Проектирование технологической линии газоочистки МСЗ №4 "Руднево"

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

где индекс «Т» означает стандартные условия работы циклона.

При установке циклонов необходимо учитывать начальную концентрацию пыли в газах. Допустимая запыленность газов зависит от диаметра циклона и для слабослипающихся пылей имеет следующие значения:

Согласно ГОСТ 9617--87 для циклонов принят следующий диаметр: 3000 мм. Для всех одиночных циклонов бункера выполняют цилиндрической формы. Рекомендуемые диаметры бункеров для цилиндрического циклона: Высоту цилиндрической части бункера принимают равной 0,8 D. Днище бункера выполняют по ГОСТ 1260--67 с углом наклона стенок 60°.

6.4 Оптимизация решений по сухому отводу пыли из газоочистных аппаратов

Обеспечение оптимальных условий отвода уловленной пыли из аппаратов газоочистки играет весьма важную роль в системах пылеулавливания. [2] От надежности работы пылеотводящих устройств зависит как достигаемая эффективность очистки газов, так и возможность вторичного загрязнения воздуха за счет уноса уже уловленной пыли. Известны случаи, когда негерметичность устройств выгрузки пыли из {правильно рассчитанной циклонной установки снижала ее эффективность по улавливанию пыли практически до нуля. Существуют два метода удаления пыли: сухой .и мокрый. Первый метод применяется исключительно в аппаратах сухой очистки: осадительных камерах, циклонных установках, рукавных фильтрах, электрофильтрах; второй -- в аппаратах мокрой очистки газов, а. также в ряде сухих пылеуловителей (например, в энергетике используется гидрозолоулавливание с помощью золосмывных аппаратов).

Преимущества получения пыли в сухом виде, т.е. посредством сухого удаления из сухих пылеуловителей очевидны, однако в этом случае приходится сталкиваться с рядом достаточно сложных проблем, определяемых параметрами уловленной пыли и технологическими особенностями непосредственно процесса пылеулавливания.

Схема удаления из пылеулавливающего аппарата уловленной пыли в общем случае включает следующие звенья:

1) бункер, в котором собирается пыль, осевшая в аппарате или отряхиваемая с осадительных элементов пылеуловителя;

2) пылевой затвор, с помощью которого выводится из бункера без нарушения герметичности аппарата;

3) транспортер пыли, необходимый для сбора пыли из многобункерных аппаратов и подачи ее в накопительный бункер (силос), в средства перевозки или на утилизацию;

4) накопительный бункер пыли (силос);

5) увлажнитель, окомкователь, приводящий пылевую массу в непылящее состояние, удобное для подачи на ленты конвейеров и погрузки в транспортные средства общего назначения.

Схемы удаления уловленной пыли в разных производствах включают разное число звеньев. При этом обязательными элементами схемы являются бункер и пылевой затвор. Для обеспечения, надежной выгрузки плохотекучих и слипающихся пылей применяют свободообрушители различного типа (вибрационные, пневматические, сопловые и др.). Выбор схемы пылевыгрузки и видов применяемого оборудования диктуется целым рядом факторов -- типом пылеулавливающего аппарата, способом утилизации или захоронения пыли, количеством и свойствами пыли, условиями и специальными требованиями производства.

Влияние свойств уловленной пыли, параметр очищаемого газового потока и технологически, особенностей пылеулавливания на выбор схемы пылеудаления и рекомендации по выбору схем пылевыгрузки приведены в таблицах.

6.5 Выбор схемы пылевыгрузки

6.6 Прочностные расчеты циклона

6.6.1Расчет прямоугольных наружных фланцев

Из всех разъемных неподвижных прочноплотных соединений, применяемых в химическом машиностроении, наибольшее распространение имеют фланцевые соединения. С помощью фланцев соединяют всевозможные крышки, трубы, соединяются между собой составные корпуса и отдельные части аппарата, трубопроводы и т.д. [8]

Такие фланцы из стали различных марок, цветных металлов и сплавов, а также чугуна и других хрупких материалов применяются в сварной и литой аппаратуре для до 2.5 МПа и до 300° С.

Литые фланцы, как правило, должны иметь утолщение горловины по типу конической горловины у круглых фланцев. При этом величину утолщения рекомендуется принимать аналогично круглым фланцам, считая

[12]

Для ужесточения тонких плоских стенок коробчатой обечайки на ней рекомендуется размещать снаружи в непосредственной близости от фланца параллельно ему ребро (рис. 6.2.).

