Реферат по «Оборудованию для очистки газов промышленных печей»

 

 

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

                                        Кафедра теплофизики 
 
                                            Домашнее задание

     по курсу «Оборудование  для очистки газов промышленных  печей»

                                                Вариант № 4

 
 
 

 

 

 

 

 

                                                Липецк 2013

 

                                     Введение.

Промышленное производство часто сопровождается выделением в атмосферный воздух различных веществ, загрязняющих воздушную  среду.  В  воздух поступают аэрозольные частицы (пыль, дым, туман), газы, пары, а  также микроорганизмы и радиоактивные вещества. 

На современном этапе для большинства промышленных предприятий  очистка вентиляционных выбросов от вредных веществ является одним из  основных мероприятий по защите воздушного бассейна. Благодаря очистке выбросов перед их поступлением в атмосферу предотвращается загрязнение атмосферного воздуха. Очистка воздуха имеет важнейшее санитарно-гигиеническое, экологическое и экономическое значение.    

Летучие промышленные выбросы (пары, газы, аэрозоли), попав в атмосферу, разносятся с воздушными течениями на сотни и тысячи километров, создавая в континентальном и глобальном масштабе ситуацию, которую крайне трудно оценить и еще труднее прогнозировать.

В связи с этим необходимо своевременное строительство очистных сооружений, разработка и внедрение соответствующего газоочистного и пылеулавливающего оборудования на предприятиях.

Кроме этого, очистка промышленных газов необходима также для извлечения из газов ценных продуктов и примесей.

Газоочистное и пылеулавливающее оборудование подбирается с учетом особенностей данного вида производства. Надежность и эффективность работы такого оборудования зависят от физико-химических свойств частиц, подлежащих улавливанию, и от основных параметров пылегазовых потоков.

Целью данного задания является расчет и подбор газоочистных аппаратов для двухступенчатой газоочистной установки с требуемой эффективностью, а также составление паспорта газоочистной установки (в соответствии с ПЭУ-99) с указанием всех рассчитанных параметров работы и эскизом ГОУ.

Исходные данные.

Дано:

Вариант: N = 4

Мощность ИЗА:

M = 10 + N = 10 + 4 = 14 г/с.

Загрязняющее вещество – пыль неорганическая (SiO2 < 20%);

ПДКmр = 0,5 мг/м3.

Состав пыли:

d, мкм	, %	dср, мкм
< 5	5	2,5
5-10	20	7,5
10-20	60	15
20-50	10	35
50 <	5	50

 

Количество аспирационного воздуха:

V = 1000 + 500*N = 1000 + 500*4 = 3000 м3/ч = 0,83 м3/c.

Расстояние от укрытия до места установки газоочистной установки:

L0 = 15 + 4 = 19 м.

Оптимальная скорость транспортирования пыли:

w = 10 – 12 м/c.

Диаметр вентиляционной трубы:

D = 750 мм = 0,75 м.

Высота вентиляционной трубы:

H = 10 + 0,5*N = 10 + 0,5*4 = 12 м.

Температура аспирационного воздуха на выходе из устья ИЗА:

= 40 + N°C = 40 + 4 = 44°C.

Требуется спроектировать газоочистную установку для работы в составе данного ИЗА.

 

Определить:

1. Величину предельно допустимого выброса для данного ИЗА (считая параметры местности A = 160, = 25,9°C, η = 1).

Расчет проводим согласно методике ОНД-86.

Величина ПДВ рассчитывается по формуле:

                                   ПДВ = ,

где A – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы A = 160;

F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, F = 1 для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей;

η – коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности;

m,n,p – коэффициенты, учитывающие условия выхода аспирационного воздуха из устья источника выброса;

V (м3/с) – количество аспирационного воздуха.

  Значения коэффициентов m и n определим в зависимости от параметров и f:

                             f = = 28,77 < 100,

где D (м) – диаметр устья источника выброса;

H (м) – высота источника выброса над уровнем земли;

w (м/с) – оптимальная скорость транспортирования пыли;

 ΔT (°C) – разность между температурой аспирационного воздуха на выходе из устья ИЗА и температурой окружающего атмосферного воздуха ; ΔT = = 44 – 25,9 = 18,1°C.

= = = 0,7 < 2.

 m = = = 0,445.

По значению рассчитываем коэффициент n:

n = 3 – = 3 – = 1,8.

Рассчитываем значение коэффициента p:

p = = = 355,32.

Величина предельно допустимого выброса данного ИЗА:

ПДВ = = 0,5* = 1,67 г/м3.

Концентрация пыли на входе в вентиляционный короб:

                                  Z1 = = = 16,86 г/м3.

 

2. Требуемую степень очистки ГОУ  обеспечивающую исполнение ПДВ (с учетом оседания части пыли в вентиляционном коробе).

Определим сечение вентиляционного короба:

= = = 0,083 .

Рассчитаем высоту вентиляционного короба:

Hв.к. = = = 0,288 м.

Определение коэффициента динамической вязкости:

μ = * = 17,3*** = 19,49* Па*с,

где = 17,3* Па*с,

C = 124;

T = 44 + 273 = 317K.

Определим время релаксации частиц пыли:

= ,

где d – средний диаметр частиц пыли, мкм;

ρ = 2900 кг/м3 – плотность пыли;

μ – коэффициент динамической вязкости, Па*с.

τр1 = = = 0,0516*10-3 с;

τр2 = = = 0,465*10-3 с;

τр3 = = = 1,86*10-3 с;

τр4 = = = 10,1*10-3 с;

τр5 = = = 20,6*10-3 с.

