常州某喷淋塔方案.docx
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常州某喷淋塔方案
常州某纺织品有限公司
粉尘处理工程
设
计
方
案
1.概述
1.1背景概述
常州某纺织品有限公司位于常州新北区春江镇，北临长江、南接沪宁高速、西靠常州机场，处于中国经济发展最活跃地区。
于2002年注册成立，经过五年的迅猛发展，公司成长为家纺行业的龙头企业，年销售过亿元，品牌产品覆盖全球五大洲、47个国家（地区）。
2006年投资2.05亿元，占地5.5公顷，新建了常州某纺织品有限公司。
公司主营以"春格儿"商标为旗帜的家纺用品、服饰用品、家居装饰用品、婴儿用品、汽车内装饰用品、工艺毯类产品共六大项48个系列近三千个品种。
2007年公司顺利通过ISO9001、ISO2000质量体系认证，荣获"高新技术企业"、"出口一类企业"、"江苏民营科技企业等国家优秀企业"等各类奖项，这些坚实的基础奠定了"春格儿"地腾飞和发展。
某团队是一支知识化、专业化的管理团队，引领着毛绒产品的流行时尚，持有外观设计专利50余项，其中实用新型和发明专利近10项。
公司拥有国际先进的生产设备，精密的检验仪器，精益化的生产管控，立足生态纺织品的绿色制造和国际纺织品高端市场的开发，标志着公司从传统的纺织制造企业向科技创新型纺织企业迈出了成功的坚实的一步。
随着社会的不断发展和人们生活水平的提高，尤其是人们对环境问题认识的不断提高，因此对周围生活环境质量要求也越来越高，所以大气污染的治理已受社会普遍重视，纺织行业是我国的重要的产业之一，其中纺织产生的粉尘和气体对厂区和周边环境的影响较为严重，因此选一套能行之有效的除尘设备是很重要的。
1.2设计依据
1、中华人民共和国环境空气质量标准（GB3095—1996）及大气污染物综合排放标准（GB16297—1996）；
2、工业企业设计卫生标准（GBJ4—73）；
3、大气污染物排放标准（GB4915—1996）；
4、固定污染源排气中颗粒物的测定与气态污染物采样方法（GB/T16157—1996）；
5、除尘器设计制造企业标准；
6、工艺具有合理化，先进性，投资少，上马快，处理效率高，占地面积小；
7、设备具有能耗低，噪声小。
生产过程中不会产生二次污染；
8、设备操作简单，管理人员少，劳动强度低，维护方便；
9、对业主方现场的勘察及业主方提供的相关资料。
2.废气净化塔介绍
2.1废气净化塔的工艺原理
废气处理设备的工作原理是将气体中的污染物质分离出来，转化为无害物质，以达到净化气体的目的。
它属于微分接触逆流式，塔体内的填料是气液两相接触的基本构件。
塔体外部的气体进入塔体后，气体进入填料塔，填料层上有来自于顶部的喷淋液体及前面的喷淋液体，并在填料上形成一层液膜，气体流经填料空隙时，与填料液膜接触并进行或中和反应，填料层能提供足够大耳朵表面积，对气体流动又不致造成过大的阻力，经吸收或中和后的气体经除雾器收集后，经出风口排出塔外。
吸收剂是处理废气的主要媒体，它的性质和浓度时根据不同废气的性质来选配，其处理单位气体的耗用量，是通过计算吸收剂与惰性气体的摩尔流量的比值来确定的。
废气由风机自风管吸入，自下而上穿过填料层；循环吸收剂由塔顶通过液体分布器，均匀地喷淋到填料层中，沿着填料层表面向下流动，进入循环水箱。
由于上升气流和下降吸收剂在填料中不断接触，上升气流中流质的浓度越来越低，到塔顶时达到排放要求。
液膜上的液体在重力作用下流入贮液箱，并由循环泵抽出循环。
2.2废气净化塔的特点
（1）废气净化塔适用范围广：
化工、轻工、印染、医药、钢铁、机械、电子、仪表、电镀等工业部门生产过程中排放的有机废气、硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸等尾气及硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、碳氧化化物（CO、CO2）、氰化物（HCN）等酸性气体，采用工业废气净化设备，都可得到满意的效果。
