Расчет оборудования для сухих и мокрых методов очистки газов

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Области применения «сухих» и «мокрых» методов не разграничивают однозначно, поскольку нередко оба метода технологически пригодны для решения одинаковых задач, а выбор метода диктуется технико-экономическими соображениями или спецификой конкретного предприятия, для которого разрабатывается технология очистки газа.

«Сухими» методами называют методы, которые исключают использование воды, водных растворов и других жидкостей в качестве промывных или поглотительных средств. Однако эти методы не исключают использование жидкостей (в основном - воды) для кондиционирования (подготовки) летучих промышленных выбросов перед их подачей в газоочистительные аппараты. Часто практикуется подача некоторого расчетного количества тонкораспыленной воды в пылегазовый поток с целью снижения его температуры и уменьшения удельного, электрического сопротивления пыли. Вода при этом полностью испаряется, поэтому никаких промывных или поглотительных функций не выполняет.

«Мокрыми» методами называют методы, на использовании воды или других жидкостей. При этом жидкость может использоваться: в качестве промывного или поглотительного агента; так же существуют такие методы очистки, в которых жидкость, не промывая выбросов и не поглощая их компонентов, в то же время выполняет важную технологическую функцию (например, у «мокрых электрофильтров» удаление с электродов уловленной пыли производится не отряхиванием, а смывом).

1. Расчет циклона

Подобрать пылеуловитель I ступени очистки с эффективностью улавливания не ниже при следующих исходных данных:

Плотность пыли ;

Температура газа ;

Вязкость газа ;

Расход газа ;

Начальная концентрация пыли 0,045кг/м3;

Номинальный размер частиц мкм

Нормативный коэффициент окупаемости ЕН=0,17;

Коэффициент амортизации КА=0,1;

Коэффициент цеховых расходов КЦ.Р=0,07;

Стоимость электроэнергии ЦЭ=0,016 руб/кВт•ч;

Сопротивление аппарата Др<700 Па;

Степень очистки з1 =0,70%.

1.1 Расчетная часть

Согласно заданию и рекомендациям в таблице 3.1 по гидравлическому сопротивлению и температуре газа при заданном размере частиц выбираем пылеуловитель циклонного типа. Решение сводится к выбору оптимального варианта циклонной установки.

1. Определяем дисперсионный состав пыли в новых градациях R(д), зная что дн=30 мкм

Табл. 1

	5	10	20	30	40	60	80	100
	60,65	36,78	13,53	4,97	2,35	0,24	0,03	0,004

2. Для построения кривой приведения выбираем из табл.1.3. два значения з20: 0,5; 0,6; 0,8

Учитывая вышеприведённый фракционный состав в новых градациях по уравнению получим:

При з=0,5



При з=0,6

При з=0,8

Построение кривой приведения з=f(з20*)

Определяем значения вспомогательной функции А1(а) по формуле

По таблице определяем значение аргументов методом экстраполяции

3. С учетом поправки по формуле определяет значение вспомогательной функции

Находим уточнённую функцию А*

4. По формуле рассчитываем уточнённые показатели эффективности работы циклона

По условию задачи з=70%

5. Таким образом, трём значениям з соответствуют три значения полных к.п.д.:

Табл. 2

	0,50	0,60
	0,09	0,3

По полученным трем точкам строим кривую приведения, по которой находим, что для достижения заданной эффективности в 90% нужно подобрать циклон, который имел бы з=0,70%.



Рисунок 1

6. По графической зависимости на рис. 1 определяем искомые варианты циклонов и соответствующее им условное время пребывания газа в циклоне фy:

Табл. 3

Циклон	СК-ЦН-34
Время, фy	0,2

Из полученного набора, обеспечивающего технологическое решение поставленной задачи, необходимо выбрать вариант, обладающий минимальными приведенными затратами.

7. Находим эксплуатационный коэффициент по формуле, одинаковый для всех циклонов

С целью предотвращения конденсации паров воды в аппарате принимаем толщину теплоизоляции 100 мм и рассматриваем каждый тип аппарата из полученного набора.

