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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。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)经济性设备较为便宜，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。(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。(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。(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。(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。(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55

00m3/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1.38kJ/(m3·℃

)；37℃时烟气的定压平均比热容为1.30kJ/(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(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＝27324g/h则除尘器进口烟尘浓度为：Cl＝27324/31809＝0.859g/m

3(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%(7)选择过滤速度：过滤速度一般在0.3—1.5m/min，粉尘越细，选取的过滤速度越小。这里根据实际情况过滤速度选择为1.0m/min，在

该过滤速度下除尘效率可达99％以上，这样除尘器的排尘浓度可达8.6mg/m3以下。(8)根据处理的烟气量和所选择的过滤速度确定过滤面积：已知处理的烟气量和过滤速度，所以过滤面积为：A＝Q/60v＝31809/(60×1.0)＝530m2脉冲喷吹清灰方式的滤袋长

度可达十几米，这里选择滤袋长度为2.5m，直径为0.2m，所以每个滤袋的面积为πDL＝3.14×0.2×2.5＝1.57m2。滤袋的数量为530/1.57=338个。(9)确定过滤循环周期根据计算，管道压力降为1100Pa，炉盖罩和熄火器的压降取为

900Pa，选用通风机的压头(在最大系统风量下)为2900Pa。考虑到布袋式除尘器的结构压降，取300Pa，则允许的滤袋上的压力降为：Δpf＝2900－(1100＋900＋300)＝600Pa所以可根据下式确定过滤周期：Δpf＝SEvo＋K2Cl(vo)ˆ2t式中Δpf

—滤袋上的压力降，Pa；SE—滤料的有效残余阻力，Pa·min·m－1，可查阅有关文献，这里SE＝350Pa·min·m－1；K2—粉尘层的比阻力系数，N·min·g－1·m－1，这里K2＝119N·min·g－1·m－1；C1—布袋除尘器进口的粉尘浓度，g

/m3；VO—过滤速度，m/min；t—过滤时间，min。Δpf＝350×1.0+119×0.859×1.02t＝350+102.2t则过滤周期为：t＝（600－350）/102.2＝2.45min(10)布袋除尘器壳体设计

壳体设计包括：布袋除尘器箱体、灰斗、进出口、喷吹的气源、电磁阀、喷吹文式管等。应列出一览表。§2泵与风机泵与风机是提供流体流动动力的流体机械。是处理常用的定型设备。根据泵与风机的工作原理，通常可以将它们分类如下。a.容积式容积式

泵与风机在运转时，机械内部的工作容积不断发生变化，从而吸人或排出流体。按其结构不同，又可分为往复式和回转式两种。往复式机械借活塞在汽缸的往复作用使缸内容积反复变化，以吸入和排出流体。如蒸汽活塞泵等；回转式机壳内的转子或转动部件旋转时，转子与机壳之间

的工作容积发生变化，从而吸人和排出流体，如齿轮泵、罗茨鼓风机等。齿轮泵罗茨风机往复式活塞泵b.叶片式叶片式泵与风机的主要结构是可旋转的、带叶片的叶轮和固定的机壳。通过叶轮的旋转对流体作功，从而使流体获得能量。根据流体的流动情况，可将它们再分为下列几种：离心式泵与风机；混流式泵与风机；

贯流式泵与风机。c.其他类型的泵与风机如引射泵、旋涡泵、真空泵等。其中叶片式是在环境工程中常用的一种，下面简单介绍叶片式中离心式泵与风机的情况。一、离心式泵与风机的工作原理及性能参数1.工作原理离心式泵与风机的主要结构部件是叶轮

和机壳。机壳内的叶轮固定安装于由电动机拖动的转轴上。当电动机带动叶轮旋转时，机内流体便获得能量。离心泵和风机工作原理演示2.泵的扬程泵的扬程(H)的定义是：泵所输送的单位重量流体从进口至出口的能量增值。也就

是单位重量的流体通过泵所获得的有效能量。单位是m。3.风机的全压和静压风机的全压指单位体积气体通过风机的能量增量。对于风机而言，上式所求出的单位重量流量的流体的能量增值H，就应当是“气柱”高度，单位m。因在大气污染控制工程中压强不大，故在工程习惯

