活性炭吸附脫附及附設(shè)備選型詳細計算

1、目錄1 .緒論11.1 概述1.1.1.1 有機廢氣的來源1.1.1.2 有機物對大氣的破壞和對人類的危害1.1.2 有機廢氣治理技術(shù)現(xiàn)狀及進展2.1.2.1 各種凈化方法的分析比較3.2設(shè)計任務(wù)說明42.1 設(shè)計任務(wù)4.2.2 設(shè)計進氣指標(biāo)4.2.3 設(shè)計出氣指標(biāo)4.2.4 設(shè)計目標(biāo)4.3工藝流程說明63.1 工藝選擇6.3.2 工藝流程6.4設(shè)計與計算84.1 基本原理&.4.1.1 吸附原理8.4.1.2 吸附機理9.4.1.3 吸附等溫線與吸附等溫方程式9.4.1.4 吸附量1.24.1.5 吸附速率1.24.2 吸附器選擇的設(shè)計計算134.2.1 吸附器的確定134.2.2 吸附劑的

2、選擇144.2.3 空塔氣速和橫截面積的確定164.2.4 固定床吸附層高度的計算1.74.2.5 吸附劑（活性炭）用量的計算184.2.6 床層壓降的計算151.94.2.7 活性炭再生的計算1.94.3 集氣罩的設(shè)計計算214.3.1 集氣罩氣流的流動特性214.3.2 集氣罩的分類及設(shè)計原則2.14.3.3 集氣罩的選型224.4 吸附前的預(yù)處理244.5 管道系統(tǒng)設(shè)計計算244.5.1 管道系統(tǒng)的配置254.5.2 管道內(nèi)流體流速的選擇264.5.3 管道直徑的確定264.5.4 管道內(nèi)流體的壓力損失274.5.5 風(fēng)機和電機的選擇275工程核算305.1 工程造價305.2 運行費用

3、核算315.2.1 價格標(biāo)準(zhǔn)315.2.2 運行費用316結(jié)論與建議326.1 結(jié)論326.2 建議32參考文獻34致謝351 .緒論1.1 概述1.1.1 有機廢氣的來源有機廢氣的來源主要有固定源和移動源兩種。移動源主要有汽車、輪船和飛機等以石油產(chǎn)品為燃料的交通工具的排放氣；固定源的種類極多，主要為石油化工工藝過程和儲存設(shè)備等的排出物及各種使用有機溶劑的場合，如噴漆、印刷、金屬除油和脫脂、粘合劑、制藥、塑料、涂料和橡膠加工等。1.1.2 有機物對大氣的破壞和對人類的危害有機廢氣中的揮發(fā)性有機物稱為VOCs(Volatileorganiccompounds),在涂裝、Bp刷、制鞋和化工生產(chǎn)的許

4、多行業(yè)中，一些工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程都伴有大量的揮發(fā)性有機化合物(VOCs)廢氣的排出。VOCs廢氣排入大氣環(huán)境中會產(chǎn)生以下幾個方面的影響：VOCs是光化學(xué)反應(yīng)的前體，有陽光照射時，在合適的條件下VOCs與NOx及其它懸浮化學(xué)物質(zhì)發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，主要生成臭氧，形成光化學(xué)煙霧，從而發(fā)生光化學(xué)污染；光化學(xué)煙霧會刺激人的眼睛和呼吸系統(tǒng)，有些VOCs還具有強烈刺激氣味，空氣中達到一定濃度時則產(chǎn)生令人不適的感覺，影響空氣質(zhì)量；有些有毒的VOCs(如芳香煌等)氣體在環(huán)境中存在會損害人們的健康，長時間暴露在污染空氣中會引發(fā)癌變或引起其它嚴(yán)重疾病，如苯對骨髓的造血機能造成破壞，是一種致癌物；甲苯和二甲苯