8. Определяем конструктивный коэффициент циклона СК-ЦН-34

9. Определяем оптимальный диаметр циклона по формуле

Принимаем диаметр циклона СК-ЦН-34 D=0,8 м

Определяем скорость газа в циклоне по формуле

Определяем число циклонов в установке по формуле

Принимаем 1 циклонов

Производим расчет приведенных затрат по формуле

1.2 Технические характеристики циклона СК - ЦН - 34

Циклоны СК - ЦН - 34 относятся к центробежным пылеулавливающим агрегатам конструктивной нормали института НИИОгаз. Установочный угол наклона входного патрубка относительно горизонтали равен 24°. Предназначены для очистки газообразных сред от твердых частиц. Выпускаются циклоны СК-ЦН-24 внутренними диаметрами цилиндрической части от 400 до 3000 мм.

СК - ЦН-24 не предназначен для работы во взрывоопасных средах и недостаточно качественно очищают воздух, в котором присутствуют сильно слипающиеся частицы пыли и имеющие капельно-жидкую консистенцию. слипающейся пыли не должна превышать значение 1000 г/м3, а для средне слипающейся пыли - не более 250 г/м3.

С помощью циклонов можно осуществлять :

- очистку аспирационного воздуха

- сухую очистку газов, выделяемых при сушке, обжиге, агломерации, сжигании топлива и прочих технологических процессах

- очистку выхлопов в помольных и дробильных установках

Рисунок 2. Схема циклона

2. Расчет тканевого фильтра

Подобрать пылеуловитель II ступени очистки с эффективностью улавливания не ниже при следующих исходных данных:

Плотность пыли ;

Температура газа ;

Вязкость газа ;

Расход газа ;

Начальная концентрация пыли 0,035кг/м3;

Номинальный размер частиц мкм

Нормативный коэффициент окупаемости ЕН=0,17;

Коэффициент амортизации КА=0,1;

Коэффициент цеховых расходов КЦ.Р=0,07;

Стоимость электроэнергии ЦЭ=0,016 руб/кВт•ч;

Сопротивление аппаратаДр<700 Па;

Степень очистки з1 =0,70%.

2.1 Расчетная часть

1. Принимаем в качестве фильтрующей ткани стеклоткань так как эта ткань имеет хорошую химическую стойкость в различных средах (кислоты, окисляющие агенты, растворители), с.

В связи с этим принимаем температуру газа на входе в фильтр (после смешивания с подсасываемым воздухом) и определяем расход газа, поступающего в фильтр, разряжение в котором .



2. Расход подсасываемого воздуха, обеспечивающего снижение температуры газа от 2500 С до 2000 С равен

Здесь - отношение плотностей горячего газа и подсасываемого воздуха.

Тогда

3. Расход воздуха на продувку, примем

4. Расчетная площадь поверхности фильтрации при составит

5. Примем предварительно по табл.3.10 фильтр марки ФРКДИ-180 с основными параметрами: F=180 м2, z=114, n=4. Тогда количество рукавов, участвующих в продувке, равно

6. Общая площадь поверхности фильтра составит

Следовательно, выбранный фильтр имеет достаточную общую площадь поверхности фильтрации.

2.2 Технические характеристики фильтра ФРКДИ-180

Фильтровальный рукав для воздуха не дает стопроцентной гарантии полной очистки воздуха, но использование доступных современных технологий и качественных составных компонентов позволяет провести очистку газа или воздуха до 99,9%, так что на выходе мы можем получить практически идеально чистый продукт.

Фильтровальный рукав фильтра ФРКДИ-180 и другие модели продукции являются практически незаменимыми при работе пищевых производств, химических предприятий и металлургических заводов. Оборудование качественно очищает воздух, задерживая на стенках фильтровального рукава все вредные частицы грязи и пыль.

Характеристики:

Общая площадь поверхности фильтра F, 180 м2;

Число секций n, 4шт;

Общее число рукавов z, 114 шт;

Диаметр рукава d, 135 мм;

Длина рукава L, 3 мм;

Название: улавливание нетоксичных и невзрывоопасных пылей с диаметром частиц не менее 3 мкм при температуре до 130C



Рисунок 3. Схема фильтра ФРКДИ-180

3. Расчет электрофильтра

Выбрать аппарат для улавливания пыли и смолы при газификации угля при следующих исходных данных:

Плотность пыли ;

Температура газа ;

Вязкость газа ;

Расход газа ;

Начальная концентрация пыли 0,045кг/м3;

Номинальный размер частиц мкм

Разряжение в системе р=1500 Па;

Степень очистки з =0,70%.

3.1 Расчетная часть

1. Объем газа, поступающего на очистку при температуре 200С, составит

2. При принятой скорости газа в аппарате площадь сечения активной зоны составит

,

где К=1,1- коэффициент запаса.