（2）废气净化效率高：
酸（碱）雾废气净化塔采用二级逆向喷淋，填料比表面积大，由试验研究确定的气比保证了性能稳定，对各种浓度的酸性（或碱性）废气净化效率均可达85%~95%。
（3）废气处理塔阻力低：
在保证足够气液接触面积基础上，工业废气净化塔选用空气动力特性最佳的填料品种及结构形式，使设备阻力在额定风量下不超过40毫米水柱，是国内各种填料吸收塔中阻力最低的一种。
这对于配用耐腐蚀低压通风机极为有利。
（4）废气处理塔占地面积小：
工业废气净化处理塔采用PP、FRP等材质，将塔体、吸收液槽、循环泵、吸收液管道系统组合成一套完整的工业废气处理设备，结构紧凑，便于现场安装及操作管理，占地面积小，无论对新建工程还是技改项目都可适应。
3.系统工艺
3.1工艺说明
工艺设备中产生的污染水蒸气由吸风罩进行吸收，通过吸风罩连接的管道输送至废气处理设备中，在废气处理设备进行处理，将处理完的水气进行循环利用。
3.2集气罩
3.2.1集气罩的集气原理
集气罩罩口气流运动方式有两种：
一种是吸气口气流的吸入流动；一种是吹气口气流的吹出流动。
3.2.2集气罩的基本类型
两大类：
吸气式集气罩和吹吸式集气罩
吸气式集气罩：
密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩等
3.2.3集气罩的设计注意事项
（1）集气罩应尽可能将污染源包围起来，污染物扩散限制在最小范围内，以便防止横向气流干扰，减少排风量。
（2）集气罩的吸气方向尽可能与污染气流运动方向一致，充分利用污染气流的初始动能。
（3）尽量减少集气罩的开口面积，以减少排风量。
（4）集气罩的吸气气流不允许先经过工人的呼吸区再进入罩内。
（5）集气罩的结构不应妨碍工人操作和设备检修。
3.3管道设计
3.3.1管道布置原则
（1）统一布置、尽量少占用空间，安装、操作和检修方便；
（2）管道布置力求顺直，减少阻力；
（3）管道应尽量避免遮挡室内光线和妨碍门窗的启闭，不影响正常的生产操作；
（4）水平管道有一定的坡度。
3.3.2管道风速选择
垂直管
水平管
水蒸汽
3m/s
4m/s
3.4风机
3.4.1风机的组成
风机组成：
叶轮、机壳、进风口、支架、电机、皮带轮、联轴器、消音器、传动件（轴承）等。
3.4.2风机的性能参数
风机的性能参数主要有流量、压力、功率、效率和转速。
另外，噪声和振动的大小也是主要的风机设计指标。
流量也称风量，以单位时间内流经风机的气体体积表示；压力也称风压，是指气体在风机内压力升高值，有静压、动压和全压之分；功率是指风机的输入功率，即轴功率。
风机有效功率与轴功率之比称为效率。
风机全压效率可达90%。
3.5工艺流程
风机
废气处理设备
排气筒
管道
调节阀
设备尘源
4.方案设计
4.1设计参数
已知总排风量为7500m3/h，有5台设备，每台设备的排风量为1500m3/h。
管道内的风速为4m3/s。
4.2管道设计
管道内径d=（4Q/πV）½
Q——体积流量；m3/s
V——气流速度；kg/h
捕风口出口的水平管道d=（4×0.417/π×4）½=364mm
取管道内径为360mm
V=0.417×4/π×0.362=4.1>4m/s满足
连接2台设备的管道d=（4×0.834/π×4）½=515mm
取管道内径为500mm
V=0.834×4/π×0.52=4.24>4m/s满足
连接3台设备的管道d=（4×1.251/π×4）½=631mm
取管道内径为630mm
V=1.251×4/π×0.632=4.015>4m/s满足
4.3废气处理塔设计
4.3.1喷淋塔内径设计
吸收塔直径D可由吸收塔出口实际烟气体积流量和烟气流速确定。
