除臭设备设计计算书.doc

8、除臭设备设计计算书
8.1、生物除臭塔的容量计算
1#生物除臭系统
参数
招标要求
计算过程
序
号
太仓市港城组团污水处理厂改扩建工程设备采购、安装项目
1
2
设备尺寸
处理能力
2.5×2.0×3.0m
2000m3/h
Q=2000m3/h
V=处理能力 Q/（滤床接触面积 m2）/S=2000/
（2.5×2）/3600=0.1111m/s
3
空塔流速
＜0.2 m/s
臭气停留
时间
4
5
≥12s
S=填料高度 H/空塔流速 V(s)=1.6/0.1111=14.4S
炭质填料风阻 220Pa/m×填料高度 1.6m=352Pa
设备风阻
＜600Pa
2#生物除臭系统
参数
序
招标要求
计算过程
号
太仓市港城组团污水处理厂改扩建工程设备采购、安装项目
1
2
设备尺寸
处理能力
4.0×2.0×3.0m
3000m3/h
Q=3000m3/h
V=处理能力 Q/（滤床接触面积 m2）/S=3000/
（4×2）/3600=0.1041m/s
3
空塔流速
＜0.2 m/s
臭气停留
时间
4
5
≥12s
S=填料高度 H/空塔流速 V(s)=1.6/0.1041=15.36S
炭质填料风阻 220Pa/m×填料高度 1.6m=352Pa
设备风阻
＜600Pa
97

3#生物除臭系统
参数
招标要求
计算过程
序
号
太仓市港城组团污水处理厂改扩建工程设备采购、安装项目
1
2
设备尺寸
处理能力
7.5×3.0×3.3m（两台）
20000m3/h
Q=20000m3/h
V=处理能力 Q/2（滤床接触面积 m2）/S=10000/
（7.5×3.0）/3600=0.1234m/s
3
空塔流速
＜0.2 m/s
臭气停留
时间
4
5
≥12s
S=填料高度 H/空塔流速 V(s)=1.7/0.1234=13.77S
炭质填料风阻 220Pa/m×填料高度 1.7m=374Pa
设备风阻
＜600Pa
4#生物除臭系统
参数
序
招标要求
计算过程
号
太仓市港城组团污水处理厂改扩建工程设备采购、安装项目
1
2
设备尺寸
处理能力
7.5×3.0×3.0m（两台）
18000m3/h
Q=18000m3/h
V=处理能力 Q/2（滤床接触面积 m2）/S=18000/
（7.5×3）/3600=0.1111m/s
3
空塔流速
＜0.2 m/s
臭气停留
时间
4
5
≥12s
S=填料高度 H/空塔流速 V(s)=1.6/0.1111=14.4S
炭质填料风阻 220Pa/m×填料高度 1.6m=352Pa
设备风阻
＜600Pa
8.2、喷淋散水量(加湿)的计算
生物除臭设备采用生物滤池除臭形式，池体上部设有检修窗，进卸料口，侧面设
有观察窗等，其具体计算如下：
98

1号除臭单元总风量：2000m3/h，设计 1套 8.0×5.0×3.0m生物滤池除臭设备。
根据《环保设备设计手册》，实际选用液气比为：G/L=500
再根据《化工工艺设计手册》，额定流量取正常流量的 1.0~1.1倍，因此我司选用
液气比为 G/L=500。
则循环水泵流量为
a: Q水泵=L/G×Q气量=2000/500=4m3/h
因此，选用水泵参数：流量为 4m3/h，扬程为 15m，功率为 0.55kW。
同理可得喷淋水泵及 2#、3#、4#系统的散水量的计算过程。
8.3、化学除臭系统能力计算
已知条件：
处理风量：Vh =2000m3/h
水的密度（20℃）ρL=998.2 kg/m3
废气温度，常温 T=20℃
废气密度（20℃，按空气密度计）ρV=1.205 kg/m3
水的密度和液体的密度之比j =1
填料因子（1/m）f =274（空心多面球 Φ50）
液体粘度（mPa·S）m L=1.005（20℃）
相关计算：
1）泛点气速 uf
0.5
æ r ö
由 L
=0.0632查填料塔泛点和压降通用关系图乱堆填料泛点线可得
ç
ç
÷
÷
h
Vh
L
r
è
ø
V
uf 2jfr V
grL
m
0.2
L
=0.037；
（1）
根据已知条件，并由式（1）可计算出泛点气速 uf=1.15m/s
2）塔体相关计算
取设计气速为泛点气速 70%，则 u=0.805m/s，取 0.8 m/s
在设计气速下，喷淋塔截面积 A=Vh /u=0.7m2
喷淋塔为卧式，故设计为矩形截面，则截面为 0.7m×1m。
2）塔设备有效高度 h计算
99

