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1、大氣污染控制工程 (12) 6.5 世界環(huán)境日 聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署每年 6月 5日選擇一個(gè)成 員國(guó)舉行 “ 世界環(huán)境日 ” 紀(jì)念活動(dòng)，發(fā)表 環(huán)境現(xiàn)狀的年度報(bào)告書(shū) 及表彰 “ 全球 500佳 ” 。 并根據(jù)當(dāng)年的世界主要環(huán)境問(wèn)題及環(huán)境熱 點(diǎn)，有針對(duì)性地制定每年的 “ 世界環(huán)境日 ” 主題。 6.5 世界環(huán)境日 聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署確定今年 “ 六 五 ” 世界 環(huán)境日主題為 “ 綠色經(jīng)濟(jì)，你參與了嗎？ ” 中國(guó)主題為 “ 綠色消費(fèi) 你行動(dòng)了嗎？ ” 旨 在強(qiáng)調(diào)綠色消費(fèi)的理念，喚起社會(huì)公眾轉(zhuǎn) 變消費(fèi)觀念和行為，選擇綠色產(chǎn)品，節(jié)約 資源能源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。 昨天任務(wù)完成了嗎？ 仔細(xì)閱讀設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，清楚設(shè)計(jì)
2、任務(wù)和步 驟； 收集資料，了解水泥生產(chǎn)工藝； 收集資料，了解水泥企業(yè)除塵現(xiàn)狀。 完成實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)報(bào)告。 今天的任務(wù) 完成設(shè)計(jì)內(nèi)容之一：水泥廠除塵概述。 收集資料，了解污染源性質(zhì)特點(diǎn)。 12 凈化裝置選擇設(shè)計(jì)運(yùn)行與管理 12.1 凈化系統(tǒng) 12.2 集氣罩的設(shè)計(jì) 12.3 管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12.4 凈化裝置及其選擇 12.1 凈化系統(tǒng) 工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的污染物質(zhì)，不但會(huì) 污染周?chē)h(huán)境，還會(huì) 污染車(chē)間空氣 直接 危害工人的身體健康。 車(chē)間空氣污染物是依附于氣流運(yùn)動(dòng)而擴(kuò)散 的，因此只要控制車(chē)間的氣流運(yùn)動(dòng)，也就 控制污染物的擴(kuò)散，這種通過(guò)控制車(chē)間的 氣流運(yùn)動(dòng)而達(dá)到控制污染的目的的方法 - 工業(yè)通風(fēng)技術(shù)
3、。 工業(yè)通風(fēng) 局部通風(fēng) -用集氣裝置將污染源排放的污染空氣收 集起來(lái)，通過(guò)凈化之后排放到室外。 全面通風(fēng) -用清潔空氣稀釋室內(nèi)受污染的空氣，以 保證車(chē)間崗位工人的身體健康。 12.1.1 全面通風(fēng) 污染源多而又分散，污染物又不易收集，不 能有組織排放 -通入清潔空氣，稀釋污染 物，并把污染物帶出車(chē)間。 自然通風(fēng) -門(mén)窗通風(fēng) 機(jī)械通風(fēng) -軸流風(fēng)機(jī) 自然通風(fēng) 機(jī)械通風(fēng) 無(wú)動(dòng)力通風(fēng)器 利用室內(nèi)外的空氣對(duì)流 來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)渦輪旋轉(zhuǎn)。 