Главная База знаний "Allbest" Экология и охрана природы Очистка воздуха с помощью циклона

Очистка воздуха с помощью циклона

Основные характеристики источника выбросов вредных веществ в атмосферу в литейном цехе машиностроительного предприятия. Условия выброса вредных веществ в воздушный бассейн. Последовательность подбора и расчета параметров системы пылегазоулавливания.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 01.12.2013
Размер файла 401,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/4

1

Содержание

  • Введение
  • 1 Исходные данные
  • 1.1 Характеристика источника выбросов
  • 1.2 Общая характеристика ваграночной пыли
  • 2. Расчет величины пдв вредных веществ в атмосферу из одиночного источника
  • 3. Последовательность подбора и расчета параметров системы пылегазоулавливания
  • Заключение
  • Перечень ссылок
  • Приложения

Введение

Важнейший аспект защиты окружающей среды от загрязнений - охрана атмосферного воздуха от вредных выбросов промышленности и транспорта. Воздухоохранные мероприятия включают в себя комплекс мер организационного и технического характера, направленных на снижение количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, как путем совершенствования и оптимизации технологических процессов, так и с помощью очистки и обезвреживания выбросов в установках очистки газов [1].

Одно из мероприятий организационного характера - разработка проектов нормативов ПДВ вредных веществ в атмосферу для промышленных объектов (предприятия, объединения, совхоза, учебного заведения и т.п.), которые можно рассматривать как совокупность источников загрязнения воздушного бассейна. ПДВ является научно-техническим нормативом, устанавливаемым для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, что выбросы вредных веществ от данного источника и совокупности источников города или другого населенного пункта с учетом их рассеивания в атмосфере, а также перспективы развития предприятий не создадут приземную концентрацию, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира.

Предельно-допустимой концентрацией (ПДК) вредного вещества называется такое содержание его в воздухе, которое при ежедневном воздействии в течение неограниченного времени не может вызывать у человека каких-либо патологических изменений или заболеваний. ПДК в воздухе населенных мест. Правила установления ПДВ вредных веществ промышленными предприятиями регламентируются ГОСТ 17.2.3.02-78 [2].

Знание норматива ПДВ для конкретного источника загрязнения атмосферного воздуха позволяет рационально подойти к выбору метода и средств по снижению вредного воздействия этого источника на воздушный бассейн. В настоящее время в качестве таких средств на практике широко применяются установки очистки пылегазовых выбросов.

1 Исходные данные

1.1 Характеристика источника выбросов

В чугунолитейных цехах в качестве плавильных агрегатов применяют водоохлаждаемые вагранки различного типа и другое оборудование. В данной работе предполагается, что основным источником выбросов вредных веществ в атмосферу являются вагранки. Модификации вагранок различаются типом дутья, видом используемого топлива, конструкцией гона, шахты, колошника. Это предопределяет состав исходных и конечных продуктов плавки, а следовательно, количество и состав отходящих газов, их запыленность. Общая характеристика ваграночных газов приведена в табл. 1.1.

Таблица 1.1 - Общая характеристика ваграночных газов

Производительность вагранки, т/ч

Среднее количество выбрасываемых газов Q, тыс. м3/ч

Температура газов (после искрогасителя) tг, С

Среднее количество q, кг/ч

пыль нетоксичная

оксид углерода

диоксид серы

диоксид азота

8

20,5

300

200

1100

20

1,8

1.2 Общая характеристика ваграночной пыли

Диапазон значений дисперсного состава пыли в ваграночных газах приведен в табл. 1.2, из которой видно, что ваграночная пыль отличается широким спектром дисперсности, но основу выбросов составляют крупнодисперсные частицы, т.е. частицы размером более 10 мкм, независимо от типа дутья.