5、對中樞神經(jīng)具有強的麻醉作用；氯乙烯為致癌物。在制鞋業(yè)，由于“三苯”中毒而導(dǎo)致工人致死事件已發(fā)生過多起，而涂料工業(yè)使用的溶劑中，主要是甲苯、二甲苯和其它毒性有機物。光化學(xué)煙霧也會危害人的健康和植物的生長，1965年日本各大城市頻繁發(fā)生的光化學(xué)煙霧，1966年美國洛杉磯的光化學(xué)煙霧均對人類健康造成危害。VOCs對環(huán)境的極大危害和對人體健康的嚴(yán)重威脅，引起了世界各國政府的高度重視。美國環(huán)保署EPA(EnvironmentalProtectionAgency)定義的污染物中VOCs占了300多種，而美國1990年的清潔空氣法(CleanAirAct)要求減少90%)E放量的189種毒性化學(xué)物中，70%

6、S于VOCs1。我國在1997年1月1日開始實施的中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB16297-1996)也規(guī)定了苯、甲苯、二甲苯、氯乙烯等VOCs排放較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，如表1.1所小。表1.1幾種VOCs排放的國家標(biāo)準(zhǔn)VOCs最高允許排放濃度(mg/m3)S12甲苯40二甲苯70氯乙烯361.2 有機廢氣治理技術(shù)現(xiàn)狀及進展有機廢氣的來源多種多樣，其產(chǎn)生方式及排放方式也不盡相同。因此，有機廢氣的治理技術(shù)也多種多樣，各種治理技術(shù)也存在自己不同的優(yōu)缺點。在實際生產(chǎn)過程中，根據(jù)不同的情況，選擇合適的方法是有機廢氣治理的關(guān)鍵。有機廢氣治理的方法主要有回收法和消除法兩類。有機廢氣主要回收技

7、術(shù)有：吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離技術(shù)及變壓吸附技術(shù)等；有機廢氣消除技術(shù)可分為物理一化學(xué)法和生物法兩類。物理一化學(xué)法包括熱破壞法、光分解法、電暈法、臭氧分解法等；生物法包括生物過濾器，生物滴濾器，生物沖刷塔，膜生物反應(yīng)器，活性污泥法等?；钚蕴课椒▋艋士蛇_95犯上，若無再生裝置，則運行費用太高，若用蒸汽回收，則工藝流程過長，操作費用高，回收的溶劑和水的混合物利用價值也不高；再生時需要有穩(wěn)定的蒸汽源，且活性炭經(jīng)反復(fù)吸附脫附后吸附能力會逐漸降低，一般使用二三年后就得更換。液體吸收法凈化率只有6O%-8O%而且存在著二次污染問題。催化燃燒法凈化率可達95%但適合于處理高濃度、小風(fēng)量且廢氣溫度較高

8、的有機廢氣，而且要求氣體的溫度較高，為了提高廢氣溫度，要消耗大量的能源。目前應(yīng)用最多的方法是吸附一催化燃燒法，它主要以顆粒炭或蜂窩炭為吸附劑，為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性，一般設(shè)置兩個吸附床交替使用，由于切換的周期至少為1d,因此吸附床體積大，吸附劑用量多，設(shè)備笨重，投資大，操作麻煩；由于床層體積大，容易出現(xiàn)因吸附熱的積蓄引起的燃燒爆炸等現(xiàn)象。針對這些問題，現(xiàn)有新型裝置的吸附器采用一種多單元分流組合結(jié)構(gòu)，并以新型材料一一活性炭纖維作為吸附劑，采用PLCfe腦來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的連續(xù)運行。1.2.1 各種凈化方法的分析比較解決有機廢氣的污染，最根本的方法是工藝改革。采用無害涂料、無害溶劑在現(xiàn)階段生產(chǎn)中是不能

9、馬上實現(xiàn)的，苯類溶劑使用量仍然很大。所以必須解決廢氣凈化問題。目前國內(nèi)常采用的三種凈化方法分析比較見表1.2。表1.2國內(nèi)外有機廢氣常用處理方法的優(yōu)缺點比較2凈化類別優(yōu)點缺點活性炭吸附法1、可處理大風(fēng)量、低濃度的有機廢氣。2、可回收溶劑。3、不需要加熱。4、凈化效率高，運轉(zhuǎn)費用低。1、廢氣凈化前要進行預(yù)處理。2、僅限于低濃度。3、設(shè)備龐大，占地面積多。催化燃燒法1、設(shè)備簡單、投資少、操作方便、占地面積小。2、熱量可以循環(huán)利用。3、有利于凈化高濃度廢氣。1、催化劑成本高。2、要考慮催化劑中毒和表向異物附著，易失效。液體吸收法1、流程較簡單，吸收劑價格便宜。2、廢氣凈化/、需預(yù)處理。3、建造快、占