设备设计停留时间 t=1.5s（填料段）
则在设计气速下，设备填料层高度 h=u*t=1.44m；取 h=1.5m，另设备底部水箱及布气
段高度取 h1=0.9m，除雾层高度 h2=0.2，喷淋所需高度 h3=0.4m，塔设备高度 H=h+h1+h2+矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
h3=1.5+0.9+0.2+0.4=3.0m。
3）液体喷淋量核算：
采用水为吸收剂。
由液气比（L/ m3）一般为 2~3之间，这里取 2
则喷淋水量 Lh=Vh *2=4 m3/h
4）压降计算
填料层高度：取 1~1.5m，这里为 1.5m;填料为 Φ50空心多面球
0.5
æ r ö
=0.0632； u 2
jfr V

mL0.2 =0.018；查填料塔泛点和压降通用关
在设计气速下， L
ç
ç
÷
÷
h
L
Vh
r
V
grL
è
ø
系图可知每米填料压降约 ΔP=300Pa
5）喷嘴数量 n
喷嘴覆盖面积 A0；
2 q
A 0 = pH
2
tg
（3）
2
其中，H为喷嘴距离填料高度 m（这里取 H=0.3m）
θ为喷嘴喷雾角度（根据喷嘴不同有 120°、90°、60°等，这里可选 θ=90°）
喷嘴数量 n
n = aA
（4）
A 0
α为喷淋覆盖率，一般取 200%~300%（这里取 α=300%）
A为塔截面积 m2
A0为单个喷嘴覆盖面积 m2
根据公式（3）可得 A0=0.283，由（4）可计算出 n=6.14，圆整后得喷嘴数量 7个。由
于喷淋水量为 4m3/h,则每个喷嘴的小时喷淋量为 4/7=0.57 m3/h
8.4、加药系统计算
污水处理厂高峰浓度经验值，在化学除臭设备正常运转的情况下，当进口 H2S浓

度在 20ppm和设计空气流量时，须能达到 99%的最终除去率。
H2S：
NH3：
15~30mg/m3
10~15mg/m3
臭味浓度： 2000~5000
已知条件：
25%NaOH密度（20℃）：ρ1=1.28g/cm3
93%H2SO4密度（20℃）：ρ2=1.83g/cm3
12%NaClO密度（20℃）：ρ3=1.1g/cm3
H2S初始浓度：30mg/m3
NH3初始浓度：15mg/m3
1#化学除臭设备(废气处理量 2000m3/h)：
根据化学反应式
H2S+ 2NaOH® Na2S+ 2H2O
Na2S+ 4NaClO ® Na2SO4 + 4NaCl
2NH3 + H2SO4 ®（NH4）2SO4
1)
2)
3)
由已知条件及式 1），可计算 H2S去除 99%后 NaOH消耗量
99%´Q废气 ´CH2S ´ 2´ 40
MNaOH=
=140 g/h
34
由 25%NaOH密度为 1.28g/cm3，可计算出 25%NaOH消耗量为
140/(1.28*25%*1000)=0.45L/h
由已知条件及式 2），可计算 NaClO消耗量
99%´Q废气 ´CH2S ´78 ´
4´74.5
=526 g/h
MNaClO=
34
78
由 12%NaClO密度为 1.1g/cm3，可计算出 12%NaClO消耗量为
526/(1.1*12%*1000)=4L/h
由已知条件及式 3），可计算 NH3去除 98%后 H2SO4消耗量
98%´Q废气 ´CNH ´98
MH2SO4
=
3
=85 g/h
2´17
由 93% H2SO4密度为 1.83g/cm3，可计算 93% H2SO4消耗量为
85/(1.83*93%*1000)=0.05L/h
101

