1、酸洗废气净化系统设计说明书环科091 熊珂 09452123、 确定净化方案此次课程设计要求采用碱液吸收法处理含硫酸烟雾，即采用7%NaOH溶液在填料塔中吸收净化硫酸烟雾。操作情况下，气相传质系数k Ga =144 kmol/(m3hatm) (1atm = 101325Pa)液相传质系数k La =0.7h-1液气比为L/G=4 L/m 3二、集气罩的设计1. 集气罩基本参数的确定集气罩的罩口尺寸不应小于罩子所在污染位置的污染物扩散的断面积。如图1所示，如果设集气罩连接风管的特征尺寸为d 0（圆形为直径，方形为短边），污染源的特征尺寸为d（圆形为直径，方形为短边，）集气罩距污染源的垂直距离H
2、，集气罩口的特征尺寸为D 0（圆形为直径，方形为短边），集气罩喇叭口长度为h 2，则应满足d 0/d0.2、1.0D 0/d2.0和H/d0.7（如影响操作，可适当增大）和h 2/d03。由设计资料知：d=700mm，H=1000mm,如图1-1所示，依据式（2-1）至式（2-5）计算如下。取H=500mm, =90则D 0=d0.8H=7000.8500=1100(mm)罩下口面积为 F 0=0.253.141.12=0.950()罩下口边高为h1=0.25 =0.25 =0.24（m）0.950罩上口直径拟定为 =200（mm）d则罩净高为 = =0.45（m）2.校核 /d（=0.286
3、）0.2 1.0D 0/d(=1.57)2.00H/d（=0.17）和 / （=2.25）3，基本符合要求。2h0d2. 集气罩入口风量的确定= （K） （2-1）T12式中 温差，K；T料槽温度，K；1环境温度，K。2q=0.0025 1.25F （2-2）式中 q热量流率，kJ/s；F污染源断面积，。热烟气流量Q 0为Q0=0.381（QHF 2） 1/3 （2-3）式中 H集气罩距污染源的垂直距离，m。最小吸入风量Q= Q0vF （2-4）式中 Q最小吸入风量，m 3/s；v最小吸入速度，0.11.0m/s；F集气罩罩口面积与污染源断面积之差，。F=F 0F （2-5）式中 F 0集气罩
4、罩口面积，。计算过程：（1） 冬季 环境气温为-6，料槽内加酸后温度可达100，=100（6）=106（K ）TF=0.253.140.72=0.385（）q=0.0025 1.25F= q=0.00251061.25 0.385=0.327（kJ/s）Q0=0.381（QHF 2） 1/3= Q0=0.381（0.1910.50.385 2） 1/3=0.110（m 3/s）F=F 0F=0.9500.385=0.565（）取吸气罩入口速度v=0.6（m/s）集气罩排风量Q= Q 0vF=0.1100.60.565=0.449(m 3/s)（2） 夏季 环境气温为31，料槽内加酸后温度可达1
5、00，=10031=69（K）TF=0.253.140.72=0.385（）q=0.0025 1.25F= q=0.0025691.25 0.385=0.191（kJ/s）Q0=0.381（QHF 2） 1/3= Q0=0.381（0.1910.50.385 2） 1/3=0.092（m 3/s）集气罩排风量Q= Q 0vF=0.0920.60.565=0.431(m 3/s)由于冬季排风量大于夏季排风量，应以冬季排风量来计算。校核管道中风速：v= =14.30（m/s），符合要求（ 1020 m/s）。24.931三、 填料塔的设计1.填料塔参数的确定（1）填料的规格及相关参数 本设计拟选用
6、75455规格陶瓷鲍尔环填料（乱堆）。 填料参数为： =122m-1，a 1 =103m2/m3 （2）计算泛点气速u f 本设计采用质量分数为9%的NaOH为吸收液（参数近似取水的物理参数）。取液气比 =4LG因 ，即 = 4=2.478/LmWMLGm1829.05所以 0.5 = 2.478（ ） 0.5=0.0799L（ ） 4查埃克特通用关联图知 =0.14520.2GLfug（ ）吸收液温度为20， =1mPasL=1L水可得 =3.348（m/s）0.20.145982.fu（3）计算操作气速 u 操作气速为取设计气速为泛点气速的70%则 u=0.7u f=0.73.139=2.