Средняя длина уплотняемой поверхности:

- длина прокладки, м

Расчетная сила осевого сжатия прокладки, МПа

- коэффициент, учитывающие свойства материала прокладки,

Расчетная сила от давления среды в аппарате, МПа

Расчетное растягивающее усилие в болтах, МПа

Проверим минимальное значение растягивающего усилия в болтах, МПа

Расчетное растягивающее усилие в болтах при рабочих условиях, МПа

Для отношения мм

Расчетное количество болтов, шт

=79

Принимаем и

Расчетное количество болтов из условия максимального шага 5

Принимаем

Плечо изгибающего момента в м (см) определяется по формуле

Расчетную высоту фланца в м (см), рассматривая его упрощенно как консольную балку шириной , равномерно нагруженную силой по болтовому периметру , рекомендуется определять при условии достаточной жесткости плоских стенок,. образующих коробчатую обечайку, по формуле

где -- плечо изгибающего момента в м (см);

и -- размеры горловины в м (см);

и -- средние размеры уплотнения в м (см);

и -- расчетное и принятое количество болтов;

-- допускаемое напряжение на изгиб для материала фланца в МПа (кгс/см2);

-- расчетное растягивающее усилие в болтах в МПа (кгс).

Учитывая неравномерную нагрузку на болты в прямоугольном фланце, а также приближенный характер формулы рекомендуется расчетную толщину фланца увеличивать не менее чем в 1,5 раза.

Высоту фланца принимаем h = 14 мм

Расчетные наружные диаметры фланца

Расчетные наружные размеры фланца Lф и Вф в м (см) определяются по формулам:

и

где и -- расстояния между крайними осями болтов в продольном и поперечном направлениях фланца в м (см);

а -- принимается по таблице в м (см).[8]

6.6.2 Расчет опор

Расчет балок производят по двум предельным состояниям. По первому предельному состоянию ведут расчет на прочность, общую и местную устойчивость, а по второму предельному состоянию производят расчет по деформациям. [8]

6.6.2.1 Расчет прочности

Расчетная схема представлена на рис 6.3.

Строим эпюры поперечных сил .

Разбиваем балку на участки и вводим переменные координаты Z

1-ый участок - левая отсеченная часть

2-ой участок - правая отсеченная часть

Максимальное значение изгибающего момента при

MH*м

Расчет прочности заключается в ограничении напряжений, возникающих в балке при ее работе. Нормальные напряжения проверяются по формуле

где М -- изгибающий момент, действующий в расчетном сечении; Wnmin -- минимальный момент сопротивления. При отсутствии ослаблений в рассчитываемом сечении момент сопротивления нетто равен моменту сопротивления брутто, Wn min = Wx; -- расчетное сопротивление стали (Сталь Ст3сп5 ГОСТ 380-94), взятое по пределу текучести;

м3

Выбираем двутавр №22а W=0.000254 м3

где Q -- поперечная сила, действующая в расчетном сечении; Sx -- статический момент инерции относительно оси х--х; 1х -- момент инерции сечения относительно оси х--х; t -- толщина стенки; -- расчетное сопротивление сдвигу,

= 0,58.

= 0,58=70

МПа

Неравенство верно, следовательно опоры отвечают основным требованиям прочности.

6.6.2.2 Расчет по деформациям

Часто балки, в которых обеспечена прочность и устойчивость, не могут быть использованы, так как они не .удовлетворяют требованиям жесткости. Прогибы таких ,балок больше предельно допустимых, что затрудняет их эксплуатацию.

Прогиб l определяется по формуле

где Е -- модуль упругости стали; IХ -- момент инерции, взятый относительно оси изгиба балки; qn -- нормативная распределенная по длине балки (погонная) нагрузка.

Прогибы балок ограничиваются предельными прогибами fu = l/150

Для другой горизонтальной балки следующая расчетная схема на рис. 6.4.

Строим эпюры поперечных сил .

Разбиваем балку на участки и вводим переменные координаты Z

1-ый участок - левая отсеченная часть

2-ой участок - левая отсеченная часть

3-ой участок - правая отсеченная часть

Максимальное значение изгибающего момента при

MH*м

м3

Выбираем двутавр №30a W=0.000518 м3

МПа

Расчет по деформациям происходит по формуле

При расчете стержня колонны строительные нормы предписывают выполнение следующих расчетов: по прочности, по потере общей устойчивости, а также при этом необходимо ограничивать гибкость.

Расчет прочности выполняют по формуле

где -- нормальное напряжение в сечении колонны. МПа;

N -- расчетная продольная сила, МН;

Ап -- площадь сечения нетто, т.е. площадь сечения за вычетом площади ослаблений, например при наличии отверстий для болтов и др., м2;

-- расчетное сопротивление стали по пределу текучести, МПа;

Выбираем двутавр №10 = 0,0012

Как уже отмечалось, обычно несущая способность колонн теряется в результате продольного изгиба. Поэтому размеры сечения стержня принимают из расчета на устойчивость.

