Проектирование системы отвода и сухой очистки газов отходящих от сушильных агрегатов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Сибирский государственный индустриальный университет

Кафедра теплофизики и промышленной экологии

Курсовой проект

по дисциплине: Системы очистки газов промышленных печей

по теме: Проектирование системы отвода и сухой очистки газов отходящих от сушильных агрегатов

Выполнила:

Колмогорова А.В.

Проверил:

Ливенец В.М.

Новокузнецк, 2014 год



Введение

Известь находит широкое применение в народном хозяйстве, в строительстве, металлургии, в химической и пищевой промышленности.

На долю черной металлургии приходится около трети всего потребления извести. Ее расход на одну тонну стали в конвертерном производстве составляет около 80-100 кг., в мартеновском - 15-50 кг., в электросталеплавильном - 40-60 кг., в агломерационном производстве на одну тонну продукции расходуется 20-60 кг. извести.

Использование высококачественной извести играет важную роль в повышении качества стали и улучшении технико-экономических показателей сталеплавильных агрегатов.

Для производства извести в России применяют, главным образом, шахтные и вращающиеся трубные печи.

На долю шахтных печей приходится около 80% выпуска извести. Мировое распространение этого типа печей объясняется простотой их конструкции и эксплуатации, низкими капитальными затратами на строительство, высокой тепловой эффективностью.

Печи могут использовать как твердое (антрацит, кокс), так и жидкое (мазут) и газообразное топливо. Перевод печей на газообразное топливо сопровождается повышением качества и снижением себестоимости извести, а также улучшением условий труда персонала.

Очистка дымовых газов от образующихся при работе печи пыли осуществляется, чаще всего циклонах НИИОГАЗ.

В настоящем проекте представлен расчет газоочистной установки, включающей группу циклонов и рукавный фильтр для шахтной печи, работающей на газообразном топливе.



1. Общая характеристика шахтных печей для обжига известняка

1.1 Общие сведения о шахтных печах

Существующие шахтные печи для обжига известняка имеют традиционную компоновку - в футерованной шихте расположены зоны подогрева, обжига известняка и охлаждения извести.

Эффективность работы шахтной печи в значительной мере определяется условиями совместного протекания процессов горения топлива, теплообмена и диссоциации карбонатов.

Разработка рациональных тепловых схем связана, главным образом, с обеспечением требуемого режима обработки материала при минимальном расходе топлива. В настоящее время в таких печах основной схемой организации процесса является противоток. Из теории теплообменников известно, что в тепловом отношении при отсутствии эндотермических процессов противоточная схема является наиболее выгодной, обеспечивая минимальные потери теплоты с уходящими газами.

По способу обжига различают шахтные печи пересыпные, полугазовые, на газообразном и жидком топливе.

Шахтные пересыпные печи являются первыми внедренными в промышленную практику механизированными и высоко производственными агрегатами, производящими известь высокого качества при сравнительно низких удельных расходах теплоты и электроэнергии.

Аэродинамический режим оказывает решающее влияние на процесс обжига извести в шахтной пересыпной печи.

При заполнении шахты известняком объем между кускового пространства у стен всегда больше, чем в центральной части.

В связи с этим аэродинамическое сопротивление шахты, заполненной материалом, всегда выше в центре по сравнению с периферией. Это явление, называемое "пристенным эффектом", приводит к неравномерному распределению скорости газового потока по поперечному сечению шахты. Наибольшая неравномерность распределения скоростей газов по поперечному сечению шахты наблюдается при периферийном вводе воздуха в печь, в этом случае протяженность области неустановившегося поля скоростей по высоте печи может достигать четырех диаметров шахты.

Известны шахтные печи на газообразном топливе, имеющие футерованную шахту, центральную, периферийные и балочные горелки.

Существенным недостатком известных противоточных шахтных газовых печей является отсутствие в их конструкции керна, что в конечном итоге приводит к повышенному расходу топлива и невысокому качеству получаемой извести.

Аккумулирующей способности зоны подогрева шахтной противоточной печи недостаточно, чтобы утилизировать теплоту продуктов сгорания природного газа, покидающих зону обжига при работе с коэффициентом расхода воздуха, близким к единице, в результате чего существенно возрастают потери теплоты с уходящими газами.

