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1、大气污染控制工程大气污染控制工程-第十第十三章净化系统的设计三章净化系统的设计13.113.1 净化系统的组成及设计的基本内容净化系统的组成及设计的基本内容- -13.1.113.1.1局部净化系统的组成局部净化系统的组成大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设计（1）集气罩）集气罩捕集污染气流捕集污染气流 性能对净化系统的经济技术指标有直接影响。因污染性能对净化系统的经济技术指标有直接影响。因污染 源设备机构和生产操作工艺的不同，其形式多种多样源设备机构和生产操作工艺的不同，其形式多种多样（2）风管）风管输送气流的管道输送气流的管道 使系统的设备和部件连成一个整体使系统的设备和部件连成一个整
2、体（3）净化设备：排气中污染物超标，净化处理后达标排放）净化设备：排气中污染物超标，净化处理后达标排放（4）通风机）通风机气体流动的动力设备气体流动的动力设备 防止磨损和腐蚀，置于净化设备后防止磨损和腐蚀，置于净化设备后（5）排气筒）排气筒排气装置排气装置 净化气排放在大气中扩散、稀释、悬浮或沉降到地面，净化气排放在大气中扩散、稀释、悬浮或沉降到地面， 保证地面浓度达标，排气管必须有一定高度。保证地面浓度达标，排气管必须有一定高度。 （6）附件）附件 图图13-1局部净化系统示意图局部净化系统示意图1.集气罩；集气罩；2.风管；风管；3.净化设备；净化设备；4.风机；风机；5.排气筒排气筒 1
3、3.2 13.2 集气罩设计集气罩设计-13.2.1 -13.2.1 集气罩的基本形式集气罩的基本形式4.4.接受式集气罩接受式集气罩 图图13-6 接受式集气罩接受式集气罩 a-热源上部伞状接受罩；热源上部伞状接受罩；b-砂轮机接受罩砂轮机接受罩大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设计 沿污染气流线方向设置集气罩口，污染气流可借助自身流动能量进入罩口 13.2 13.2 集气罩设计集气罩设计-13.2.1 -13.2.1 集气罩的基本形式集气罩的基本形式5.5.吹吸式集气罩吹吸式集气罩图图13-7 吹吸式集气罩吹吸式集气罩大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设计 特点：特点：吹出气流的速
4、度衰减很慢吹出气流的速度衰减很慢+ +气幕的作用使得室内空气混气幕的作用使得室内空气混入量减少，达相同控制效果，比单纯采用外部集气罩节入量减少，达相同控制效果，比单纯采用外部集气罩节约风量，不易受室内横向气流影响约风量，不易受室内横向气流影响 13.2 13.2 集气罩设计集气罩设计-13.2.2-13.2.2集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算 集气罩的主要技术经济指标集气罩的主要技术经济指标排气量和压力损失排气量和压力损失1.1.排气量的确定排气量的确定 （1 1）排气量的测定方法）排气量的测定方法 （m3/s） 大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设计式中：式中：qv 集气罩排风量
5、，集气罩排风量， m3/s； A0 罩口面积，罩口面积，m2； v0 罩口平均吸气速度，罩口平均吸气速度，m/s（实测）（实测） （m3/s） (动压法动压法) 或或 （m3/s）（）（静压法静压法） 式中：式中：v v 连接集气罩直管中的平均速度，连接集气罩直管中的平均速度， m/sm/s（实测）（实测） P Pd d 气流动压，气流动压，PaPa；（实测）；（实测） P Ps s 气流静压，气流静压，PaPa；（实测）；（实测） A A 直管断面面积，直管断面面积，m m2 2； 气体密度，气体密度，Kg/mKg/m3 3； 集气罩流量系数，集气罩流量系数，大气污染控制工程-第十三章 净化
6、系统的设计 13.2 13.2 集气罩设计集气罩设计 -13.2.2-13.2.2集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算13.2 集气罩设计集气罩设计-13.2.2-13.2.2集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算 13.2 13.2 集气罩设计集气罩设计-13.2.2-13.2.2集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算（2 2）排气量计算方法）排气量计算方法- -控制速度法控制速度法图图13-8 13-8 控制速度法控制速度法 控制点控制点吸气气流有吸气气流有效作用范围内的最远点效作用范围内的最远点 控制距离控制距离控制点距控制点距罩口的距离罩口的距离 控制速度控制速度VxVx：在罩