優(yōu)良的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì) 使通風(fēng)器在微弱的氣流 下也能轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)通風(fēng)器 渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生離心 力，通風(fēng)器下方熱空氣、 廢氣從葉片間隙排出。 12.1.1 全面通風(fēng) 滿(mǎn)足全面通風(fēng)的要
4、求，必須有： （ 1）足夠的 通風(fēng)換氣量 ； （ 2）有合理的 氣流組織 （換氣方式方法） 12.1.1 全面通風(fēng) (1)全面通風(fēng)換氣量 L(m3/h) 保證室內(nèi)空氣中污染物濃度不超標(biāo) 污染物濃度 = m(散發(fā)量 )/L（流量） +清潔空氣中該污染物濃度 C0 污染物環(huán)境濃度標(biāo)準(zhǔn) Cb m/L+C0 Cb Lm/ （ Cb-C0） Lm/ （ Cb-C0） 有多種污染物時(shí)，分別計(jì)算，取其中最大 值作車(chē)間的全面換氣量。 取最大換氣量 L (2)氣流的組織 送風(fēng)口應(yīng)設(shè)在有害物質(zhì)濃度較小的區(qū)域； 排風(fēng)口應(yīng)設(shè)在污染源附近或有害物質(zhì)濃度 高的區(qū)域，盡可能排到室外。 廢氣流不能途徑工人崗位。 (2)氣流的
5、組織 全面通風(fēng) 全面通風(fēng)沒(méi)有凈化廢氣，排出室外污染大氣 -直接作用：保護(hù)職工的身體健康，而不 是 “ 保護(hù)環(huán)境 ” -不是氣態(tài)污染物控制的首選方案，首選 “ 局部通風(fēng) ” 。 還可理解為是局部通風(fēng)之后沒(méi)有辦法的辦法 12.1.2 局部通風(fēng) -用集氣裝置將污染源排放的污染氣體收 集起來(lái)，通過(guò)凈化之后排放到室外 局部排氣凈化系統(tǒng) P315 (1)集氣罩 ：收集廢氣的罩 -污染物捕集裝置 -其性能的好壞對(duì)凈化系統(tǒng)的 技術(shù)經(jīng)濟(jì) 指標(biāo) 和 凈化效果 有直接的影響。 (2)風(fēng)管 ：通風(fēng)管道 -輸送氣體的管道。通過(guò) 風(fēng)管將整個(gè)凈化系統(tǒng)連成一體。 (3)凈化設(shè)備 ：除塵器、吸收塔等。 (4)風(fēng)機(jī) ：使氣體流動(dòng)
6、的動(dòng)力設(shè)備。 (5)煙囪 ：排氣裝置 -使落地濃度不超標(biāo)。 12.2 集氣罩 12.2.1 集氣罩（通風(fēng)罩、排氣罩）型式 按作用原理分 ，有外部吸氣罩、接受式排風(fēng)罩 和吹吸式排風(fēng)罩等； 按罩子形式分 ，有密閉罩、傘形罩、柜式排風(fēng) 罩（排風(fēng)柜）和槽邊排風(fēng)罩等； 按結(jié)構(gòu)型式及密閉范圍分 ，有局部密閉罩、整 體密閉罩和大容積密閉罩等。 集氣罩布局 布局： 可以安裝在污染源的上方、下方或側(cè)面 -對(duì)生產(chǎn)工藝不能產(chǎn)生影響。 （ 1）密閉罩 P318 將污染物發(fā)生源的 局部或整體密閉。 原理是，使污染物 擴(kuò)散限制在一個(gè)很 小的密閉空間，并 通過(guò)從罩子排出一 定量的空氣，使罩 內(nèi)保持一定的負(fù)壓， 讓罩外的空氣
