1、大气污染控制工程课程设计某铝厂SH2废气治理院系地球与环境学院专业班级学号学生姓名指导教师年月日1安徽理工大学课程设计（论文）任务书地球与环境学院院系环境工程教研室年月日学号学生姓名专业（班级）设计题目某铝厂SH2废气治理设计技术参数1某铝厂生产中产生废气量3300M3/H；2废气组成SH2507，22NCO9023,2O47；3操作温度112，蒸汽含量298，排气压力常压；4满足恶臭污染物排放标准GB1455493二级标准。设计要求1计算污染源强、SH2排放量等相关参数；2净化方法的比较和选择，选择适当的净化处理装置，确定净化装置类型、规格，并确定主要运行参数；3确定装置的位置及管道布置，计
2、算各管段的管径、长度等；4绘制工艺流程图和平面布置图；5编制设计说明书。工作量1设计计算说明书1份；2图纸3张；3设计成果打印并装订好，与图纸一起放入专门的牛皮纸袋中。工作计划1根据题目查找资料，定下除尘或气体净化的方法2天；2进行设计、计算，编写课程设计说明书4天；3绘制有关图纸2天；4检查，打印2天。参考资料1郝吉明马广大主编，大气污染控制工程，高等教育出版社，20042；2金国淼等主编，石油化工设备设计选用手册，化学工业出版社，20088；3柴晓利等主编，环境工程专业毕业设计指南，化学工业出版社，20087；4王玉彬主编，大气环境工程师实用手册，中国环境科学出版社，200310；5黄学敏
3、，张承中主编，大气污染控制工程实践教程，化学工业出版社；6刘天齐主编，三废处理工程技术手册废气卷，化学工业出版社，1999；7郭东明主编，脱硫工程技术与设备，化学工业出版社，2007；8环境保护设备选用手册大气污染控制设备，化学工业出版社，20025指导教师签字教研室主任签字2学生姓名学号专业班级课程设计题目某铝厂H2S废气治理指导教师评语成绩指导教师年月日3目录目录3前言5课程设计说明书6第一章概述611设计依据和采用的标准和规范612设计范围613设计原则614排气概况及自然条件6第二章废气处理工艺设计821处理工艺的确定8211废气处理工艺的比较8212废气处理工艺的确定922相关化学反
4、应方程式923处理构筑物的设计9231填料塔直径高度压降的设计9232填料塔内部构件的选取9233系统总阻力的计算10234风机和电机的选择11235费用核算12第三章设计计算书1331设计基础资料1332填料塔直径高度的计算13321标准状况下体积的换算13322填料塔直径的确定13323验算喷淋密度16324填料塔高度H16325填料层压降P1733填料塔内部构建的选取17331气液进出口管径的选取17332除雾器的选择18333壳体18334吸收液储存和循环水箱184335填料和格栅18336液位计和喷嘴19341各管段的管径和流速19342各管段局部阻力系数21343总压力损失2235
5、风机和电机的选择22351风机的选型原则22352风机计算23234风机和电机的选择2336费用核算24361药剂费24362电费25363总费用25参考文献265前言铝厂产生的废气直接排入大气，会造成大气污染，需要采取适当的方式和方法去使排放的大气符合排放标准。近年来，工业废气所排放的大量污染物是造成我国严重大气污染的最重要的原因。工业废气指企业厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中产生的各种排入空气的含有污染物气体的总称。这些废气有二氧化碳、二硫化碳、硫化氢、氟化物、氮氧化物、氯氯花氢、一氧化碳、硫酸雾、铅、汞、铍化物、烟尘及生产性粉尘，排入大气，会污染空气。这些物质通过不同的途径呼吸道进入人的体
6、内，有的直接产生危害，有的还有蓄积作用，会更加严重的危害人的健康。废气污染和生态环境恶化已成为经济发展的制约因素，保护大气环境是实施可持续发展的必由之路。常用的废气处理方法有废气燃烧法、废气液体吸收法、废气活性炭吸附法。燃烧法只适用于净化那些可燃有害组分浓度较高的废气，或者是用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气；采用吸附法时，当有机废气中含有易燃气体时，由于吸附过程中会产生热量，因此存在安全隐患，因此，吸附法要依据有机废气的性质合理采用。由于该工厂产生的恶臭气体主要是H2S，而目前硫化物的处理多采用半干法或湿法，所以经比较，选择吸收法，选用高效雾化吸收异味气体处理工艺，它在实际的废气处理工程中