7、口前污：在罩口前污染物扩散方向任意点上均能使染物扩散方向任意点上均能使污染物随吸入气流进入罩内污染物随吸入气流进入罩内将其捕集所必需的最小吸气将其捕集所必需的最小吸气速度。速度。 13.2 13.2 集气罩设计集气罩设计-13.2.2-13.2.2集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算a.a.计算集气罩排气量计算集气罩排气量一般步骤：一般步骤： 工艺设备及操作要求工艺设备及操作要求集气罩形状及尺寸集气罩形状及尺寸罩口面积罩口面积A A0 0控制要求控制要求安排罩口与污染源相对位置安排罩口与污染源相对位置罩口几何中心和控制点距离罩口几何中心和控制点距离x大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设
8、计 13.2 13.2 集气罩设计集气罩设计-13.2.2-13.2.2集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算 b. b. 控制速度法计算排气量控制速度法计算排气量 关键确定关键确定？大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设计 控制速度控制速度VxVx和集气罩结和集气罩结构、安装位置及周围气流构、安装位置及周围气流运动情况（现场实测）。运动情况（现场实测）。 缺乏缺乏现场实测数据，参现场实测数据，参考表考表13-213-2、表、表13-313-3及相关及相关设计手册设计手册 13.2 13.2 集气罩设计集气罩设计-13.2.2-13.2.2集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算有害物散发
9、条件有害物散发条件举举 例例控制速度控制速度 / ms-1以轻微的速度散发到以轻微的速度散发到几乎是静止的空气几乎是静止的空气中中 蒸汽的蒸发，气体或烟从敞口容器蒸汽的蒸发，气体或烟从敞口容器中外逸，槽子的液面蒸发，如脱中外逸，槽子的液面蒸发，如脱油槽、浸槽等油槽、浸槽等0.250.5 以较低的速度散发以较低的速度散发到较平静的空气中到较平静的空气中 喷漆室内喷漆，间断粉料装袋，焊喷漆室内喷漆，间断粉料装袋，焊接台，低速胶带机运输，电镀槽，接台，低速胶带机运输，电镀槽，酸洗酸洗0.51.0 以相当大的速度散以相当大的速度散发到空气运动迅速发到空气运动迅速的区域的区域 高压喷漆，快速装袋或装桶，
10、往胶高压喷漆，快速装袋或装桶，往胶带机装料，破碎机破碎，冷落砂带机装料，破碎机破碎，冷落砂机机1.02.5 以高速散发到空气以高速散发到空气运动很迅速的区域运动很迅速的区域 磨床，重破碎机，在岩石表面工作，磨床，重破碎机，在岩石表面工作，砂轮机，喷砂，热落砂机砂轮机，喷砂，热落砂机2.510表表13-2 污染源的控制速度污染源的控制速度 13.2 13.2 集气罩设计集气罩设计-13.2.2-13.2.2集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算周围气流情况周围气流情况控制速度控制速度 / ms-1危害性小时危害性小时危害性大时危害性大时无气流或者容易安装挡板的地方无气流或者容易安装挡板的地方中
11、等程度气流的地方中等程度气流的地方较强气流的地方或者不安挡板的地方较强气流的地方或者不安挡板的地方0.200.250.250.300.350.400.250.300.300.350.380.50强气流的地方强气流的地方气流非常强的地方气流非常强的地方 0.5 1.0 1.0 2.5表表13-3 按周围气流情况及有害气体的危害性选择控制速度按周围气流情况及有害气体的危害性选择控制速度 13.2 集气罩设计集气罩设计-13.2.2-13.2.2集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算13.2 集气罩设计集气罩设计-13.2.2-13.2.2集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算 13.2 13.