烟气速度增大，传质速率系数增大，体积有效传质面积增大。
但烟气停留时间缩短，要求增大塔高。
烟气的流行速度影响了效率。
合适的流速范围为3~4.5m/s。
本设计方案选取烟气流速u=4m/s。
喷淋塔内径d=（4Q/πV）½
V为烟气体积流量m3/s；
u为烟气流速m/s；
D为吸收塔直径m；
A为烟气过流断面面积m3/s
d=（4Q/πV）½=（4×2.083/π×4）½=814mm取1m
4.3.2喷淋塔高度设计
（1）吸收区设计
吸收区的高度一般指烟气进口水平中心线到喷淋层中心线的距离。
根据吸收塔高度参考表，吸收区高度一般为5~15m，烟气接触反应时间一般为2~5s。
为了保证较高的处理效率，设计接触反应时间为1.2s，则吸收区高度为：
h=u×t=4×1.2=4.8m取5m
吸收塔喷淋层的喷嘴一般分为切向、轴向和旋转3种型式，本设计中采用轴向式喷嘴，主要原因是这种喷嘴喷出的液滴粒度较小，而且性价比较高。
吸收区一般设置3~6个喷淋层，每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴，交叉布置，覆盖率达200%~300%。
本设计中处理效率要求在85—90%以上，同时考虑成本问题，故设计中设置3个喷淋层。
喷淋层间距一般为1.2~2m，因为工程量较小，为了便于检修和维护，层间距设为1.2m。
入口烟道到第一层喷淋层的距离一般为2~3.5m，本设计为：
h2=5-1.2×（3-1）=2.6m符合要求。
（2）除雾器区设计
除雾器通常安装在吸收塔的顶部，也可安装在吸收塔后的烟道上。
其作用是捕集处理后洁净烟气中的水分，尽可能地保护其后的管路及设备不受腐蚀与沾污。
一般要求处理后烟气中的残余水分不超过100mg/m3。
在吸收塔中，由上下两级除雾器及冲水系统构成。
为了适应塔内较高的烟气流速，达到较高的除雾效率，本设计选用折流板除雾器中的屋顶式除雾器。
取最后一层喷淋层到除雾器的距离为1.2m，除雾器到吸收塔出口的距离0.7m。
除雾器的高度为2.5m，采用1层除雾，则除雾区的总高度为1.2+2.6+0.7=4.5m。
（3）烟气进出口设计
一般希望进气在塔内能够分布均匀，且烟道呈正方形，故高度尺寸取得较小，但宽度不宜过大，否则影响稳定性。
取入口宽度与直径之比0.6，出口宽度与直径之比取0.7，则
入口宽度：
L入=0.9×0.6=0.54m；
出口宽度：
L出=0.9×0.7=0.63m。
在典型设计工况下，其温度由100℃经增压风机升压后进入烟气换热器（GGH），冷却了的原烟气降至20℃左右,本设计中取吸收塔入口烟气温度为100℃，取吸收塔出口烟气温度为20℃，则此条件下入口的烟气（湿）流量为：
V入=2.083×373.15/293.15=2.65m3/s。
V出=2.083×293.15/293.15=2.083m3/s。
进出口烟气流速均取4m/s，已知入口烟气流量为2.65m3/s，出口烟气流量为2.083m3/s。
由V=u×h×L，得
入口高度：
h入=2.65/（4×0.54）=1.23m；
出口高度：
h出=2.083/（4×0.63）=0.83m。
（4）喷淋塔总高度
因此喷淋塔总高度为H=5+4.5+1.23+0.83=11.56m。
4.4风机设计
4.4.1风机排风量设计
Q风机=Q实×1.1=7500×1.1=8250m3/h
4.4.2风机选型
根据实际需要，增压风机的位置选在进入烟气换热器之前，一方面可以防止防腐不过关的问题，一方面可以大大降低初期投资。
增压风机的选型，根据需要可以选择离心风机、静叶可调轴流式风机（静调风机）和动叶可调轴流式风机（动调风机）。
离心风机由于存在体积大、占地面积大及检修吊起困难等弊端，在烟气脱硫工程中较少被采用，增压风机一般选择轴流风机。
由于静调风机有结构简单、转速较低、可靠性较高、初投资和维修费用低等优点，同时考虑到本设计中纺织厂的发电功率不算很大，风机负荷不算重，不需要用动调风机，故选用静调风机，配1台。
