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1、1,第十一章 净化系统的设计,净化系统的组成 集气罩的设计 管道系统的设计,重点：集气罩的分类；管道系统的设计计算,2,废气在生产工艺产生点的收集装置采用集气罩。废气在从产生点到达处理装置的过程中，是通过密闭的管道进行输送的。气体输送所需的动力由风机提供。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，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。,3,第一节 净化系统的组成,局部排气净化系统,4,第一节 概述,一个完整的局部排气净化系统主要由五部分组成： 集气罩 风管 净化装置 风机 排气筒,局部排气净化系统,5,第二节 集气罩的设
2、计,一、集气罩及其形式 集气罩：是烟气净化系统污染源的收集装置。 形式：密闭罩、 排气柜、 外部集气罩、 接受式集气罩、 吹吸式集气罩。,6,第二节 集气罩的设计,一、集气罩及其形式 1、密闭罩 特点：与其他类型集气罩相比，所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内气流干扰。因此，设计中应优先选用。（防尘密闭罩）,7,第二节 集气罩的设计,一、集气罩及其形式 2、排气柜 排气柜也称箱式排气罩或柜式排气罩。 罩的一面可全部敞开或在罩上开有较大面积的操作孔。,特点是控制污染物扩散的效果较好，排气量比密闭罩大，但比其他罩型小。,8,第二节 集气罩的设计,一、集气罩及其形式 3、外部集气罩 安装在污染源
3、的附近 特点：结构简单，制造方便；排风量大、捕集效率较低。 型式：上部集气罩、下部集气罩、侧集罩、槽边集气罩,9,第二节 集气罩的设计,一、集气罩及其形式 3、外部集气罩,10,第二节 集气罩的设计,一、集气罩及其形式 4、接受式集气罩 生产过程或设备本身会产生或诱导一定的气流运动 尽可能把集气罩放在污染气流前方 在外形上和外部集气罩完全相同。,11,第二节 集气罩的设计,一、集气罩及其形式 5、吹吸式集气罩 外部集气罩与污染源的距离较大 在外部吸气罩的对面设置一吹气口 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泛的应用。,12,应用举例： 南昌大洪人管业公司对无缝钢管酸洗车间产
4、生的酸雾治理 背景：南昌大洪人管业公司2004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, 以清除金属表面的氧化层或杂质, 提高其光滑程度。为了提高酸洗质量, 减少酸洗时间, 通常要对酸液进行加温, 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设4个酸洗槽,槽的尺寸规格为: 14 000 1 000 900。硫酸为强酸, 硫酸酸洗过程中, 加热至60 以上时, 产生蒸汽、酸雾和酸蒸汽从酸洗槽中溢出。为此, 2004 年, 该公司对酸洗槽的酸雾进行治理。,13,应用举例： 南昌大洪人管业公司对无缝钢管酸洗车间产生的酸雾进行治理,14,第二节 集气
5、罩的设计,二、集气罩的性能 1、排风量的确定 一种是在工程设计中，为了达到设计目的，通过计算来确定集气罩的排气量 一种是运行中集气罩是否符合设计要求，可用现场测定的方法来确定,15,第二节 集气罩的设计,二、集气罩的性能 1、排风量的确定 a.排风量的测定方法,流量系数,16,第二节 集气罩的设计,二、集气罩的性能 1、排风量的确定 b.排风量的计算方法 控制速度法： 流量比法：,17,第二节 集气罩的设计,控制速度法： 控制速度：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速度。,18,第二节 集气罩的设计,流量比法： 按罩口污染气流(Q1)与吸风气流(
6、Q2)的合成求排风量(Q3) 。 Q3=Q1+Q2=Q1（1+K） 寻找合理的K值是流量比法的关键。 流量比K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。,计算公式见环保设备设计手册、大气污染控制技术手册,19,举例： 排气柜的排风量,排气柜的排风量，m3/s,排气柜污染气体发生量，m3/s,操作孔的面积，m2; 操作孔处的空气吸入速度, m/s; 安全系数，一般取1.051.10,20,第二节 集气罩的设计,二、集气罩的性能 2、压力损失的确定,压力损失，Pa,压力损失系数（罩子形状）,气体密度，kg/m3; 直管中的风速, m/s;,，见环保设备设计手册,21,第三节 管道