7、經(jīng)罩 上的縫隙流入罩內(nèi)， 以防治污染物外逸 的目的。 （ 1）密閉罩 密閉罩優(yōu)點(diǎn) （ 1）所需排氣量最小，控制效果最好； （ 2）不受車(chē)間內(nèi)橫向氣流的干擾； 一般的粉塵發(fā)生源多采用密閉罩。 大容積密閉罩也稱(chēng)密閉小室，特點(diǎn)是罩內(nèi) 容積大，可以緩沖含塵氣流，減小局部正 壓，設(shè)備檢修可以在罩內(nèi)進(jìn)行。 （ 2）排氣柜 箱式集氣罩 ， 如化學(xué)實(shí)驗(yàn)室 通風(fēng)櫥 側(cè)向 半封閉 上部排風(fēng)通風(fēng)柜 下部排風(fēng)柜式排風(fēng)罩 上下聯(lián)合排風(fēng)柜式排風(fēng)罩 當(dāng)通風(fēng)柜內(nèi)既有發(fā)熱體，又產(chǎn)生密度大小 不等的有害氣體時(shí)，應(yīng)在柜內(nèi)上、下部均 設(shè)置排氣點(diǎn)，并裝設(shè)調(diào)節(jié)閥，以便調(diào)節(jié)上、 下部排風(fēng)量的比。 （ 3）外部罩 P320 外部集氣罩 -不
8、和設(shè)備連接在一起 無(wú)法密閉，在污染源附近設(shè)罩 （ 4）接受罩 用于污染空氣 有一定的運(yùn)動(dòng) 軌跡的情況。 （ 5）吹吸罩 一吹一吸，控制距離較大 -吸氣流衰減較 快 P322圖 12.8 （ 5） 槽邊排風(fēng)罩 （ 5）吹吸罩 吹吸罩 12.2.2 集氣罩的設(shè)計(jì) P322 （ 1）排風(fēng) 量測(cè)定 現(xiàn)有系統(tǒng) 用動(dòng)壓法 和靜壓法。 改書(shū) 21 2Pd v 2 Pdv 22 PsPd Q S v S S Pd Ps 流 量 系 數(shù) （ 2）排風(fēng)量計(jì)算方法 *A 控制速度法 控制點(diǎn) -擴(kuò)散速度為零的位置 控制速度 ux-吸走控制點(diǎn)處污染物的最小 吸氣速度 控制距離 -控制點(diǎn)距罩口的距離 A 控制速度法 控制
9、速度 ux確定后，再根據(jù)不同形式集氣 罩的氣流衰減規(guī)律，求得罩口氣流速度 u0， 然后求所需排風(fēng)量。 P324 表 12.2 （ 2）排風(fēng)量計(jì)算方法 *B 流量比法 排風(fēng)量 Q =Q1(廢氣量 )+Q2（周?chē)諝馕肓浚?=Q1（ 1+Q2/Q1） =Q1（ 1+K） 流量比 K=Q2/Q1 K值應(yīng)該盡量小，采用 臨界流量比 Km 臨界流量比 Km 臨界流量比 Km-保證污染物不溢出罩外的 最小 K值 . 臨界流量比 Km和污染物發(fā)生量無(wú)關(guān) ，只和 污染源和集氣罩的相對(duì)尺寸有關(guān)。 臨界流量比 Km可以參看有關(guān)設(shè)計(jì)資料 . 例 :P325 昨天的任務(wù)是否完成？ 完成設(shè)計(jì)內(nèi)容之一：水泥廠除塵概述。
10、 收集資料，了解污染源性質(zhì)特點(diǎn)。 今天的任務(wù) 完成設(shè)計(jì)內(nèi)容之二：設(shè)計(jì)點(diǎn)情況分析。 收集除塵設(shè)備資料，查閱水泥除塵技術(shù)規(guī) 范。 12.2.3集氣罩設(shè)計(jì)方法 P327 (1)集氣罩盡可能包圍或靠近污染源 ，使污 染物的擴(kuò)散限制在最小范圍內(nèi)，盡可能減 小吸氣范圍，防止橫向氣流的干擾，減小 排風(fēng)量。 (2)集氣罩的吸氣氣流方向應(yīng)盡可能與污染 源污染氣流運(yùn)動(dòng)方向一致 ，以充分利用污 染氣流的初始動(dòng)能。 (3)在保證控制污染的條件下，盡量減少集 氣罩的開(kāi)口面積 ，使風(fēng)量最小。 集氣罩的設(shè)計(jì)方法 P336 (4)集氣罩的吸氣氣流不允許通過(guò)人的呼吸 區(qū)再進(jìn)入集氣罩內(nèi) ，設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮操 作人員的位置和活動(dòng)范