7、3（m/s）（4）计算塔径 由于集中处理三个集气罩的排气量，则填料塔中的混合气体体积流量为VG=3Q=30.449=1.347（m 3/s）（此处用到吸气罩的数量）填料塔塔径 D= 0.0.884（m）41.472Gu圆整 D=1m（5）利用圆整后的塔径重新计算操作气速uu= 172（m/s）241.37（6）校核填料直径与塔体直径的比，符合要求。750.()1810dD（7）校核填料塔的喷淋密度 当填料d75时，填料的最小润湿率为0.08m 3/(m2h) ，最小喷淋量为L喷min =（MWR）a 1=0.08103=8.24m3/(m2h)L喷 = =20.82m3/(m2h) L 喷mi
8、n ，符合要求。26340.7852填料层高度的确定（1）填料层高度的计算 由设计资料知kGa=144kmol/（m 3 h atm）（1atm=101325Pa），k La =0.7h-1当地大气压p=978600Pa入塔气体中污染物体积含量 y 2=y=0.000743出塔气体中污染物体积含量y 1= 3.5082.401.5949则入塔气体中污染物的分压 P A2=Py2=0.9660.000743=0.000718atm=72.7Pa 出塔气体中污染物的分压 P A1=Py1=0.9660.0000594=0.0000574atm=5.8Pa吸收液体中液体活性组分的临界浓度 142.2
9、90.7GaKPAAALkbpp填料塔液相进口的临界浓度 =411.4290.0000574=0.0236(kmol/m3) 114.29KPACp填料塔液相出口的临界浓度 =411.4290.000718=0.295(kmol/m3) 2 2.KPA液相进口处活性组分浓度 (kmol/m3) 1 37/401.75B（这个用到NaOH质量分数）液相总浓度 (kmol/m3)05.618TC由物料平衡式知 121()()ABTGLpCb得 即12()TABbCp 25.60.78.0574)9(B得 =1.231 kmol/m32B因 , ,所以塔中反应为界面反应。11KPB22KPB求60时
10、气体的摩尔体积V因 ,则 ，得V=27.323（L/mol）0T.47360V气体的摩尔流率： kmol/（h）22/31.47/.3607/GD液体的摩尔流率：L=4227=908kmol/（h）=16344kg/（h）填料塔床层高： 4.13（m）0.71854.96Adph（2）填料塔床层压降的计算= =0.03820.2GLfug（ ） 0.2171.9.8（ ）查埃克特通用关联图知由于前已计算横坐标为0.148，查埃克特通用关联图可知 =260（Pa/m）p填料塔床层压降： =2704.13=1115.1（Pa）p3. 填料塔附件选择选用斜口气体分布器，进口管直径340，进口风速12
11、.55m/s，阻力约500Pa；选用栅板支承板，阻力约200Pa；选用多孔盘管式液体分布器，阻力约50Pa；选用液封排液装置；选用折板除雾器，出口管直径200，阻力约100Pa。4. 填料塔总压降=1115.150020050100=2419.4（Pa）p四、 管网设计1. 风速和管径的确定保证管道内风速在1020m/s的范围内，本设计选用14.30m/s左右，以保证减小压力损失，并以此为标准选择管径，圆整后复核风速。管径以400为主，只是在填料塔进口位置选用300管径。2. 系统布置流程图（见附录图）3. 阻力计算由设计资料知，混合气体中污染物浓度为3250mg/m 3,混合气体温度为60，
12、冬季大气压力为734mmHg（97860Pa）混合气体中污染物体积分数：y=3.25/9822.4 =7.43 （此处用到污染物浓3104度）混合气体平均分子量：M m=M1（1y）M 2y=29（10.000743）980.000743=29.051（g/mol）混合气体密度： （kg/m 3）3.6980.7439.5.04(6)PGRT对圆形风管的单位摩擦阻力（4-1）02(/)uPamd式中 比摩阻，（Pa/m ）；0R摩擦阻力系数；d圆形风管直径，m；烟气密度，kg/m 3u管道中气流速度，m/s；动压，Pa。2沿程阻力损失计算公式（4-2）0ypRL式中 沿程阻力损失， Pa；yp