7、也取得了显著环境效益和经济效益。6课程设计说明书第一章概述11设计依据和采用的标准和规范（1）恶臭污染物排放标准GB1455493（2）简明通风设计手册（3）大气污染控制工程设计手册12设计范围计算污染源强、SH2排放量，净化方法的比较和选择，选择适当的净化处理装置，确定净化装置类型、规格，确定装置的位置及管道布置，绘制工艺流程图和平面图。13设计原则根据环境治理与综合整治为指针，根据技术先进可靠，经济合理的原则进行总体和各单元构筑物的设计。14排气概况及自然条件现设计废气净化系统，对废气的SH2进行净化，使其满足恶臭污染物排放标准GB1455493二级标准。按照恶臭污染物排放标准GB1455
8、493，现有项目执行恶臭污染物厂界二级标准。因此，本设计所以选择污染物的排放浓度为H2S010MG/M3。某铝厂生产中产生废气量3300M3/H，废气组成SH2507，22NCO9023,2O47，操作温度112，蒸汽含量298，排气压力常压；7表11恶臭污染物厂界标准值序号控制项目单位一级二级三级新扩改建现有新扩改建现有1氨MG/M310152040502三甲胺MG/M30050080150450803硫化氢MG/M30030060100320604甲硫醇MG/M3000400070010002000355甲硫醚MG/M30030070150551106二甲二硫MG/M30030060130
9、420717二硫化碳MG/M320305080108苯乙烯MG/M33050701419组成物质的浓度计算SH2的浓度3300M3/H50716731M3/H；22NCO的浓度3300M3/H9023297759M3/H；2O的浓度3300M3/H471551M3/H。8第二章废气处理工艺设计21处理工艺的确定211废气处理工艺的比较常用的废气处理方法有废气燃烧法、废气液体吸收法、废气活性炭吸附法。燃烧法只适用于净化那些可燃有害组分浓度较高的废气，或者是用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气。由于有机气态污染物燃烧氧化的最终产物是CO2和H2O，因而使用这种方法不能回收到有用的物质，但由于燃烧时
10、放出大量的热，使排气的温度很高，所以可以回收热量。目前，在实际中使用的燃烧净化方法有直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧。直接燃烧法虽然运行费用较低，但容易发生爆炸，并且浪费热能产生二次污染，因此目前较少采用；热力燃烧法通过热交换器回收了热能，降低了燃烧温度，但当VOCS浓度较低时，需加人辅助燃料，从而增大了运行费用；催化燃烧法由于燃烧温度显著降低，从而降低了燃烧费用，但由于催化剂容易中毒，因此对进气成分要求极为严格，同时催化剂成本高，使得该方法处理费用较高。吸附法是处理低浓度VOCS的有效方法之一，它是采用吸附剂将气体中的VOCS吸附，净化后的气体排入大气。由于活性炭性价比高，它是目前最常用的吸附剂
11、。但当有机废气中含有易燃气体时，由于吸附过程中会产生热量，因此存在安全隐患，解决办法是限制入口气流的VOCS含量小于25。当VOCS分子量大于130且具有低挥发性（沸点大于240）时，吸附剂会对其强烈吸附，从而导致解吸困难；相反，当VOCS分子量小于45时，又出现了吸附不牢的情况，而且对于混合型有机废气当其中的有机物分子量相差过大时，吸附效果也不佳。因此，吸附法要依据有机废气的性质合理采用。吸收法当采用某种液体处理气体混合物时，在气液相的接触过程中，气体混合物中的不同组分在同一种液体中的溶解度不同，气体中的一种或数种溶解度大的的组分将进入到液相中，从而使气相中各组分相对浓度发生了改变，即混合气
12、体得到分离净化，这个过程称为吸收。吸收法可分为化学吸收及物理吸收，物理吸收使废气中一种或几种组分溶解于选定的液体吸收剂中，这种吸收剂应具有与吸收组分有较高的亲和力，低挥发性，吸收液饱和后经加热解吸再冷却重新使用。本法适合于温度低、中高浓度的废气，需配备加热解析冷凝等回收装置，装机体积大、投资较大，要选择一种廉价高效的低挥9发性吸收液，同时还应注意吸收液二次污染的处理。212废气处理工艺的确定H2S不稳定，具有酸性、还原性、可燃性，它是无色有刺激性气味的气体。蒸汽压20265KPA/255，闪点UMIN）经核算，选用塔径215M符合要求。324填料塔高度H废弃进入时硫化氢的体积分数6110653
13、40224000850Y废气出口处的硫化氢体积分数8210564221000134010010Y则686862121102411056/1065LN10561065/YLNYYYY17填料层总高M9801012492082152151433600342/1488500011674YP082DSHH622取H098M，所以，填料层分两层，高度分别为049M。设置水箱1M，空气管径070M，格栅厚02M，填料层与喷淋口距05M，喷淋口距下层填料05M，除雾器高03M则填料塔总高H0402030509813071549M325填料层压降P纵坐标3100570040GU2L02LV2）（,横坐标058
