Проектирование технологической линии газоочистки МСЗ №4 "Руднево"
Характеристика дымовых газов МСЗ. Технология процесса мусоросжигания на примере МСЗ №4. Компоновка оборудования отделения газоочистки. Расчет циклонов, материальные и тепловые расчеты, выбор схемы пылевыгрузки. Экологический анализ работы установки.
| Рубрика | Безопасность жизнедеятельности и охрана труда |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.06.2010 |
| Размер файла | 17,2 M |
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.
кг/ч
2. Количество гидроксида кальция необходимое для нейтрализации
кг/ч
3. Количество гидроксида кальция необходимое для нейтрализации
кг/ч
Общее минимальное количество гидроксида кальция необходимое для нейтрализации дымовых газов от кислых компонентов, кг/ч
кг/ч
Из производственной практики известно, что необходимое количество известняка значительно больше, примерно в четыре раза. [19]
Определяем теплоту выделяющуюся при химических реакциях,: кДж/ч
где - теплота выделяющаяся при взаимодействии с 1 молем гидроксида кальция в i-ой химической реакции кДж/моль
- количество молей гидроксида кальция , вступивших в реакцию с i-ым кислым компонентом дымовых газов, моль
Эту теплоту можно определить из формулы:
,
где - энтальпия образования продуктов реакции, кДж/моль
- энтальпия образования исходных веществ, кДж/моль
1. Количество теплоты, выделившееся при нейтрализации
,
где - стандартная теплота образования 1 моля гидроксида кальция . кДж/моль
- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль
- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль
- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль
кДж/моль
2. Количество теплоты, выделившееся при нейтрализации
,
где - стандартная теплота образования 1 моля гидроксида кальция . кДж/моль
- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль
- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль
- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль
кДж/моль
3. Количество теплоты, выделившееся при нейтрализации
,
где - стандартная теплота образования 1 моля гидроксида кальция . кДж/моль
- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль
- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль
- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль
кДж/моль
Реакции экзотермические, т.к. - реакция с выделением тепла.
кДж/ч или 39383 Вт
7.3 Материальный и тепловой балансы охлаждения дымового газа
7.3.1 Материальный баланс
Пусть количество влажного материала, поступающего в аппарат, равно кг/с, Материальный баланс по всему количеству вещества выразится равенством:
,
где - количество высушенного материала, кг/ч
- количество испаренной влаги, кг/ч
Баланс по абсолютно сухому веществу, количество которого не меняется в процессе
,
где - влажность материала, вес. долей
- влажность высушенного материала, вес. долей.
Из этих уравнений определяют количества высушенного материала и испаренной влаги W. Определяем по формуле количество высушенного материала относительно количество влажного материала, поступающего в аппарат
Определяем по формуле количество испаренной влаги относительно количество влажного материала, поступающего в аппарат
Для теплового расчета сушилки необходимо знать расход воздуха на сушку, который определяется из баланса влаги.
Если на сушку расходуется L кг дымового газа (сушильного агента), причем влагосодержание влажного воздуха на входе в сушилку кг/кг сухого воздуха, а на выходе из сушилки кг/кг сухого воздуха, то с воздухом поступает кг влаги. Из материала испаряется кг влаги, с отработанным воздухом уходит кг влаги.
Баланс влаги в аппарате выражается равенством
где L - расход абсолютно сухого воздуха, кг/ч
- влагосодержание влажного воздуха на входе в аппарат кг/кг сухого воздуха,
- влагосодержание влажного воздуха на выходе в аппарат кг/кг сухого воздуха
7.3.2 Тепловой баланс
Составим тепловой баланс относительно тепла, переданного в аппарате.
Баланс тепла может быть выражен следующим образом
|
Приход тепла |
Расход тепла |
|||
|
С сушильным агентом |
С сушильным агентом |
|||
|
С высушиваемым материалом |
С высушиваемым материалом |
|||
|
С влагой, испаряемой из материала |
С влагой, испаряемой из материала |
|||
|
Теплота выделяющаяся при химической реакции |
Потери тепла в окружающуюсреду |
где - средние удельные теплоемкости сушильного агента (на 1 кг сухого), пара, шлака влаги, удаляемой из материала влаги, высушенного материала,
- температуры сушильного агента перед и после аппарата, °С;
- температуры материала на входе и выходе из аппарата, °С;
- энтальпия водяного пара отработанном сушильном агенте, .