3. Такую площадь сечения активной зоны согласно табл.1.6, могут обеспечить фильтры УГМ-2-3,5, С-3,5.

4. Рассчитаем расход электроэнергии, потребляемой каждым из указанных выше фильтров по формуле

,

где дано в табл.1.6.

Для фильтра типа УГМ-2-3,5;

для фильтра типа С-3,5;

5. Руководствуясь минимальными затратами электроэнергии, выбираем для последующего расчета фильтр УГМ-2-3,5, имеющим по табл.1.6 следующие параметры: длина осадительных пластин - L=2,5м; расстояние между пластинами - b=0,3м; расстояние между коронирующими электродами - l=0,25м; радиус коронирующего электрода - .

6. Относительная плотность газа составит

7. Критическая напряженность поля рассчитывается по формуле

8. Критическое напряжение короны составит



9. Линейная плотность тока короны при и принятом вычисляется по формуле

10. Напряженность электрического поля составит

11. Скорость дрейфа частиц составит

,

где КЧ=1- для частиц с размерами от 2 до 5мкм.

;

12. Так как скорость дрейфа, а следовательно, и степень очистки зависят от диаметра частиц пыли, общую степень очистки электрофильтра следует рассчитывать по фракционным их значениям по формуле .

Степень очистки газа в электрофильтре рассчитывается по формуле , определив предварительно коэффициент дальнейшие результаты вычислений для удобства сведем в таблицу.

Табл. 4

Рассчитываемый параметр	Размеры частиц , мкм
	2	3	4	5
	2,101	3,151	4,202	5,253
	0,9965	0,9947	0,9930	0,9913

Рассчитываем степень очистки газа в электрофильтре

;

;

;

;

Следовательно, требуемую степень очистки газа при заданных условиях удовлетворяет выбранный электрофильтр УГМ-2-3,5

3.2 Технические характеристики УГМ-2-3,5

Площадь сечения активной зоны f, 3,5 м2;

Максимальная температура газа на входе t, 2500С;

Наибольшая степень очистки ?, 0,99;

Удельный расход электроэнергии на очистку 1000 м3/ч газа Nуд, 0,3кВтЧч;

Параметры электродов, L=2,5м, R11,5Ч103;

Назначение: Сухая очистка невзрывоопасных газов, образующихся в процессах сушки, обжига, агломерации, сжигания топлива.

Рисунок 4. Схема Электрофильтра УГМ-2-3,5

4. РАСЧЕТ КОЛОННЫ С КОЛПАЧКОВЫМИ ТАРЕЛКАМИ

Рассчитать ректификационную колонну с клапанными тарелками при следующих исходных данных:

Нагрузка по пару Gп =2,9*103 кг/ч;

Нагрузка по жидкости Gж=2,8*103 кг/ч;

Плотность паров сп=3,5 кг/м3;

Плотность жидкости сж=850 кг/м3;

Поверхностное натяжение у =17*10-3 Дж/ м3;

Число ступеней изменения концентрации nст=20;

Вспениваемость жидкости - средняя;

Давление в колонне р=98100 Па.

4.1 Расчетная часть

1. Предварительно принимаем расстояние между тарелками Нт=0,4 м и коэффициент вспениваемости ц=0,8.

Рассчитав величину комплекса

находим значение коэффициента С=0,07

2. Скорость пара в рабочем сечении колонны согласно уравнению будет равна

3. Объемный расход пара в колонне равен

4. Рабочая площадь тарелки в соответствии с уравнением составит

Для колпачковых тарелок выбираем тарелку типа ТСК-1 для колонны диаметром D=2200 мм. Эта тарелка имеет следующие параметры:

Периметр слива П=0,570 м,

Площадь слива Fсл=0,021 м2,

Рабочая площадь Fр=0,395 м2,

6. Находим высоту слива по уравнению

7. Находим глубину барботажа по формуле

где р=98100 - абсолютное давление в колонне, равное атмосферному.

8. Высота сливного порога на клапанных тарелках будет равна

9. Высота пены, образующейся на тарелке составит

где коэффициенты для клапанных тарелок: k2=0,23 ; k3=0,044;k4=4,6 .

Так как hпн<Нт , то есть 0,1584<0,4 м , то принимаем значение расстояния между тарелками Нт =0,4 м.