10、地少。1、后處理投資大，費用高。2、對溶劑成份選擇性大。2設(shè)計任務(wù)說明2.1 設(shè)計任務(wù)設(shè)計內(nèi)容為20000m3/h活性炭吸附工業(yè)有機廢氣的工程設(shè)計，主要內(nèi)容包括：廢氣治理工藝、主體設(shè)備選型和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計，管道輸送系統(tǒng)設(shè)計及吸附劑再生系統(tǒng)設(shè)計等，應(yīng)完成工作：(1)紙質(zhì)設(shè)計說明書及其電子版本；(2)譯文及原文影印件。(3)設(shè)計圖紙(平面布置圖、工藝流程圖、主要構(gòu)筑物圖、管道布置圖等)2.2 設(shè)計進氣指標(biāo)風(fēng)量為20000m3/h,溫度為35C,排氣壓力為101.325kpa,苯濃度為100mg/m3。甲苯濃度為80mg/m3,二甲苯濃度為100mg/m3,2.3 設(shè)計出氣指標(biāo)依據(jù)廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)大氣

11、污染物排放限值(DB44/27-2001)一級排放標(biāo)準(zhǔn)3,具體數(shù)據(jù)見表2-1:表2-1.設(shè)計出氣指標(biāo)單位mg/m指標(biāo)苯二甲苯出氣濃度1240000mm材料：鋼板6=4壓降：1000Pa數(shù)量：兩臺并聯(lián)，脫附吸附交替運行4.2.2吸附劑的選擇如何選擇、使用和評價吸附劑，是吸附操作中必須解決的首要問題。一切固體物質(zhì)的表面，對于流體的表面都具有物理吸附的作用，但合乎工業(yè)要求的吸附劑則應(yīng)具備以下一些要求：(1)具有大的比表面積(2)具有良好的選擇性吸附作用(3)吸附容量大(4)具有良好的的機械強度和均勻的顆粒尺寸。(5)有足夠的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性(6)有良好的再生性能(7)吸附劑的來源廣泛、造價低廉實

12、際中，很難找到一種吸附劑能同時滿足上述要求，因而在選擇吸附劑時要權(quán)衡多方面的因素。同時，目前對吸附過程的實質(zhì)還了解得不十分清楚，因而鑒別吸附劑吸附性能，還只能依靠實驗測定和從生產(chǎn)中考察，尚不能從理論上推出。常用的吸附劑主要有：活性炭、硅膠、分子篩沸石、活性氧化鋁與氧化鋁。其中活性炭是應(yīng)用最早、用途較廣的一種優(yōu)良吸附劑。它是一種具有非極性表面，為疏水性和親有機物的吸附劑，故活性炭常常被用來吸附回收空氣中的有機溶劑和惡臭物質(zhì)，在環(huán)境保護方面用來處理工業(yè)廢水和治理某些氣態(tài)污染物?；钚蕴康难芯俊⑸a(chǎn)和應(yīng)用發(fā)展很快，目前應(yīng)用較多的主要是粉末狀、顆粒狀的活性炭和活性炭纖維。除此之外，新型的活性炭也在積極開

13、發(fā)之中，蜂窩狀活性炭便是其中的一種。蜂窩狀活性炭為一種新型環(huán)保吸附材料，通過將優(yōu)質(zhì)活性炭和輔助材料制成蜂窩狀方孔的過濾柱，達到產(chǎn)品體積密度小、比表面積大的目的，目前已經(jīng)大量應(yīng)用在低濃度、大風(fēng)量的各類有機廢氣凈化系統(tǒng)中。被處理廢氣在通過蜂窩活性炭方孔時能充分與活性碳接觸，吸附效率高，風(fēng)阻系數(shù)小，具有優(yōu)良的吸附、脫附性能和氣體動力學(xué)性能，可廣泛用于凈化處理含有甲苯、二甲苯、苯、等苯類、酚類、酯類、醇類、醛類等有機氣體、惡臭味氣體和含有微量重金屬的各類氣體。采用蜂窩狀活性炭的環(huán)保設(shè)備廢氣處理凈化效率高，吸附床體積小，設(shè)備能耗低，能夠降低造價和運行成本，凈化后的氣體完全滿足環(huán)保排放要求。綜合衡量各方面

14、因素，如果企業(yè)經(jīng)濟允許的話，建議吸附劑選用蜂窩狀活性炭纖維能較好的滿足技術(shù)經(jīng)濟要求，其物理性能參數(shù)見表4-3:表4-3蜂窩狀活性炭的物理性能7al性能指標(biāo)外形尺寸Zmm5050M00孔數(shù)Zcm-216孔壁厚/mm0.5正面：7.07壓碎弓雖度ZMpa側(cè)面：0.3體積密度Zg.cm-30.40.5幾何外表面積Zm2.g-10.32比表面積Zitf.g-1700著火點ZC550苯吸附率Z%0.2其吸附性能主要取決于它的幾個主要材料參數(shù)和過程參數(shù)網(wǎng)。材料參數(shù)包括炭的吸附孔隙率、蜂窩結(jié)構(gòu)的壁厚和炭的含量；過程參數(shù)包括流體流速、吸附質(zhì)的濃度、吸附能(吸附能取決于碳結(jié)構(gòu)和吸附質(zhì)的特征如分子量)。穿透曲線是

15、表征材料吸附性能的主要性能之一，是吸附前后吸附質(zhì)濃度比值隨時間變化的一個函數(shù)。此比值達到0.95時,所吸附的吸附質(zhì)的總量就稱為穿透容量。穿透容量取決于流體流速、吸附質(zhì)濃度和蜂窩炭組分含量等因素10。對蜂窩狀活性炭來說，壁厚是一個非常重要的參數(shù)，可以通過改變壁厚來提高它的吸附效率。在孔隙率相同的情況下，壁厚增加，則單位體積蜂窩的炭含量也隨之增加，從而可以提高吸附容量。這是因為壁厚增加，蜂窩中流體通道的截面積減少，這樣真實的表面或體積流速也會增大。同時，吸附質(zhì)與炭之間的接觸效率也會提高，這兩者之間存在一個平衡關(guān)系。在給定的條件下，這個平衡關(guān)系將決定吸附增加還是減少。如果吸附質(zhì)以較高的擴散速度擴散到

16、蜂窩壁的內(nèi)部，由此空出來的吸附位又可連續(xù)吸附，因此厚壁蜂窩應(yīng)該具有更好的吸附效率和吸附容量1104.2.3 空塔氣速和橫截面積的確定空塔氣速為氣體通過吸附器整個橫截面的速度?？账馑俚倪x擇，不僅直接決定了吸附器的尺寸和壓降的大小，而且還會影響吸附效率。氣速很小，則吸附器尺寸很大，不經(jīng)濟；氣速過大，則壓降會增大，使吸附效率受到影響。通過實驗確定最佳氣速。吸附設(shè)計中不能追求過高的吸附效率，把空塔速度取值降小，那樣會使吸附床體積、吸附劑用量和設(shè)備造價大為增高；反之也不宜取過大的空塔氣速那樣設(shè)備費用雖低，但吸附效率下降很多，且體系壓降會隨空塔速率的增大上升很快，造成動力消耗過大，因此因選取合適的空塔氣

17、速，最適宜空塔氣速為0.81.2m/s12,依此經(jīng)驗結(jié)論，本設(shè)計確定空塔氣速：U=1.0m/s.原始條件：處理風(fēng)量：Q=20000m3/h,設(shè)計溫度為35C,壓力為1.01325X105Pa由于廢氣中，空氣所占的比例遠遠大于污染物所占比例，因此，廢氣性質(zhì)可以近似看作為干空氣的熱物理性質(zhì)，查化學(xué)原理附錄9得以下數(shù)據(jù)：空氣混和物性質(zhì)：流體密度f=1.147kg/m3,黏度為邛=1.94X105Pa.S,比熱容為Cp=1.005kJ/(kg.0C)吸附得粒狀活性炭顆粒性質(zhì)：平均直徑dp=0.003m,表觀密度作=670kg/m3,堆積密度但=470kg/m3固定床空隙率ef=0.5橫截面積：S=Q2

18、00000=5.561rfU36001.04V420000D=iij=2.66m、冗U3.141.036004.2.4 固定床吸附層高度的計算采用透過曲線計算法，通過實驗將含有一定濃度污染物的氣流連續(xù)通過固定床吸附器，在不同時間內(nèi)，確定確定吸附床不同截面處氣流中污染物的濃度分布，當(dāng)吸附床使用一段時間后，出口氣體污染物濃度達到某一允許最大濃度時，認(rèn)為吸附床失效。從氣流開始通入至吸附床失效這段時間稱為穿透時間，或保護作用時間。表示吸附床處理氣體量與出氣口污染物濃度之間的關(guān)系的曲線稱為穿透曲線。穿透曲線的形狀和穿透時間取決與固定床的操作方法。操作過程的實際速率和機理、吸附平衡性質(zhì)、氣流速度、污染物入

19、口濃度，以及床層厚度等都影響穿透曲線的形狀，此過程比較復(fù)雜，目前仍是只是近似過程的計算。假定吸附床到達穿透時間時全部處于飽和狀態(tài)，即達到它的平衡吸附量a也稱a為靜活度，同時根據(jù)朗格謬爾等溫線假定靜活度不在與氣象濃度有關(guān)。在吸附作用時間1內(nèi)，所吸附污染物的量為13X=aSLb式中：X在時間（內(nèi)的吸附量；a靜活度，重量，;S吸附層的截面積，m2;L吸附層圖度，m；8吸附劑的堆積密度，設(shè)計為470kg/m3固定床雖然結(jié)構(gòu)簡單，但由于污染物在床層內(nèi)濃度分布是隨時間變化，計算比較復(fù)雜，因此目前工程上都是采用近似計算，通過算活性炭的作用時間進行后處理的計算?；钚蕴康淖饔脮r間由下式算出14V=CQtX109

20、Wd式中：V活性炭白裝填量，m3C進口氣污染物的濃度，mg/m3Q氣流量，m3/ht活性炭的使用時間，hW活性炭原粒度的中重量穿透炭容，d活性炭的堆密度0.8t/m3V=Q_20000Vsp1000=20m3算出三苯每小時的排放量:三苯”的濃度：(100+80+100)X20000X106=5.6kg/h假設(shè)吸附器的吸附器的吸附效率為85%,則達標(biāo)排放時需要吸附總的污染物的量為：5.6X85%=4.76kg/h109=285h.VWd9_2010%0.8t=A10=CQ28020000則在吸附作用時間內(nèi)的吸附量:X=4.76X285=1356.6kg根據(jù)X=aSLb得：XL=0S7根據(jù)活性炭的

21、吸附能力，設(shè)靜活度為16kg甲苯/100kg活性炭所以，L=13566=3.24m0.165.564704.2.5 吸附劑（活性炭）用量的計算吸附劑的用量M:=3.24添56470=8600kg吸附劑本身占據(jù)體積：V=LS=3.24X5.56=18.1m3吸附劑床層體積：Pb18.1670470=25.8m3設(shè)計吸附床層尺寸為LXB=6600mmX3200mm,則每塊塔板的截面積A3=21.12m3取板上固定床高度H=0.35m,則吸附器中塔板數(shù)：n=-=差至一=3.5=4塊A3H21.120.35考慮安裝的實際情況，得到固定床吸附裝置的實際尺寸取為:LXBXH=7000mmX3300mmX3