选用TXF-30C型风机。
风量大小3600到10800m3/h，风压最大2610pa，满足使用要求。
4.4.3烟气换热器的选型
烟气换热器的作用是降低进入吸收塔原烟气的温度，使其适合反应的最佳温度；提高净烟气温度，避免烟气进入烟囱后发生低温腐蚀并利于排烟。
烟气换热器有回转式、管式换热器2种。
针对该工程实际情况，考虑到占地面积尽量小、辅助设备尽量少、设备投资及运行维护费用尽量少、运行可靠性能尽量高、操作尽量简易等因素，采用1台回转式换热器作为该工程的烟气换热器。
技术参数表
项目
内容
单位
吸收塔形式
喷淋塔
流向
逆流
吸收塔前烟气量
9540
m3/h
吸收塔后烟气量
7500
m3/h
液气比
15
1m3
烟气流速
4.0
m/s
烟气在吸收塔内的停留时间
1.2
s
吸收塔吸收区直径
1
m
吸收塔吸收区高度
5
m
吸收塔总高度
11.56
m
吸收塔壳体
内衬碳钢/鳞片树脂
入口烟道材料/厚度
C276/6mm
喷淋层和喷嘴
FRP/SiC
喷淋层数和层间距
3/1.2m
每层喷嘴数
63
喷嘴型式
螺旋锥型
除雾器位置
塔上部
除雾器级数
1级
保温厚度
100
mm
保温材质
岩棉
外包层材质
铝板
5.注意事项
5.1安装注意事项
5.1.1喷淋塔安装注意事项
（1）对施工材料做好加工，尽量节约钢管，因为喷头的间距一般都是3.2-3.6米，而钢管都是六米定尺的，这样就要计算好钢管的使用量，只有节约用管才能有效益。
在加工管道的同时要最好标记，这样安装的时候就会节约时间。
（2）管道加工时可以安排部分人员安装管道支吊架，这样加工好的只管就可以直接安装了。
支吊架安装完毕后先安装主管道，尽量将只管在地面组装完成后再与主管道连接。
这样可以节省人工。
（3）注意安全，高空作业和用电安全，防机械伤害（无齿锯、套丝机和压槽机）压槽时注意压槽的深度和形状，避免加工不合格造成漏水，同样也要注意丝扣的质量。
管网安装完毕后一定要进行管道压力试验，确保管网不漏。
（4）配合其他专业施工时，一定要注意护成品保，装修施工吊顶时一定要将喷淋头的位置留孔，不要漏装喷淋头。
系统安装完毕后一定要进行联动试验，确保系统正常运行。
湿式报警阀安装要按照说明书进行安装，避免安装失误。
安装是应注意调整喷淋泵的转动方向，和管道上单向阀的安装方向。
5.1.2风机安装事项
（1）风机安装时，应先检查各零件连接是否牢固，转动是否灵活等，并要检查机壳内有无杂物。
（2）风机与基础结合面、进出口风管连接时，应调整自然吻合，不得强行连接，绝不允许风管的重量集中在机壳上，以免机壳变形影响正常运转。
风机进出口风管应用软管连接，并注意风机的水平位置。
（3）安装后试拨叶轮转动，检查是否灵活，发现不妥之处应及时调整。
（4）安装完毕，各部位正常后才能进行试运转。
试运转过程中要严格控制电流，不能超过额定值。
为防止电机因过载而烧毁，在风机启动和试运转时，必须在无荷载的情况下进行。
如情况良好，逐步将阀门开启到规定工况为止。
5.2安全注意事项
5.2.1安全方案
除了加强安全教育，制定安全操作规程和安全管理制度外，在设计方面采取如下措施：
（1）各建筑物中的凌空处均设置保护栏杆。
（2）尽量在污染物小的空间设管道闸阀方便操作。
（3）电器安全措施：
本设计均严格执行《10KV及以下变电所设计规范》（GB50053-94）、《建筑电气设计技术规程》（JGJ16-83）以及《工厂电力设计技术规程》等有关规范以及规程中有关防雷、接地安全措施和事故处理的保护措施。
5.2.2工艺安全设计方面
制定操作规程，在运转管理说明中明确规定安全操作规则，规范职工的操作行为，杜绝事故的发生。
5.2.3消防设施
所有建筑物均严格执行《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）。
