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(tǒng)設(shè)計(jì)）
生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《2018-2019年藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)重點(diǎn)區(qū)域強(qiáng)化督查方案》，于6月11日全面啟動(dòng)了強(qiáng)化督查，一直查到明年4月份。據(jù)新華社制圖可清晰看出：新啟動(dòng)的大氣強(qiáng)化督查是繼2017年京津冀及周邊“2+26”城市5600人次的強(qiáng)化督查之后，新一輪“范圍更廣、人數(shù)更多、要求更高、持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)”的強(qiáng)化督查。
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(chē)間及大氣擴(kuò)散，造成污染。
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(lèi)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，全方位分析集氣罩與管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)知識(shí)。
某企業(yè)投料口設(shè)置的揮發(fā)性有機(jī)物廢氣集氣罩）
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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 ●集氣罩的集氣機(jī)理 ●集氣罩的基本類(lèi)型 ●集氣罩性能參數(shù)及計(jì)算 ●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）—待續(xù)，請(qǐng)先關(guān)注VOCs前沿（vocs99） 局 部 排 氣 凈 化 系 統(tǒng) 示 意 圖 1、集氣罩；2、排風(fēng)管；3、凈化設(shè)備；4、風(fēng)機(jī)；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(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)風(fēng)管:在凈化系統(tǒng)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(tǒng)的設(shè)備和部件連成一個(gè)整體。
(3)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(guò)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)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)煙 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?zhuān)⒆罱K沉降到地面。
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(lèi)與性質(zhì)；
b.處理量；
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)
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吹出流動(dòng)。
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(jiàn)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(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(yīng)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(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(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(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(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(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(kuò)大，射流量隨射流長(zhǎng)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(qiáng)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(shù)計(jì)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）射流線上的速度基本上與射程成反比,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。
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(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(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(chē)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。
定義：將污染源的局部或整體密閉起來(lái)，在罩內(nèi)保持一定負(fù)壓，可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.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.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.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.布置要求
a.設(shè)置必要的觀察窗、操作門(mén)和檢修門(mén)；
b.罩內(nèi)應(yīng)保持一定的均衡負(fù)壓，避免煙塵逸出；
c.盡量避開(kāi)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)。
排氣柜可使產(chǎn)生有害煙塵的操作在柜內(nèi)進(jìn)行。
1. 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. 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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiàn)形式:頂吸罩、側(cè)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(cè)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(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程）
產(chǎn)生或誘導(dǎo)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(yùn)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(shè)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(jī)接受罩
1.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
槽子吹吸式排氣罩
2.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.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(lèi)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.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）采用氣幕控制整個(gè)車(chē)間的污染源。
1.排風(fēng)量的測(cè)定方法
集氣罩排風(fēng)量Q(m3/S) ，可以通過(guò)實(shí)測(cè)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(cè)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—?dú)怏w密度,kg/m3
φ--集氣罩的流量系數(shù)
2.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）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?nèi)空氣量Q2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(yàn)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(duì)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(shù)
ξ---壓力損失系數(shù)
原則：
a.集氣罩應(yīng)盡可能將污染源包圍起來(lái)，使污染物的擴(kuò)散限制在最小的范圍內(nèi)，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(yùn)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(qū)再進(jìn)入罩內(nèi)；
e.集氣罩的結(jié)構(gòu)不應(yīng)妨礙人工操作和設(shè)備檢修。
未完，待續(xù)