14、根据以上两个数值，在图31中确定塔的操作点，P/Z2498123544PA/M即填料层的总压强降为098235441329990PA。33填料塔内部构建的选取331气液进出口管径的选取气体进口管径的取值一般为（MM）560，630，700，800，900，1120，1250，1400等3若取管径560MM，则风速表32一般通风系统风管内的风速（M/S）风管部位生产厂房机械通风民用及辅助建筑物钢板及塑料风管砖及混泥土风管自然通风机械通风干管614210051058支管1415050725查表32选用混泥土风管，干管的风速范围为210M/S则V满足要求。液体管径通常取20MM。LMGSQV/724
15、/14380003600/750/3300218332除雾器的选择除雾器用来除去塔内上部逸出的气体中的雾滴。除雾器的种类主要有重力沉降型；惯性碰撞型；离心分离型；吸附过滤型；静电吸引型等。目的是将气体中携带的雾沫或夹带的液滴分离出来。一般直径大于50M的液滴可用重力沉降法分离，5M以上的液滴可用惯性碰撞与离心分离的形式除去，对于更小的细液滴则采用先凝聚后除液的方法，或采用高效的纤维过滤器及静电除雾器等。目前在烟气脱硫大型装置中应用较多的除雾器结构形式有折板式、波纹挡板式、人字形、板翅式、涡轮旋风式、丝网型等。根据实际情况，本设计选用的是重力沉降型除雾器，丝网型结构。333壳体废气中含有的污染物
16、H2S具有强酸性和碱性，所以壳体选用具有耐酸耐碱性质的玻璃钢（FRP）。334吸收液储存和循环水箱吸收液储存和循环水箱是废气处理系统中另一个重要部分。吸收液储存根据吸收液的用量，并使吸收槽有一定的富裕量。吸收槽可设1M，并通过不断补充药剂量来满足生产需求。循环水箱为喷雾氧化提供水源，将吸收液加以反复利用，节约生产成本，设水箱高度1M。335填料和格栅在填料塔内，气体由填料间的空隙流过，液体在填料表面形成液膜并沿填料间的空隙而下流，气液的传质过程在润湿的填料表面上进行，因此，填料塔的生产能力和传质速率均与填料特性密切相关。在选择填料时，一般要求比表面积和空隙率要大，填料的润湿性能好，单位体积填料
17、的质量轻，造价低，并有足够的力学强度。19填料的种类很多大致可分为实体填料与网体填料两类。实体填料有环形填料（如拉西环、鲍尔环及阶梯环）和鞍形填料（如弧鞍、矩鞍）以及栅板、波纹板填料。网体填料主要是由金属丝网制成的各种填料，如鞍形网、波纹网填料等。本设计选用塑料鲍尔环（乱堆）填料因子，规格为25MM25MM12MM。格栅主要起了承托的作用，其上接除雾器和填料，通常选用丝网型格栅，同时值得注意的是格栅的孔径应小于填料的孔径，避免填料通过孔径而下落，则格栅孔径应小于25MM。336液位计和喷嘴液位计安装在水箱上，用以读取水箱内液面高度，以保证充足的水量。喷嘴将吸收液充分润湿填料，填料塔的中间部位可
18、设3个喷嘴，两侧相应少些，分别设2个喷嘴。34系统总阻力341各管段的管径和流速图31除尘系统示意图（1）设漏风率为10则20管段1的风量L33001013333M3/H则VS/M841803600433332管段2的风量L3300102333759M3/H则管段3流速为VS/M910836004933752管段3的风量L33001033399M3/H则S/M8435603600433992由图33查得不同管径对应的流速和单位长度摩擦压力损失，总结如表33图33圆形风管沿程摩擦压力损失线算图21342各管段局部阻力系数管段1设备密闭罩10设支流三通（90），查表34，10填料塔入口处变径管的局
19、部压力损头忽略不计，0102030318管段290弯头（取R/D15）2个弯头02204风机入口处变径管的局部压力损头忽略不计，0020205管段3带扩散管的伞形风帽，取H/D04，0707表34三通局部阻力系数局部阻力系数23131000602015009200122501530018350214002545028表35带扩散管的伞形风帽局部阻力系数H/D01020304050607080910进风132077060048041030029028025025025排风26013008007060060060060（2）各管段长度、管径、流速、局部阻力损失、摩擦压力损失等总结如表编号流量L长度