13、L风管长度，m。局部阻力损失计算公式（4-3）2()jupPa式中 局部阻力损失，Pa；jp局部阻力系数；u管道中气流速度，m/s，本设计u=22.4m。根据式（4-1）至式（4-3）计算系统阻力（见表4-3-1）表4-1-1 NaOH溶液（逆流）吸收法净化硫酸烟雾系统阻力计算表局部阻力损失部分 沿程阻力损失部分管道标号流量 /m3/s直径/mm动压/Pa局部阻力系数局部阻力系数总和局部阻力损失/Pa沿程阻力系数长度/m沿程阻力损 失 /Pa总阻力/Pa 备注集气罩：0.110.5190度弯头 2.25插班阀 ：0.10 -1-2-30.506200133三通：0.320.761010.10-
14、36.7137.7集气罩：0.110.31145度弯头：0.14 -插班阀 ：0.10 -4-5-30.506200133三通：0.590.941250.10-4.1 129.1两条支管相差6%90度弯头；0.231.013-6 0.992280139 三通：0.380.61850.071 0.4714.699.6P=137.7+99.6=237.3pa集气罩：0.110.5190度弯头两个： 0.460.40插班阀 ：0.1 0.20245度弯头：0.14 -7-8-60.506200134三通：0.821.63218.40.10-14.9233.3两条支管相差0.2%0.863.6714-
15、3-91.46234014490度弯头两个： 0.460.4666.20.0590.8645.8112P=243.8+112=355.8pa9-101.460 - - 吸收塔 3210P=355.8+3210=3566pa0.8290度弯头三个： 0.69 6.6420.213软连接： 0.10-10-111.462340144-0.79113.70.059-65.2178.9P=3566+178.9=3744.9pa340159天圆地方：0.100.1015.90.0590.36 3.412-131.673 500 - 0.6 0.623 - 2038346.131683.9+46.13=3
16、791.03pa局部阻力损失部分 沿程阻力损失部分管道标号流量/m3/s直径/mm 动压 /Pa 局部阻力系数 局部阻力系数总和局部阻力损失/Pa沿程阻力系数 长度 /m沿程阻力损 失 /Pa总阻力/Pa 备注集气罩：0.11 0.5190度弯头 2.25插班阀： 0.10 -1-2-3 0.449 200 134三通： 0.320.76 102 0.10-37.0 139.0集气罩：0.11 0.31145度弯 头 ：0.14 -插班阀： 0.10 -4-5-3 0.449 200 134三通： 0.590.94 126 0.10-4.2 130.2两条支管相差6%90度弯 头 ；0.23
17、1.013-6 0.898 280 139三通： 0.38 0.61 85 0.071 0.47 15 100P=139.0+100=239pa集气罩：0.11 0.5190度弯头两个：0.46 0.40插班 阀： 0.1 0.20245度弯 头 ：0.14 -7-8-6 0.449 200 134三通： 0.821.63 218.4 0.10-14.9 233.3 两条支管相差0.2%0.863.6714-3-9 1.347 340 144 90度弯头两个： 0.46 0.46 66.2 0.0590.8645.8 112 P=239+112=351pa9-10 1.347 - - 吸收塔
18、1154 P=351+1154=1505pa0.8290度弯头三个：0.69 6.6420.213软连接： 0.10-10-11 1.347 340 144-0.79 113.7 0.059-65.2 178.9P=1505+178.9=1683.9pa340 159 天圆 地方： 0.10 0.10 15.9 0.059 0.36 3.412-13 1.673 500 - 0.6 0.6 23 - 20 383 46.131683.9+46.13=1730pa五、 风机和电机选择1. 安全系数修正风机总风量： =1.11.349=1.484(m3/s)=5342（m 3/h）1.GQV风机总风压，并与风机标定工况换算。0.p2. 动力系统选择查风机目录可选用9-26No5A查风机目录可选用Y162M2-2，功率15kW。六、 附属构件选择1. 管道支架 在不影响生产的情况下，集气罩附近现场安装吊架（垂直符合500kg，水平负荷0kg）3个；在风机进出口处现场安装支架（垂直符合1000kg，水平负荷100kg）各一个；在填料塔距地面7m处四角拉线固定，并安装适当的操作平台；在烟筒距地面35m处四角拉线固定。2补偿器由于管道较短，且温差不大，可不选用管道补偿器。七、 设计图纸见附表八、 参考文献