Таблица 1.2 - Дисперсный состав пыли в ваграночных газах

Размеры частиц, мкм

Дутье

Горячее

Холодное

0…5

16,6

-

5…10

13,3

2,4

10…25

16,0

6,2

25…50

13,2

21,8

> 50

40,9

69,6

Итого:

100,0

100,0

Химический состав ваграночной пыли различен и зависит от состава металлозавалки, шихты, вида топлива, условия работы вагранки. В основном эта пыль состоит из оксидов кремния, железа, кальция, алюминия, магния и марганца, а также из углерода.

Дополнительные исходные данные для определения величин ПДВ приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3 - Исходные данные для определения ПДВ

Вариант задания

Фоновая концентрация

Сф, мг/м3

Высота трубы

Н, м

Диаметр устья

Д, м

Температура воздуха

tв, С

Город,

регион

8

0

12,5

0,5

23,7

г. Днепропетровск

2. Расчет величины пдв вредных веществ в атмосферу из одиночного источника

Алгоритм расчета ПДВ составлен на основании разработанной Госкомгидрометом методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах промышленных предприятий, изложенной в ОНД-86 [4].

Определим величину ПДВ вредного вещества из одиночного источника при заданных высоте дымовой трубы и фоновой концентрации данного вредного вещества в приземном слое воздуха, г/с:

, (2.1)

где

ПДК - предельно допустимая (максимальная разовая) концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха (определяется в соответствии с приложением А), мг/м3; Сф - фоновая концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха, мг/м3; Н - высота источника выброса (дымовой трубы) над уровнем земли, м; V1 - расход газовоздушной смеси, м3/с; t - разность температур газовоздушной смеси и атмосферного воздуха; А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, с2/3 град1/3 мг/г (принимаем равным 160 в соответствии с приложением А), F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздуха (принимаем равным 1, в соответствии с приложением А); m, n - безразмерные коэффициента, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

Расход газовоздушной смеси V1, м3/с определим по формуле:

, (2.2)

гдеQ - среднее количество выбрасываемой газовоздушной смеси, тыс. м3/ч.

.

Разность температур t газовоздушной смеси и атмосферного воздуха определим по формуле:

, (2.3)

гдеtг, tв - температура соответственно выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси и атмосферного воздуха, С.

t = 300 - 23,7 = 276,3 (С).

Коэффициент m зависит от параметра f и определяется по формуле:

, (2.4)

гдещ0 - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с; D - диаметр устья источника выброса, м.

Средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса определяется по формуле:

выброс вредное вещество атмосфера

. (2.5)

Тогда коэффициент f будет равен:

.

При f < 100 коэффициент m будет равен:

. (2.6)

Коэффициент n при f < 100 зависит от величины Vм, которая определяется по формуле:

. (2.7)

При Vм > 2 коэффициент п равен: 1 (2.8)

Результаты расчета величины ПДВ вредного вещества из одиночного источника занесем в табл.3.1.

3. Последовательность подбора и расчета параметров системы пылегазоулавливания

Определим начальную запыленность или концентрацию газообразных вредностей в ваграночных газах (для каждого ингредиента) по формуле, г/м3:

, (3.1)

гдеq - среднее количество выбрасываемой вредности, кг/ч; Q - среднее количество выбрасываемых газов, м3/ч.

Определить требования к концентрации вредных веществ на выбросе системы пылегазоулавливания с учетом ПДВ, г/м3:

, (3.2)

Где ПДВ - предельно допустимый выброс, г/с.

Полученные данные заносим в табл.3.1.

Таблица 3.1 - Результаты расчета

Выбрасываемое вещество

q,

кг/ч

ПДК, мг/м3

ПДВ,

г/с

Zнач,

г/м3

Zдоп,

г/м3

пыль нетоксичная

200

0,15

2,34

9,75

0,41

оксид углерода

1100

3

46,95

53,65

8,24

диоксид серы

20

0,05

0,78

0,97

0,13

диоксид азота

1,8

0,04

0,62

0,087

0,1

Из проведенных расчетов, очевидно, что zдоп < zнач для пыли, следует сделать вывод о необходимости очистки газов от данного ингредиента.

