如何有效捕獲VOCs,學(xué)一學(xué)集氣罩與廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)(一)

1、如何有效捕獲如何有效捕獲 VOCs，學(xué)一學(xué)集氣罩與廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一），學(xué)一學(xué)集氣罩與廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）目前，大氣污染防治引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，尤其是 VOCs 污染治理；集氣罩主要是進(jìn)行污染氣體的捕集，由于設(shè)備污染源和生產(chǎn)操作工藝的不同，相應(yīng)集氣罩的形式是多種多樣的。 合理的設(shè)計(jì)和正確的使用對(duì)凈化系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有直接影響。集氣罩：是廢氣凈化系統(tǒng)污染源的收集裝置，可將粉塵及氣體污染源導(dǎo)入凈化系統(tǒng)，同時(shí)防止其向生產(chǎn)車間及大氣擴(kuò)散，造成污染。本文(第一部分)從凈化系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、集氣罩的集氣機(jī)理、 集氣罩的基本類型、 集氣罩性能參數(shù)及計(jì)算、 集氣罩設(shè)計(jì)的方法等方面內(nèi)容，全

2、方位分析集氣罩與管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)知識(shí)。集氣罩與管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容主要內(nèi)容凈化系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容凈化系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容集氣罩的集氣機(jī)理集氣罩的集氣機(jī)理集氣罩的基本類型集氣罩的基本類型集氣罩性能參數(shù)及計(jì)算集氣罩性能參數(shù)及計(jì)算集氣罩設(shè)計(jì)的方法集氣罩設(shè)計(jì)的方法廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第二部分）廢氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第二部分）1凈化系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容(1)(1) 集氣罩集氣罩: :集氣罩是用來捕集污染空氣的， 其性能對(duì)凈化系統(tǒng) 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有直接的影響。由于污染源設(shè)備結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作工藝的不同、集氣罩的形式是多種多樣的。(2)(2)風(fēng)管風(fēng)管: :在凈化系統(tǒng)中用以輸送氣流的管道

3、稱為風(fēng)管， 通過風(fēng)管使系統(tǒng)的設(shè)備和部件連成一個(gè)整體。(3)(3)凈化設(shè)備凈化設(shè)備: :為了防止大氣污染 ，當(dāng)排氣中污染物含量超過排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須采用凈化設(shè)備進(jìn)行處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后 ，才能排人大氣。(4)(4)通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī) : :通風(fēng)機(jī)是系統(tǒng)中氣體流動(dòng)的動(dòng)力。 為了防止通風(fēng)機(jī)的磨損和腐蝕 ， 通常把風(fēng)機(jī)設(shè)在凈化裝備的后面。(5)(5)煙煙 囪囪: :煙囪是凈化系統(tǒng)的排氣裝置。由于凈化后的煙氣中仍含有一定量的污染物。這些污染物在大氣中擴(kuò)散、稀釋，并最終沉降到地面。局部排氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容1、捕集裝置設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)、安裝、性能）2、凈化系統(tǒng)的選擇或設(shè)計(jì)(1)選擇依據(jù)a.污染物的種類與性質(zhì)；b.處

4、理量；c.凈化效率；d.凈化系統(tǒng)的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。(2)一般程序a.工程調(diào)查；b.確定凈化程度；c.選擇合理的凈化工藝；d.選擇適當(dāng)?shù)膬艋b置，確定合理的凈化系統(tǒng)配置；e.確定凈化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。(3)除塵系統(tǒng)與裝置的選擇(4)吸收系統(tǒng)與裝置的選擇(5)吸附系統(tǒng)與吸附裝置的選擇(6)凈化裝置的費(fèi)用設(shè)備投資費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)用、總費(fèi)用3.管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.排放煙囪設(shè)計(jì)2 集氣罩的集氣機(jī)理集氣罩氣流流動(dòng)的基本理論集氣罩匯集污染物，是一種流體動(dòng)力學(xué)捕集 ，因此要對(duì)集氣罩合理設(shè)計(jì)，必須要了解吸氣罩罩口的氣流流動(dòng)規(guī)律。集氣罩口氣流流動(dòng)方式有兩種 :一種是吸氣口氣流的吸人流動(dòng)，一種是吹氣口氣流的

5、吹出流動(dòng)。吸入氣流1.外部吸氣罩罩口氣流流動(dòng)規(guī)律a.速度分布: 等速面的形式確定其分布規(guī)律將吸氣口近似視為一個(gè)點(diǎn)匯，等速面是以該點(diǎn)為中心的球面（見圖 13-2a） ，假設(shè)點(diǎn)匯吸風(fēng)量為 Q，等速面的半徑為 r1、r2，相應(yīng)氣流速度為 u1、u2，由于通過每個(gè)等速面的風(fēng)量相等，則有Q = 4r12u1 = 4r22u2(13-1)于是： u1/u2 = (r2/r1)2(13-2)表明吸氣口外氣流速度衰減很快，應(yīng)盡量減少罩口至污染源的距離。局部排2.罩口的設(shè)置位置對(duì)氣流分布的影響如果吸氣口設(shè)在墻上，如圖 132b 所示,吸氣范圍減少一半,其等速面為半球面,則吸氣口的吸氣量為Q=2Q=2r12u1=