Уравнение теплового баланса выражается равенством:
Энтальпия водяного пара отработанном сушильном агенте
где - теплота парообразования при Дж/кг
Из этого выражения видно, что подводимое в сушилку тепло расходуется следующим образом:
1) потери тепла с уходящим сушильным агентом
2) на испарение влаги из материала
3) потери тепла на нагревание высушенного материала
4) потери тепла в окружающую среду .
Преобразуем уравнение теплового баланса:
Определяем необходимое количество суспензии для охлаждения дымового газа:
Пренебрегаем потерями в окружающую среду
Средняя температура дымового газа в аппарате:
°С
Средняя удельная теплоемкость сушильного агента , определяется
где n - номер компонента из таблицы
- объёмная доля n-го компонента дымового газа, %
- удельная теплоемкость n-го компонента дымового газа при ,
Подставляем данные в формулу
кг/ч
7.4 Расчет центробежного механизма
Исходные данные и условия. [16]
На распыливающий диск подается суспензия гидроксида кальция; Распыление производится центробежным диском делающим 12000 об/мин, угловая скорость диска рад/с, плотность жидкости кг/м3; коэффициент поверхностного натяжения Н/м. Учитывая абразивность жидкости, принимаем сопловую конструкцию диска. Число сопел , сопла имеют прямоугольное поперечное сечение, внутренний размер сопел м.
Смоченный периметр равен:
,
где - число сопел, шт.
- эффективный диаметр прямоугольного сечения сопла, м
- число Пи, равное 3,14.
Эффективный диаметр прямоугольного сечения сопла определяется по формуле:
,
где - площадь сечения сопла, м2
Р - периметр по сечению, м
В случае прямоугольного сечения равно:
,
где а и b -ширина и высота внутреннего прямоугольного сечения сопла соответственно, м
м
Тогда смоченный периметр:
м
Расход жидкости принимаем равным кг/с; коэффициент кинематической вязкости м2/с.
Диаметр диска выбирается в первую очередь, исходя из требований к дисперсности. Тонкодисперсное распыление обеспечивается при окружной скорости 100 м/с. Окружная скорость 130 м/с. Тогда диаметр диска , м:
,
где - окружная скорость диска, м/с
- угловая скорость диска рад/с
м
Исходя из заданных параметров, по уравнению: определим средний объемно-поверхностный диаметр , м:
где - угловая скорость диска рад/с
- плотность жидкости кг/м3
- коэффициент поверхностного натяжения Н/м.
- cмоченный периметр, м
- расход жидкости принимаем равным кг/с;
- коэффициент кинематической вязкости суспензии м2/с.
- диаметр диска, м:
м
Для расчета радиуса факела применительно к рассматриваемому случаю исходные данные необходимо дополнить следующими значениями параметров: коэффициент кинематической вязкости газа м2/с. температура газа перед сушилкой 463 К; температура отработанного газа 423 К; температура мокрого термометра 378 К; теплота парообразования (при 2350 кДж/кг; теплоемкость газа ; плотность газа при кг/м3
Подставив заданные значения в формулу А. А. Долинского: определяем радиус факела распыла , м:
где - средний объемно-поверхностный диаметр, м:
- окружная скорость диска, м/с
- коэффициент кинематической вязкости газа, м2/с.
- температура газа на входе в абсорбер, К
- температура мокрого термометра, К
- теплоемкость газа,
- эффективный диаметр прямоугольного сечения сопла, м
- количество испаренной влаги, кг/ч
- теплота парообразования при температуре, кДж/кг
- плотность жидкости кг/м3
- плотность дымового газа кг/м3
м.
получим 3,83 м.
Диаметр сушильной камеры определяем из соотношения:
м.
После получения результата, используя нормативные материалы, выбирается окончательно диаметр аппарата, который для нашего случая равен 8,5 м
Из практики известно, что аппараты с центробежным распылением при диаметре камеры 8--10 м успешно эксплуатируются при использованных в расчете исходных параметрах, что свидетельствует о достаточной точности приведенных выше соотношений для определения диаметра аппарата.
7.5 Определение высоты абсорбера [18]
При расчете дисковых распылительных сушилок определяют диаметр DK сушильной камеры, пользуясь опытными данными и требуемый объем сушильной камеры VK (в м3),, исходя из объемного коэффициента теплоотдачи , Найдем по эмпирическому уравнению: объемного коэффициента теплоотдачи ,
где - средняя теплопроводность сушильного агента, в;
- объемная производительность сушилки по исходному раствору, приходящаяся на 1 м2 сечения сушильной камеры, м3/м2;
- средний диаметр капель, м;
- средние скорости сушильного агента и витания сухих частиц (при средней температуре сушильного агента), м/с.