Выбираем принципиальную схему очистки ваграночных газов из числа предлагаемых (приложение А). При этом необходимо выбрать ту схему очистки, в состав которой входят аппараты очистки, позволяющие улавливать вредные вещества заданной дисперсности и химического состава. Изначально произведем грубую очистку ваграночных газов от пыли (более 10 мкм) инерционым методом, применив цыклон (эффективность очистки для крупно дисперсной пыли 80-97%), затем с помощью турбулентных промывателей (эффективность 95-98%) осуществим среднюю очистку газов от пыли (5-10мкм). Тонкую очистку пыли (0-5 мкм) выполним применяя рукавные фильтры (эффективность 95-98%). Данную схему очистки изобразим на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Схема очистки ваграночных газов:

1 - вагранка; 2 - полый скруббер; 3 - циклон; 4 - дымосос; 5 - дымовая труба.

Для выбранной схемы определяем общую эффективность системы пылеулавливания з0 по формуле:

, (3.3)

где з1, з2,…, зn - эффективность соответственно 1-й, 2-й,. n-й ступеней очистки.

Эффективность каждой из ступеней очистки определяется выражением:

, (3.4)

где - табличное значение эффективности аппарата очистки (приложение А); - доля частиц, которые улавливаются данным аппаратом, в общем объеме всех загрязнений.

По варианту 8, тип дутья - холодный.

;

;

Проверим, удовлетворяет ли общая эффективность требованиям к концентрациям вредных веществ в газах на выбросе. Для этого необходимо определить потребную эффективность очистки системы пылеулавливания

. (3.5)

В нашем случае =, требования к концентрациям вредных веществ в газах на выбросе выполняются.

Рассчитаем основные параметры центробежного циклона.

При расчете сухих центробежных циклонов определяют их основные размеры, гидравлическое сопротивление и эффективность очистки.

Расчет циклонов производят по общепринятой методике в следующем порядке. Задаем тип циклона ЦН-15 по табл. 6 определяем оптимальную скорость газа в циклоне щопт =3,5, (м/с).

Определяем необходимую площадь сечения циклона, м2:

, (3.6)

где щопт - оптимальная скорость газа, м/с

м2

Определим диаметр циклона D, м. Для этого нам необходимо задать количество циклонов в группе. Циклоны можно устанавливать в группы по 2,4,6 И 8 шт. при их прямоугольной компоновке и по 10,12 и 14 при круговой компоновке. =1

. (3.7)

. = 0,82 мм

Диаметр циклона округлять до величины из следующего ряда, мм: 200; 400; 600; 800; 900; 1000; 1200.

Округляем до D=800 мм

Вычислим действительную скорость газа в циклоне, м/с:

; (3.8)

м/с.

Скороcть газа в циклоне не должна отклоняться более чем на 15% от оптимальной. Данное требование выполняется.

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления соответствующий заданному типу циклона:

цгр = К1 К2с, пц500+К3, (3.9)

гдес, пц500 - коэффициенты гидравлического сопротивления одиночного циклона, принимаемый по таблице Б.2 ("п" на выхлоп в атмосферу и "с" в гидравлической сети, при D=500 мм), К1 - поправочный коэффициент на диаметр циклона (табл. Б.3), К2 - поправочный коэффициент на запыленность газа (табл. Б.4), К3 - принимается в зависимости от варианта компоновки группового циклона (при круговой компоновке К3=60, при прямоугольной компоновке К3=35).

цгр = К1 К2с, пц500+К3 = 10.93155=144,15.

Определяем потери давления в циклоне:

р = ц, (3.10)

где с - плотность воздуха (принять равным 1,2 кг/м3)

р = ц= (1,23,62/2) 155=1205,28 Па.

Определяем отношение , которое для каждого типа циклонов при рабочих условиях должно иметь определенное оптимальное значение (табл.10)

=500…1000. (3.11)

Определяем общую степень очистки газов в циклоне:

; (3.12)

где - функция распределения от величины .