6、2r12u1=2r22u2r22u2(13-3)(13-3)比較式(13-1)(13-3)，可見：（1）吸氣速度相同時(shí)，同一距離上 Q （懸空設(shè)置的吸氣口）= 2 Q （有一面阻擋的吸氣口）（2）吸風(fēng)量相同時(shí)，同一距離上 u（有一面阻擋的吸氣口）= 2 u（懸空設(shè)置的吸氣口）3.吸風(fēng)罩的形式對(duì)氣流速度分布的影響有邊的吸風(fēng)口比無邊的吸風(fēng)口流速衰減慢，實(shí)際等速面為橢圓形。吹出氣流空氣從管口噴出，在空間形成的一股氣流稱為空氣射流.(1)空氣射流的一般特性。如圖 13 一 6 所示，這是等溫圓射流的示意圖。管口速度假設(shè)是完全均勻的。M 為射流極點(diǎn)，射流中保持原出口速度 v。的部分稱為射流核心，速度小于

7、 v。的部分稱為射流主體，射流核心消失的斷面 BOE 稱為過渡斷面，出口斷面至過渡面稱為起始段，過渡斷面以后稱為主體段。氣凈化系統(tǒng)等溫自由圓射流的一般特性為:射流邊緣有卷吸周圍空氣的作用，這主要是 由于紊流動(dòng)量交換引起的。由于射流邊緣的卷吸作用，射流斷面不斷擴(kuò)大，射流量隨射流長度增加而增大。射流核心段呈錐形不斷縮小。核心段以后，射流速度逐漸下降。射流中的靜壓與周圍靜止空氣的壓強(qiáng)相同。射流各斷面動(dòng)量相等。吸入氣流與吹出氣流（1）吹出氣流由于卷吸作用,沿射流方向流量不斷增加,射流呈錐形；吸入氣流的等速面為橢球面,通過各等速面的流量相等,并等于吸入口的流量。（2） 射流線上的速度基本上與射程成反比,

8、而吸氣區(qū)內(nèi)氣流速度與距吸氣口的距離的平方成反比。所以,吸氣口能量衰減很快,其作用范圍較小。的組成吹吸氣流吹吸氣流是兩股氣流組合而成的合成氣流。 在集氣罩設(shè)計(jì)中，利用吹出氣流與吸入氣流聯(lián)合作用來提高所需“控制風(fēng)速”的形成，稱為吹吸式集氣罩。3集氣罩的基本類型集氣罩：是煙氣凈化系統(tǒng)污染源的收集裝置，可將粉塵及氣體污染源導(dǎo)入凈化系統(tǒng)，同時(shí)防止其向生產(chǎn)車間及大氣擴(kuò)散，造成污染。形式：（1）按罩口氣流流動(dòng)方式分為：吸氣式和吹吸式；（2）按集氣罩與污染源的相對(duì)位置及適用范圍，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。密閉罩定義：將污染源的局部或整體密閉起來，在罩內(nèi)保持一定負(fù)壓，可

9、防止污染物的任意擴(kuò)散。特點(diǎn)：所需排風(fēng)量最小，控制效果最好，且不受室內(nèi)氣流干擾，設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先選用。結(jié)構(gòu)形式：局部密閉罩、 整體密閉罩、大容積密閉罩1.1.局部密閉罩局部密閉罩特點(diǎn)：體積小，材料消耗少，操作與檢修方便；適用：產(chǎn)塵點(diǎn)固定、產(chǎn)塵氣流速度較小且連續(xù)產(chǎn)塵的地點(diǎn)。2.2.整體密閉罩整體密閉罩特點(diǎn)：容積大，密閉性好。適用：多點(diǎn)塵源、攜氣流速大或有振動(dòng)的產(chǎn)塵設(shè)備。3.3.大容積密閉罩大容積密閉罩特點(diǎn)：容積大，可緩沖產(chǎn)塵氣流，減少局部正壓，設(shè)備檢修可在罩內(nèi)進(jìn)行。適用：多點(diǎn)源、陣發(fā)性、氣流速度大的設(shè)備和污染源。4.4.布置要求布置要求a.設(shè)置必要的觀察窗、操作門和檢修門；b.罩內(nèi)應(yīng)保持一定的均衡負(fù)壓

