《大气污染控制工程》课程设计-铸造厂烘干炉臭气治理工艺设计.doc

大气污染控制工程课程设计铸造厂烘干炉臭气治理工艺设计说明书 环境工程08-2班杨战平（07083218）指导教师：田立江目录一 课程设计的目的·························································2二 设计原始资料···························································2三 设计工艺资料···························································2四 设计内容与要求·························································2五 工艺设计计算<一>喷淋塔的设计·······················································2<二>吸附塔的设计·······················································6<三>烟囱的设计·························································10<四>管道的设计·························································11<五>风机选择···························································12六 参考文献·······························································13七 附图（治理工艺高程图、平面布置图）一 课程设计的目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案，进行设计计算，绘制工程图，使用技术资料，编写设计书的能力。二 设计原理资料某铸造厂现有两座远红外烘干炉，用于烘干集团公司所生产的主要产品推土机和压路机的型砂。厂房的平面示意图如图2. 烘干工序为：烘干炉采用间歇式操作，两座烘干炉每一个平均烘干三炉型砂，在加热过程中有恒温控制系统进行自动控制，每加热一炉型砂需要4小时左右，其排放烟气是间歇性的，一般炉内温度加热到180°C开始用风机进行排气，大约排放15分钟，以后每30分钟进行一次排气。炉内烟气通过安装在炉顶的两排气管（d=200mm）引出，没有设置烟囱，烟气直接排入室外环境。 从某铸造厂得来的资料了解到型砂是用34%的合脂油和黄沙混合而成的。从合脂油的硬化主要是由于羟基酸之间的羟基团起作用并聚合成分子量知道更大的聚合物。由于合脂中含有较多的羟基酸中的羟基（-OH）和羧基（-COOH）相互脱水而合成聚合物“交脂”。加热的作用除了为合脂的硬化提供环境外，也起到蒸发水分和促进合脂油中稀释剂（煤油）的生成的作用。这就使得在加热的过程中有各种复杂的物理质以气体的形式排出。主要有合脂油在缩聚过程中产生的水、有机酸、煤油以及合脂油和黄沙所含杂质在加热过程中所产生的一些易挥发的小分子有机物等。这些物质排入环境产生恶臭污染。三 设计工艺参数系统风量（Q）：800 风量：3807烟气温度（T）：8899°C 功率：5.5KW排风管直径（D）：225mm 原风机型号：Y132S12四 设计内容与要求 根据设计原始资料，利用所学的大气污染控制工程的有关知识，设计以下内容：1. 分析污染物的组成和特点，合理净化工艺流程；2. 根据选择的净化工艺，确定净化装置的类型；3. 进行净化装置的设计计算；4. 完成管道的布置与计算；5. 进行烟囱设计计算；6. 编制设计说明书；7. 绘制净化工艺的平面布置图、高程图共两张。五 工艺设计计算<一> 喷淋塔的设计烟气量为800要求烟气入口温度90°C，出口温度将为40°C，用自来水冷却气体，自来水进塔温度为20°C，出塔为35°C1. 烟气量换算Q= 进口烟气量 出口烟气量1. 塔径的计算初取空塔气速v=1.8m/s则 取D=500mmV=2. 湿段高度计算初取喷淋塔的停留时间t=1.4m/s则停留高度(湿段高度)：，取h=2.50mt=3. 用水量计算根据热平衡式计算：Q=W，此时，此时 所以 4. 喷淋塔设置<一> 布水装置的设计 喷淋塔塔径D=500mm（600mm属于小塔，所以选择莲蓬头喷洒器。在蓬头下部球面钻有许多小孔。这种喷洒器安装简单，喷洒范围而和压头有关。安装如图<1>莲蓬头直径：d=D/4=500mm/4=125mm(2) 莲蓬头的开孔数：采用同心圆排列法，取圈数m=4，第一圈圆周上孔数为2。所以n=(3) 小孔孔径：Q=取小孔流量系数=0.85，g=9.81，孔以上的高度h=180mm小孔孔径d=(4) 取喷洒角：=60°(5) 安装高度： W= 取<二> 除雾器 气液接触后，气体中会有一定量的液体沫雾，在进入吸附塔之前，必须将水雾去除。常用的除雾器有拆版除雾器，填料除雾器，丝网除雾器，考虑到喷淋塔的特点及经济因素和效果，本工艺采用丝网除雾器。