【導讀】文獻檢索、資料收集和翻譯；制定設計方案和設計計算內(nèi)容；編寫設計說明書和繪制工程圖紙；工程概算和經(jīng)濟分析。有機廢氣量20200m3/h，主要污染物組分：苯100mg/m3、甲苯。排放標準：苯12mg/m3、甲苯40mg/m3、二甲苯70mg/m3。滿足相應的環(huán)境空氣質(zhì)量標準、大氣污染物排放標準、工業(yè)企業(yè)設計。適應負荷范圍等。包括預定使用壽命，設計可靠性分析以及設計結(jié)果的敏感性分析等。的國家法令、政策、規(guī)范和標準等。紙質(zhì)設計說明書及其電子版本；譯文及原文影印件。[3]DB44/27-2020,大氣污染物排放限值.廣東：廣東省環(huán)境保護局，程領域?qū)τ袡C廢氣的治理越來越受到人們的重視。性炭微孔，影響活性炭的吸附效性能。選用活性炭為吸附劑，具有吸附性能好，流體阻力小的特點。本設計所采用該技術的原因。其次，本文將系統(tǒng)介紹所采用技術的基本原理，設計原則和設計過程計算。工程管理費用、設備維護費用和水電費等等，確定其經(jīng)濟可行性。還給出了綜合性的評。價和可行性的建議。

　　

【正文】 L＝baSX? 根據(jù)活性炭的吸附能力，設靜活度為 16kg 甲苯 /100kg 活性炭 所以， L＝ 47 56 ?? ＝ 吸附劑（ 活性炭 ） 用量的計算 吸附劑的用量 M： 19 M = LSρb = 4 70 = 8600kg 吸附劑本身占據(jù)體積： V＝ LS＝ ＝ 3m 吸附劑床層體積： V39。 ＝bsρρV ＝ ? ＝ 3m 設計吸附床層尺寸為 L B＝ 6600mm 3200mm，則每塊塔板的截面積 A3 ＝ 3m 。 取板上固定床高度 H＝ ， 則吸附器中塔板數(shù)： n＝HAV?339。 ＝ ? ==4 塊 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： L B H＝ 7000mm 3300mm 3000mm 床層壓降的計算 ]15[ 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)。本設計的床層壓力降用下式計算： ? ? 2pf32pf23 UUL P ρε－ ε＋με ε△ ???? 根據(jù)活性炭的性能： ? ? 0 . 0 0 3 232523 ????????? －＋△ －P ＝ △ P1 ＝ ＝ 活性炭再生的計算 ]16[ 吸附劑的吸附容量有限，一般在 1％～ 40％ （質(zhì)量分數(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，即當吸附劑達到飽和或接近飽和是，使其轉(zhuǎn)入脫附和 20 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、 化學轉(zhuǎn)化 再生法 、溶劑萃取 。此外，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。 本設計采用 升溫脫附，即在等壓下升高吸附床層溫度，進 行脫附，然后降溫冷卻，重新吸附。吸附床的操作溫度為 T1 ， 原料中吸附質(zhì)的分壓為 P1 ，當吸附床達飽和后，吸附劑吸附容量為 x1 。假定吸附階段終了時，允許吸附后氣體中的吸附容量低于 x2 。升溫脫附可將吸附劑從 T1 升溫到 T2 ，這是吸附劑容量可以低于 x2 。 干燥吸附劑時空氣消耗量： L＝ Wl ＝ ? ? Wxx ?? 12 1 式中： L――干燥吸附劑時空氣的消耗量， kg l ――空氣的單位消耗量，即干空氣 /H2 O，無量綱 x1 、 x2 ――分別為離開、進入吸附劑層時空氣的含濕 量即 H2 O/干空氣 W――干燥時驅(qū)走的水分， kg 由《化工原理》查表得， 350 C 時飽和水蒸氣蒸氣密度為 ，則 L＝ %851 （ 20200）＝ 加熱空氣所消耗得空氣熱含量： Q＝ l （ I2 － I1 ） W 式中： I2 ――由加熱器進入吸附器的空氣熱含量， J/kg I1 ――進入加熱器的空氣熱含量， J/kg 設利用 1200 C的熱風進行脫附，查得 350 C時干空氣的熱含量為 （ kg. 0 C）， 1200 C時為 KJ/（ kg. 0 C），則： Q= %851 （ － ）（ 120－ 35）（ 20200）＝ KJ 21 集氣罩 的設計計算 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。 