6.6.2.3 Расчет на устойчивость

где для этой схемы =1

Определяем критической силе из формулы Эйлера, т.к.

Для этой схемы =1

Выбираем двутавр №45

6.6.2.4 Проверка гибкости

выполняется по формуле

где l -- расчетная длина колонны; i -- радиус инерции сечения

7.Распылительный абсорбер. Аппарат очистки от кислых компонентов

Абсорбцией называется процесс поглощения газа или пара жидким поглотителем (абсорбентом). Обратный процесс -- выделение поглощенного газа из поглотителя -- называется десорбцией. [14]

В промышленности абсорбция с последующей десорбцией широко применяется для выделения из газовых смесей ценных компонентов (например, для извлечения из коксового газа аммиака, бензола и др.), для очистки технологических и горючих газов от вредных примесей (например, при очистке их от сероводорода), для санитарной очистки газов (например, отходящих газов от сернистого ангидрида) и т. д. В некоторых случаях десорбцию не проводят, если извлекаемый компонент и поглотитель являются дешевыми или отбросными продуктами или если в результате абсорбции получается готовый продукт (например, соляная кислота при абсорбции хлористого водорода водой).

В распылительных абсорберах поверхность соприкосновения, фаз создается путем распыления жидкости в массе газа на мелкие капли. Такие абсорберы изготовляются обычно в виде колонн, в которых распыление жидкости производится сверху, а газ движется снизу вверх. Применяются они главным образом для поглощения хорошо растворимых газов. [15]

Распыление жидкости производят механическими или пневматическими форсунками и центробежными распылителями. [16]

Центробежные распылителя изготовляют в виде турбинок или дисков, вращающихся с большой скоростью. Число оборотов дисков 4000--20 000 об/мин. Диски в отличие от форсунок могут распыливать суспензии и загрязненные жидкости.

Преимуществами распиливающих абсорберов являются их простота и дешевизна, низкое гидравлическое сопротивление и возможность использования при абсорбции газов, сильно загрязненных механическими примесями.

Распыливающие элементы

Геометрические формы рабочих элементов обусловливаются созданием тонкой пленки равномерно по всему смоченному периметру и образованием факела распыленных частиц по возможности с минимальной разницей в размерах. Рабочие элементы формируют пленку жидкости и режим ее течения, предопределяя степень ее турбулизации и величину внутренних пульсаций, что способствует лучшему дроблению. Эти явления в настоящее время еще недостаточно исследованы, однако прямо или косвенно они наблюдались на практике, в результате чего появились различные конструкции распылительных элементов.

Более широкий и равномерно заполненный по сечению факел при сравнительно малой склонности к засорению создают лопастные диски, на которых жидкость перед распыливанием сильно турбулизируется.

Возможны конструкции диска с лопастями в виде зубьев; кроме треугольных, их иногда выполняют в виде роликов или лопаток, установленных в один или несколько рядов по периметру диска. При распиливании жидкостей, содержащих абразивные включения, диски иногда выполняют с защитными пластинами из износостойкого материала -- стеллита марки ВЗК или карбида кремния

7.2 Технологический расчет распылительного абсорбера

Абсорбер представляет собой полый, прямоточный аппарат циклонного типа с центральным вводом дымовых газов через закручивающее устройство. Распылительная машина (РМ) установлена по оси абсорбера в месте ввода газов. РМ абсорбера работает в условиях свободного слива реагента на рабочий диск. Механизм разбрызгивания жидкости основан на разрушении пленки жидкости под действием центробежной силы, образующейся при высокооборотном вращении диска.[18]

· процесс улавливания газообразных загрязнителей;

· процесс испарения капель разбрызганной жидкости.

Первый процесс оказывает влияние на степень очистки газов от загрязнителей, протекание второго процесса может повлечь за собой образование отложений на стенках абсорбера. Поэтому для мокро-сухих абсорберов важными моментами являются хорошая аэродинамика потоков в абсорбере и тонкий, монодисперсный распыл жидкости.

1.

2.

3.

По данным уравнениям определяем минимальное количество гидроксида кальция в i-ой реакции для проведения процесса нейтрализации дымовых газов от кислых компонентов , кг/ч

,

где - молекулярная масса гидроксида кальция , кг/моль

- расход i-го кислого компонента дымовых газов, кг/ч

- количество молей i-го кислого компонента дымовых газов. моль

- молекулярная масса i-го кислого компонента дымовых газов, кг/моль.

1. Количество гидроксида кальция необходимое для нейтрализации