2#化学除臭设备(废气处理量 3000m3/h)：
根据化学反应式
H2S+ 2NaOH® Na2S+ 2H2O
Na2S+ 4NaClO ® Na2SO4 + 4NaCl
2NH3 + H2SO4 ®（NH4）2SO4
1)
2)
3)
由已知条件及式 1），可计算 H2S去除 99%后 NaOH消耗量
99%´Q废气 ´CH2S ´ 2´ 40
MNaOH=
=210 g/h
34
由 25%NaOH密度为 1.28g/cm3，可计算出 25%NaOH消耗量为
210/(1.28*25%*1000)=0.66L/h
由已知条件及式 2），可计算 NaClO消耗量
99%´Q废气 ´CH2S ´78 ´
4´74.5
=789 g/h
MNaClO=
34
78
由 12%NaClO密度为 1.1g/cm3，可计算出 12%NaClO消耗量为
789/(1.1*12%*1000)=6L/h
由已知条件及式 3），可计算 NH3去除 98%后 H2SO4消耗量
98%´Q废气 ´CNH ´98
MH2SO4
=
3
=127 g/h
2´17
由 93% H2SO4密度为 1.83g/cm3，可计算 93% H2SO4消耗量为
127/(1.83*93%*1000)=0.075L/h
3#化学除臭设备(废气处理量 20000m3/h)：
根据化学反应式
H2S+ 2NaOH® Na2S+ 2H2O
Na2S+ 4NaClO ® Na2SO4 + 4NaCl
2NH3 + H2SO4 ®（NH4）2SO4
1)
2)
3)
由已知条件及式 1），可计算 H2S去除 99%后 NaOH消耗量
99%´Q废气 ´CH2S ´ 2´ 40
MNaOH=
=1398 g/h
34
由 25%NaOH密度为 1.28g/cm3，可计算出 25%NaOH消耗量为
1398/(1.28*25%*1000)=4.4L/h
由已知条件及式 2），可计算 NaClO消耗量
102

99%´Q废气 ´CH2S ´78 ´
4´74.5
=5259 g/h
MNaClO=
34
78
由 12%NaClO密度为 1.1g/cm3，可计算出 12%NaClO消耗量为
5259/(1.1*12%*1000)=40L/h
由已知条件及式 3），可计算 NH3去除 98%后 H2SO4消耗量
98%´Q废气 ´CNH ´98
MH2SO4
=
3
=848 g/h
2´17
由 93% H2SO4密度为 1.83g/cm3，可计算 93% H2SO4消耗量为
848/(1.83*93%*1000)=0.5L/h
4#化学除臭设备(废气处理量 18000m3/h)：
根据化学反应式
H2S+ 2NaOH® Na2S+ 2H2O
Na2S+ 4NaClO ® Na2SO4 + 4NaCl
2NH3 + H2SO4 ®（NH4）2SO4 3)
1)
2)
由已知条件及式 1），可计算 H2S去除 99%后 NaOH消耗量
99%´Q废气 ´CH2S ´ 2´ 40
MNaOH=
=1258 g/h
34
由 25%NaOH密度为 1.28g/cm3，可计算出 25%NaOH消耗量为
1258/(1.28*25%*1000)=3.95L/h
由已知条件及式 2），可计算 NaClO消耗量
99%´Q废气 ´CH2S ´78 ´
4´74.5
=4733 g/h
MNaClO=
34
78
由 12%NaClO密度为 1.1g/cm3，可计算出 12%NaClO消耗量为
4733/(1.1*12%*1000)=36L/h
由已知条件及式 3），可计算 NH3去除 98%后 H2SO4消耗量
98%´Q废气 ´CNH ´98
MH2SO4
=
3
=767 g/h
2´17
由 93% H2SO4密度为 1.83g/cm3，可计算 93% H2SO4消耗量为
767/(1.83*93%*1000)=0.45L/h
8.5、除臭风机能力计算
生物除臭设备采用生物滤池除臭形式，池体上部设有检修窗，进卸料口，侧面设
103