Кроме того, неблагоприятные условия перемешивания природного газа и воздуха в слое материала являются причиной значительного перепада температур по сечению печи, который достигает 400-450 С, что также ведет к перерасходу теплоты в печах этого типа из-за указанных недостатков и превышает 4800-5000 кДж/кг извести при содержании в ней менее 90%. Из приведенных данных следует, что шахтные печи традиционной компоновки с противоточной схемой теплообмена работают с невысокими технико-экономическими показателями.

Полугазовыми называют печи, в которых топливо поступает в зону обжига в виде газообразных продуктов газификации твердого топлива. Газификация твердого топлива осуществляется в выносных топках.

Шахтными печами на газообразном топливе называются печи, оборудованные устройствами для ввода и распределения в шахте природного, искусственного или смешанного газа. По другому их можно назвать горелками. Шахтными печами на жидком топливе называются печи, оборудованные устройствами для ввода и распределения в шахте мазута.

1.2 Конструктивные элементы шахтных изветеобжигательных печей

1.2.1 Шахта печи

Шахта печи состоит из стального кожуха и кладки. Шахта пересыпных печей может иметь вид полого цилиндра или составленных основаниями двух усеченных конусов.

Наиболее рациональна цилиндрическая форма шахты с сужением в нижней части, зоне охлаждения. Такая форма принята в современных печах.

Круглое поперечное сечение шахты имеет преимущества перед остальными при пересыпном способе обжига: способствует равномерному распределению и опусканию кусковых материалов по сечению шахты.

Шахта круглого сечения имеет меньшую объемную поверхность и поэтому отличается минимальными потерями тепла в окружающую среду.

В полугазовых печах и печах на газообразном и жидком топливе применяются эллипсовидное и прямоугольное сечения шахты. Эти сечения позволяют улучшить условия равномерного распределения газообразного топлива в слое обжигаемого материала.

Часть общей высоты шахты, соответствующая среднему нормальному уровню засыпки в нее материала, называется рабочей высотой шахты. Величина рабочей высоты шахты влияет на удельный расход топлива и качество получаемой извести. Рабочая высота шахты составляет 18-20 м.

Кладка шахты состоит из внутреннего защитного слоя- футеровки и наружного - теплоизоляционного.

Футеровка шахты играет существенную роль в организации процесса обжига и оказывает влияние на его технико-экономические показатели. Чем более тщательно выполнена футеровка и выше качество примененных огнеупоров, тем более высокая температура обжига поддерживается в зоне обжига печи и увеличивается рабочее время эксплуатации печи. В итоге растет годовая производительность печи и, следовательно, снижаются затраты на выпуск 1 т. извести.

Футеровку выполняют из огнеупоров, обладающих высокой огнеупорностью, малой пористостью, достаточной прочностью и термостойкостью.

В верхней части шахты (Зоне подогрева) футеровка испытывает значительное механическое воздействие со стороны шихты (удары кусков известняка и каменного угля во время загрузки, истирание перемещающейся шихтой) и химическое воздействие отходящих газов (кислород, сернистые соединения), имеющих кислый характер.

Поэтому применяемый материал должен быть нейтральным или кислым, плотным и прочным.

Зона подогрева подвержена колебаниям температуры, особенно значительными в период загрузки шихты.

Следовательно, материал футеровки зоны подогрева должен быть достаточно термостойким, т. е. устойчивым к резким колебаниям температуры. Всем этим условиям удовлетворяют шамотный рядовой кирпич и более качественный многошамотный кирпич. Толщина футеровки зоны подогрева обычно составляет 210-230 мм.

Рис. 1. - Конфигурации шахты печей:



Где:

а - полый цилиндр;

б - составленные большими основаниями два усеченных конуса;

в - цилиндрическая с сужением внизу;

г - щелевидная эллипсовидная с вертикальными стенками;

д - прямоугольная с вертикальными стенками.

В зоне обжига температура достигает 1200-1300°С, а в местах скопления твердого топлива и ввода газообразного может быть и выше. Огнеупорность материала футеровки должна быть выше температуры, наблюдаемой в рабочей зоне.

