第八章 环保设备的选择和应 用技术经济分析
教学目标 1.理解并掌握环保设备的选择原则； 2.熟练掌握泵和风机的相关计算和选择；
教学重点：风机的相关计算和选择
环保设备是用于环境污染防治、环境质量改善的机械产品、电 子产品和构筑物等及其系统。
按功能分为水污染控制设备、大气污染控制设备、固体废弃物 处理设备、噪声控制设备和环境监测及分析设备等；
按构成可分为单体设备、成套设备和生产设备等；
按性质可分为机械设备、仪器设备和构筑物等。
其选择关系到对污染物(包括大气污染物、水污染物、噪声、 固体废弃物等)的处理效果，同时也关系到处理的投资与处 理系统运行的费用。
§1 选择环保设备的原则
环保设备有定型的产品（风机）和非定 型的产品（袋式除尘器） ，要根据污染物 的性质、场地条件、处理要求、处理费用 等诸多因素决定选择定型产品还是非定型 产品。
(7)设计数据汇总。 (8)向有关专业人员提出设计要求，完成时间等。 (9)汇总列出设备一览表。
三、设备设计实例
某厂铸钢车间设置两台HXK3—3.0型电弧炼钢炉， 要求设计除尘设备。每台电炉的主要工艺参数为：容量3t， 最大装料量5t，每炉铸钢的冶炼时间3h，吹氧时间 30min，吹氧强度1m3/(t·min)，最大脱碳速度每分钟为 0.065％，烟气温度l200℃，吹氧期烟尘浓度达18g/m3。 当地气象参数：夏季通风计算温度32℃，大气压力 96kPa。
(5)设计设备的基本尺寸 根据设计数据进行有关的计算和分 析，确定处理设备的外形尺寸；确定设备的各种工艺附件； 设备基本尺寸计算和设计完成之后，画出设备示意草图， 标注有关尺寸。
(6)选型和选择标准图纸 确定基本结构形式之后，根据处理 工艺计算，选择非定型设备。在设计出基本尺寸后，应查 阅有关标准规范，将有关尺寸规范化，尽量采用标准图纸。
一、定型设备的选择 定型的环保设备也称为标准设备，是成批成系列
生产的，可以现成买到。定型设备有产品目录或样 本手册，有各种规格牌号，有不同的生产厂家，如 电机、水泵、风机等。
定型设备选择的原则如下。
(1)合理性 即选择的设备必须满足处理工艺一般要求，与工艺 流程、处理规模、操作条件、控制水平相适应，又能充分发 挥设备的作用。
(2)先进性 设备的运行可靠性、自控水平、处理能力、处理效 率要尽量达到先进水平，同时还要注意处理的水平要尽量考 虑今后发展的要求。
(3)安全性 要求安全可靠、操作稳定、有缓冲能力、无事故隐 患，对工艺、建筑物、地基、厂房等无过多的苛刻要求，操 作时劳动强度小等。
(4)经济性 设备较ห้องสมุดไป่ตู้便宜，易于维修、更新，尽量减少特殊维 护要求，设备的运行费用要尽量的低。
总之，要综合考虑以上的原则，审慎地研究对比，选择最合理 的定形设备，同时注意定型设备更新换代。
二、非定型设备的设计
环境工程中需要专门设计的特殊设备，称为非 标准设备或非定型设备。由于污染物的种类非常多， 处理的方法也较多，非标准设备在环境工程中大量 存在，它是根据处理工艺要求，通过处理工艺的计 算，提出设备的形式、材料、大小尺寸和其他一些 要求，由建筑、结构、机械或环境工程等专业人员 进行设计，由有关工厂或施工单位制造完成。
非定型设备设计原则与定型设备的相同。其主要的设计程序: (1)处理：工艺流程上确定的处理设备的类型,处理工艺流程大体
上已确定，如生活污水采用活性污泥法处理，曝气池和二沉 池常为构筑物；除尘常用机械设备。
(2)确定设备的材质 根据处理的污染物、工艺流程和操作条件， 确定适合的设备材料。如上述处理水的曝气池和二沉池一般 采用钢筋混凝土材料；除尘机械采用钢铁材料；气态污染物 处理设备一般采用不锈钢或工程塑料等防腐材料。
(4)根据经验确定和计算烟气量：根据经验数据，烟气冷却到120℃时，每 吨炉料发生的烟气量为5500 m3/h，则总烟气量为5×5500＝ 27500m3/h。换算成标准状态(273K、101.3kPa)下的烟气量为： QN=27500×273/(120+273)×96/101.3＝18104m3/h
(5)根据实际情况计算烟尘浓度：根据最大装料量和最大脱碳 速度，在空气过剩系数为1.5时，产生的最大炉气量按计
算为1518m3/h，则产生烟尘量为：
s1＝1518×18＝27324 g/h 则除尘器进口烟尘浓度为：
Cl＝27324/31809＝0.859 g/m3
(6)根据排放要求及含尘浓度确定除尘器效率 排放要求为 150mg/m3，则除尘器的效率为： η＝1－150/859=82.5%
考虑到管道回转装置和惯性灭火器漏风，附加20％，则除尘器进口烟气量 为 Q1N＝18104×1.2＝21725m3/h
混合后烟气温度降为： t1＝(18014×1.38×120+3621×1.30×37)/1.38×21725＝105.8℃
其中，120℃时烟气的定压平均比热容为1.38 kJ/(m3·℃)；37℃时烟气的 定压平均比热容为1.30 kJ/(m3·℃)。因而除尘器进口的实际烟气量为： Ql＝21725×(105.8＋273)/273×101.3/96＝31809m3/h
(1)根据尘的粒径分布确定采用的处理设备：电炉烟尘很细， 小于4um的约占80％一90％，因此一般多采用布袋除尘 器。
(2)选择滤料 除尘的效率、滤料的价格、气体的温度和湿度 是主要考虑的因素，为保证处理效果，同时从价格方面考 虑，多采用涤纶绒布滤料，清灰方式采用脉冲喷吹。
(3)根据烟气温度和滤料最高限制温度确定预冷却系统：每种 滤料都有一个可以使用的最高限制温度，涤纶绒布的最高 限制温度为130℃，而处理的烟气温度较高，因此要对烟 气进行预冷却。通过混入大量车间内冷空气来实现烟气降 温。
(3)汇集设计条件和参数 根据处理污染物的量、处理效率、物 料平衡和热量平衡等，确定设备的负荷、设备的操作条件， 如温度、压力、流速、加药、卸灰形式、工作周期等，作为 设备设计计算的主要依据。
(4)选定设备的基本结构形式 根据各类处理设备的性能、使 用特点和使用范围，依据各类规范、样本和说明书，进行 权衡比较，确定设备的基本结构形式。