有观察窗等，其具体计算如下：
1号除臭单元总风量：2000m3/h，设计 1台风机，技术参数：
Q=2000m3/h,P=1900Pa,N=4Kw。
风机选型计算
恶臭气体通过收集输送系统，通过风机的抽吸作用进入生物除臭设备，现对风机
进行全压计算。
Ø管道阻力计算
总设计风量为 Q=2000 m3/h，计算公式如下：
风管流速计算：
Q：管段风量-------m3/h；
A：管段截面积-------m2，
A=Πd2/4，d为风管半径
沿程摩擦压力损失：
h = l l u
2
= h´l
f
d 2g
h：比压阻-------
引风管主要管段 1：
Q=2000m3/h，查管道内气体最低速度表，取 V=12m/s，则风管截面积为：
Q
2000m /h
3
= 0.069m
A = 3600´V
=
2
8m/ s´3600s
得 r=0.149m，取整得 d=0.298m，选 DN300管径。
验证气体流速：
Q
2000m /h
3
= 8.05m/S
V = 3600´ A
=
0.069´3600s
可知，符合招标文件要求，
查表可查得各管段的管径及沿程阻力，如下表所示。
主管道沿程阻力计算表
104

序
号
1
流量
(m3/h)
2000
1300
700
数量
(米)
5
单位长度阻沿程阻力
主要技术规格流速（m/s）
力(Pa)
(Pa)
∅300
∅300
8.05
5.8
3.01
15
2
65
1.27
83
3
52
∅200
6.18

5.41
2.14
111
153
362
4
300
60
∅150
2.55
管道动压 Pa
合计沿程阻力 Pa
362
各管件局部摩擦系数（查手册）为：风管入口
，根据局部阻力计算公式
，90°弯头、三通
，软
接
得到各局部阻力损失统计结果如下：
管道局部阻力损失计算表
序号
局部阻力
风阀
个数
单个阻力 Pa
阻力 Pa
1
2
3
4
4
10
10
10
8
40
490
10
弯头、三通
软接
49
1
变径
8
64
合计总阻力 Pa
604
综上所述，管道阻力=沿程阻力+局部阻力=362+604=966Pa。
Ø设备阻力计算
生物滤床阻力计算
105

查表可得以下参数：
颗粒体积表面积平均直径（米）： 0.003
气体密度（千克/立方米）：1.2
气体粘度（帕·秒）×10-5: 1.81
空床空隙率（%）：0.51
通过上述公式计算可得雷诺系数 Rem=9.4712，阻力系数 f=17.59，从而固定床阻力
损失 P为 352Pa。总设备阻力=352*2=704Pa
Ø风机设计选型
综合设备阻力、管道阻力及烟囱段阻力，则系统总风压损失约为 1373Pa。根据招
标文件要求，风压在最大臭气量的条件下，具有高于系统压力损失 10%的余量，风压
损失如下表所示：
设备阻力
管道阻力
设计余量 10%
风压损失
704Pa
966Pa
167Pa
1837Pa
风压取整得 2000Pa。综上所述并且风量根据招标文件要求，风机风量为 2000m3/h，
风压为 1900Pa，功率：4kW，品牌：台湾顶裕风机。
同理可算 2/3/4号除臭单元的风机能力计算过程。

106