Опыт эксплуатации показывает, что огнеупорные материалы разрушаются даже в том случае, когда их огнеупорность является достаточной для имеющейся температуры.

Это вызвано тем, что в зоне обжига футеровка подвергается химическому воздействию извести, шлака и золы топлива. Соприкасаясь при высокой температуре с огнеупорным материалом, шлаки и зола топлива частично проникают через поры в глубь материала, вступая с ним в химическое взаимодействие и разрушая его.

Разрушающее действие на огнеупоры оказывает окись углерода СО. Глубина проникновения СО, шлака и газов в огнеупор зависит от его пористости. Поэтому для футеровки зоны обжига пригодны материалы с небольшой объемной пористостью.

В качестве футеровочного материала зоны обжига широко применяют многошамотный кирпич марки Д (доменный). Для печей большой мощности целесообразней применять хромомагнезитовые и высокоглиноземистые огнеупоры. Длительная служба футеровки наблюдается при послойной укладке хромомагнезитовых и многошамотных огнеупоров.

Применение высокоогнеупорных плотных хромомагнезитовых и высокоглиноземистых огнеупоров в зоне обжига известеобжигательных печей резко уменьшает привары извести к футеровке печи и в 2-2,5 раза увеличивает срок службы футеровки, что дает значительный экономический эффект. Толщина футеровки в зоне обжига составляет 345-460 мм.

В нижней части шахты (Зоне охлаждения) материал футеровки подвергается механическому и химическому воздействию раскаленной извести и колебаниям температуры.

Однако условия его работы значительно легче по сравнению с зоной обжига. Поэтому для футеровки зоны охлаждения применяют многошамотный доменный или рядовой шамотный кирпич. Толщина рабочего слоя составляет 210-230 мм.

Следующий за футеровкой слой огнеупоров не подвергается столь значительному воздействию среды и служит, в основном для теплоизоляции. Основными требованиями, предъявляемыми к теплоизоляционным огнеупорам, являются огнеупорность и теплопроводность. Теплопроводность материала связана с его объемным весом. Чем ниже объемный вес материала, тем меньшей теплопроводностью он обладает.

Теплоизоляционный слой футеровки шахты обычно выполняют из шамотных легковесных огнеупоров. Его толщина составляет 210-230 мм.

Пространство между кладкой и металлическим кожухом засыпают молотым шамотом или трепелом для улучшения теплоизоляции.

Толщина слоя засыпки 50-65 мм. Кожух выполняют из углеродистой стали толщиной 8-10 мм.

1.2.2 Загрузочное устройство

Загрузочное устройство шахтной печи служит для равномерного распределения сырья и топлива по поперечному сечению шахты и ее герметизации. Наиболее распространенными являются следующие загрузочные устройства.

Загрузочное устройство с прямым рассеивающим колоколом и отбойной обечайкой (рис. 2) состоит из приемного бункера 1, прямого рассеивающего колокола 2, траверсы 4, качающихся пластин 3 и отбойной обечайки 5. Отбойная обичайка служит для предохранения футеровки печи от ударов о нее кусков сырья и отбрасывания материала к оси шахты. Качающиеся пластины при ударе о них кусков различной величины отклоняются на разный угол, чем способствуют более равномерному распределению материала по поверхности шахты в печи.

При загрузке печи шихтой траверса с колоколом опускается вниз и материал просыпается в кольцевой зазор между колоколом и горловиной приемного бункера.

После окончания загрузки печи порцией шихты траверса с колоколом поднимается, закрывая горловину.

Рис. 2. - Загрузочное устройство с прямым рассеивающим колоколом и отбойной обечайкой:

Где:

1 - приемный бункер;

2 - колокол;

3 - качающееся пластины;

4 - траверса;

5 - отбойная обечайка.

Данное устройство распределяет крупную и мелкую фракции шихты в центральную часть сечения, а среднюю фракцию - в периферийную. При этом более равномерное распределение топлива по сечению печи получается, если топливо засыпано в бункере поверх сырья.