10、，避免煙塵逸出；c.盡量避開揚(yáng)塵中心,防止大量物料隨氣流帶至罩口被吸走；d.處理熱物料時(shí)，應(yīng)考慮熱壓對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)的影響，通常適當(dāng)加大密閉罩容積，吸風(fēng)點(diǎn)設(shè)于罩子頂部最高點(diǎn)。排氣柜排氣柜可使產(chǎn)生有害煙塵的操作在柜內(nèi)進(jìn)行。1.1. 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式a、排氣口在操作口對(duì)面操作口氣流分布較均勻，有害氣體外逸的可能性較小。b、排氣口設(shè)在柜頂 操作口上部形成較大進(jìn)氣流速，而下部進(jìn)氣流速較小， 氣柜內(nèi)易形成渦流，可能造成有害氣體外逸c、在對(duì)面和頂部同時(shí)設(shè)置排氣口2.2. 布置要求：盡量避開門窗和其它進(jìn)風(fēng)口。布置要求：盡量避開門窗和其它進(jìn)風(fēng)口。外部吸(集、排)氣罩定義定義: :通過罩的抽吸作用，在污染源附近把污染

11、物全部吸收起來的集氣罩。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；但所需排風(fēng)量較大，且易受室內(nèi)橫向氣流的干擾，捕集效率較低。常見形式常見形式: :頂吸罩、側(cè)面吸罩、底吸罩、槽邊吸氣罩接受式排氣罩1.1.定義：定義：接受由生產(chǎn)過程（如熱過程、機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程）產(chǎn)生或誘導(dǎo)出來的污染氣流的一種排氣罩。2.2.特點(diǎn)：特點(diǎn)：罩口外的氣流運(yùn)動(dòng)不是由于罩子的抽吸作用，而是由于生產(chǎn)本身過程產(chǎn)生。3.3.類型類型: :a.低懸罩（罩口高度1.5A1/2）A-熱設(shè)備的水平投影面積。吹吸式排氣罩及空氣幕1.1.吹吸式排氣罩的工作原理吹吸式排氣罩的工作原理當(dāng)外部吸氣罩與污染源的距離較大時(shí)，可以在外部吸氣罩的對(duì)面設(shè)置一吹氣口，從而形成一層

12、空氣幕阻止污染物的散逸，同時(shí)也誘導(dǎo)污染氣流一起向排氣罩流動(dòng)。吹吸式排氣罩的工作情況2.2.特點(diǎn)特點(diǎn)：采用氣幕抑制污染物擴(kuò)散，具有氣量小，抗干擾能力強(qiáng)，不影響工藝操作、效果好的特點(diǎn)。3.3.吹吸式排氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)算吹吸式排氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)算a.適用：在槽、臺(tái)寬度較大（2m）的工作槽上，采用此類排氣罩控制污染物的擴(kuò)散，效果較佳。b.設(shè)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng)（1）防止吹氣射流產(chǎn)生彎曲；（2）條縫口寬度速度；（3）吹氣罩排氣量；（4）吹氣口高度。4.4.氣幕及其應(yīng)用氣幕及其應(yīng)用a.作用：可有效地抑制污染物擴(kuò)散。b.應(yīng)用：（1）當(dāng)接受罩懸掛較高時(shí)，用吹氣射流阻擋橫向氣流（2）采用氣幕控制破碎機(jī)料坑的揚(yáng)塵（3）采用氣幕控

13、制整個(gè)車間的污染源。4集氣罩性能參數(shù)及計(jì)算一、排風(fēng)量的確定1.1.排風(fēng)量的測(cè)定方法排風(fēng)量的測(cè)定方法集氣罩排風(fēng)量 Q(m3/S) ，可以通過實(shí)測(cè)罩口的平均吸氣速度0 (m/S) 和罩口面積A0（m2）確定。Q= 0 A0(m3/S)也可以通過實(shí)測(cè)連接罩口上的平均吸氣速度 (m/S) ， 氣流動(dòng)壓 Pd(Pa)或靜壓 PS(Pa)及其管道斷面積 A （m2）按下式確定。Q= A =A【 (2/) Pd】1/2 (m3/S)Q=A【 (2/) PS】1/2 (m3/S)式中: 氣體密度,kg/m3-集氣罩的流量系數(shù)2.2.排風(fēng)量的計(jì)算排風(fēng)量的計(jì)算（1）控制速度法指在罩口前污染物擴(kuò)散方向的任意點(diǎn)上均能使污染物吸入氣流流入罩內(nèi)并將其捕集所必須的最小吸氣速度。（2 2）流量比法）流量比法把集氣罩排風(fēng)量 Q3 看作是污染氣流量 Q1 和從罩口周圍吸入室內(nèi)空氣量 Q2 之和,即Q3=Q1+Q2=Q1(1+Q2/Q1)=Q1(1+K)KV=(Q2/Q1)linitK-為流量比KV 通過實(shí)驗(yàn)研究求出,與污染物發(fā)生量無關(guān),只與污染源和集氣罩的相對(duì)尺寸有關(guān).二、壓力損失的確定由于集氣罩罩口處于大氣中,所以該處的全壓等于零.因而集氣罩的壓力損失寫為P=0P=0P=P= (Pd+Ps)=|Ps|(Pd+Ps)=|Ps|PdPd= =（ PdPd / / |Ps|Ps| ）1/21/2=1