11、圍。 (5)集氣罩的布置應(yīng)與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)一致 ， 力求不影響工藝操作和設(shè)備檢修。 (6)集氣罩應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用 而造 價(jià)低，并便于制作安裝和拆卸維修。 (7)要盡可能避免或減弱干擾氣流 如逆風(fēng)氣 流等對(duì)吸氣氣流的影響。 12.3 管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12.3.1 管道系統(tǒng)的配置 管道 -氣體有組織輸送的通道，它將集氣 罩、風(fēng)機(jī)、凈化設(shè)備、煙囪串聯(lián)起來(lái)。 通風(fēng)管道一般用 薄鋼板 制作，特殊場(chǎng)合也 有用塑料的，用磚砌的，以及混凝土。 管道斷面 管道斷面分 圓形 和矩形兩種。 通常最常用的是圓形管 ，因?yàn)橄嗤瑪嗝娣e 時(shí)，圓形管： （ 1）材料較??； （ 2）壓損較??； 管道系統(tǒng)布置原則 劃分系統(tǒng)
12、原則 ，下列情況不能合為一個(gè)凈 化氣流，應(yīng)分開(kāi)處理 污染物混合后有引起燃燒或爆炸危險(xiǎn)的； 不同溫度和濕度氣體，混合后可能引起管 道內(nèi)結(jié)露的； 因粉塵或氣體性質(zhì)不同，共用一個(gè)系統(tǒng)會(huì) 影響回收凈化效率的。 管道系統(tǒng)布置原則 管道敷設(shè)的原則 應(yīng)盡量明裝，以便檢修（少用暗裝）； 盡量集中排列，沿墻或柱平行敷設(shè)（方便安 裝管理）； 和墻、柱、梁、設(shè)備間應(yīng)留有一定距離 10-15cm； -方便施工，檢修，以及考慮熱脹冷縮。 管道系統(tǒng)布置原則 管道敷設(shè)的原則 水平管道應(yīng)有一定的坡度 0.002 0.005 -防止積塵，方便放水。 -最好大于安息角。 管道系統(tǒng)布置原則 管道支撐原則 單獨(dú)設(shè)支架或吊架支撐 (不
13、應(yīng)直接壓在設(shè) 備上 ) 焊接縫位置應(yīng)布置在施工方便和受力較小 地方 ,修補(bǔ)方便 ,焊縫與支架距離不應(yīng)小于 管徑，至少 200mm 管道系統(tǒng)布置原則 管道聯(lián)接原則 為方便檢修和安裝 ,應(yīng)設(shè)置足夠數(shù)量的活 接頭。 穿墻、穿樓板的管段不得有焊縫。 管道系統(tǒng)布置原則 分支管間的壓力平衡原則 -合理分配風(fēng)量，以保證各吸氣點(diǎn)達(dá)到設(shè) 計(jì)風(fēng)量。 -阻力平衡、閥門(mén)控制（管道） 排氣管布置原則 排出口高出周?chē)ㄖ?2-4m 方便檢測(cè) 12.3.2 管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)步驟 P329 （ 1）根據(jù)生產(chǎn)工藝確定吸風(fēng)點(diǎn)及風(fēng)量，選擇凈 化裝置，進(jìn)行管道配置，選擇管道材料等； （ 2）繪制管道系統(tǒng)軸側(cè)圖 P336，對(duì)各