Загрузочное устройство с поворотным спиралеобразным конусом и отбойником (рис. 3) состоит из приемного бункера-воронки 1, спиралеобразного рассеивающего конуса 2 с отбойником, штанги 3, механизма поворота, уравновешивающего груза 7 и отбойной обечайки 8.

Рис. 3. - Загрузочное устройство с поворотным спиралеобразным конусом и отбойной обечайкой:

Где:

1 - приемная воронка;

2 - спиралеобразный рассеивающий конус;

3 - штанга;

4 - прорезь;

5 - выступ;

6 - храповое колесо;

7 - груз;

8 - отбойная обечайка.

При загрузке шихты в приемный бункер конус опускается в нижнее положение и материал ссыпается в шахту печи. При движении материала по поверхности конуса он ссыпается по спирали, имеющей свое начало в центре шахты. Поднимаясь под действием груза 7 вверх, выступ 5 штанги скользит по спиральной прорези 4 и конус поворачивается на угол 45°.

Рис. 4. - Загрузочное устройство с вращающейся воронкой, прямым рассеивающим колоколом и отбойной обечайкой:

Где:

1 - загрузочная воронка;

2 - колокол;

3 - предохранительный конус;

4 - венцовая шестерня;

5 - электродвигатель;

6 - противовес.

Поворот конуса фиксируется храповым колесом 6. Таким образом достигается равномерное распределение крупных и мелких фракций сырья и топлива по сечению печи.

Лучшие результаты получены при расположении топлива в приемном бункере загрузочного устройства поверх сырья, для чего необходимо предусмотреть дозирование топлива в скип до загрузки в него сырья.

Загрузочное устройство с вращающейся воронкой, прямым рассеивающим конусом и отбойной обечайкой (рис. 4) имеет вращающуюся воронку с приводом.

Работа загрузочного устройства синхронизирована с движением загрузочного скипа.

Нагруженный шихтой скип поднимается по рельсам эстакады и высыпает материал в загрузочную воронку 1, выходное отверстие которой закрыто колоколом 2.

Высыпав материал, скип движется вниз и при этом включает электродвигатель привода воронки, который вращает ее посредством редуктора и венцовой шестерни 4.

Воронка вместе с материалом поворачивается на определенный угол, например 40°, и останавливается.

При вторичном подъеме скип поднимает противовес 6 и колокол опускается вниз, пропуская материал в шахту. Под действием противовеса колокол закрывает горловину приемной воронки.

Поднявшийся на верх печи скип высыпает в воронку новую порцию материала и начинает движение вниз, включая привод воронки.

Воронка с материалом вновь поворачивается на 40°. Таким образом загрузка печи осуществляется последовательно по окружности шахты. При этом способе устраняется отрицательное влияние односторонней загрузки шихты из скипа в приемную воронку.

В промышленности применяют загрузочные устройства с вращающейся воронкой объемом 0,8-2 м. куб.

Длительность цикла составляет от 30 до 60 сек. Мощность электродвигателя привода 0,75-3,5 кет.

Скорость вращения воронки 2,7-3,7 об/мин.



2. Расчет рабочих параметров газа после сушила

После сушила и на входе в циклон по приведенной выше классификации находится первый участок газового тракта установки.

1. Определим плотность сухих газов при нормальных условиях, кг/м. куб.:

Где:

со1, со2,…, сon - плотности компонентов газов при 0С и давлении 0,101 МПа, кг/м. куб. (принимается по справочным данным);

a1, a2,… an - доля компонентов в смеси, в долях единицы;

сос = 1,976 кг/м. куб.;

ссо = 1,25 кг/м. куб.;

с(о2) = 1,4289 кг/м. куб.;

с(N2) = 1,2507 кг/м. куб.;

а1 = 0,63;

а2 = 0,018;

а3 = 0,08;

а4 = 0,272;

сос = 1,721 кг/м. куб.

2. Определим плотность влажных газов при нормальных условиях, кг/м. куб.:

Где:

y - влажность газа, кг/м. куб.

y = 55 г/м. куб. = 0,055 кг/м. куб.

сог = ((1,721 + 0,055) ? 0,804) ? (0,804 + 0,055) = 1,662 кг/м. куб.