, (3.13)

где d50 - медиана распределения частиц пыли при входе в циклон, мкм (для ваграночных газов, при горячем дутье d50=45 мкм, при холодном d50=70 мкм)

d50ц - диаметр частиц (мкм), улавливаемых в условном циклоне с эффективностью 50 %, (табл. Б.6)

К - поправочный коэффициент, табл. Б.6

D - диаметр циклона, м

- вязкость газа, (Н сек\м2)

п - плотность пыли, (2500 кг\м3)

Wц - условная скорость в циклоне, м\с.

ц - величина, характеризующая дисперсию частиц, улавливаемых циклоном, табл. Б.6

п - степень полидисперсности всех частиц (для ваграночных газов, при при горячем дутье п=9, при холодном п=2)

.

Тогда степень очистки газов в циклоне равна:

.

Сопоставляем полученные значения з0 с требуемым. Общая степень очистки газа в циклоне больше требуемой, следовательно данный тип циклона нам подходит по параметрам. Выполняем эскиз выбранного циклона (рис 3.2) в соответствии с табл. Б.7.

Заключение

В данной работе мы изучили характеристики источника выбросов вредных веществ в атмосферу в литейном цехе машиностроительного предприятия и условия выброса этих вредных веществ в воздушный бассейн. По проведенным расчетам определили, какие вредные вещества в составе ваграночных газов превышают допустимые концентрации и подобрали для них необходимую схему очистки. Определили общую эффективность очистки выбранной схемы и проверили, что она соответствует требованиям к концентрациям вредных веществ в газах на выбросе. После мы произвели расчет одного из элементов системы очистки (циклон), выполнили его эскиз. Оформили пояснительную записку и графическую часть курсовой работы.

Перечень ссылок

1. Охрана окружающей природной среды; Учебник для вузов / Под ред. Г.В. Дуганова. - К.: Выща шк., 1988. - 304 с;

2. ГОСТ 17.2.3.02-78. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями. - Введ. 01.01.1980;

3. Правила эксплуатации установок очистки газа. - М.; Минхимнефтемаш, 1984. - 22 с;

4. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 95 с.

Приложения

Приложение А

Таблица А.1 - ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест

Вещества

Предельно допустимая концентрация, мг/м3

Класс опасности

Максимальная разовая

Среднесуточная

Диоксид азота

0,085

0,04

2

Взвешенные вещества (нетоксичная пыль)

0,5

0,15

3

Диоксид серы

0,5

0,05

3

Оксид углерода

5,0

3,0

4

Значение коэфффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается в зависимости от географического региона местности, где расположен источник загрязнения (А= 250; 200; 180; 160; 140), в том числе:

250 - для районов Средней Азии южнее 40° с. ш;

200 - для Европейской части России: для районов России южнее 50° с. ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдовы; для Азиатской территории России: для Казахстана, Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии;

180 - для Европейской территории России и Урала от 50 до 52° с. ш., за исключением попадающих в эту зону ранее перечисленных районов и Украины;

160 - для Европейской территории России и Урала севернее 52° с. ш. (за исключением Центра ЕТС), а также для Украины (для расположенных на Украине источников высотой менее 200 м в зоне от 50 до 52 с. ш. - 180, а южнее 50° с. ш. - 200);

140 - для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.

Значение безразмерного коэффициента F, учитывающего скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, принимается в зависимости от вида выброса вредных веществ:

для газообразных вредных веществ и мелкодиспероных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которих практически равна нулю) - 1;

для крупнодиоперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90% - 2; от 75 до 90% - 2,5; менее 75% и при отсутствии очистки - 3;

- при содержании водяного пара в выбросах, достаточном для того, чтобы в течение всего года наблюдалась его интенсивная конденсация, вне зависимости от эффективности очистки от аэрозолей - 3.

Рисунок А.1 - Принципиальные схемы очистки ваграночных газов:

а - в сухих искрогасителях;

б - в мокрых искрогасителях;

в - в установках со скрубберами Вентури;

г - в сухих горизонтальных электрофильтрах;

д - в рукавных фильтрах:

1 - вагранка; 2 - сухой искрогаситель; 3 - мокрый искрогаситель; 4 - полый скруббер; 5 - скруббер Вентури; 6 - инерционный шламоуловитель; 7 - циклон; 8 - дымосос; 9 - дымовая труба; 10 - устройство для дожигания оксида углерода; 12 - патрубок для подсоса воздуха; 13 - рукавный фильтр.