14、管段進(jìn)行 編號(hào)，標(biāo)注各管段的長(zhǎng)度和風(fēng)量。 設(shè)計(jì)步驟 P329 （ 3）選擇合理的管道內(nèi)流體流速 -根據(jù)管 材和粉塵性質(zhì)。 P330表 12.5 （ 4）根據(jù)各管段的風(fēng)量和選定的流速確定各 管段的管徑 (或斷面尺寸 )。 （ 5）計(jì)算各管段的摩擦阻力和局部阻力。確 定最大阻損管路。 設(shè)計(jì)步驟 P329 （ 6）對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡。除塵系統(tǒng)要 求兩支管的阻力差不超過(guò) 10，以保證各 支管的風(fēng)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 （ 7）計(jì)算系統(tǒng)總阻力。根據(jù)系統(tǒng)總阻力和總 風(fēng)量選擇風(fēng)機(jī)。 （ 1）管段流速選擇 P330 風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速對(duì)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性有較大影響 。 流速高 、風(fēng)管斷面小、材料消耗少、建造費(fèi) 用低；但是，
15、系統(tǒng)阻力增大，動(dòng)力消耗增加， 有時(shí)還可能加速管道的磨損。 流速低 、阻力小，動(dòng)力消耗少；但是風(fēng)管斷 面大，材料和建造費(fèi)用增加。對(duì)除塵系統(tǒng)， 流速過(guò)低還會(huì)造成粉塵沉積，堵塞管道。 2 2 LP L L R i d u （ 1）管段流速的選擇 P330 （ 2）管段斷面尺寸確定 根據(jù)各管段的風(fēng)量和選定的流速確定各管 段的管徑 (或斷面尺寸 )。 P331 1 8 .8 Q d u 44 1 0 0 0 1 8 . 8 3600 Q Q Q d u u u （ 3）流體阻力損失 計(jì)算各管段的摩擦阻力和局部阻力。從最 不利的環(huán)路 (即距風(fēng)機(jī)最遠(yuǎn)的排風(fēng)點(diǎn) )開(kāi)始 Ph -上升管靜壓損失 Pu -動(dòng)壓阻損
16、 PL -摩擦阻損 Pm -局部阻損 Pi -凈化裝置阻損 h u L m iP P P P P P 流體阻力損失 其中由于氣體密度小，上升管靜壓損失和 動(dòng)壓阻損都很小，可忽略不計(jì)。 主要計(jì)算摩擦阻損和局部阻損。 h u L m iP P P P P P *摩擦阻力 L 管道長(zhǎng)度（不包括管件、閥門(mén)自身尺寸） m d 管道直徑， m -矩型管采用當(dāng)量直徑， du=2ab/(a+b) 煙氣密度， kg/m3 u 管中氣流平均速率， m/s 摩擦阻力系數(shù) ,查表 P332表 12.6 Ri-比阻，單位長(zhǎng)度摩擦阻力。 2 2 LP L L R i d u *摩擦阻力 在實(shí)際應(yīng)用中，為避免煩瑣計(jì)算，制成
17、計(jì) 算表或線(xiàn)解圖。下圖是計(jì)算圓形鋼板風(fēng)管 的線(xiàn)解圖。 (P 101 3kPa、溫度 t=20 、 粗糙度 K 0 15mm)。 常用 全國(guó)通用通風(fēng)管道計(jì)算表 。 只要已知風(fēng)量、管徑、流速、單位摩擦阻 力 4個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)，即可利用該圖求 得其余兩個(gè)參數(shù)。 *摩擦阻力 *局部阻損 異形管件的局部阻力系數(shù)，查有關(guān)手冊(cè) u 與 相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速率， m/s； 煙氣密度， kg/m3 局部阻力系數(shù)見(jiàn) P334表 12.8 2 2 Pm u 12.3.3 通風(fēng)機(jī) 離心風(fēng)機(jī)的命名 C 4 73 11 NO5A右 90O 完全名稱(chēng)： 用途名稱(chēng) +型號(hào) +機(jī)號(hào) +傳動(dòng)方式 +旋轉(zhuǎn)方向 + 出風(fēng)口位置