3. Определим плотность газа при рабочих условиях, кг/м. куб.:

Где:

Рбар - барометрическое давление, Па.

Р1 - избыточное давление (или разрежение) газа при выходе газа из сушила, Па;

Т1 - температура газов при выходе газа из сушила, и на входе в циклон, С;

РБАР = 101000 Па.

с1 = 1,662 ? (273 ? (101000 + 4000)) ? ((273 + 200) ? 101325) = 0,994 кг/м. куб.

4. Определим объем влажных газов при рабочих условиях, м. куб/с.:

Где:

V0 - объем газов при нормальных условиях, м. куб/с.

V1 = (5,6 ? 1,662) ? 0,994 = 9,363 м. куб/с.

2.1 Расчет циклона

Выбираем тип циклона, например, марки ЦН-15 и определим для него размеры в следующей последовательности:

1. Определим диаметр циклона, м.:



Где:

Wопт - оптимальная скорость газа в циклоне принимается по справочным данным, м/с (для ЦН-15, например, принимают Wопт = 3,5 м/с);

N - число циклонов в группе, шт. (принимают четное количество, но не более N = 8 шт.);

Wопт = 3,5 м/с;

N = 4 шт.

D = v(9,363 ? (0,785 ? 3,5 ? 4)) = 0,923 м.

D = 0,923 м. = 92,3 см = 923 мм.

Принимаем Dст = 900 мм.

2. Принимаем ближайший стандартный диаметр - Dст и найдем действительную скорость газа в циклоне, м/с:

Действительная скорость должна отличаться от оптимальной не более, чем на 15%.

щц = 3,681 м/с.

3. Находим коэффициент сопротивления циклона, по формуле:

Где:

о500 - коэффициент сопротивления циклона, диаметром 500 мм.;

к1 - поправочный коэффициент на влияние диаметра циклона;

к2 - поправочный коэффициент на влияние запыленности газа;

к3 - поправочный коэффициент на влияние групповой компоновки циклона;

К1 = 1;

К2 = 0,93;

К3 = 60;

о500 = 155.

оц = 1 ? 0,93 ? 155 ? 60 = 204,15.

4. Определяем гидравлическое сопротивление циклона, Па:

?Рц = 1374,793.

Для определения эффективности циклона, строим интегральный график распределения частиц пыли по размеру.

Таблица 1:

Рис. 5. - Интегральный график распределения частиц пыли по размерам:



Каждая точка на интегральной кривой распределения частиц пыли по размерам показывает массу частиц в процентах, меньше заданного диаметра. Интегральная кривая может быть задана в исходных данных, либо ее строят используя таблицу фракционного состава пыли. Интегральная кривая может быть построена в координатах с равномерной шкалой, либо в нормально-логарифмической шкале.

5. Определяем аргумент в функции нормального распределения (величину х) по следующей формуле:

Где:

dm - средне медианный размер пыли (из графика);

d50 - размер частиц, осаждаемых при фактических условиях работы данного циклона, с эффективностью 50%;

lg2 уз - логарифм среднеквадратичного отклонения в функции нормального распределения для данного типа циклона (принимается по справочным данным);

lg2 уп - логарифм среднеквадратичного отклонения в функции нормального распределения частиц по размерам, находят по формуле:

Где:

d15,9 - абсцисса точки, ордината со значением 15,9% (по графику);

d84,1 - абсцисса точки, ордината которой имеет значение 84,1% (по графику);

х = 0,87.

Размер частиц - d50, осаждаемых при фактических условиях работы данного циклона, с эффективностью 50%. найдем по формуле, мкм:

Где:

Dт = 0,6 м.;

сп.т. = 1930 кг/м. куб.;

мт = 22,2;

щт = 3,5 м/с - табличные параметры: диаметр циклона, плотность частицы пыли, динамический коэффициент вязкости газа;

dт50 - табличный размер частиц, осаждаемых с эффективностью 50%;

D, сп, м, щ - параметры:

- диаметр циклона, плотность частицы пыли;

- динамический коэффициент вязкости газа;

- скорость газа, соответствующие фактическим условиям работы циклона, м.