Определим скорость осаждения частиц пыли:

                                        ws = τр*g,

где g = 9,8 м/с2 – ускорение свободного падения.

ws1 = τр1*g = 0,0516*10-3*9,8 = 0,000506 м/с;

ws2 = τр2*g = 0,465*10-3*9,8 = 0,00456 м/с;

ws3 = τр3*g = 1,86*10-3*9,8 = 0,0182 м/с;

ws4 = τр4*g = 10,1*10-3*9,8 = 0,099 м/с;

ws5 = τр5*g = 20,6*10-3*9,8 = 0,2 м/с.

Определяем время осаждения частиц пыли:

                                         τос = ,

где Hв.к. = 0,288 м – высота вентиляционного короба.

τос1 = = = 569 с;

τос2 = = = 63,2 с;

τос3 = = = 15,8 с;

τос4 = = = 2,9 с;

τос5 = = = 1,42 с.

Определяем время прибытия:

τприб = =  = 1,9 с,

где L = L0 = 19 м;

w = 10 м/с.

Условие осаждения пыли:

                                              τприб > τос.

1) Для частиц с диаметром d1 = 2,5 мкм.

  τприб > τос – данное условие не выполняется т.к. 1,9 < 569;

Делаем расчет эффективности осаждения для частиц данного диаметра:

h1 = ws1* = 0,000506* = 0,000962 м.

η1 = = = 0,00334.

2) Для частиц с диаметром d2 = 7,5 мкм.

  τприб > τос – данное условие не выполняется т.к. 1,9 < 63,2;

Делаем расчет эффективности осаждения для частиц данного диаметра:

h2 = ws2* = 0,00456* = 0,008658 м.

η2 = = = 0,03.

3) Для частиц  с диаметром d3 = 15 мкм.

  τприб > τос – данное условие не выполняется т.к. 1,9 < 15,9;

Делаем расчет эффективности осаждения для частиц данного диаметра:

h3 = ws3* = 0,0182* = 0,0346 м.

η3 = = = 0,12.

4) Для частиц  с диаметром d4 = 35 мкм.

  τприб > τос – данное условие не выполняется т.к. 1,9 < 2,9;

Делаем расчет эффективности осаждения для частиц данного диаметра:

h4 = ws4* = 0,099* = 0,1885 м.

η4 = = = 0,6544.

5) Для частиц с диаметром d5 = 50 мкм.

  τприб > τос – данное условие выполняется т.к. 1,9 > 1,45;

Частицы пыли данного диаметра полностью осядут.

η5 = 1.

Определяем степень очистки ГОУ с учетом оседания пыли:

ηв.к. = = (0,00334*0,05) + (0,03*0,2) + (0,12*0,6) + (0,6544*0,1) =  0,1437 = 14,37 %.

Содержание данной фракции на выходе рассчитывается по формуле:

= .

= = 0,05* = 0,058 = 5,8 %;

 

= = 0,2* = 0,226 = 22,6 %;

 

= = 0,6 * = 0,616 = 61,6 %;

 

= = 0,1 * = 0,0403 = 4,03 %.

Полученные результаты представим в таблице № 1.

dср, мкм	2,5	7,5	15	35
, %	5,8	22,6	61,6	4,03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Подобрать газоочистные аппараты  для двухступенчатой газоочистной  установки с требуемой эффективностью.

Первая ступень – грубая очистка – центробежный аппарат.

Широкое распространение получили обеспыливающие устройства, в которых для осаждения частиц используется центробежная сила. Улавливание пыли в циклонах основано на использовании инерции частиц.

Общая схема циклона представлена на рис. 1.

                            

                            Рис. 1. Общий вид циклона НИИОгаз.

Циклон состоит из конической части 1, цилиндрической части 2, выхлопной трубы 3, винтообразной крышки 4, газохода очищенных газов 5, улитки для вывода газа 6, входного патрубка 7, пылевыпускного отверстия 8, бункера 9, пылевого затвора 10.

Газовый поток с взвешенными в нем твердыми частицами вводится с большой скоростью по касательной к стенке цилиндрической части циклона, где делает несколько спиральных витков в сторону пылевыпускного отверстия, а затем по внутренней спирали движется к выхлопной трубе. При входе в циклон взвешенные в потоке частицы по инерции движутся по своим первоначальным траекториям, а затем под воздействием аэродинамических сил их траектории искривляются. Те из частиц, масса которых достаточно велика, успевают достичь стенок циклона, т.е. отделяются от потока. Под влиянием силы тяжести и увлекающего действия осевого движения, отделившиеся частицы опускаются и через пылевыпускное отверстие поступают в бункер, где они оседают.

Определим геометрические размеры циклона:

1) Площадь сечения.

F = = = 0,237 м2,

где принимаем 3,5 м/c.

2) Диаметр циклона.

D = = = 0,55 м,

где принимаем n = 1. Полученное значение 0,55 < 1, так как условие выполняется, то устанавливаем на грубую очистку только один циклон.

Согласно ряду диаметров по ГОСТ 9617-67 выбираем подходящий нам циклон типа ЦН-11 с диаметром 600 мм.

Действительная скорость газа в циклоне:

= = ≈ 3 м/с.

Скорость газа в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15 %.

Δw = |= = 14,2 %.

                       14,2 % < 15 % скорость соответствует.

Для циклонов НИИОГаз (одиночных или групп) вводят уточняющие поправки по формуле:

ζц = K1* K2*ζ500 + Kгр ,

где K1 – поправочный коэффициент на диаметр циклона, K1 = 1,0;

K2 – поправочный коэффициент на запыленность газа, т.к. запыленность (концентрация) газа на входе в циклон равна Z2 = =                    =  *(1 0,1437) = 14,4 г/м3, то по данному значению для циклона типа ЦН-11 выбираем K2 = 0,94;

ζ500 = 245 для циклона типа ЦН-11.

Kгр = 0, т.к. только один циклон типа ЦН-11.