa22弯头：90°弯头(R/d=1.5)6=0.15由异形管件公式：△PL=6-气2®)代入数值得：△PL31=0.0539Pa管段22〜23:由直圆管公式：△PL=XL•?(Pa)代入数值得：△PL32=0.028Pa管段24〜25：由直圆管公式：△PL=XL•气2(Pa)代入数值得：△PL33=0.565Pa25风帽：由《环保设备设计手册一大气污染控制设备》P535知：6=1.6由异形管件公式：△PL=6-马2(Pa)代入数值得：△PL34=0.4485Pa吸收塔后管道的损失：51=5128+^129+5130+5131+5132+△PL33+^PL34主环路：15一14一13一10一9一16一17一18一19一填料塔一20一21一22一23一风机一烟囱一风帽△P15〜风帽1.53+0.420+0.0539+0.154+0.0539+0.028+1.2053=3.445Pa填料塔的阻力：P=293.8Pa该系统的总阻力为：△P=3.445+293.8=297.25Pa6风机和泵的选择6.1.离心通风机的选择首先要根据输送气体的性质和风量范围，确定所选通风机的类型。选为离心通风机。通风机类型确定后，即可以根据管道系统的总风量和总压损来确定选择通风机时所需的风量和风压。选择通风机的风压按下式计算：Q0=Q(1+k1)式中：Qo—风机总风量，m3/h；Q一管道系统计算风量，m3/h；k1—考虑系统漏风所采用的安全系数，一般管道系统取0〜0.1。除尘管道系统取0.1〜0.15。取k1=0.05，则Q0=125(1+0.05)=131.25m3/h选择通风机的风压按下式计算AP=△P(1+k2)土式中 △P一管道系统的总压力损失，Pa；k2—考虑管道系统压损计算误差等所采用的安全系数，一般管道系统取0.1〜0.15，除尘管道系统取0.15〜0.2；P0一通风机性能表中给出的空气密度。一般是P0=101325Pa，对于通风机T0=20°C，P0=1.2kg/m3。取k尸0.1，则AP=△P(1+k)乌=296.45(1+0.1)Q=204.88Pa2 0 2p 1.91由《实用环境工程手册大气污染控制工程》P489知：拟采用离心通风机C6〜48型，其性能如表6-1：表6-1离心通风机C6〜48型的性能传动方式机号主动转速全压Pa风量mGh内效率电机型号功率KW0.753.152000r/min75594488.8Y801〜20.756.2电动机的校核所需电动机的功率可按下式计算:N= Q°APoKe3600xtooonn

12式中K—电动机备用系数，对于通风机，电动机功率为2〜5kW时取1.2,大于5kW时取1.3；对于引风机取1.3；气一通风机全压效率，可从通风机样本中查得，一般为0.5〜0.7；门2—机械传动效率，对于直联传动为1，联轴器直接传动为0.98，三角皮带传动（滚动轴承）为0.95。—Q0AP0K—=131.25x204.88x1.15=0.0181kWV0.75kW3600x1000n1n2 3600x1000x0.5x0.95符合电动机的范围。6.3离心泵的选择根据输送液体的种类、性质和扬程范围确定泵的类型。根据输送液体的流量和需要的扬程（管道总压力损失），按泵的产品样本提供的性能表或性能曲线选定泵的型号［16】。因为由腐蚀性气体NO2，应选耐腐蚀泵，由《环境工程设计手册》P263知：选用的水泵为聚四氟乙烯泵。提升泵：24544流量：Q= =24.59m3/h；扬程：H=4.52m998.2由以上数据，选用PWF型耐腐蚀泵，泵的性能见下表；表6-2PEF型耐腐蚀泵性能型号流量mGh扬程m轴功kW电动机型号效率门%允许吸上真空高度/m80PW