12、2 集气罩设计集气罩设计-13.2.2-13.2.2集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算2.2.压力损失的确定压力损失的确定 集气罩的压力损失：集气罩的压力损失： （PaPa） 大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设计式中：式中： 集气罩压损系数；集气罩压损系数； Pd 连接直管中的动压，连接直管中的动压，Pa； v 连接直管中的风速，连接直管中的风速，m/s； 罩口处于大气压、全压为罩口处于大气压、全压为0时时（Pa） 式中：式中：Ps、Pd 分别为相连直管断面的静压和动压分别为相连直管断面的静压和动压求得：求得：集气罩流量系数由以上公式得出由以上公式得出 和和 关系：关系： 13.3
13、 管道系统设计-13.3.1-13.3.1管道系统压力损失计算管道系统压力损失计算1.1.管道内气体流动的压力损失管道内气体流动的压力损失 管道系统管道系统总压力损失总压力损失 = = （摩擦压力损失摩擦压力损失（沿程压损）（沿程压损）+ +局部压力损失局部压力损失）（1 1）摩擦压力损失）摩擦压力损失 流体流经断面的直管：流体流经断面的直管：大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设计(Pa)其中其中 (Pa/m) 13.3 管道系统设计-13.3.1-13.3.1管道系统压力损失计算管道系统压力损失计算 式中式中 Rm Rm 单位长度（单位长度（m m）管道的摩擦压力损失，简）管道的摩擦压力
14、损失，简称比压损，称比压损，Pa/mPa/m； 摩擦压损系数；摩擦压损系数； v v 管道内流体的平均流速，管道内流体的平均流速，m/sm/s； 气体密度气体密度/m/m3 3； RsRs管道的水力半径，管道的水力半径，m m；大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设计（m）(Pa/m)（ 2 2 ）局部压力损失）局部压力损失 一般用一般用动压头的倍数动压头的倍数表示，即：表示，即： （Pa）式中式中 局部压损系数（局部压损系数（实验确定实验确定或或查设计手册查设计手册） v 断面平均流速，断面平均流速，m/s 水力半径是指流体流经直管段时，流体的断面积水力半径是指流体流经直管段时，流体的断面
15、积A（m2）与润湿周边）与润湿周边x（m）之比值，即）之比值，即 直径为直径为d的圆管的圆管 13.3 管道系统设计-13.3.1-13.3.1管道系统压力损失计算管道系统压力损失计算3 3、管道系统压力损失计算、管道系统压力损失计算 目的： 确定管道断面尺寸和系统的压力损失 根据系统总风量和总压损选择通风机和电动机 方法：方法： 流速控制法流速控制法管道内气流速度为控制因素，计算管道内气流速度为控制因素，计算管径和压损管径和压损大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设计 13.3 管道系统设计-13.3.1-13.3.1管道系统压力损失计算管道系统压力损失计算计算步骤：计算步骤：（1 1）确
16、定抽风点位置、风量、净化装置、通风机和其他部件的规）确定抽风点位置、风量、净化装置、通风机和其他部件的规 格型号，风管材料等格型号，风管材料等（2 2）根据现场实际情况布置管道，绘制管道系统轴测图，进行管）根据现场实际情况布置管道，绘制管道系统轴测图，进行管 段编号，标注长度和风量段编号，标注长度和风量（3 3）确定管道内的气体流速）确定管道内的气体流速（4 4）根据系统各管段的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸）根据系统各管段的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸（5 5）按管内实际流速计算压力损失）按管内实际流速计算压力损失 （6 6）对并联管道进行压力平衡计算）对并联管道进行压力平衡计
