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1、大气污染控制工程目录1.概述 11.1 课程设计的目的与意义 11.2 课程设计原则和相关标准 11.2.1 设计原则 11.2.2 除尘设计的相关标准 11.3 课程设计内容 22.粉尘的物理性质 32.1 粉尘的密度 32.2 粉尘的安息角与滑动角32.3 粉尘的比表面积 42.4 粉尘的含水率 42.5 粉尘的润湿性 42.6 粉尘的荷电性及导电性 42.6.1 粉尘的荷电性 52.6.2 粉尘的导电性 52.7 粉尘的粘附性 52.8 粉尘的自燃性和爆炸性 5大气污染控制工程2.8.1 粉尘的自燃性 52.8.2 粉尘的爆炸性 63.集气罩的设计和风量计算 73.1 集气罩设计的基本原
2、则73.2 集气罩的结构形式选择73.2.1 密闭罩 73.2.2 排气柜 83.2.3 外部集气罩 83.2.4 接受式集气罩 93.2.5 吸收式集气罩 93.2.6 小结94.除尘器的选择 34.1 除尘器的合理选择 124.1.1 除尘器的选择原则124.1.2 小结144.2 袋式除尘器的介绍和相关参数的计算144.2.1 袋式除尘器的除尘原理164.2.2 袋式除尘器的清灰方式204.2.3 袋式除尘器的滤料23大气污染控制工程5.管道的设计与计算 255.1 管径的选择 255.2 管径的选择 286.风机的选择 326.1 管径的选择 326.2 管径的选择 326.3 管径的
3、选择 32大气污染控制工程4第一章第一章 概述概述1.1 课程设计的目的与意义课程设计的目的与意义通过本课程设计，掌握大气污染控制工程课程各基本原理和基本设计方法的应用，培养环境工程专业学生解决实际问题的能力。结合前续课程大气污染控制工程的内容，本课程内容为，运用各种污染物的不同控制、转化、净化原理和设计方法，进行除尘、脱氮、除硫等大气污染控制工程设计，使学生在大气污染控制工程方面得到工程训练。同时通过课程设计锻炼，让学生的绘图能力得以锻炼，为毕业设计及工作积累经验。 （1）巩固大气污染控制工程课堂中所学理论知识；（2）掌握除尘系统设计的基本方法；（3）提高工程设计中资料运用、数据计算方法和计
4、算机绘图能力。1.2 课程设计原则和相关标准课程设计原则和相关标准1.2.1 设计原则设计原则 （1）严格执行国家有关环境保护的各项规定，确保排出气体指标达到国家及地方有关污染物排放标准； （2）工艺成熟、简单明了，节省投资费用；（3）避免二次污染，满足安全要求； 1.2.2 除尘设计的相关标准除尘设计的相关标准 （1） 环境空气质量标准(GB3095-1996)； （2） 大气污染综合排放标准(GB16297-1996);大气污染控制工程5（3） 全国通用通风管道计算手册 ；（4） 除尘工程设计手册1.3 课程设计内容课程设计内容（1）车间面积和两台产尘设备(见附图)；120006000;1
5、200600800;（2）产生轻矿物粉尘并以较低速度发散到尚属平静的空气中；（3）污染源气体含尘浓度 4g/m3，密度 1.2g/cm3，温度 20oC，大气压力 1.013105Pa；（4）伞形罩口距污染源表面 200mm；（5）管道和集气罩用钢板制作，钢管相对粗糙度 0.15，排气筒距地面 12m；（6）采用自选除尘器;图 1.1 课程设计题目大气污染控制工程6第二章第二章 粉尘的物理性质粉尘的物理性质 2.1 粉尘的密度粉尘的密度 单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度，单位 kg/m3。根据粉尘测定条件及应用条件的不同，可分为真密度和堆积密度。 （1）真密度 将粉尘颗粒表面及其内部的空气排出