7、系统的设计,一、管道系统的布置 （1）管道要统一考虑、布置，力求做到简单紧凑，减少占地和空间，节省投资，利于安装、维护管理 （2）管道布置应力求顺直、减少阻力，尽量明装、集中成列、平行铺设，尽量沿柱子或墙铺设 （3）管道与墙、柱、设备和管道之间有一定的距离 （4）水平铺设的管道应有一定的坡度（0.002-0.005）,22,二、管道材料,23,三、管道系统的设计计算 确定管段的截面尺寸和阻力损失，求出总流量和总阻力损失，并以此选择适当的风机或泵，配备电动机。 1、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，m/s）,24,25,第三节 管道系统的设计,三、管道系统的设计计算 2、管
8、道直径的确定 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Q=4950 m3/h，气体密度为1.2 kg/m3，气体温度为20 ，所用管道为钢板。,26,解：取v=16 m/s，可求得D=330.7 mm 查全国通用通风管道计算表，选取定型化、统一规格的基本管径 取D=320 mm（外径）,27,解：除尘风管： D=320 mm（外径），则内径为317 mm，实际风速为17.1 m/s。,28,第三节 管道系统的设计,三、管道系统的设计计算 3、管道内流体的压力损失 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。 沿程压力损失：由于流体黏性和流体质点
9、之间或流体与管壁之间的摩擦而引起的压力损失 局部压力损失：流体流经局部管件，由于流速方向和大小的改变产生的压力损失,29,三、管道系统的设计计算 （1）沿程压力损失,沿程压力损失，Pa,摩擦阻力系数,管道长度，m,管道内气体平均速度，m/s,气体密度，kg/m3,风管的水力半径，m,30,三、管道系统的设计计算 （1）沿程压力损失 的确定 克里布洛克公式：,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烦琐的计算，常使用按上述公式绘制成的各种形式的计算表或图。,31,方法：全国通用通风管道计算表-除尘风管计算表,源自大气污染控制技术手册,32,例题：已知钢板制圆形风管，风量Q=
10、8600 m3/h，外径D=420 mm，气体密度=1.2 kg/m3，求比压损。 解：查表 Q=8385 m3/h，/d=0.0402 m-1 Q=8850 m3/h，/d=0.0401 m-1 利用内插法， /d=0.04015 m-1 Rl=/d*v2/2 =0.04015*16.52*1.2/2 =6.56 Pa/m,33,全国通用通风管道计算表适用条件： 钢板制圆形风道，大气压力1013 kPa、气体温度=20 、运动粘度=15.06*10-6 m2/s，管壁粗糙度K015 mm条件下得出的。,如：气体温度的修正,34,第三节 管道系统的设计,三、管道系统的设计计算 （2）局部压力损
11、失,局部压力损失，Pa,局部阻力系数,管件处断面气体流速，m/s,气体密度，kg/m3,局部压力损失在管道系统的总压力损失中占有很大比重。,35,三、管道系统的设计计算 局部阻力系数 环保设备设计手册 举例：渐扩管的局部阻力系数,36,37,三、管道系统的设计计算 4、并联管道的压力平衡 除尘系统，两分支管段的压力差应小于10%，其他通风系统应小于15%。 可采用调整支管管径的方法进行阻力平衡。,调整后的管径,调整前的管径,调整前的压损,调整后的压损,38,P1-2=216.9 Pa P8-2=152.8 Pa （P1-2 - P8-2）/P1-2 =29.7% 10% 调整后的管径：,39,
12、管路总压力损失,总压力损失，Pa,沿程压力损失，Pa,局部压力损失，Pa,40,41,42,净化系统总压力损失？,43,第三节 管道系统的设计,四、风机和电机的选择 1、风机的选择 （1）风量的计算,选择风机时的计算风量，m3/h,风量附加安全系数，一般管道系统取1.1，除尘系统取1.11.15,管网计算确定的排风量，m3/h,44,第三节 管道系统的设计,四、风机和电机的选择 1、风机的选择 （2）风压计算,选择风机时的计算风压，Pa,风压附加安全系数，一般管道系统取1.11.15，除尘系统取1.151.2,系统计算确定的总压力损失，Pa,45,第三节 管道系统的设计,风机样本 表 离心风机性能表,46,第三节 管道系统的设计,风机样本中给出的性能参数是在特定状况下得出的（压力 对于通风机T293 K）。,P0、T0：风机样本中的特定状况； P、T：实际运行中风机入口处气体的状态,47,第三节 管道系统的设计,风机样本 表 离心风机性能表,48,习题：某有色冶炼车间除尘系统管道布置如图所示，系统内空气平均温度为20 ，钢板管道的粗糙度为0.15 mm，气体密度为1.2 kg/m3，。要求确定该系统的管道尺寸和主干道沿程压力损失。（粉尘为重矿物粉尘）,49,50,除尘风道计算表,源自大气污染控制技术手册,