17、算（7 7）计算管道系统的总压力损失）计算管道系统的总压力损失（8 8）根据系统的总风量、总压力损失选择通风机和电动机）根据系统的总风量、总压力损失选择通风机和电动机 13.3 管道系统设计-13.3.1-13.3.1管道系统压力损失计算管道系统压力损失计算通风机风量通风机风压所需电动机功率 13.3 管道系统设计-13.3.2-13.3.2管道系统布置及部件管道系统布置及部件1.管道系统布置 系统划分系统划分 管网配置管网配置 管道布置管道布置a.考虑的因素考虑的因素 输送气体（粉尘）的性质输送气体（粉尘）的性质操作制度操作制度回收处理（粉尘的资源化利用）回收处理（粉尘的资源化利用）相互距离
18、相互距离b.b.共用系统的基本条件共用系统的基本条件 污染物性质同，生产设污染物性质同，生产设备同步运转，污染物便备同步运转，污染物便于集中理；于集中理；污染物性质不同，生产设污染物性质不同，生产设备同步运转，允许不同备同步运转，允许不同污染物混合或污染物无污染物混合或污染物无回收价值场合；回收价值场合；同一工房中同步操作的污同一工房中同步操作的污染设备排风系统合并。染设备排风系统合并。c.c.不能用同一系统的几种情况不能用同一系统的几种情况不同排风点污染物混合有燃不同排风点污染物混合有燃爆可能，或形成毒性更大的爆可能，或形成毒性更大的污染物污染物不同污染物混合后，引起管不同污染物混合后，引起
19、管道结露或者设备堵塞；道结露或者设备堵塞；不同污染物混合后导致不同污染物混合后导致系统净化或回收效率下降系统净化或回收效率下降 主要技术问题：主要技术问题： 确保各支管间压力确保各支管间压力平衡，各吸风点达平衡，各吸风点达到设计要求风量到设计要求风量 管网布置方式：管网布置方式：干管配管：管网布置紧凑、干管配管：管网布置紧凑、占地小、投资省、施工方便，占地小、投资省、施工方便，应用较广泛应用较广泛 个别配管个别配管 ：吸尘点多的系：吸尘点多的系统管网，能起初净化作用，统管网，能起初净化作用，应设清灰装置应设清灰装置 环状配管：支管多、复杂管环状配管：支管多、复杂管网系统，支管间压力易于平衡，网
20、系统，支管间压力易于平衡，但存在管路较长、系统阻力增但存在管路较长、系统阻力增加等问题加等问题管道布置的一般原则管道布置的一般原则除尘管道布置原则除尘管道布置原则 13.3 管道系统设计-13.3.2-13.3.2管道系统布置及部件管道系统布置及部件图图13-12 13-12 管网配置方式管网配置方式（a a）干管配置方式）干管配置方式 （b b）个别配置方式（）个别配置方式（c c）环状配置方式）环状配置方式 13.3 管道系统设计-13.3.2-13.3.2管道系统布置及部件管道系统布置及部件 2.2.管道和部件管道和部件（1 1）管道材料和连接）管道材料和连接管道材料管道材料 钢板钢板、
21、砖、砖混凝土混凝土炉渣石膏板炉渣石膏板木板、石棉木板、石棉板硬聚板硬聚氯乙烯氯乙烯板板管道连接管道连接 焊接焊接 法兰连接法兰连接大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设计（2 2）管道系统部件）管道系统部件异形管件、阀门、异形管件、阀门、清灰孔、检修平台、清灰孔、检修平台、管道加固筋、管道加固筋、测孔、管道支吊架测孔、管道支吊架 13.3 管道系统设计-13.3.2-13.3.2管道系统布置及部件管道系统布置及部件3.管道热补偿管道热补偿 高温烟气管道系统，高温烟气管道系统， 管道产生应力管道产生应力 设备振动设备振动 设备热膨胀位移设备热膨胀位移 基于以上三点，需要对高基于以上三点，需要对