Таблица А.2 - Область применения и характеристика аппаратов пылегазоулавливания.

Область применения

Тип пыле-газоулавливателя

Вид оборудования

Индекс группы

Производительность по газу, м3/ч

Эф-ть, %

Примечания

Грубая очистка от пыли

(более 10 мкм)

Гравитационный

Сухие искрогасители

С

2500 - 30000

25 - 30

Инерционный

Циклоны

С

400 - 32000

60 - 80

При очистке от мелко и среднедисперсной пыли

80 - 97

При очистке от крупнодисперсной пыли

Средняя очистка от пыли

(5-10 мкм)

Мокрый

Мокрые искрогасители

М

2500 - 30000

50 - 85

Полые скрубберы

М

1500 - 15000

50 - 70

Турбулентные промыватели

М

3100 - 84000

95 - 98

Тонкая очистка от пыли

(0-5 мкм)

Тканевый

Рукавные фильтры

Ф

До 50000

95 - 98 и более

Электрический

Электрофильтры

Э

Десятки и сотни тысяч м3/ч

95 - 98 и более

Очистка от оксида углерода

Термический

Установки дожигания

Т

-

До 99,9

Очистка от диоксида серы

Термокаталитический

Каталитические реакторы

Т

-

95

Приложение Б

Таблица Б.1 - Значения нормативной удельной газовой нагрузки

Значения нормативной удельной газовой нагрузки

Материал

3

Комбикорм, мука, зерно, жмыховая смесь, пыль кожи, опилки, табак, картонная пыль, поливинилхлорид послераспылительный, сушилки

2,6

Асбест, волокнистые и целлюлозные материалы, пыль при выбивке отливок из форм, гипс, известь гашеная, пыль от полировки, соль, песок, пыль пескоструйных аппаратов, тальк, кальцинированная сода

2

Глинозем, цемент, керамические красители, уголь, плавиковый шпат, резина, каолин, известняк, сахар, пыль горных пород

1,7

Кокс, летучая зола, металлопорошки, окислы металлов, пластмассы, красители, силикаты, крахмал, смолы сухие, химикаты из нефтесырья

1,2

Активированный уголь, технический углерод, моющие вещества, порошковое молоко, возгоны цветных и черных металлов

Для коэффициента, учитывающего влияние особенностей регенерации фильтровальных элементов, в качестве базового варианта принимается фильтр с импульсной продувкой сжатым воздухом с рукавами из ткани. Для этого аппарата коэффициент C1 = l. При использовании рукавов из нетканых материалов значение коэффициента может увеличиваться на 5-10%.

Для фильтров с регенерацией путем обратной продувки и одновременного встряхивания или покачивания рукавов принимается коэффициент C1 = 0,70-0,85. Меньшее значение принимается для фильтров с рукавами из плотной ткани и с элементами, выполненными в виде конвертов.

Для фильтров с регенерацией путем обратной продувки коэффициент C1 = 0,55-0,70. Меньшее из этих значений принимается для рукавов из стеклоткани и фильтров, снабженных фильтровальными элементами, выполненными в виде конвертов.

Рисунок Б.1 - Зависимость коэффициента С2 от концентрации пыли

Таблица Б.2 - Значения коэффициента С3, учитывающего влияние дисперсного состава пыли

Медианный размер частиц пыли, мкм

Свыше 100

50 … 100

10 … 50

3 … 10

Меньше 3

Коэффициент С3

1,2-1,4

1,1

1

0,9

0,7-0,9

Таблица Б.3 - Значения коэффициента С4, учитывающего влияние температуры t"

t,°С

20

40

60

80

100

120

140

160

С4

1

0,9

0,84

0,78

0,75

0,73

0,72

0,7

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены