廢氣收集裝置不裝或不到位是環(huán)保督查重點(diǎn)！這篇干貨教你有效收集VOCs廢氣（集氣罩與廢氣凈化系統設計）
生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《2018-2019年藍天保衛戰重點(diǎn)區域強化督查方案》，于6月11日全面啟動(dòng)了強化督查，一直查到明年4月份。據新華社制圖可清晰看出：新啟動(dòng)的大氣強化督查是繼2017年京津冀及周邊“2+26”城市5600人次的強化督查之后，新一輪“范圍更廣、人數更多、要求更高、持續時(shí)間更長(cháng)”的強化督查。
集氣罩主要是進(jìn)行污染氣體的捕集，由于設備污染源和生產(chǎn)操作工藝的不同，相應集氣罩的形式是多種多樣的。合理的設計和正確的使用對凈化系統技術(shù)經(jīng)濟指標有直接影響。
集氣罩：是廢氣凈化系統污染源的收集裝置，可將粉塵及氣體污染源導入凈化系統，同時(shí)防止其向生產(chǎn)車(chē)間及大氣擴散，造成污染。
從凈化系統的組成及系統設計的基本內容、集氣罩的集氣機理、集氣罩的基本類(lèi)型、集氣罩性能參數及計算、集氣罩設計的方法等方面內容，全方位分析集氣罩與管道系統的設計知識。
某企業(yè)投料口設置的揮發(fā)性有機物廢氣集氣罩）
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主要內容 ●凈化系統的組成及系統設計的基本內容 ●集氣罩的集氣機理 ●集氣罩的基本類(lèi)型 ●集氣罩性能參數及計算 ●集氣罩設計的方法 ●廢氣凈化系統設計（第二部分）—待續，請先關(guān)注VOCs前沿（vocs99） 局 部 排 氣 凈 化 系 統 示 意 圖 1、集氣罩；2、排風(fēng)管；3、凈化設備；4、風(fēng)機；5、煙囪；
(1) 集氣罩:集氣罩是用來(lái)捕集污染空氣的，其性能對凈化系統 的技術(shù)經(jīng)濟指標有直接的影響。由于污染源設備結構和生產(chǎn)操作工藝的不同、集氣罩的形式是多種多樣的。
(2)風(fēng)管:在凈化系統中用以輸送氣流的管道稱(chēng)為風(fēng)管，通過(guò)風(fēng)管使系統的設備和部件連成一個(gè)整體。
(3)凈化設備:為了防止大氣污染 ，當排氣中污染物含量超過(guò)排放標準時(shí)，必須采用凈化設備進(jìn)行處理，達到排放標準后 ，才能排人大氣。
(4)通風(fēng)機 :通風(fēng)機是系統中氣體流動(dòng)的動(dòng)力。為了防止通風(fēng)機的磨損和腐蝕 ，通常把風(fēng)機設在凈化裝備的后面。
(5)煙 囪: 煙囪是凈化系統的排氣裝置。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散、稀釋?zhuān)⒆罱K沉降到地面。
1、捕集裝置設計（結構、安裝、性能）
2、凈化系統的選擇或設計
(1)選擇依據
a.污染物的種類(lèi)與性質(zhì)；
b.處理量；
c.凈化效率；
d.凈化系統的環(huán)境、經(jīng)濟及社會(huì )效益。
(2)一般程序
a.工程調查；
b.確定凈化程度；
c.選擇合理的凈化工藝；
d.選擇適當的凈化裝置，確定合理的凈化系統配置；
e.確定凈化系統運行參數和技術(shù)經(jīng)濟指標。
(3)除塵系統與裝置的選擇
(4)吸收系統與裝置的選擇
(5)吸附系統與吸附裝置的選擇
(6)凈化裝置的費用：設備投資費、運行費用、總費用
3.管道系統的設計
4.排放煙囪設計
集氣罩匯集污染物，是一種流體動(dòng)力學(xué)捕集 ，因此要對集氣罩合理設計，必須要了解吸氣罩罩口的氣流流動(dòng)規律。
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吹出流動(dòng)。
1.外部吸氣罩罩口氣流流動(dòng)規律
a.速度分布: 等速面的形式確定其分布規律
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(jiàn)圖13-2a） ，假設點(diǎn)匯吸風(fēng)量為Q，等速面的半徑為r1、r2，相應氣流速度為u1、u2，由于通過(guò)每個(gè)等速面的風(fēng)量相等，則有
