大氣課程設計---酸洗廢氣凈化系統(tǒng)設計說明書

1、<p>　　酸洗廢氣凈化系統(tǒng)設計說明書</p><p><b>　　確定凈化方案</b></p><p>　　此次課程設計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，氣相傳質系數(shù)

2、kGa =144 kmol/(m3·h·atm) (1atm = 101325Pa)</p><p>　　液相傳質系數(shù)kLa =0.7h-1</p><p>　　液氣比為L/G=4 L/m3</p><p><b>　　集氣罩的設計</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小于罩子所在污染位置的污染物擴散的斷面積。如圖1所示，</p><p>　　如果設集氣罩連接風管的特征尺寸為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），集氣罩喇叭口長度為h2，則應滿足d0/d＞0.2、1.0<D0/d<2.0和H/d＜0.

4、7（如影響操作，可適當增大）和h2/d0≤3。</p><p>　　由設計資料知：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>　　最小吸入風量</b>&

9、lt;/p><p>　　Q= Q0＋v′F′ （2-4）</p><p>　　式中 Q——最小吸入風量，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>　　計算過程：</b></p><p>　　冬季 環(huán)境氣溫為-6℃，料槽內加酸后溫度可達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℃，料槽內加酸后溫度可達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>　　集氣罩排風量Q= Q0＋v′F′=0.092＋0.6×0.565=0.431(m3/s)</p><p>　　由于冬季排風量大于夏季排風量，應以冬季排風量來計算。</p><p>　　校核管道中風速：v==14.30（m/s），符合要求（10~20 m/s）。</p>&

15、lt;p><b>　　填料塔的設計</b></p><p>　　1.填料塔參數(shù)的確定</p><p>　?。?）填料的規(guī)格及相關參數(shù) 本設計擬選用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>　　（2）計算泛點氣速uf 本設計采用質量分數(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>　?。?）計算操作氣速 u 操作氣速為</p><p>　　取設計氣速為泛點氣速的70%</p><p>　　則

18、 u=0.7uf=0.7×3.139=2.3（m/s）</p><p>　?。?）計算塔徑 由于集中處理三個集氣罩的排氣量，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算操作氣速u</p><p>　　u=1..72（m/s）</p><p>　　（6）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>　?。?）校核填料塔的噴淋密度 當填料d≤75㎜時，填料的最小潤濕率為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>　?。?）填料層高度的計算 由設計資料知</p><p>　　kGa=144kmol/（m3 ?h ?atm）（1atm=101325Pa），kLa =0.7h-1</p><p>　　當?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) 液相進口處活性組分濃度 (kmol/m3) （這個用到NaOH質量分數(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,,所以塔中反應為界面反應。</p><p>　　求60℃時氣體的摩爾體積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>　?。?）填料塔床層壓降的計算</p><p><b>　　==0.038</b></p><p>　　查埃克特通用關聯(lián)圖知<

26、;/p><p>　　由于前已計算橫坐標為0.148，查?？颂赝ㄓ藐P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，進口管直徑340㎜，進口風速12.55m/s，阻

27、力約500Pa；</p><p>　?、七x用柵板支承板，阻力約200Pa；</p><p>　　⑶選用多孔盤管式液體分布器，阻力約50Pa；</p><p>　　⑷選用液封排液裝置；</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)設計</b></p><p><b>　　風速和管徑的確定</b></p><p>　　保證管道內風速在10~20m/s的范圍內，本設計選用14.30m/s左右，以保

29、證減小壓力損</p><p>　　失，并以此為標準選擇管徑，圓整后復核風速。</p><p>　　管徑以400㎜為主，只是在填料塔進口位置選用300㎜管徑。</p><p>　　系統(tǒng)布置流程圖（見附錄圖）</p><p><b>　　阻力計算</b></p><p>　　由設計資料知，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數(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>　　（g/mol）</b></p><p>　　混合氣體密度：（kg/m3）</p><p>　　對圓形風管的單位摩擦阻力</p><p><b>　?。?-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>　　——動壓，Pa。</b

33、></p><p>　　沿程阻力損失計算公式</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 ——沿程阻力損失，Pa；</p><p>　　L——風管長度，m。</p><p>　　局部阻力損失計算公式</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，本設計u=22.4m。</p><p>　　根據(jù)式（4-1）至式（4-3）計算系統(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)阻力計算表</p><p><b>　　風機和電機選擇</b></p><p><b>　　安全系數(shù)修正</b></p><p>　　風機總風量：=1.1×1.349=1.484(m3/s)=5342（m3/h）</p>

36、<p>　　風機總風壓，并與風機標定工況換算。</p><p><b>　　動力系統(tǒng)選擇</b></p><p>　　查風機目錄可選用9-26No5A</p><p>　　查風機目錄可選用Y162M2-2，功率15kW。</p><p><b>　　附屬構件選擇</b></p>

37、;<p><b>　　管道支架 </b></p><p>　　⑴在不影響生產的情況下，集氣罩附近現(xiàn)場安裝吊架（垂直符合500kg，水平負荷0kg）3個；</p><p>　?、圃陲L機進出口處現(xiàn)場安裝支架（垂直符合1000kg，水平負荷100kg）各一個；</p><p>　?、窃谔盍纤嗟孛?m處四角拉線固定，并安裝適當?shù)牟僮髌脚_

38、；</p><p>　?、仍跓熗簿嗟孛?5m處四角拉線固定。</p><p><b>　　2．補償器</b></p><p>　　由于管道較短，且溫差不大，可不選用管道補償器。</p><p><b>　　設計圖紙</b></p><p><b>　　見附表<