22、000mm4.2.6 床層壓降的計算15+1.751z3e2PfUdp流體通過固定床吸附器時，由于流體不斷地分流和回合，以及流體與吸附劑顆粒和器壁的摩擦阻力，會產(chǎn)生一定的壓降。在設(shè)計固定床吸附器時多采用流路模型估算床層壓力降，若對壓力降計算有更高的要求，則可直接用實驗測得的數(shù)據(jù)。本設(shè)計的床層壓力降用下式計算：人2.Pi1MfU150-2Ldp根據(jù)活性炭的性能:八2PC10.515030.350.53一一一51.94100.00320.1+1.7521-0.51.1470.10.53=220.760.003P1=220.76X0.35=77.27Pa4.2.7活性炭再生的計算16吸附劑的吸附容量

23、有限，一般在1%40%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）之間。要增大吸附裝置的處理能力，吸附劑一般都循環(huán)使用，即當(dāng)吸附劑達到飽和或接近飽和是，使其轉(zhuǎn)入脫附和再生操作。一般常用的再生方法有：升溫脫附、降壓脫附、置換脫附、吹打脫附、化學(xué)轉(zhuǎn)化再生法、溶劑萃取。止匕外，還有一些其他的吸附劑脫附再生方法，如電解氧化再生法、微生物再生法和藥物再生法等。至于工業(yè)上到底采用哪種操作方法，應(yīng)視具體情況選用既經(jīng)濟又有效的方法。生產(chǎn)實際中，常常是幾種方法結(jié)合使用。如活性炭吸附有機蒸氣后，可用通入高溫蒸氣再生，也可用加熱和抽真空的方法再生；沸石分子篩吸附水分后，可用加熱氮氣的辦法再生。本設(shè)計采用升溫脫附，即在等壓下升高吸附床層溫度，進行脫

24、附，然后降溫冷卻，重新吸附。吸附床的操作溫度為原料中吸附質(zhì)的分壓為P當(dāng)吸附床達飽和后，吸附劑吸附容量為xl0假定吸附階段終了時，允許吸附后氣體中的吸附容量低于x20升溫脫附可將吸附劑從升溫到T2,這是吸附劑容量可以低于X201、干燥吸附劑時空氣消耗量：1L=W=WX2Xi式中：L干燥吸附劑時空氣的消耗量，kgl空氣的單位消耗量，即干空氣/H2O,無量綱x1、X2分別為離開、進入吸附劑層時空氣的含濕量即兒0/干空氣W-干燥時驅(qū)走的水分，kg由化工原理查表得，350C時飽和水蒸氣蒸氣密度為0.03960kg/m3,則L=(0.03960X20000)=931.76kg85%2、加熱空氣所消耗得空氣

25、熱含量：Q=l(I2T1)W式中：I2由加熱器進入吸監(jiān)器的空氣熱含量，J/kgI1進入加熱器白空氣熱含量，J/kg設(shè)利用1200c的熱風(fēng)進行脫附，查得350C寸干空氣的熱含量為1.005KJ/(kg.C),1200c時為1.009KJ/(kg.0C),則:Q=(1.009-1.005)X(12035)乂(0.03960X20000)=316.8KJ85%4.3集氣罩的設(shè)計計算在工業(yè)生產(chǎn)中，常用于控制各種顆粒物和氣態(tài)污染物的方法是將有害物質(zhì)在發(fā)生源收集起來，經(jīng)過凈化設(shè)備凈化后排到大氣中，這就是局部排氣凈化系統(tǒng)，這種系統(tǒng)所需要的風(fēng)量最小，效果好，能耗也少，是生產(chǎn)車間控制空氣污染最有效、最常用的方法

26、。局部排氣凈化系統(tǒng)主要由集氣罩、風(fēng)管、凈化設(shè)備、風(fēng)機、煙囪等組成。局部排氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計主要包括污染物的捕集裝置、管道系統(tǒng)、凈化設(shè)備設(shè)計等幾個部分。該系統(tǒng)用以捕集污染物的裝置大多數(shù)呈罩子形狀，通常稱為集氣罩。它是氣體凈化系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它可將粉塵及氣態(tài)污染物導(dǎo)入凈化系統(tǒng)，同時防止污染物向生產(chǎn)車問及大氣擴散。集氣罩的性能對整個氣體凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟效果有很大的影響。設(shè)計完善的集氣罩能在不影響生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)操作的前提下，用較小的排風(fēng)量獲得最佳的控制效果;而設(shè)計不良的集氣罩即使用很大的排風(fēng)量也達不到預(yù)期的目的。在控制氣體中擴散效果相同的前提下，排風(fēng)量越大，則整個凈化系統(tǒng)也越大，投資與運行費用也相應(yīng)增