10. Рассчитываем величину относительного уноса по уравнению

следовательно, расстояние между тарелками выбрано правильно.

11. С учетом жидкости, переносимой паром(газом) на вышележащую тарелку, действительный расход жидкости в переливном устройстве будет

12. Действительная величина подпора жидкости над сливным порогом составит

и она не отличается от ранее рассчитанной hсл=0,009 м.

13. Проверим работоспособность сливного устройства тарелки по условиям:



Скорость жидкости в сливном устройстве равна

,

где Fсл - площадь сливного устройства выбранной тарелки, м2.

, где k5=0,225 и n2=0,8 - коэффициенты, для средней вспениваемости жидкости.

Таким образом, , следовательно это условие соблюдается и захлебывания сливного устройства не произойдет.

14. Скорость жидкости в зазоре между основанием тарелки и нижней кромкой сливного стакана должна соответствовать условию

, где а- зазор для ситчатых тарелок равный 0,035м

Следовательно это условие также выполняется и значит выбранная однопоточная тарелка обеспечит нормальную работу сливных устройств.

15. Рассчитаем сопротивление сухой тарелки

где скорость пара в паровых патрубках равна

16. Величина перепада жидкости на тарелке по уравнению будет



17. Сопротивление слоя жидкости на тарелке рассчитывается по уравнению

92

18. Общее сопротивление тарелки равно

19. Для окончательного выбора колонны определим количество тарелок в ней:

Здесь величина к.п.д. тарелки з=0,75.

20. Общая высота колонны находится по уравнению

Значения для D=1800 мм.

Результаты расчета показали, что указанным в примере исходным данным отвечает ректификационная колонна диаметром 1,8 м, высотой 13,2м с колпачковыми тарелками ТСК-1.

4.2 Характеристика колпачковой тарелки ТСК-1

Диаметр колонны D, 1800мм;

Периметр слива П=0,570 м,

Площадь слива Fсл=0,021 м2,

Площадь прохода пара Fо=0,049 м2,

Длина пути жидкости по тарелке Lж=0,52

Зазор под слив a=0,035

Кол-во колпачков на тарелке m=24

Диаметр колпачков dк=80 мм

Рисунок 5. Схема колонны колпачковой тарелки ТСК-1

Заключение

ректификационный центробежный клапанный

При выполнении данного курсового проекта мне удалось расширить, систематизировать и закрепить знания, полученные при изучении методов очистки выбросов отходящих газов. Процесс пыле- или золоулавливания в мокрых газоочистных аппаратах сопровождается процессами абсорбции и охлаждения газов. Многие аппараты этого класса могут применяться не только для очистки газов от пыли и капель жидкости, но и для очистки от газообразных составляющих, а также для охлаждения газов. К аппаратам сухой инерционной очистки газов относятся пылеосадительные камеры и некоторые из простейших по конструкции пыле- и золоуловителей инерционного действия, жалюзийные аппараты, циклоны в одиночном и групповом исполнении, прямоточные циклоны, батарейные циклоны, ротационные пылеуловители, дымососы-пылеуловители.

В данном курсовом проекте были рассчитаны и спроектированы: циклон типа СК-ЦН-24, электрофильтр УГМ-2-3,5, рукавный фильтр ФРКИ-180 и колонна с колпачковыми тарелками ТСК-1.

Литература

1. Инженерные методы защиты атмосферы : Пособие по курсовому проектированию / Таранцева К.Р., Таранцев К.В., Талалаева Н.В .-- Пенза : ПензГТУ, 2011 .-- 82с.

2. Инженерные методы защиты гидросферы : Пособие по курсовому проектированию / Таранцева К.Р .-- Пенза : ПензГТУ, 2011 .-- 95с.

3. Инженерные методы защиты атмосферы : Пособие по курсовому проектированию / Таранцева К.Р., Таранцев К.В., Талалаева Н.В .-- Пенза : ПензГТУ, 2011 .-- 60с.

4. Инженерные методы защиты атмосферы : Пособие по курсовому проектированию / Таранцева К.Р., Таранцев К.В., Талалаева Н.В .-- Пенза : ПензГТУ, 2011 .-- 30с.

5. Инженерные методы защиты атмосферы : Пособие по курсовому проектированию / Таранцева К.Р., Таранцев К.В., Талалаева Н.В .-- Пенза : ПензГТУ, 2011 .-- 21с.

Размещено на Allbest.ru

...