18、 C 4 73 11 NO5A右 90O 用途名稱(chēng)（漢字拼音表示） C-排塵 M-送煤粉 W-耐高溫 F-防腐蝕 B-防爆 K 礦井通風(fēng) T-一般通風(fēng)換氣風(fēng)機(jī)（常省略） C 4 73 11 NO5A右 90O 型號(hào) (4-73-11)：用全壓系數(shù)和比轉(zhuǎn)數(shù)命名 -同類(lèi)為常數(shù) 進(jìn)風(fēng)形式代號(hào)： 1為單吸； O為雙側(cè)吸入（風(fēng)量大風(fēng)壓低）； 第二個(gè) “ 1” ：表示第一次設(shè)計(jì) 全壓系數(shù) 全壓系數(shù) =H/（ 2） u 葉輪外徑處實(shí)測(cè)速度； H 風(fēng)機(jī)全壓； 把風(fēng)機(jī)最高效率時(shí)的全壓系數(shù)乘 10化整數(shù) 用來(lái)表示風(fēng)機(jī)型號(hào) 。 比轉(zhuǎn)數(shù) 比轉(zhuǎn)數(shù) -流量 1m3/s,全壓 1Pa時(shí)的轉(zhuǎn)速。 把風(fēng)機(jī)最高效率時(shí)的比轉(zhuǎn)數(shù)用以
19、表示風(fēng)機(jī) 的型號(hào)。 C 4 73 11 NO5A右 90O 機(jī)號(hào)（ NO.5）： 用風(fēng)機(jī)葉輪直徑的分米數(shù)表示 C 4 73 11 NO5A右 90O 傳動(dòng)方式： A-電機(jī)直連傳動(dòng) B-皮帶傳動(dòng) -皮帶輪在軸承架中間 C-皮帶傳動(dòng) -皮帶輪在軸承架外側(cè) D-聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng) E-雙支承皮帶輪外側(cè)傳動(dòng) F-雙支承聯(lián)軸器傳動(dòng)。 傳動(dòng)方式 A-電機(jī)直連傳動(dòng) B-皮帶傳動(dòng) -皮帶輪在軸承架中間 C-皮帶傳動(dòng) -皮帶輪在軸承架外側(cè) D-聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng) E-雙支承皮帶輪外側(cè)傳動(dòng) F-雙支承聯(lián)軸器傳動(dòng) C 4 73 11 NO5A右 90O 旋轉(zhuǎn)方向：從皮帶輪這側(cè)看葉輪的旋轉(zhuǎn)方 向，順時(shí)針為 “ 右 ” ，逆時(shí)針為 “
20、 左 ” 左 90 左 0 右 90 右 0 風(fēng)機(jī)的選擇 （ 1）根據(jù)輸送氣體的不同理化性質(zhì)選取不 同用途的通風(fēng)機(jī)； （ 2）根據(jù)所需的風(fēng)量和風(fēng)壓，確定風(fēng)機(jī)的 型號(hào)； （ 3）所選風(fēng)機(jī)實(shí)際工況要盡可能接近最高 效率點(diǎn)； （ 4）盡可能選擇低噪音風(fēng)機(jī)。 根據(jù)風(fēng)量風(fēng)壓確定風(fēng)機(jī)型號(hào) Q0=（ 1+K1） Q K1 考慮漏風(fēng)的安全系數(shù)， 除塵系統(tǒng)取 0.1-0.15 H=P 0 = (1+K2) P 0/ =(1+K2) P TP0/（ T0P） K2-安全系數(shù)，除塵系統(tǒng)取 0.15-0.2 P0、 T0、 0-通風(fēng)機(jī)性能表中， P0=101326Pa; T0=293K; 0=1.2kg/m3 例： P335 先自閱 6分鐘 今天任務(wù) 完成設(shè)計(jì)內(nèi)容之二：設(shè)計(jì)點(diǎn)情況分析； 收集除塵設(shè)備資料，查閱水泥除塵技術(shù)規(guī) 范；
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