Уравнение применимо при м., 0,19 -- 0,35 м/с (в пересчете на н.у.), 0,06 -- 0,25 м/с и температуре сушильного агента в пределах 117--600° С.
Средний диаметр образующихся основных капелек, исходя из условий равенства (или пропорциональности) действующей на капельку центробежной силы и силы поверхностного натяжения выражается зависимостью:
где - плотность жидкости кг/м3
- угловая скорость диска рад/с
- коэффициент поверхностного натяжения Н/м.
- радиус диска, м:
м
Справедливость соотношения, проверена различными исследователями в достаточно широких пределах изменения угловой скорости вращения диска, плотности и поверхностного натяжения жидкости и диаметра основных капелек.
Количество испаряемой из материала влаги составляет кг/ч.
Количество тепла, передаваемого топочными газами суспензии: Вт
При средней температуре топочных газов °С их плотность кг/м3 и вязкость .
Определяем критерий Архимеда по формуле:
,
где - ускорении свободного падения
- средний диаметр капель, м;
- плотность жидкости кг/м3
- плотность дымового газа при кг/м3
- вязкость дымового газа при ,
Тогда критерий Рейнольдса Re, при равен
где - критерий Архимеда
Скорость витания , м/с
где Re - критерий Рейнольдса
- вязкость дымового газа при ,
- средний диаметр капель, м;
- плотность дымового газа при кг/м3
м/с
Диаметр абсорбера DK = 8,5 м. Отсюда площадь сечения камеры составляет: , м2
где - диаметр абсорбера, м
м2
Расход дымовых газов L = 119000 нм3/ч.
Скорость газов в камере сушилки составляет:
где L - расход дымовых газов, нм3/ч.
- площадь сечения камеры составляет:, м2
м/с
Полученные значения близки к пределам применимости уравнения, а размер частиц сухого материала близок к нижнему пределу .
Производительность сушилки по высушиваемому материалу на 1 м2 сечения сушильной камеры составляет:,
где - расход жидкости кг/с;
- плотность жидкости кг/м3
- площадь сечения камеры:, м2
Средняя теплопроводность топочных газов . Тогда по уравнению объемный коэффициент теплоотдачи . от топочных газов к частицам материала:
Определяем средний температурный напор ., °С.
где - температуры сушильного агента перед и после аппарата, °С;
- температура мокрого термометра, °С
°С
Определяем объем аппарата , м3
где - количество тепла, передаваемого топочными газами суспензии, Вт
- средний температурный напор., °С
- объемного коэффициента теплоотдачи ,
м3
Следовательно, высота камеры Н, м.:
где - объем аппарата:, м3
- площадь сечения камеры:, м2
м
По конструктивным соображениям (учитывая величину диаметра камеры сушилки) принимаем Н -- 8 м. Предусматриваем дополнительно коническую часть, для окончательного проведения процессов осушки и нейтрализации.
6.6 Прочностные расчеты распылительного абсорбера
6.6.1Расчет обечаек, нагруженных наружным давлением
Толщина стенки приближенно определяется по формулам:[8]
Коэффициент К2 =f(Kl; K3) определяется по номограмме из ГОСТ 14249-89 в зависимости от значений коэффициентов K1 и K3:
где - коэффициент запаса устойчивости
- Расчетное внутреннее избыточное или наружное давление, МПа
- Модуль продольной упругости при расчетной температуре, МПа
При определении расчетной длины обечайки длину примыкающего элемента l3 следует определять по формулам
- для выпуклых днищ, м,
- для конических обечаек (днищ) без отбортовки, но не более длины конического элемента;
м
м
K2=0.075
Тогда
м
Из конструктивных соображений принимаем толщину стенки обечайки мм, учитывая возможную коррозию
м.
Допускаемое наружное давление определяется по формуле:
где допускаемое давление из условия прочности определяется по формуле:
а допускаемое давление из условий устойчивости в пределах упругости определяется по формуле:
Расчетная длина обечайки принимается в зависимости от ее конфигурации.
Полученное значение толщины стенки по (1) и (2) должно быть проверено по формуле (6).
