Инженерные средства защиты окружающей среды

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ УКРАИНЫ

 

Севастопольский национальный университет ядерной энергии  и промышленности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему «Расчетно-аналитический  выбор пылегазоочистной установки»

по дисциплине

«Инженерные средства защиты окружающей среды»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                            Выполнилa:

 

 

 

                                                                                            Проверилa:

                                                                                            Ленивенко Н.Н.

 

 

 

Севастополь

2012

Содержание

1. Техническое  задание
2. Обоснование  выбора пылегазоочистной установки
2.1. Определение  степени загрязнения окружающей среды
2.2. Расчет осадительной  камеры
2.3. Выбор циклона
2.4. Расчет скруббера  Вентури
2.5. Расчет насадочного  абсорбера
2.6. Расчет теплообменника
2.7. Обобщенные результаты анализа расчетно-аналитического выбора пылегазоочистной установки
3. Индивидуальное  задание
Заключение
Библиография
Приложение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Техническое  задание.

1.4. Объемный расход удаляемого из цеха вентиляционного воздуха и его дисперсный состав – в соответствии с табл.1 и 2

Таблица 1.

Дисперсный состав пыли:

Размер частиц	Мкм	0-5	5-10	10-20	20-40	40-50	60-80	80-100
Фракционный состав	%	13	12,1	12,8	22,9	21,8	10	7,4

динамический коэффициент  вязкости вентиляционного воздуха  m = 22.2 * 10^-6 Па./с;

Спроектировать ПГУ  обеспечивающую санитарно – гигиенические требования в селитебной зоне.

С_м £ ПДК           Х_m= СЗЗ (м).

Таблица 2  

№ в/в	Исходные данные
6	Спыли, г/м3	Т0, отх. газов	Х, м	Н, м	ρгаз, вент к кг/м3	ρпыль кг/м3	dm, мкм	lg σn	Ризб, Па	V, м3/ч	Выделгаз	Свход по газу г/м3	ПДКм.р пыли мг/м3	КПД по газу %
	120	230	65	17,5	1,25	3200	20	0,334	105	2600	С2Н2	10	0,5	95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Обоснование  выбора пылегазоочистной установки.

   На рис.1 представлена схема 4-ступенчатой пыле газоочистной установки. В зависимости от состава пыли, ее дисперсности и других физических параметров, а также выполненных расчетов оценим состав оборудования пыле газоочистной установки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Схема очистки  вентиляционного воздуха от пыли.

1 - пылеосадительная камера;  2 - циклон.; 3 - скруббер Вентури;

t

Рис. 2 Принципиальная схема  пылегазоочистной установки

1- жалюзийный пылеотделитель

2- радиальный пылеуловитель

         3- барботажно – пенный пылеуловитель

На рис.4.2 показана принципиальная схема 3-х ступенчатой пыле газоочистной установки, состоящей из жалюзийного, радиального и барботажно-пенного пылеуловителей.

2.1. Определение  степени загрязнения окружающей  среды

2.1.1. Объем выбрасываемой пыле газо-воздушной  смеси в секунду.

V₁=V/3600(м³/с),                                                                                                  (1)

  где      V - объем вентиляционного  воздуха по техническому заданию,  м³/ч.

                                      V₁= 2600/3600=0.72   (м³/с),

2.1.2. Масса выбрасываемой пыли в  единицу времени   (г/с)

M_пыли = С * V₁ (г/с) ,   М_г.к.= С_г * V₁ (г/с)                                                       (2)                                                                                               M_пыли = 120 * 0.72=86,4    (г/с) ,        М_г.к = 10 * 0,72 = 7,2   (г/с)                                                   

2.1.3. Максимальная приземная концентрация  на расстоянии от источника  выброса (источник без очистных сооружений);

(мг/м³),                                                                         (3)

где   А  - коэффициент, учитывающий стратификацию атмосферы,  для Украины А = 200;

        F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседая вредных веществ в атмосфере:  для газов и мелкодисперсной пыли F =2;

DТ = Тг - 25  (⁰С) ;

DТ = 230 – 25= 205  (⁰С) ;  t _{окр возд}=25º С

 

m= 1/ (0.67+0.1(f)^1/2 + 0.34 (f)^1/3).

m= 1/ (0.67+0.1(0,4)^1/2 + 0.34 (0,4)^1/3)=1.

 Величина параметра f [м/ (с²  °С)], вычисляется по формуле :

f = 10³ * (W₀² * D / H² * DT),

где W₀  - средняя скорость выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса , м/с, принимается 8-10 м/с ;

D – диаметр источника выброса, м. Определяется из условия S = V₁ / W₀ ;

      H – высота источника выброса над уровнем земли, м.