6、后测得的粉尘自身的密度，称为真密度。以 p表示。 （2）堆积密度 固体磨碎形成的粉尘，在表面末氧化时，其真密度与母料密度相同。呈堆积状的舶粉尘(即粉体)，每个颗粒及颗粒之间的空隙中皆含有空气。一般将包括物体颗粒间气体空间在内的粉体密度称为堆积密度用 b表示。 2.2 粉尘的安息角与滑动角粉尘的安息角与滑动角 （1）安息角：粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积成一个圆锥体，圆锥体母线与水平面的夹角称为粉尘的安息角。也称动安息角或堆积角。 （2）滑动角：指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角，也成静安息角。 影响粉尘安息角和滑动角的因素主要有：粉尘粒径、含
7、水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度及粉尘粘性等。对于一种粉尘，粒径越小，安息角越大；粉尘含水率增加，安息角增大；表面越光滑和越接近球形的颗粒，安息角越小。2.3 粉尘的比表面积粉尘的比表面积 粉状物料的许多理化性质，往往与其表面积大小有关，细颗粒大气污染控制工程7往往表现出显著的物理、化学活动性。 粉尘的比表面积定义为单位体积(或质量)粉尘所具有的表面积。以粉尘自身体积(即净体积)表示的比表面积。2.4 粉尘的含水率粉尘的含水率 粉尘中的水分包括附着在颗粒表面上的和包含在凹坑处与细孔中的自由水分，以及紧密结合在颗粒内部的结合水分。 粉尘中的水分含量，用含水率 w 表示，指粉尘中所含水分质量与粉尘
8、总质量（包括干粉尘与水分）之比。2.5 粉尘的润湿性粉尘的润湿性 粉尘颗粒能否与液体相互附着或附着难易的性质称为粉尘的润湿性。当尘粒与液体接触时，接触面能扩大而相互附着，就是能润湿；反之，接触面趋于缩小而不能附着，则是不能润湿。一般根据粉尘能被液体润湿的程度将粉尘大致分为两类：容易被水润湿的亲水性粉尘，难以被水润湿的疏水性粉尘。粉尘的润湿性与粉尘的性质，如粒径，生成条件、温度、含水率、表面粗糙度、荷电性等有关，还与液体的表面张力、尘粒和液体间的粘附力及相对运动速度等有关。此外，粉尘的润湿性还随压力的增加而增加，随温度升高而减小，随液体表面张力减小而增强。各种湿式除尘装置主要是依靠粉尘与水的润湿
9、作用来捕集粉尘的。2.6 粉尘的荷电性及导电性粉尘的荷电性及导电性 2.6.1 粉尘的荷电性粉尘的荷电性 粉尘在其产生及运动过程中，由于相互碰撞、摩擦、放射线照射、大气污染控制工程8电晕放电及接触带电体等原因，几乎总是带存一定量的电荷。粉尘荷电后将改变其某些物理性质，如凝聚性、附着性及在气体中的稳定性等。粉尘的荷电量随温度增高、表面积加大和含水率减小而增大、还与其化学成分等有关。2.6.2 粉尘的导电性粉尘的导电性 粉尘的导电性与金属导线类似，用比电阻 d 表示，粉尘的导电机制有两种，取决于粉尘、气体的温度和组成成分。在表面导电占优势的低温范围内，粉尘比电阻称为表面比电阻，其值随温度升高而增大
10、，随含水率增大而减小；在容积导电占优势的高温范围内、粉尘比电阻称为容积比电阻，其值随温度升高而减小；在两种导电机制皆重要的中间温度范围内，粉尘比电阻是表面比电阻和容积比电阻的合成。其值最高。2.7 粉尘的粘附性粉尘的粘附性 粉尘颗粒附着在固体表面上、或者颗粒彼此相互附着的现象称为粘附。后者也称自粘。附着强度，即克服附着现象所需要的人力(垂直作用在粒粒重心上)称为粘附力。粉尘的粘附是一种常见的实际现象，既有共其有利的一面，也有其有害的一向。 2.8 粉尘的自燃性和爆炸性粉尘的自燃性和爆炸性 2.8.1 粉尘的自燃性粉尘的自燃性 自燃指粉尘在常温下存放过程中自然发热，此热量经长时间的积累，达到该粉
11、尘的燃点而引起的燃烧现象。 2.8.2 粉尘的爆炸性粉尘的爆炸性 大气污染控制工程9这里所说的爆炸是指可燃物的剧烈氧化作用、在瞬间产生大量的热量和燃烧产物，在空间造成很高的温度和压力，故称为化学爆炸。可燃物包括可燃粉尘、可燃气体和蒸气等。引起可燃物爆炸必须具备的条件有两个：一是由可燃物与空气或氧构成的可燃混合物达到一定的浓度；二是存在能量足够的火源。 可燃混合物中可燃物的浓度，只有在一定范围内才能引起爆炸。能够引起可燃混合物爆炸的最低可燃物浓度、称为爆炸浓度下限；最高可燃物浓度称为爆炸浓度上限。在可燃物浓度低于爆炸浓度下限或高于爆炸浓度上限时，均无爆炸危险。由于上限浓 度值过大(如糖粉在空气中