27、加。因此，集氣罩的設(shè)計是氣體凈化系統(tǒng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。4.3.1 集氣罩氣流的流動特性研究集氣罩罩口氣流運動的規(guī)律對于有效捕集污染物是十分重要的。集氣罩罩口氣流運動方式有兩種：一種是吸氣口氣流的吸入流動；另一種是吹氣口氣流的吹出流動。了解吸入氣流、吹出氣流以及兩種氣流合成的吹吸氣流的運動規(guī)律，是合理設(shè)計和使用集氣罩的基礎(chǔ)。吸入氣流和吹出氣流的流動特性是不同的。吹出氣流在較遠處仍能保持其能量密度，吸入氣流則在離吸氣口不遠處其能量密度急劇下降。這亦表明，吹出氣流的控制能力大，而吸入氣流則有利于接受。因此，可以利用吹出氣流作為動力，把污染物輸送到吸氣口再捕集，或者利用吹出氣流阻擋、控制污染物的擴散。4

28、.3.2 集氣罩的分類及設(shè)計原則集氣罩的種類繁多，應(yīng)用廣泛。按其氣流流動的方式可分為兩大類：吸氣式集氣罩和吹氣式集氣罩。按集氣罩與污染源的相對位置及密閉情況，還可將吸氣式集氣罩分為：密閉罩、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩等。具集氣罩的設(shè)計原則為：(1)集氣罩應(yīng)盡可能包圍或靠近污染源，使污染物的擴散限制在最小的范圍內(nèi)，盡可能減少氣吸氣范圍，防止橫向氣流的干擾，減少排風(fēng)量。(2)集氣罩的吸氣氣流盡可能與污染氣流運動方向一致，以充分利用污染氣流的初始動能。(3)在保證控制污染的條件下，盡量減少集氣罩的開口面積，使排風(fēng)量最小。(4)集氣罩的吸氣氣流不允許通過人的呼吸區(qū)再進入罩內(nèi)。設(shè)計時要充分考慮操作

29、人員的位置和活動范圍。(5)集氣罩的配置應(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)備維修。(6)集氣罩應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用而造價低，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辱穿堂風(fēng)、送風(fēng)氣流等對吸氣氣流的影響；雖然集氣罩的結(jié)構(gòu)不十分復(fù)雜，但由于各種因素的相互制約，要同時滿足上述要求并非易事，應(yīng)充分了解生產(chǎn)工藝、操作特點和現(xiàn)場實際。4.3.3集氣罩的選型由于受工藝條件限制，一般產(chǎn)生有機廢氣的車間無法進行密閉，且噴氣車間室內(nèi)橫向氣流干擾較小，可采用外部集氣罩的上部傘形罩，如附圖5所示其基本參數(shù)如下：排風(fēng)量：Q=20000m3/h鋼板制圓形風(fēng)管，取風(fēng)速12m/sMQJ4200

30、00風(fēng)管直徑：d44200000.77m圓整為800mm.u.3.14123600規(guī)格為800mm1.0mm風(fēng)管橫截面積:12120.50m2則實際風(fēng)管氣速:4Qd24200003.140.83600=11.1m/sf-d2-3.140.82條件舉例罩口速度，m/s揚塵速度極低，(1)煙塵從敞口容器外溢0.250.5沒后干擾氣流(2)液面蒸發(fā)(3)浸槽揚塵低速飛散，10.51.0無干擾氣流(2)酸洗(3)焊接揚塵較局速飛散，11.02.5有較小干擾氣流(2)裝袋、裝桶(3)解包車揚塵高速飛散，(1)噴砂2.510有干擾氣流(2)粉磨機(3)砂輪機表4-4集氣罩罩口速度12罩口速度：對照表4-4確定v=0.8n/sQ20000卓口面積：A0-6.95m36000.8士4A046.95罩口直徑：D.02.98m,3