中常用p来表示该气体的能量增量，其单位为Pa，过去常用mmH2O。1mmH2O的压强等于1kgf/m2。风机的静压pj定义为风机全压减去风机出口动压，假设Z1＝Z2时有：式中ρ—气体密度，kg/m3。从上式看出，风机的静压，不是风机出口的

静压p2，也不是风机出口与进口的静压差(p2-p1)。4.流量Q单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量。常用体积流量表示，单位为m3/s或m3/h。严格地讲，风机的容积流量特指风机进口处的容积流量。5.功

率及效率泵的扬程是指单位重量流体通过泵所获得的有效能量。在单位时间内通过泵的流体所获得的总能量称为有效功率。6.转速指泵或风机叶轮每分钟的转数，单位r/min。二、泵与风机的性能曲线泵与风机的扬程、流量以

及所需的功率等性能显然是互相影响的，所以通常用以下三种形式来表示这些性能之间的关系：①泵与风机所提供的流量和扬程的关系，用H=f1(Q)来表示；②泵与风机所提供的流量和所需外加功率之间的关系，用N=f2(Q)来表示；③泵与风机所提供的流量

与设备本身效率之间的关系，用η＝f3(Q)来表示。上述三种关系常以曲线形式绘在以流量Q为横坐标的图上，这些曲线称为性能曲线。性能曲线有理想和实际性能曲线两种。理想性能曲线是在无限多的且无限薄的叶片和不计流动损失情况下得出的上述三种关系。实际性

能曲线考虑了实际运行时的机内损失，包括水力损失、容积损失和机械损失。具有平坦型Q—N曲线的泵或风机，当流量变化很大时能保持基本恒定的扬程。有陡降型曲线的泵或风机则相反，即流量变化时，扬程的变化相对较大。有驼峰型曲

线的泵或风机，当流量自零逐渐增加时，相应的扬程最初上升，达到最高点后开始下降。具有驼峰型性能的泵或风机在一定的运行条件下可能出现不稳定。这种不稳定显然是应尽量避免的。•从风机的构造风机可分为离心式风机和轴流式风机。•离心式风机适用于风量较小、系统阻力较大的场合；•轴流式风机适用于风量较

大、系统阻力较小的场合。环境工程中常用的是离心式风机。•离心式风机输送气体时，一般增压范围在9.807kPa以下。•根据增压大小，离心式风机又可分为：低压风机，增压值小于1000Pa(约100mmH2O)；中压风机，增压值自1000

—3000Pa(约100－300mmH2O)；高压风机，增压值大于3000Pa(约300mmH2O以上)。•低压和中压风机大都用于通风换气及排尘系统和空气调节系统。高压风机则用于一般锻冶设备的强制通风及某些气力输送系统。•根据风机的特性还可分为防爆风机(

由有色金属制成)，防腐风机(由塑料或玻璃钢制成)，高温风机等。•我国离心风机的支承与传动方式已经定型，共分A、B、C、D、E及F六种形式(见表8—8)。•风机与风管系统的连接设计不合理，可能使风机性能急剧地变坏，因此设计风机与风管连接时，应使空气在进出风机时尽可能均匀一致，

不要有方向或速度的突然变化。（图8—15）中比较了一些好的和不好的连接方式。•安装风机的空间常常是有限的，有时就有可能不得不采用不太理想的连接方式，在这种情况下设计者必须预料将发生的性能恶化，并设计出补救的措施或方法。离心式风机的完全“称呼”包括：名称、型号、机

号、传动方式、旋转方向和出风口位置，共计6个部分，一般书写顺序如下。七、风机的选择在环境工程中，选择风机应注意以下3点。①注意风机的应用场合，以选择不同类型的风机。如应弄清待输送气体(如清洁空气、烟气、含尘空气或易燃易爆与腐蚀性气体)的性质，以便选择不同用途的风机。常用的各类风机性能及适用范

围见表8—10。②注意风机性能参数的应用条件，必要时要进行换算。风机性能一般是指在标准状况下的性能，这在风机铭牌上均有标示。这里所用的标准状态是指大气压力Pa＝101.325kPa、大气温度t＝20℃、相对湿