局部排氣凈化系統(tǒng) 主要由集氣罩、風管、凈化設備、風機、煙囪等組成。 局部排氣凈化系統(tǒng) 的設計主要包括污染物的捕集裝置、管道系統(tǒng)、凈化設備設計等幾個部分。 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)的關鍵部件，它可將粉塵及氣態(tài)污染物導入凈化系統(tǒng)，同時防止污染物向生產(chǎn)車間及大氣擴散。集氣罩的性能對整個氣體凈化系統(tǒng)的技術經(jīng)濟效果有很大的影響。設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，用較小的排風量獲得最佳的控制效果 。而設計不良的集氣罩即使用很大的排風量也達不到預期 的目的。在控制氣體中擴散效果相同的前提下，排風量越大，則整個凈化系統(tǒng)也越大，投資與運行費用也相應增加。因此，集氣罩的設計是氣體凈化系統(tǒng)設計的重要環(huán)節(jié)。 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，是合理設計和使用集氣罩的基礎。 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。 集氣罩的分類 及設計原則 集氣罩的種類繁多，應用廣泛。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。其集氣罩的設計原則為： （ 1） 集氣罩應 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 22 可能減少氣吸氣范圍，防止橫向氣流的干擾，減少排風量。 （ 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)。設計時要 充分考慮操作人員的位置和活動范圍 。 （ 5）集氣罩的配置應與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)一致，力求不影響工藝操作和設備維 修 。 （ 6） 集氣罩應 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、送風氣 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，應充分了解生產(chǎn)工藝、操作特點和現(xiàn)場實際。 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： 排風量： Q = 20200 m3/h 鋼板制圓形風管，取風速 12 m/s 風管直徑： 2020204 ??????? uQd ? m 圓整為 800 ㎜ 規(guī)格為 800 ㎜ ? ㎜ 風管橫截面積： ????? 22 df ? ㎡ 則實際風管氣速： 20202042 ????? dQu ? ＝ m/s 23 表 44 集氣罩罩口速度 ]12[ 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 ～ 沒有干擾氣流 （ 2）液面蒸發(fā) （ 3）浸槽 揚塵低速飛散， （ 1）噴漆 ～ 無干擾氣流 （ 2）酸洗 （ 3）焊接 揚塵較高速飛散， （ 1）開煉機、密煉機 ～ 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 ～ 10 有干擾氣流 （ 2）粉磨機 （ 3）砂輪機 罩口速度：對照表 44,確定 ν = m/s 罩口面積 : 0 ???? ?QA5 ㎡ 罩口直徑： 0 ????? ? AD m 罩口直邊長度： ?L m （減少周圍空氣混入排風系統(tǒng)） 罩口敞開面周長： 0 ???? ?? AL m 罩口喇叭口長度： dL 30? 取 ???? dL m 罩的擴張角角： arc?? 090? tan ????? 0dD L 00 ? （在允許的范圍內(nèi)） 圓形工作臺特征尺寸： ?d 24 工作臺至地面高度 : ?? dH m 又 ???dd 0 ???? dD (設計符合要求 ) 污染源至至罩口 高度 : 0 ???? dH 取 H ＝ 1 m 吸附前的預 處理 對于一般的有機廢氣的工藝過程所產(chǎn)生的塵霧在 高速噴出時，誘導周圍的空氣流動，加上工作點的不斷變換， 又與工件周圍的空氣大量混合，在反彈氣流及車間內(nèi)橫向氣流作用下， 塵 霧呈無序發(fā)散。