Рассчитаем коэффициент динамической вязкости данного газ, при рабочей температуре, Па/с:

Где:

м0 - коэффициент динамической вязкости при 00С и давлении 0,101 МПа;

С - константа (принимается по справочным данным);

м0 = 124.

6. Находим по таблице в справочнике численное значение Ф(х) в зависимости от величины х.

Ф(х) = 0,8106.

7. Определяем эффективность циклона по формуле, %:

8. Находим запыленность Z01, кг/м. куб., после циклона по выражению:

Где:

Z01 - запыленность перед циклоном, кг/м. куб.

2.2 Расчет рабочих параметров газа после циклона

1. Находим плотность газа после циклона (на втором участке), кг/м. куб.:

с2 = 1,662 ? (273 ? (101000 - 4000 - 1374,793)) ? ((273 + 200) ? 101325) = 0,54 кг.

2.Определяем расход газа на втором участке, м. куб/с:



V2 = (5.6 ? 1,662) ? 0,54 = 17,24 м. куб/с.

3. Если температура газа Т2 выше допустимой для ткани рукавов, то его охлаждают подсосом атмосферного воздуха. Расчет объема воздуха - VОВ, который необходимо подсосать перед рукавным фильтром для снижения температуры газов до допустимой Тсм производим по формуле:

Где:

Тв = 200С - температура воздуха;

VОВ = 5,6 ? (200-130) ? (130-20) = 3,56.

4. Находим общий объем газа приведенный к условиям, м. куб/с.:

VОсм = 3,56 + 5,6 = 9,16 м. куб/с.

5. Находим плотность смеси при нормальных условиях:

Где:

сог, сов - плотность газа и воздуха при нормальных условиях;

аг, ав - объемные доли газа и воздуха в смеси, находим по следующим формулам, %:



аг = 0,61%;

ав = 0,39%;

сОсм = 0,61 ? 1,662 + 0,39 ? 1,29 = 1,5.

2.3 Расчет рукавного фильтра

Перед началом расчета следует выбрать тип рукавного фильтра, способ его регенерации и вид ткани.

Расчет производим в следующей последовательности:

1. Рассчитываем удельную газовую нагрузку на фильтр:

Где:

qн - нормативная удельная газовая нагрузка, м. куб/м. кв. мин;

C1 = 1,0 - коэффициент при импульсной регенерации;

C2 = 1,05;

C3 = 0,9;

C4 = 0,73;

C5 = 1,0, так как запыленность на выходе 30 мг/м. куб.

qф = 2 ? 1 ? 1,05 ? 0,9 ? 0,73 ? 1 = 1,38 м. куб/м., кв/мин.

Рассчитываем скорость фильтрации, м/с:

щф = 1,38 ? 60 = 0,023 м/с.

Найдем расход газа.

Рассчитываем полный расход газа на входе в фильтр при рабочих условиях, м. куб/с.:



Vг = 9,16 ? ((273 + 130) ? 101325) ? (273 ? (101000 - 4000 - 1374,793)) = 14,33 м. куб/с.

2. Полное гидравлическое сопротивление рукавного фильтра вычисляем по следующей формуле:

Где:

ДPРФ - полное гидравлическое сопротивление, Па;

ДPК - гидравлическое сопротивление корпуса, Па;

ДPф - гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки, Па.

Определяем гидравлическое сопротивление корпуса фильтра:

Где:

о - коэффициент сопротивления корпуса, отнесенный к скорости во входном патрубке, для правильно сконструированного фильтра о = 1,5 - 2,5;

wР - скорость газа во входном патрубке, обычно wР = 5 - 15 м/с;

о = 2;

wр = 10 м/с;

ср = 1,08.

Определяем гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки:



Где:

ДP1 - постоянное гидравлическое сопротивление ткани с задержавшейся в ней пылью, Па;

ДP2 - переменное сопротивление, зависящее от толщины лобового слоя пыли на ткани, Па.

Постоянное гидравлическое сопротивление P1 определяют по формуле:

Где:

A - коэффициент, зависящий от свойств ткани и пыли.

Принимаем: А = 9 м/кг.