22、高 温烟气管道系统进行热补温烟气管道系统进行热补 偿设计偿设计 （1）管道热伸长量计算）管道热伸长量计算 （mm） 式中：式中：管材线膨胀系数，管材线膨胀系数， 对普碳钢对普碳钢 =0.012（mm/m）；）； l 两个固定支架间的管道两个固定支架间的管道 长度，长度，m； t1、t2管壁最高温度、管壁最低管壁最高温度、管壁最低 温度，温度， t2一般取环境冬季一般取环境冬季室外采暖计算温度。室外采暖计算温度。 （2）管道热补偿设计）管道热补偿设计 自然补偿自然补偿 利用管道自然转弯管段利用管道自然转弯管段 来吸收管道伸长形变来吸收管道伸长形变 补偿器补偿补偿器补偿 高温烟气净化系统常用高温烟
23、气净化系统常用 的补偿方式的补偿方式 13.3 管道系统设计-13.3.3-13.3.3管道系统保温、防腐和防爆管道系统保温、防腐和防爆1.1.管道系统保温管道系统保温 目的：减少输送过程中的热量损耗或防止烟气结露目的：减少输送过程中的热量损耗或防止烟气结露 而影响系统正常运行而影响系统正常运行主要内容：选择保温材料、计算保温层厚度、设计保主要内容：选择保温材料、计算保温层厚度、设计保温层结构温层结构（1 1）保温材料的选择）保温材料的选择 基本条件基本条件 绝热性能好、导热系数低，具有较高耐热性；绝热性能好、导热系数低，具有较高耐热性； 孔隙率大、密度小、具有一定的机械强度、吸水孔隙率大、密
24、度小、具有一定的机械强度、吸水率低、不腐蚀金属；率低、不腐蚀金属； 成本较低、便于安装。成本较低、便于安装。（2）保温结构设计）保温结构设计保温层保温层保护层保护层保温结构保温结构保温结构有以下几种：保温结构有以下几种： 预制结构预制结构 包扎结构包扎结构 填充结构填充结构 喷涂结构喷涂结构 13.3 管道系统设计-13.3.3-13.3.3管道系统保温、防腐和防爆管道系统保温、防腐和防爆2.2.管道系统防腐管道系统防腐 （1 1）防腐涂料：）防腐涂料：次要成膜次要成膜物质物质成膜物质成膜物质辅助成膜物质辅助成膜物质防腐涂料防腐涂料大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设计（2 2）防腐材料）
25、防腐材料常用的有：硬聚氯乙烯塑料、玻常用的有：硬聚氯乙烯塑料、玻璃钢和其他复合、衬里材料璃钢和其他复合、衬里材料 内防腐：管道和设备内用涂料，以阻隔内防腐：管道和设备内用涂料，以阻隔内部腐蚀介质的腐蚀内部腐蚀介质的腐蚀涂料保护涂料保护 外防腐：管道和设备外用涂料，以阻隔外防腐：管道和设备外用涂料，以阻隔大气中腐蚀介质腐蚀大气中腐蚀介质腐蚀 13.3 管道系统设计-13.3.3-13.3.3管道系统保温、防腐和防爆管道系统保温、防腐和防爆可燃气体可燃气体或易燃易或易燃易爆粉尘爆粉尘 ？采取防爆措施采取防爆措施大气污染控制工程-第十三章 净化系统的设计 防爆措施防爆措施加强可燃物浓度的检测与控制加
26、强可燃物浓度的检测与控制 安装必要的检测仪器、加大设计风量安装必要的检测仪器、加大设计风量 消除火源消除火源 选用防爆风机；防爆型电器元件、开关、选用防爆风机；防爆型电器元件、开关、电机；提前消除铁屑等异物电机；提前消除铁屑等异物 阻力与泄爆措施阻力与泄爆措施 a.管内最低流速大于气体燃烧时火焰管内最低流速大于气体燃烧时火焰 传播速度，防止火焰传播传播速度，防止火焰传播 b.管道上装设内有数层金属网或砾石管道上装设内有数层金属网或砾石 的阻火器，防止火焰在设备间传播的阻火器，防止火焰在设备间传播 c.在可燃物易积聚的部位设泄爆孔或在可燃物易积聚的部位设泄爆孔或 泄爆门泄爆门 设备密封和厂房通风设备密封和厂房通风 加强厂房通风，保证车间内的可燃物加强厂房通风，保证车间内的可燃物 浓度不致达到危险的程度。浓度不致达到危险的程度。