Q = 4πr12u1 = 4πr22u2 (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，應盡量減少罩口至污染源的距離。
圖13-2點(diǎn)匯氣流流動(dòng)情況
2.罩口的設置位置對氣流分布的影響
如果吸氣口設在墻上，如圖13—2b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=2πr12u1=2πr22u2 (13--3)
比較式(13-1)(13-3)，可見(jiàn)：
（1）吸氣速度相同時(shí)，同一距離上Q （懸空設置的吸氣口）= 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（懸空設置的吸氣口）
3.吸風(fēng)罩的形式對氣流速度分布的影響
有邊的吸風(fēng)口比無(wú)邊的吸風(fēng)口流速衰減慢，實(shí)際等速面為橢圓形。
空氣從管口噴出，在空間形成的一股氣流稱(chēng)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(chēng)為射流核心，速度小于v。的部分稱(chēng)為射流主體，射流核心消失的斷面 BOE稱(chēng)為過(guò)渡斷面，出口斷面至過(guò)渡面稱(chēng)為起始段，過(guò)渡斷面以后稱(chēng)為主體段。
等溫自由圓射流的一般特性為:
①射流邊緣有卷吸周?chē)諝獾淖饔?，這主要是 由于紊流動(dòng)量交換引起的。
②由于射流邊緣的卷吸作用，射流斷面不斷擴大，射流量隨射流長(cháng)度增加而增大。
③射流核心段呈錐形不斷縮小。
④核心段以后，射流速度逐漸下降。
⑤射流中的靜壓與周?chē)o止空氣的壓強相同。
⑥射流各斷面動(dòng)量相等。
等溫圓射流和扁射流主體參數計算公式
（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(guò)各等速面的流量相等,并等于吸入口的流量。
（2）射流線(xiàn)上的速度基本上與射程成反比,而吸氣區內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。
吹吸氣流是兩股氣流組合而成的合成氣流。 在集氣罩設計中，利用吹出氣流與吸入氣流聯(lián)合作用來(lái)提高所需“控制風(fēng)速”的形成，稱(chēng)為吹吸式集氣罩。
集氣罩：是煙氣凈化系統污染源的收集裝置，可將粉塵及氣體污染源導入凈化系統，同時(shí)防止其向生產(chǎn)車(chē)間及大氣擴散，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。
定義：將污染源的局部或整體密閉起來(lái)，在罩內保持一定負壓，可防止污染物的任意擴散。特點(diǎn)：所需排風(fēng)量最小，控制效果最好，且不受室內氣流干擾，設計中應優(yōu)先選用。
結構形式：局部密閉罩、 整體密閉罩、大容積密閉罩
1.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產(chǎn)塵的地點(diǎn)。
2.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)塵設備。
3.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，設備檢修可在罩內進(jìn)行。
適用：多點(diǎn)源、陣發(fā)性、氣流速度大的設備和污染源。
4.布置要求
a.設置必要的觀(guān)察窗、操作門(mén)和檢修門(mén)；
b.罩內應保持一定的均衡負壓，避免煙塵逸出；
c.盡量避開(kāi)揚塵中心,防止大量物料隨氣流帶至罩口被吸走；
d.處理熱物料時(shí)，應考慮熱壓對氣流運動(dòng)的影響，通常適當加大密閉罩容積，吸風(fēng)點(diǎn)設于罩子頂部最高點(diǎn)。
排氣柜可使產(chǎn)生有害煙塵的操作在柜內進(jìn)行。
1. 結構形式
a、排氣口在操作口對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， 氣柜內易形成渦流，可能造成有害氣體外逸
