14.1廢氣凈化裝置的選擇與系統(tǒng)組成

14.1.1除塵器的選擇

一般，選擇除塵器必須從技術(shù)、經(jīng)濟及排放標(biāo)準(zhǔn)三個方面來考慮，具體地講，應(yīng)該考慮以下幾方面

:1.需要達到的除塵效率

2.氣體性質(zhì)①流量②溫度和露點③壓力④濕度⑤可燃性⑥氣體成分

3.粉塵性質(zhì)①粒徑和粒徑分布②含塵濃度③密度④磨損性⑤粘附性4.粉塵的處理

第14章

廢氣凈化系統(tǒng)的組成和設(shè)計

14.1.2氣態(tài)污染物凈化方法的選擇

選擇時也必須從技術(shù)、經(jīng)濟及排放標(biāo)準(zhǔn)三個方面考慮。應(yīng)該從廢氣特性（流量、溫度、濕度等）、污染物種類和濃度等方面選擇合理的方法，一般來說有以下原則：

（1）廢氣流量

（2）污染物濃度

（3）溫度、濕度

14.1.3凈化裝置的費用

選擇凈化方法與裝置必須在凈化裝置費用計算的基礎(chǔ)上作技術(shù)經(jīng)濟分析，包括設(shè)備投資費與運行費兩部分。為便于比較，通常采用處理每單位體積氣體量所需費用來表示。

1．投資費

:投資費通常包括主體凈化裝置、輔助設(shè)備（如風(fēng)機、電動機、卸灰輸灰設(shè)備與管道等）、土地、基建費用及其他。

各種除塵器的值均隨除塵效率的提高（或通過率P的降低）而提高

濕式洗滌器的設(shè)備費最低

設(shè)備費還與凈化系統(tǒng)的選擇密切相關(guān)。

凈化裝置的占地面積對設(shè)備費也有明顯影響。

圖14-2設(shè)備費與除塵效率（或通過率）的關(guān)系圖14-3各種除塵器的凈化效率和處理單位氣體量所需設(shè)備費的比較2．運行費用凈化系統(tǒng)的運行費用包括水、電和材料消耗費，設(shè)備折舊、維修費及勞務(wù)費等。3．總費用設(shè)備費與運行費的總和為凈化系統(tǒng)（裝置）的總費用。

圖14-5袋式除塵器與電除塵器的經(jīng)濟比較圖14-6最佳經(jīng)濟流速14.1.4凈化系統(tǒng)的組成

凈化系統(tǒng)一般由以下幾部分組成：①污染源控制裝置，其功能是收集污染源排出的污染物，并將其導(dǎo)入凈化裝置中，以便綜合治理；②廢氣凈化裝置，其功能是來去除不同種類和性質(zhì)的污染物；③廢氣的最終處理裝置，經(jīng)凈化并與污染物分離的廢氣，可通過排風(fēng)機及煙囪排入大氣中；如含有可回收利用成分，可將其引人相應(yīng)的回收系統(tǒng)中。

14-7局部排氣凈化系統(tǒng)示意圖1-集氣罩；2-風(fēng)管；3-凈化設(shè)備；4-通風(fēng)機；5-煙囪14.2集氣罩的設(shè)計

集氣罩分類14.2.1密閉罩：密閉罩是將污染源的局部或整體密閉起來的一種集氣罩。

1．密閉罩的結(jié)構(gòu)形式

按密閉罩的圍擋范圍和結(jié)構(gòu)特點，可將其分為局部密閉罩（圖14-9）、整體密閉罩（圖14-10）和大容積密閉罩（圖14-11）三種。

14-914-1014-112．密閉罩的布置要求

（1）在結(jié)構(gòu)上密閉罩要根據(jù)需要，設(shè)置必要的觀察窗、操作門和檢修門，各類門窗應(yīng)便于操作，開關(guān)靈活，密封性好，且避開氣流正壓較高的部位。（2）密閉罩內(nèi)應(yīng)保持一定的均衡負(fù)壓，避免污染物逸出。

（3）吸氣罩的布置，應(yīng)根據(jù)揚塵點物料和氣流運動情況，盡量避開揚塵中心，防止大量物料隨氣流帶至罩口被吸走。

（4）處理熱物料時，密閉罩形式和吸風(fēng)點位置的選擇應(yīng)考慮熱壓對氣流運動的影響，通常應(yīng)適當(dāng)加大密閉罩容積，吸風(fēng)點可設(shè)于罩子頂部最高點。

3．密閉罩排風(fēng)量的計算

確定密閉罩排風(fēng)量的原則，是要保證罩內(nèi)各點都處于負(fù)壓，保證從罩子開口及不嚴(yán)密縫隙處均勻地吸入一部分室內(nèi)空氣，防止罩內(nèi)污染氣流從縫隙、孔洞中逸出，造成污染。一般來說，適當(dāng)?shù)呐棚L(fēng)量應(yīng)保證密閉罩內(nèi)的負(fù)壓不小于5~14Pa。

從罩內(nèi)吸走一部分氣體，使之形成負(fù)壓，這時罩內(nèi)風(fēng)量平衡如下式所示

上式中Q3、Q4依生產(chǎn)工藝和設(shè)備類型而定，Q5、Q6值一般很小，而且可相互抵消，因此，在無Q3、Q4產(chǎn)生的情況下，密閉罩的吸風(fēng)量主要由Q1、Q2決定。

在工程設(shè)計中，常用以下幾種方法來確定密閉罩的排風(fēng)量：（1）按開口或縫隙處空氣的吸入速度計算（2）按經(jīng)驗公式或數(shù)據(jù)確定排風(fēng)量

14.2.2排氣柜（半密閉罩）

1．排氣柜的結(jié)構(gòu)形式與排氣口的布置

14-122．排氣柜排風(fēng)量的計算

排氣柜的排風(fēng)量（m3/s）可按下式計算：

（14-5）14.2.3外部吸氣罩

由于工藝條件限制，有時無法對污染源進行密閉，只能在其附近設(shè)置排氣罩，依靠罩口吸入氣流，將有害氣體吸入罩內(nèi)，這類排氣罩稱為外部吸氣罩。外部吸氣罩型式多樣，按吸氣罩與污染源的相對位置可將其主要分為三類：上部吸氣罩、下部吸氣罩、側(cè)吸罩（見圖14-12）。

1．外部吸氣罩罩口氣流流動規(guī)律

在研究外部吸氣罩的速度分布時，可先把吸氣口近似地視為一個點匯（圖14-13）。

氣流從四周流向該點時，其流線是以該點為中心的徑向線，等速面是以該點為中心的球面。通過每個等速面的空氣量應(yīng)相等。假設(shè)點匯吸風(fēng)量為，等速面的半徑為、，相應(yīng)氣流速度為、，由于通過每個等速面的風(fēng)量相等，則有

圖14-14點匯氣流流動情況可見，點匯外某點的流速與該點至吸氣口距離的平方成反比，這表明吸氣口外氣流速度衰減很快。

一些研究者對圓形和矩形吸氣口的吸入流動進行了試驗研究，并繪制了吸氣區(qū)內(nèi)氣流流線和速度分布圖，直觀地表示了吸氣速度和相對距離的關(guān)系，如圖14-15、圖14-16所示。

根據(jù)試驗結(jié)果，吸氣口氣流速度分布具有以下特點：（1）在吸氣口附近的等速面近似與吸氣口平行，隨著離吸氣口距離的增大，逐漸變成橢圓面，而在一倍吸氣口直徑處接近為球面。因此，當(dāng)x/d＞1時，可近似當(dāng)作點匯，吸氣量可按式（14-6）、（14-8）計算；當(dāng)x/d＜1，應(yīng)根據(jù)有關(guān)氣流衰減公式進行計算。（2）吸氣口氣流速度衰減較快。如圖14-14a所示，當(dāng)時，該點氣流速度已大約降到吸氣口流速的7.5%。（3）對于一定結(jié)構(gòu)的吸氣口，不論吸氣口風(fēng)速大小，其等速面形狀大致相同。而吸氣口結(jié)構(gòu)形式不同，其氣流衰減規(guī)律則不同。

2．外部吸氣罩排風(fēng)量的計算方法

目前多用“控制速度法”計算外部吸氣罩的排風(fēng)量。控制點距罩口的距離稱為控制距離，見圖14-17。

圖14-17速度控制法在工程設(shè)計中，當(dāng)確定控制點速度后，即可根據(jù)不同型式排氣罩罩口的氣流衰減規(guī)律求得罩口上氣流速度，在已知罩口面積時，可按下式求得吸氣罩的排風(fēng)量。3．外部吸氣罩排風(fēng)量的計算公式外部吸氣罩形式很多，其排風(fēng)量計算公式各不相同，下面僅介紹幾種外部吸氣罩的罩口氣流速度衰減公式及其排風(fēng)量計算公式，供設(shè)計計算參考。（1）圓形或矩形吸氣罩對于罩口為圓形或矩形（寬長比）的外部吸氣罩，沿罩子軸線的氣流速度衰減公式為外部吸氣罩排風(fēng)量的計算公式為

例14-1

（2）條縫罩條縫罩沿罩口軸線的氣流速度衰減公式和排風(fēng)量計算公式如下

圖14-18條縫罩a)四周無邊條縫罩b)四周有邊條縫罩c)操作臺上的條縫罩（3）冷過程上部吸氣罩在污染設(shè)備上方設(shè)置集氣罩，由于設(shè)備的限制，氣流只能從側(cè)面流入罩內(nèi)，如圖14-19所示。為避免橫向氣流干擾，要求盡可能使（為罩口長邊尺寸），其排風(fēng)量按下式計算。3．外部吸氣罩設(shè)計的注意事項（1）為提高吸氣罩的控制效果，減少無效氣流的吸入，罩口應(yīng)加設(shè)法蘭邊。（2）為保證罩口吸氣速度均勻，吸氣罩的擴張角α不應(yīng)大于60°。

圖14-19圖14-21保證罩口氣流分布均勻的措14.2.3外部吸氣罩有些生產(chǎn)過程或設(shè)備本身會產(chǎn)生或誘導(dǎo)氣流運動，并帶動污染物一起運動，如由于加熱或慣性作用形成的污染氣流。接受式排氣罩（簡稱接受罩）即沿污染氣流流線方向設(shè)置吸氣罩口，污染氣流借助自身的流動能量進入罩口。生產(chǎn)過程產(chǎn)生或誘導(dǎo)出來的污染氣流，主要指熱源上部的熱射流和粉狀物料在高速運動時所誘導(dǎo)的氣流。

圖14-22接受式排氣罩1．熱射流流量計算一般將熱射流上升高度H≤1.5A1/2的熱源上部接受罩稱為“低懸罩”，而將H>1.5A1/2的接受罩稱為“高懸罩”。（1）低懸罩的熱射流計算對低懸罩來說，其熱射流量等于熱設(shè)備的水平投影面積上所產(chǎn)生的起始對流熱射流量，其值由下式計算例14-2

圖14-23熱源上部接受罩

（2）高懸罩的熱射流計算當(dāng)熱射流的上升高度時，其流量和橫斷面積會顯著增大。則熱射流不同上升高度上的流量、流速及其斷面直徑可按下面的經(jīng)驗公式計算（參看圖14-23）例14-3

2．熱源上部接受罩的設(shè)計在工程設(shè)計中，考慮到橫向氣流的影響，接受罩的斷面尺寸應(yīng)大于罩口斷面上熱射流的尺寸，接受罩的排風(fēng)量應(yīng)大于罩口斷面上的熱射流流量。低懸罩罩口每邊尺寸需比熱設(shè)備尺寸增加150~200mm。高懸罩罩口尺寸按下式確定低懸罩排風(fēng)量按下式計算高懸罩排風(fēng)量按下式計算例14-4

14.2.5吹吸式排氣罩

圖14-24吹吸式排氣罩29吹吸式排氣罩的計算方法大致可以歸納為兩類：一類是從射流理論出發(fā)而提出的控制速度法；另一類則是依據(jù)吹吸氣流的聯(lián)合作用而提出的各種計算方法，如臨界斷面法等。臨界斷面位置吹氣口吹風(fēng)量吹氣口寬度吸氣口排風(fēng)量吸氣口寬度例14-5

14.3管道系統(tǒng)的設(shè)計

14.3.1管道布置的一般原則

14.3.2管道系統(tǒng)的設(shè)計計算

1．管道內(nèi)氣體流動的壓力損失管道內(nèi)氣體流動的壓力損失有摩擦阻力損失和形體阻力損失兩種。（1）摩擦阻力損失

（2）局部阻力損失流體流經(jīng)管道系統(tǒng)中的異形管件（如彎頭、閥門、三通等）時，流動狀態(tài)發(fā)生變化，這時產(chǎn)生的能量損失稱為局部阻力損失，其計算式為2．管道系統(tǒng)壓力損失計算管道計算的常用方法是流速控制法，也稱比摩阻法，即以管道內(nèi)氣流速度作為控制因素，據(jù)此計算管道斷面尺寸和壓力損失。

14.3.3風(fēng)機、泵及電動機的選擇

1．風(fēng)機的選擇

(1）通風(fēng)機的風(fēng)量

可按下式計算（2）通風(fēng)機的風(fēng)壓按下式計算（3）通風(fēng)機的電動機功率電動機所需的功率（kW）按下式計算

2．泵的選擇

泵的選擇與風(fēng)機相似，即根據(jù)流體的種類、性質(zhì)、流量和要求的揚程，選擇泵的類型、揚程與流量。

流體的密度變化較大時，必須按下