20、L管径D流速U动压U2/2局部阻力系数局部阻力损失Z单位长度摩擦压力损失RM摩擦压力损失RML管段压力损失（ZRML）13300118001105611251527515165169252330015700137995161592173511943333001480012167531712801182521532122343总压力损失单塔总压力损失管段压力损失设备压力损失169519431532151676PA35风机和电机的选择351风机的选型原则在选择风机前，应了解国内风机的生产和产品质量情况，如生产的风机品种、规格和各种产品的特殊用途，以及生产厂商的产品质量、后续服务等情况等综合考虑。根
21、据风机输送气体的性质不同，选择不同用途的风机。如输送易燃易爆气体的应选防爆型风机；输送煤粉的应选择煤粉风机；输送有腐蚀性气体的应选择防腐风机；在高温场合工作或输送高温气体的应选择高温风机；输送浓度较大的含尘气体应选择排尘风机等。在风机样本给出的标定条件下，根据风机样本性能参数选择风机型号。风机选择应使工作的处在高效率区，即不应低于风机最高效率的90。同时还要注意风机工作的稳定性。样本中以表格形式提供数据的性能表上的数据点都是处在高校而又稳定工作的工况下，可以直接选用。当出现有两种以上的风机可供选择时，应优先考虑效率较高的机号较小、调节范围较大的一种。当风机配用的电机功率75KW时，可不设预启动
22、装置。当排送高温烟气或空气而选择离心锅炉引风机时，应设预启动装置及调节装置，以防冷态运转时造成过载。对有消声要求的通风系统，应首先考虑低噪声风机，例如效率高、叶轮圆周速度低的风机，且使其在最高效率点工作；还要采取相应的消声措施，如装设专用消声设备。风机和电机的减震措施，一般可采用减震基础，如弹簧减震器或橡胶减震器等。在选择风机时，应尽量避免采用风机并联或串联工作。当风机联合工作时，应尽可能选择同型号同规格的风机并联或串联工作；当采用串联时，第一级风机到第二级风机之间应有一定的管路联结。23352风机计算234风机和电机的选择风机选型计算风量（QF）风机的风量应在净化系统计算总排风量上附加风管和
23、设备的漏风量。QFK1K2Q37026M3/H式中Q系统设计最大总排风量，M3/HK1管网漏风附加系数，一般送、排风系统K110511，取11K2设备漏风附加系数，按有关设备样本选取，K2一般处于102105范围，取102风机选型计算全压（PF）PFP1PS295613PA式中P管网计算总压力损失，PAPS设备的压力损失，PA，可按有关设备样本选取1管网计算的总压力损失附加系数。对于定转速风机，按11115取值，取112通风机全压负差系数，一般可取2105（国内风机行业标准）查取相关表格4，选择机号NO10，传动方式C，主轴转速710R/MIN，序号1的风机，其全压为840PA,流量为1734
24、3M3/H，内效率为876，所需功率572KW,电动机型号为Y132M4,功率为75KW错误未找到引用源。则离心通风机型号47211NO8C右90修正M查表37，取电动机直联，M10表37传动方式与机械效率传动方式机械效率M传动方式机械效率M电动机直联10减速器传动095联轴器直联传动098V带传动092K查表38，得K1124表38功率储备系数K电机功率（KW）功率储备系数K离心式轴流式一般用途灰尘高温105110051512130510141020132050125011所以所需功率N错误未找到引用源。KW23111168710003600/1395663702572KW式中N所需功率，K
25、WQ风机样本工作点风量，M3/HP风机样本全压数值换算成运行工况条件下的全压值，PAK电机的功率储备系数36费用核算361药剂费按照费用NAOH2000元/吨SH2的浓度进3300M3/H50716731M3/H；出0001148859/274M3/H根据反应式H2S2NAOHNA2SH2O初始量MNAOH16731240133848G/D4885KG/年排出量MNAOH74240592G/D216KG/年则消耗纯NAOH4669KG/年；药剂总费用为NAOH9338元/年；25362电费按工业电费1元/度用电量为112436596360度/年电费为19636096360元/年363总费用总费
26、用药剂费电费人工费总费用93389636040000145698元/年26参考文献1郝吉明,马广大大气污染控制工程M北京高等教育出版社，2002；2金国淼等主编，石油化工设备设计选用手册，化学工业出版社，20088；3柴晓利等主编，环境工程专业毕业设计指南，化学工业出版社，20087；4王玉彬主编，大气环境工程师实用手册，中国环境科学出版社，200310；5黄学敏，张承中主编，大气污染控制工程实践教程，化学工业出版社；6刘天齐主编，三废处理工程技术手册废气卷，化学工业出版社，1999；7郭东明主编，脱硫工程技术与设备，化学工业出版社，2007；8环境保护设备选用手册大气污染控制设备，化学工业出版社，20025