c、在對面和頂部同時(shí)設置排氣口
2. 布置要求：盡量避開(kāi)門(mén)窗和其它進(jìn)風(fēng)口。
排 氣 柜
定義: 通過(guò)罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起來(lái)的集氣罩。
特點(diǎn):結構簡(jiǎn)單，制造方便；但所需排風(fēng)量較大，且易受室內橫向氣流的干擾，捕集效率較低。
常見(jiàn)形式:頂吸罩、側面吸罩、底吸罩、槽邊吸氣罩
外部吸氣罩 a-頂吸罩；b-底吸罩；c-側吸罩；d-槽邊集氣罩
1.定義：接受由生產(chǎn)過(guò)程（如熱過(guò)程、機械運動(dòng)過(guò)程）
產(chǎn)生或誘導出來(lái)的污染氣流的一種排氣罩。
2.特點(diǎn)：罩口外的氣流運動(dòng)不是由于罩子的抽吸作用，而是由于生產(chǎn)本身過(guò)程產(chǎn)生。
3.類(lèi)型: a.低懸罩（罩口高度<1.5A1/2）
b.高懸罩（罩口高度>1.5A1/2）A-熱設備的水平投影面積。
接受式排氣罩 a-熱源上部傘形接受罩；b-砂輪機接受罩
1.吹吸式排氣罩的工作原理
當外部吸氣罩與污染源的距離較大時(shí)，可以在外部吸氣
罩的對面設置一吹氣口，從而形成一層空氣幕阻止污染物
的散逸，同時(shí)也誘導污染氣流一起向排氣罩流動(dòng)。
吹吸式排氣罩的工作情況
槽子吹吸式排氣罩
2.特點(diǎn)：采用氣幕抑制污染物擴散，具有氣量小，抗干擾能力強，不影響工藝操作、效果好的特點(diǎn)。
3.吹吸式排氣罩的設計計算
a.適用：在槽、臺寬度較大（≥2m）的工作槽上，采用此類(lèi)排氣罩控制污染物的擴散，效果較佳。
b.設計時(shí)注意事項
（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.氣幕及其應用
a.作用：可有效地抑制污染物擴散。
b.應用：
（1）當接受罩懸掛較高時(shí)，用吹氣射流阻擋橫向氣流
（2）采用氣幕控制破碎機料坑的揚塵
（3）采用氣幕控制整個(gè)車(chē)間的污染源。
1.排風(fēng)量的測定方法
集氣罩排風(fēng)量Q(m3/S) ，可以通過(guò)實(shí)測罩口的平均吸氣速度ν0 (m/S) 和罩口面積A0（m2）確定。
Q= ν0 A0 (m3/S)
也可以通過(guò)實(shí)測連接罩口上的平均吸氣速度ν (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= ν A =A【 (2/ρ) Pd】1/2 (m3/S)
Q=φA【 (2/ρ) PS】1/2 (m3/S)
式中: ρ—氣體密度,kg/m3
φ--集氣罩的流量系數
2.排風(fēng)量的計算
（1）控制速度法
指在罩口前污染物擴散方向的任意點(diǎn)上均能使污染物吸入氣流流入罩內并將其捕集所必須的最小吸氣速度。
（2）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?chē)胧覂瓤諝饬縌2之和,即
Q3=Q1+Q2=Q1(1+Q2/Q1)=Q1(1+K)
KV=(Q2/Q1)linit
K---為流量比
KV通過(guò)實(shí)驗研究求出,與污染物發(fā)生量無(wú)關(guān),只與污染源和集氣罩的相對尺寸有關(guān).
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(xiě)為
△P=0－P=－ (Pd+Ps)=|Ps|－Pd
φ=（ Pd / |Ps| ）1/2
φ=1/（ 1＋ξ ）1/2
Φ---流量系數
ξ---壓力損失系數
原則：
a.集氣罩應盡可能將污染源包圍起來(lái)，使污染物的擴散限制在最小的范圍內，以便防止橫向氣流的干擾，減少排氣量。
b.集氣罩的吸氣方向盡可能與污染氣流運動(dòng)方向一致，充分利用污染氣流的初始動(dòng)能。
c.在保證控制污染的條件下，盡量減少集氣罩的開(kāi)口面積，以減少排風(fēng)量；
d.集氣罩的吸氣氣流不允許經(jīng)過(guò)人的呼吸區再進(jìn)入罩內；
e.集氣罩的結構不應妨礙人工操作和設備檢修。
未完，待續