                                                                                           

0,3 < V_м ≤ 2,

C_m,пыли =   (г/м³)

  (г/м³)

2.1.4. Определяем расстояние  Хm от источника выброса, при котором имеет место Сm:

Когда безразмерный коэффициент F = 2, величина Xm определяется по формуле:

            Xm = ((5-F) / 4)*d*H.                                                                               (4)

          где d – безразмерная величина , определяемая по формуле :

при V_м < 2,  d = 4,95 * V_м (1+0.28(f)^1/3) ;

при V_м > 2,  d = 7(V_м)^1/2 * (1+0.28(f)^1/3).

Т.к. V_м < 2, то

d=4.95*V_m*(1+0.28*(f)^1/3)=4.95*1.323*(1+0.28*(0.4)^1/3)=8

Xm = ((5-F) / 4)*d*H=((5-2)/4)*8*17,5=105 (м)

 

2.1.5. Сравниваем величины:

Cm £ ПДК         и       Xm £  X.                                                                             (5)

26≥0,5                           105≥65

ПДК_{мр пыли}= 05 мг/ м³     

Условия не выполняются. ПДК превышает норму. Требуется  дополнительная очистка выбрасываемого воздуха.

2.1.6. Поскольку требуемые условия  по п.5.5 не выполнены, определяем  предельно допустимый выброс  для данного источника загрязнения:

,  (г/с)                                                                   (6)

        где Сф - принять 0,2 ПДК.

   (г/с)

  (г/с)

 

 

 

 

 

2.1.7. Массовая концентрация пыли и  газа  перед входом в пылегазоустановку:

C_вх = С*10³,  (мг/м³).                                                                                            (7)

С_{вх, пыли}=120*10³=12*10⁴  (мг/м³)

(мг/м³)

2.1.8. Концентрация пыли после пылегазоочистной установки из условия обеспечения ПДВ

С_вых = ПДВ * 10³/V₁,  (мг/м³).                                                                            (8)

    (мг/м³)

  (мг/м³)

2.1.9. Эффективность  очистки должна достигаться:

h_i = 1 -  C_вых / С_вх.                                                                                                 (9)

 

h_{i, пыли} =1 – 1819/12*10⁴=0,98

η_i,газа = 1 – 5556/10⁴ = 0,44

  

  2.2. Расчет  осадительной камеры

2.2.1. По дисперсному и фракционному составу пыли  учитываем, что

 диаметр( d ) частиц, который может осадиться в камере, 60 и более мкм.

2.2.2. Определяем величину критерия  Архимеда:

Ar = (d_r³*r_г² *g)/ m_г² *(r_r -r_г /r_г).                                                                     (10)

2.2.3. По значению Ar определяют область, в которой происходит осаждение, и вычисляют число Рейнольдса:

При Ar £ 36             Rе = Ar/18;                                                                      (11)

При 36<Ar<8300     Rе = 0,152 Ar^0,715;                                                               (12)

При Ar>830     Rе = 1,74 ÖAr .                                                                           (13)

Rе = Ar/18=13.75/18=0.76

2.2.4. Вычисляют  теоретическую скорость осаждения  шарообразной частицы:

При Ar £ 36     w_ос= d_r² * g * (r_n - r_r)/ 18m , (м/с);                                              (14)

При 36<Ar<8300           w_ос = 0,78*(d_r^0,43(r_n - r_г)^0,715/ r_г^0,285 *m^0,43);

При Ar>8300                  

  (м\с)

Проверяем скорость  w_ос по формуле : w_ос = Re*m / d_ч*r_г .

  (м\с)

Для не шарообразных частиц фактическая скорость осаждения меньше:

 

                                             W_факт  = w_ос * j ,                                                     (15)

где    j - поправочный коэффициент формы.

2.2.5. Опытным путем установлено, что

                          для округлой формы    j₀ = 0,77 ;

                          для угловатых частиц   j_у = 0,66 ;

                          для продолговатых частиц   j_пр = 0,58;

                          для пластинчатых частиц    j_пл. = 0,43;

 

Таблица 3 Доля (m) различных форм частиц, учитывающихся в процессе осаждения (по вариантам).

Форма частиц	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
j0	0,1	0,4	0,3	0,2	0,1	0,4	0,3	0,2	0,1	0,4
jу	0,2	0,3	0,4	0,1	0,2	0,3	0,2	0,1	0,3	0,1
jпр	0,3	0,2	0,1	0,3	0,4	0,1	0,1	0,4	0,4	0,3
jпл	0,4	0,1	0,2	0,4	0,3	0,2	0,4	0,3	0,2	0,2

При неравномерном распределении

            j = j₀*m₀+j_y*m_y+j_пр*m_пр+j_пл*m_пл / m₀ +m_y+m_пр+m_пл .           (16)

    

m₀ = 0,3; m_y = 0,2; m_пр = 0,1; m_пл = 0,4.

 

W_факт  =0,2*0,6=0,12  (м/с)

2.2.6. Скорость газа в осадительных камерах не должна превышать Wг= 1.2 м/с, в противном случае осевшие частицы могут подхватываться потоком и уноситься из аппарата. Оптимальную скорость газа в осадительной камере выбираем Wг= 0,8  м/с.