厂区消防系统与低压给水系统结合，按规定配置室外消火栓。
在值班室、配电室均设置CO2干粉灭火器。
5.2.4管道防腐
选用管道基本为碳钢管道加防腐，保证整个工艺管线的流畅和提高设施的使用寿命。
在设计中根据不同的用途采取相应的防腐蚀措施，都会避免减少因各种各样的腐蚀而造成的损失。
5.2.5管道防爆
当管道输送介质中含有可燃气体或易燃易爆粉尘，管道系统设计时应采用以下防爆措施：
（1）加强可燃物浓度的检测与控制；
（2）消除火源；
（3）阻火与泄爆措施；
（4）设备密封和厂房通风。
5.2.6设备防腐
为了使工业废气治理工程采用的设备延长使用寿命，节省投资，减少维护量，设计根据不同的工作环境，不同的场合，对设备选材及防腐做出不同的选择，采取不同的防腐措施。
6.电气设计和自动控制
6.1设计依据
（1）《供配电系统设计规范》（GB50052-95）
（2）《低压配电设计规范》（GB50054-95）
（3）《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-95）
（4）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94-2000年版）
（5）《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）
（6）《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）
（7）《工业企业照明设计标准》（GB50034-92）
6.2工程范围
本设计包括整个处理系统全部电气设计，具体内容如下：
（1）用电设备供电及控制系统设计。
（2）电缆敷设设计。
（3）系统及各建、构筑物接地设计。
（4）防雷及接地设计。
6.3供电方式
根据处理工艺和设备运行的要求，供电电源的电压等级为380V。
6.4控制与保护
控制方式为手动方式，同时可实现配电箱控制、就地控制。
6.5防雷与接地
本工程所有正常不带电的用电设备外裸壳必须可靠接地，接地电阻小于4Ω。
站区照明灯杆及护栏考虑防雷，其电阻小于10Ω。
7.维护或检修
1、喷淋塔要设专人操作和检修。
全面掌握喷淋塔的性能和构造，发现问题及时处理，确保喷淋系统正常运转。
值班人员要记录当班运行情况及有关数据。
2、转动部位定期注油。
3、清理塔壁，检查塔壁腐蚀情况，测量壁厚。
做气密性试验或按规定作水压强度试验。
检查焊缝腐蚀情况。
检查修理支撑环、栅板、液体再分布器、喷淋装置、视镜。
检查清洗或更换填料。
检查，紧固或更换各连接件和管件。
检查，修理或更换密封件。
检查，修理或更换进出料管和回流管，清洗进料过滤器。
清洗喷淋孔、滤环。
检查安全阀、流量计、温度计、压力表。
修补保温层、涂漆。
4、塔体解体；检查，清理料垢和腐蚀层。
修理或更换易损件及附属设备。
校核加压塔壁厚强度。
检查找正塔体铅直度、直线度、紧固地脚螺栓。
检查修理塔裙座。
检查、修理塔基础的裂纹、下沉情况。
塔体除锈、涂漆、保温。
8.售后服务
8.1现场服务
1、设备在安装调试阶段，根据需方要求，供方派出现场服务人员免费进行指导安装和调试工作。
2、供方对需方指派操作人员免费进行技术培训，培训内容包括设备系统组成、使用和操作、检查及故障排除等。
8.2售后服务
1、设备运转过程中，一旦发生故障，需方可立即与我公司取得联系，我们将在24小时内派员组织维修，排除故障。
2、质保期为一年，质保期内供方为需方免费保修，保修期满后成本保修，除主体设备外的易损易耗件由需方自行修理。
以上设计内容在现场安装、调试工程过程中为了满足和改善处理效果，允许做适当修改。
常州千帆环保科技有限公司
2014-03-11
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