度φ＝50％的空气状态。如果在非标准状态工作，其变化了的参数按照表8—11求得。③不论是由风机特性曲线选择风机还是由风机性能表格选择风机，都要考虑安全系数。风机的轴功率可按下式计算：八、轴流风机轴流风机的型号名全称包括：名称、机号、传动方式、气流方向和风口位置六个部分，其排列顺序如下：§3环境

工程项目概预算一、建设项目概预算的概念及划分1.建设项目概预算概念建设工程设计概算与施工图预算，是在进行工程建设程序中制定的，根据不同阶段设计文件的具体内容和国家规定的定额、指标及各项费用取费标准，预先计算和确定每项

新建、扩建、改建和重建工程所需要的全部投资的文件。它是建设项目在不同阶段经济上的反应，是按照国家规定的特殊的计划程序，预先计算和确定建设项目工程价格的计划性文件。建筑及设备安装工程概算与预算是建设项目概算与预算文件的内容之一，也是根据不同阶段设计文件的具体内容和国家

规定的定额、指标及各项费用取费标准，预先计算和确定建设项目投资额中建筑安装工程部分所需要的全部投资额的文件。概预算所确定的每一个建设项目、单项工程或其中单位工程的投资额，实质上就是相应工程的计划价格。2.建

设项目划分建设项目按照它的组成内容不同，从大到小可以划分为单项工程、单位工程、分部工程和分项工程等项目。下面简单介绍各项目的基本情况。(1)建设项目又称建设单位，一般是指具有设计任务书、按一个总体设计进行施工、经济上实

行独立核算、行政上具有独立组织形式的建设单位。它是由一个或几个单项工程组成。如一个钢铁厂、汽车厂、污水处理厂等。(2)单项工程又称工程项目，一般是在一个建设单位中、具有独立设计文件、单独编制综合预算、竣工后可以独立发挥生产能力或效益的工程。它是建设项目的组成部分。一个建设

项目可以包括许多工程项目，也可以只有一个工程项目，如钢铁厂中的各主要车间等。单项工程是具有独立存在意义的一个完整工程，也是一个复杂的综合体。(3)单位工程是单项工程的组成部分。通常是指具有独立设计的施工图纸和

单独编制的施工图预算、可以独立组织施工和单独作为计算成本对象、但建成后一般不能单独进行生产或发挥效益的工程。一个单项工程一般可按投资构成划分为建筑工程、安装工程、设备和工器具购置四项。建筑工程是一个复杂的综合

体，为了计算造价简便起见，根据其中各组成部分的性质和作用，将其分为以下单位工程：①一般土建工程，包括建筑物和构筑物的各种结构工程和装饰工程等；②构筑物和特殊构筑物工程，包括各种设备的基础、烟囱等；③室内工业管道工程，包

括蒸汽、压缩空气、煤气管道等；④室内给水与排水管道、采暖、通风、空调等；⑤室内照明工程，包括照明设备安装、线路敷设、变电和配电设备的安装等。每一个单位工程仍然是一个比较大的综合体，对于造价计算还存在许多困难，因此可将单位工程再进一步划分为分部工程。(4)分部工程是单位工

程的组成部分，一般按单位工程的各个部位、构件性质、使用的材料、工种或设备种类和施工方法等不同而划分，如建筑工程预算定额中分为土石方工程、桩基工程、砖石工程、脚手架工程等。在每一个分部工程中，因为构造、使用材料规格或施工方法等的不同

，完成同一个计量单位的工程所需要消耗的工、料和机械台班数量及其价值的差别很大，所以还需要把分部工程进一步分为分项工程。(5)分项工程一般是按照选用的施工方法，所使用的材料、结构构件规格等的不同而划分的，经过较为简单的施工过程就能完成，用适当的计量单位就可以计算工程量及每单位的

建筑或设备安装工程所需的配置。例如在砖石分部工程中，根据施工方法、材料和规格等因素的不同，工程划分为砖基础、内墙、外墙、柱、钢筋过梁等分项工程，每一分项工程都能选用简单的施工过程完成，都可以用一定的计量单位计算，并可求出完成相

应计量单位的分项工程所需要消耗的人工、材料和机械台班的数量及其单价。分项工程是单项工程组成部分中最基本的构成要素，一般没有独立存在的意义。•二、建设项目概预算的分类及作用