此装置分离效率高（可达9899%）,阻力小（小于250P），占空间小，对于无杂质固体颗粒的气体尤其适用。相关参数设计如下：（1） 设计气速的确定液体重度：气体重度：选用标准型丝网取：K=0.110所以V=（2） 丝网的面积 故，取D=300mm（3） 丝网的厚度及丝线直径根据标准取丝线直径D=0.3mm，厚度S=100mm，容积重度1500（4） 除雾器的压力损失 （5） 除雾器安装位置：距塔顶250mm，距喷洒器550mm，所以 <三> 进气口及布气装置 为了防止液体进入进气管，同时能够使气体分布均匀，对于500慢慢的喷淋器采用如下图（3）的进气布置，有以下优点：有效防止液体进入，气体能更均匀分散，气体冲击塔底液面，加强效果。 在进气口上方设置一均流板（使上升气体更均匀分散），开口率为：50%。 取进口管径d=220mm和烘干炉出气管径一样。 则 <四> 塔顶及塔斗设计 根据气体在管道内的速度范围及喷淋塔的出口气体的细致特点，在塔顶设计成锥形，选取喷淋塔的出口口径D=160mm，外接外径为160mm壁厚0.5mm的钢质管道，其中塔斗边角为45°，如图 故 V= 取 <五> 塔的总高度及压力损失（1） 塔的总高度：H=（2） 塔的压力损失：P=PH=180×3.624=652.32Pa <六>喷淋塔的结构示意图如下：出气口<一> 吸附塔的设计1. 吸附剂的选择工业上应用广泛的吸附剂主要有四种：活性炭、活性氧化铝、硅胶和沸石分子筛。通过常用吸附剂的比较，我们可以选择活性炭作为吸附剂。它是由各种含碳物质在低温下碳化，然后在高温下活化而得到。其优点是吸附效率高，比表面积大，有足够的机械强度，提热稳定性和化学稳定性强，价格便宜，且易获得。选取相关参数如下：堆积密度：实验确定活性炭的用量为：400kg/3个月，采用固定床活性炭吸附装置。2. 吸附塔烟量的计算3. 活性炭的体积 4. 塔径D的确定取空塔气速v=0.36m/s，取D=1.0m则v=吸附塔的压力损失a) P=150取粒径，40°C取烟密度，黏度L=，取L=1.0m所以取吸附塔高度L=1m压力损失6. 停留时间的计算7. 吸附塔的附件装置（1）承载装置的设计选用典型的栅板作为支撑装置，其结构简单，强度大，操作方便。材料为不锈钢，分为2块组成，如图5a）栅板的结构尺寸栅条由竖扁钢制成，栅条之间的距离b）支撑圈的设计支撑圈焊接于塔壁上，栅条搁于上面外径： 内径：厚度： 可支撑6块栅板c）栅板的校核填积重度：所以栅板符合要求。（2）填料孔如图7 位于塔顶 螺栓及螺母数量为12个，螺栓（直径×长度）：M16×40总程27.4kgfd）人孔和卸料孔人孔和卸料孔设计为一个孔，如图8参数如下： 螺栓及螺母数量为12个，螺栓（直径×长度）：M16×40 ，总重为42.1kgf。e）填料压板采用丝网压板，丝网压板是由金属丝编织而成的大孔金属网与扁钢圈焊接而成，在扁钢圈外周下侧，焊以限位肩，利用焊在塔壁上的限位板，来控制压板的上限位置，但压板不固定在塔壁上。如图9f）丝网压板尺寸网孔尺寸取0.4mm，压板外径D=990mm，分3块方便装入塔内，用螺栓连接。丝网压板整体与吸附塔采用法兰连接，在装料时，取出压板，装料后再进行安装，固定螺栓。g）进气口、出气口设计初取 则取内径： 壁厚5mm的管道设计底角：取在塔斗上侧安装一安全阀，作应急处理。h）废液排除口的设计、气体中含有一定量的水分，会影响活性炭和风机的工作效果，所以在吸附塔底设置一个排液口，同时亦可排除落下的活性炭颗粒。取管径为160mm。（三）烟囱的设计1. 烟囱出口内径初取出口气速： 取D=2.00m2. 出口处平均风速取地面10m处的气速，初步取烟囱高度为20米，坡度i=0.013. 烟气抬升高度4. 校核选用气体校核 取大气为C类气体则 即符合要求5. 烟囱底部直径坡度i=0.01烟囱底部内径：6. 烟囱阻力烟囱摩擦阻力烟囱出口阻力取烟囱总阻力（四）管道的设计200mm的直管：L=12m 160mm的直管： 局部阻力计算表如下：序号名称函数公式1200mm直管51.192160mm直管68.113三通（3个）4.844200mm弯头（7个）86.425160mm弯头（6个）87.056喷淋塔入口12.867吸附塔入口45.348喷淋塔出口45.349吸附塔出口18.14管道阻力：系统阻力（五）风机选择1. 风量计算2. 风压计算根据，选择型离心通风机，机号为4.5，配用的电动机型号为，功率为7.5kW,风机的全风压为1666-2528Pa，风量，外型尺寸为：943×777×884（mm）。（六）参考文献1. 孙一坚主编 简明通风设计手册 中国建筑工业出版社 19972. 郝吉明等主编 大气污染控制工程 高等教育出版社 19893. 孙一坚主编 工业通风 中国建筑工业出版社 19944. 刘天齐主编 三废处理工程技术手册 化学工业出版社5. 吴中标主编 实用环境工程手册 化学工业出版社 20016. 王丽萍主编 大气污染控制工程 煤炭工业出版社 20027. 魏北仙主编 塔设备设计 上海科技出版社 19888. 金国淼主编 除尘设备设计 上海科技出版社 1985