Время между регенерационного периода tф, с, определяют, принимая сопротивление слоя пыли ДP2 равным ДPmax:

Где:

мр - коэффициент динамической вязкости газа в фильтре при температуре Тсм С, определяют по формуле 12;

ZВХ - запыленность газа при рабочих условиях, кг/м. куб. определяют по формуле:

ZВХ = Z01 VГ ? V2

Где:

Z01 - запыленность газа перед фильтром до подсоса воздуха, кг/м. куб.

ZВХ = 0,00158кг/м. куб.;

tф = 4254 с.

4. Рассчитываем тканевый фильтр с импульсной продувкой.

Определяем требуемую фильтровальную площадь, м. кв.:

- которая является основанием для выбора подходящей марки и типоразмера фильтра.

F = 14,33 ? 0,023 = 623 м. кв.

Таблица 2. - Техническая характеристика рукавного фильтра ФРИ-630:

2.4 Компоновка установки. Определение размеров газоходов

Для нахождения сечения газоходов и расчета их гидравлического сопротивления необходимо сначала определить расход и плотность газа при рабочих условиях на каждом участке.

Для первых двух указанные параметры уже определены при расчете аппаратов.

Определим параметры газа для третьего и четвертого участков.

Разберем третий участок.

На третьем участке (после фильтра) плотность газа - с3, кг/м. куб. и расход газа -V3, м. куб/с., рассчитаем по формулам:



с3 = 1,5 ? 273 ? (101000 - 4000 - 1374,8 - 1331,25) ? ((273 + 130) ? 101325) = 0,95 кг/м. куб.

V3 = 9,16 ? 1,5 ? 0,95 = 14,5 м. куб/с.

На четвертом участке (после дымососа) принимаем избыточное давление равным Ризб = 0 Па.

Плотность газа - с4, кг/м. куб. и его расход - V4, м. куб/с. рассчитаем по формулам:

с4 = 1,5 ? (273 ? 101000) ? ((273 + 130) ? 101325) = 1,01 кг/м. куб.

V4 = 9,16 ? 1,5 ? 1,01 = 13,6 м. куб/с.

Сечение (диаметр) газоходов находим из условия, что скорость газа при рабочих условиях на данном участке находится в пределах сР = 15 - 20 м/с. Величину диаметра газохода оцениваем по выражению, м.:



Где:

VP - расход газа на рассматриваемом участке при рабочих условиях, м. куб/с.

D1 = v(9,363 ? (0,785 ? 18)) = 0,8 м.;

D2 = v(17,24 ? (0,785 ? 18)) = 1,1 м.;

D3 = v(14,5 ? (0,785 ? 18)) = 1 м.;

D4 = v(13,6 ? (0,785 ? 18)) = 1 м.

Выбираем ближайшее стандартное значение DГ близкое D' и определяем реальное значение скорости газа - сГ на участке газохода:

щг1 = 18,64 м/с;

щг2 = 18,15 м/с;

щг3 = 18,47 м/с;

щг4 = 17,32 м/с.

2.5 Расчет гидравлического сопротивления газового тракта

Гидравлическое сопротивление всего газового тракта РР (Па), определяем по формуле:

Где:

РТ - разрежение на выходе из технологического агрегата;

РОБОР - гидравлическое сопротивление установленного оборудования, в нашем случае, это сумма сопротивлений циклонов и рукавного фильтра;

РСОПР - потери давления в газоходах на трение и местные сопротивления с учетом геометрического напора.

Подсчитывают согласно схеме и формулам.

РД - сопротивление дымовой трубы минус величина самотяги.

Рт = 4000 Па.

РОБОР = 1331,25 + 1374,8 = 2706,05 Па.

Величину геометрического напора нагретых газов учитываем по формуле:

РД = Н ? g ? (св - сг)

Где:

Н - расстояние по вертикали между центрами рассматриваемых сечений (высота), м.;

g - ускорение свободного падения, равно 9,81 м/с. кВ.;

Г, В - плотности, соответственно, газа и окружающего воздуха, кг/м. куб.;

с0 ? 273 ? (273 + 20) = 1,29 ? 273 ? (273 + 20) = 1,2 Па;

РД = 45 ? 9,81 ? (1,2-1,01) = 83,88 Па.