這些粉塵含量不高，粒徑較小，絕大部分在 10um以下，若未經(jīng)處理，將很快堵塞活性炭微孔，使活性炭失效。 目前 ,國內(nèi)外對 這些塵霧特別 是 噴漆污染的治理非常重視，凈化方式多種多樣，有干式過濾法、濕式過濾法、 燃燒法、催化燃燒法、吸附法、蒸餾析法等，根據(jù) 不同 產(chǎn)品的特性、產(chǎn)品生產(chǎn)狀況以及經(jīng)濟性、場地情況進行選擇。 本設計 除 霧處理采用前置式 干式 除 塵 過濾器 ，具體運行參數(shù)如下： 處理風量： Q=20200 m3/h 過濾速度： u =～ m/s 過濾面積： S = ? = m2 過濾器的尺寸：長 寬 高＝ 70020202020mm 設備阻力： 2P? 350Pa 數(shù)量： 一臺； 采用鋼板進行燒焊，過濾箱采用抽屜方式放置雙層進 口干式 除塵和除霧 過濾材料，容塵量大、凈化效率高、阻力低、過濾風速大、阻燃。干式過濾材料使 霧狀物 變成松散粉塵狀，材料飽和后可取出拍打、抖落，或用吸塵器吸塵后重復使用多次。 管道系統(tǒng)設計計算 只有通過各種管道把各種凈裝置連接在一起才能組合成完整的凈化系統(tǒng)，因此，管道系統(tǒng)設計是凈化系統(tǒng)設計中不可缺少的組成部分，合理地設計、施工和使用管道系統(tǒng)，不僅能充分發(fā)揮凈化裝置的能效，而且直接關系到設計和運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟合理性。管道系統(tǒng) 25 的設計通常是在凈化系統(tǒng)中的各種裝置選定之后進行的，主要包括管道系統(tǒng)的配置和管道系統(tǒng)的設計 計算等兩個方面的內(nèi)容 。 管道系統(tǒng)的配置 （ 1）配置的一般原則 從總體布局考慮，統(tǒng)一規(guī)劃，力求簡單、緊湊、適用、美觀，而且安裝、操作、維修方便，并盡可能縮短管線長度，減少占地與空間，節(jié)省投資 。 （ 2）管網(wǎng)的布置方式 為了便于管理和運行調(diào)節(jié)，管網(wǎng)系統(tǒng)不宜過大。同一系統(tǒng)的吸氣 （塵） 點不宜過多。同一系統(tǒng)有多個分支管時，應將這些分支管分組控制。在進行 管網(wǎng) 配置 時，主要考慮的 一個重要問題就 是要實現(xiàn)各支管間的壓力平衡，以保證各吸氣點達到設計風量，實現(xiàn)控制污染物擴散的目的。 為保 證多分支管網(wǎng)中各支管間的壓力平衡，常用的管網(wǎng)配置方式有以下三種：干管配管方式、個別配管方式和環(huán)狀配管方式。 （ 3）管道熱補償 為了保證管道系統(tǒng)在熱狀態(tài)下的穩(wěn)定和 安全 ，吸收管道熱脹冷縮所產(chǎn)生的應力，管道系統(tǒng)每隔一段距離應裝固定支架和熱補償裝置。 管道熱伸長 補償方法有自然補償和補償器補償兩類。由于本設計管道線較短，管內(nèi)介質(zhì)溫度不是很高，管徑小于1000mm，可采用自然補償法，利用管道自然轉(zhuǎn)彎管段（ L 形或 Z 形）來吸收管道熱身長形變，既經(jīng)濟有合乎安全穩(wěn)定要求 。常用的補償器有柔性材料套管式補償器和波形補償 器等。 （ 4）管道系統(tǒng)的保溫 及 防爆措施 在管道系統(tǒng)的設計中， 為減少輸送過程中熱量損耗或防止煙氣結(jié)露而影響系統(tǒng)正常運行， 則 需要對管道和設備進行保溫。 所謂保溫是對設備、管道表面貼覆絕熱材料，以減少熱傳遞，維持管道或設備在一定的 溫度 范圍內(nèi)工作。 管道系統(tǒng)保溫設計的主要內(nèi)容包括保溫材料選擇、保溫層厚度計算和保溫層結(jié)構(gòu)設計。 當管道輸送介質(zhì)中含有可燃氣體或易燃易爆粉塵時，管道系統(tǒng)設計必須考慮必要的防爆措施 。設計時應采取 以下 防爆措施：加強可燃物濃度的檢測與控制；消除火源；阻火與泄爆措施；設 備密閉和廠房通風；對管道系統(tǒng)的布置必須將有可能蓄積靜電的風管和設備可靠地接地。 26 管道內(nèi)流體流速的選擇 管道內(nèi)流體的選擇涉及到技術和經(jīng)濟兩方面的問題。當流量確定后，若選擇較低的流速，管道 斷