12、的爆炸浓度上限为 135kgm3)，在多数场合下都达不到，故实际意义不大。此外,有些粉尘与水接触后会引起自燃或爆炸，如镁粉、碳化钙粉等；有些粉尘互相接触或混合后也会引起爆炸磷、锌粉与镁粉等。大气污染控制工程10第三章第三章 集气罩的设计和风量计算集气罩的设计和风量计算3.1 集气罩设计的基本原则集气罩设计的基本原则（1）局部集气罩应尽可能靠近污染源，使污染源局限于较小的空间，尽可能减小其吸气范围，便于捕集合和控制。（2）集气罩的吸气气流方向应尽可能与污染气流运动方向一致（3）已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区。设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围。（4）集气罩应力求结构简单、造价低，便
13、于制作安装和拆卸维修。（5）与工艺密切相结合，使局部排风罩的配置与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作（6）要尽可能避免或减弱干扰气流，如穿堂风、送风气流等对吸气气流的影响。3.2 集气罩的结构形式选择集气罩的结构形式选择3.2.1 密闭罩密闭罩大气污染控制工程11密闭集气罩简称密闭罩，是将污染物发生源的局部或整体密闭起来的集气罩。其作用原理是，使污染物的扩散限制在一个很小的密闭空间内，并通过从罩子排出一定量的空气，使罩内保持一定的负压，让罩外的空气经罩上的缝隙流入罩内，以达到防治污染物外逸的目的。其优点是所需排气量最小，控制效果最好，且不受车间内横向气流的干扰。一般的粉尘发生源多采用密闭罩。
14、按其结构特点，可分为局部密闭罩、整体密闭罩和大容积密闭罩等三种。大容积密闭罩也称密闭小室，特点是罩内容积大，可以缓冲气尘气流，减小局部正压，设备检修可以在罩内进行。适用于多点产尘、阵发性产尘、产尘气流速度大的设备和地点。与其他类型集气罩相比，所需排风量最小，控制效果最好，且不受是被横向气流的干扰。3.2.2 排气柜排气柜排气柜也称柜式排风罩。由于生产工艺的需要，在罩上开有较大的操作孔。操作时，通过孔口吸入的气体来控制污染物的外逸。其捕集机理跟密闭罩相类似，即将有害气体发生源围挡在柜状空间内，可视为开有较大孔口的密闭罩。化学试验室大气污染控制工程12的通风柜和小零件喷漆箱就是排气柜的典型代表。其
15、特点是控制效果好，排风量比密闭罩大，而小于其他形式的集气罩。3.2.3 外部集气罩外部集气罩通过罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起来的集气罩。其结构简单，制造方便；但所需排风量较大，且易受室内横向气流的干扰，捕集效率较低。3.2.4 接受式集气罩接受式集气罩接受由生产过程（如热过程、机械运动过程）中产生或诱导出来的污染气流的一种排气罩。罩口外的气流运动不是由于罩子的抽吸作用，而是由于生产本身过程产生。该种集气罩沿污染气流流线方向设置集气罩口，污染气流可借助自身的流动能量进入罩口。3.2.5 吸收式集气罩吸收式集气罩接受由生产过程（如热过程、机械运动过程）中产生或诱导出来的污染气流的一
16、种排气罩。其罩口外的气流运动不是由于罩子的抽吸作用，而是由于生产本身过程产生。3.2.6 小结小结根据本次课程设计的要求可知，由于是产生轻矿物粉尘并以较低速度发散到尚属平静的空气中。所以，从经济角度考虑，只需选大气污染控制工程13择外部集气罩即可。又由于该机床为矩形，所以选择矩形伞形罩。相关参数的计算如下：图 3.1 外部集气罩图长边：A = + 0.4 短边： （h 为伞形罩口距污染源表面的距离） = + 0.4 (S 为罩口面积)12= 0.25 = 1.2 + 0.4 0.2 = 1.28 = 0.6 + 0.4 0.2 = 0.68 = = 1.28 0.68 = 0.87042= 0.25 0.8704 = 0.233取 = 40则1= 0.432由污染物是轻矿物粉尘并以较低速度发散到尚属平静的空气大气污染控制工程14中，可知取 Vx为 0.75m/s1 排风量 =