Потери на местных сопротивлениях РМ и на трение РТР подсчитывают по формулам:

Где:

м - коэффициент местного сопротивления, который находят в справочниках;

л - коэффициент трения, для металлических газоходов равен 0,02-0,03, для кирпичных - 0,05;

L - длина рассматриваемого участка газохода, м.;

сГ - скорость газа на рассматриваемом участке, м/с;

Г - плотность газа на рассматриваемом участке, кг/м. куб.;

DГ - диаметр газохода, м.

Длины участков:

L1 = 23 м.;

L2 = 26,5 м.;

L3 = 20 м.;

L4 = 59 м.

1 участок:

Рм = 100,16 Па;

Ртр = 148,94 Па;

Рсопр = 100,16 + 148,94 = 249,1 Па.

2 участок:

Рм = 51,59 Па;

Ртр = 64,28 Па;

Рсопр = 64,28 + 51,59 = 115,87 Па.

3 участок:

Рм = 93,98 Па;

Ртр = 97,23 Па;

Рсопр = 97,23 + 93,98 = 191,21 Па.

4 участок:

Рм1 = 43,93 Па;

Рм. кв. = 227,24 Па;

Рм. куб. = 151,14 Па;

Ртр = 268,14 Па;

Рсопр = 268,14 + 43,93 + 227,24 + 151,14 = 690,45 Па.

Гидравлическое сопротивление всего газового тракта:

Рр = 4000 + 2706,05 + 249,1 + 115,87 + 191,21 + 690,45 - 83,88 = 7865,8 Па.



2.6 Выбор дымососа

Дымосос Вм-20А выбирала из справочника на основе аэродинамического расчета газоотводящего тракта.

Требуемую производительность дымососа VД принимают с запасом 10% по отношению к расчетному количеству газов у дымососа - V3 с поправкой на барометрическое давление РБАР.

VД = 57420.

Создаваемое дымососом давление (разрежение), приведенное к условиям каталога, по которому выбирается дымосос РКАТ принимают равным:

Где:

К - коэффициент пересчета, равный;

Т3 - температура газов у дымососа, С;

ТКАТ - температура к которой отнесены каталожные данные, С;

0Г, 0В - плотность, соответственно, газа и воздуха при нормальных условиях, кг/м. куб.

К = ((273 + 130) ? 101325 ? 1,5) ? ((273 + 70) ? 101325 ? 1,29) = 1,37.

Ркат = 1,2 ? 7868,8 ? 1,37 = 129936,3.

2.7 Расчет рассеивания

Расчетные операции производятся по стандартной схеме.

Величину максимальной приземной концентрации вредных веществ находим, по формуле:



Где:

А - коэффициент, зависящий от температурного градиента в нижних слоях атмосферы в данной местности при неблагоприятных метеорологических условиях (в условиях Западной Сибири А = 200);

М - количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу с учетом рассчитанных коэффициентов очистки газов в газоочистных установках, г/с.

М = 9,16 ? 0,03 = 0,27.

Z2 - конечная концентрация пыли;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредного вещества в атмосферном воздухе (для газообразных загрязнителей и тонкодисперсной пыли после рукавного фильтра F = 1);

Н - высота дымовой трубы над поверхностью земли, м.;

V4 - объем газо-воздушной смеси, выбрасываемой в атмосферу в условиях проектируемой установки это объем газовой воздушной смеси после дымососа (см. выше), м. куб/с.;

ДТ - разность между температурой газа, выбрасываемой из дымовой трубы, и средней температурой атмосферного воздуха наиболее жаркого месяца года, С;

?Т = 130 - 26 = 104;

m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса, определяемые по следующим формулам:



Где:

производственный известь газоход

Где:

Dдт - диаметр устья дымовой тубы, м.;

що - скорость газа на выходе из трубы, определяют как:

f = 8,54;

m = 1 ? (0,67 + 0,1 ? v8,54 + 0,34?8,54) = 1,12.

Величину коэффициента n определяем в зависимости от значения параметра Vм:

Vm = 0,65 ? ?(13,6 ? 104 ? 45) = 2,05.

ПДК = 0,5 мг/м. кв.

Размещено на Allbest.ru

...