Принимаем тогда
МПа
0,4 МПа
МПа > 0.001
Условие допустимого давления выполняется
Обечайки с кольцами жесткости, нагруженные наружным давлением
Расчетные параметры подкрепленной обечайки:
Эффективную длину стенки lе обечайки, учитываемую при определении эффективного момента инерции, следует определять из условия
lе = min{l1; t + 1,1 };
м
эффективный момент инерции I расчетного поперечного сечения кольца жесткости следует определять по формуле
;
коэффициент жесткости обечайки k, подкрепленной кольцами жесткости
.
Примечание. При определении момента инерции кольца жесткости следует учитывать прибавку с1 для компенсации коррозии.
Допускаемое наружное давление следует определять из условия
[р] = min {[р]1; [р]2}.
Допускаемое наружное давление возрастет
7. Расчет укрепления отверстий под штуцер в конической обечайке
Этот расчет производится следующим образом
Определяется наибольший диаметр отверстия в обечайке
м
Поскольку внутренний диаметр штуцера d = 1.5 м. то необходимо укрепление
Номинальная расчетная толщина стенки штуцера
м
Длину части штуцера участвующего в укреплении отверстия
Проверим достаточно ли укрепление отверстия в обечайке штуцером по условию
левая часть
правая часть
Условие выполняется, следовательно, дополнительного укрепления не требуется
7.6.5Расчет опор
Расчетная схема
Рис. 7.6.. Расчетная схема опор
Определяем опорные реакции
Для всех балок, т.к. деформации балок равны по сравнению с размерами поперечного сечения
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
момент сопротивления определяется по формуле (7.3.3.1.)
м3
Выбираем двутавр №40 W=0.000953 м3
Касательные напряжения проверяются по формуле (7.3.3.2)
МПа
Прогиб l определяется по формуле (7.3.3.3.)
Расчет стержневой вертикальной опоры.
При расчете стержня колонны строительные нормы предписывают выполнение следующих расчетов: по прочности, по потере общей устойчивости, а также при этом; необходимо ограничивать гибкость.
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
Расчет на устойчивость выполняют по формуле
Определяем гибкость стержня
где для этой схемы =1
Определяем критической силе из формулы Эйлера, т.к.
Для этой схемы =1
Выбираем двутавр №45
Проверка гибкости выполняется по формуле
где l -- расчетная длина колонны; i -- радиус инерции сечения
8.Рукавный фильтр
8.1 Назначение [4]
Рукавный фильтр служит для улавливания содержащихся в дымовых газах:
- летучей золы, не осажденной в циклонах;
- остаточных веществ после распылительного абсорбера и реактора летучей золы.
Фильтрация запыленных промышленных газов в тканевых фильтрах является радикальным техническим решением для достижения эффективного пылеулавливания при относительно умеренных капитальных и эксплуатационных затратах. Возросшие требования к степени очистки газов выявили тенденцию к увеличению доли применяемых аппаратов фильтрации по сравнению с аппаратами мокрой очистки газов и электрофильтрами.
Развитие техники фильтрации направлено в основном по двум путям: создание способов регенерации для фильтровальных материалов войлочного типа, позволяющих работать на повышенной скорости с сохранением эффективности пылеулавливания, и разработка новых видов фильтровальных материалов, прежде всего войлочного типа, позволяющих снизить гидравлическое сопротивление, повысить производительность аппаратов по газу и увеличить срок службы фильтровальных элементов. При конструировании фильтров проявляется тенденция к модульному исполнению аппаратов, упрощающему их монтаж, изготовление и транспортирование, а также к компактному размещению фильтровального материала в объёме аппарата при облегчении доступа к фильтровальным элементам для их монтажа и замены.
Тканевый фильтр состоит из корпуса прямоугольной формы, выполненного из листовой стали, в котором размещены все узлы фильтра. Существенным элементом корпуса является бункер, имеющий коническую или пирамидальную форму, угол наклона стенок которого должен быть больше угла естественного откоса улавливаемой пыли. В нижней части бункера устанавливаются шнековый транспортёр и шлюзовой затвор, предназначенные для выгрузки уловленной пыли. Бункер и корпус разделены горизонтальной решёткой, в которой сделаны отверстия с патрубками для крепления рукавов. Корпус вертикальными стенками разделяется на секции с целью уменьшения перегрузки фильтровального материала и более эффективной регенерации. На корпусе находится механизм управления регенерацией, клапанная коробка переключения секций на продувку с калорифером для подачи в фильтр (во избежание залипания фильтровального материала) подогретого продувочного воздуха, а также коллекторы, через которые запыленный газ и продувочный воздух подводятся к фильтру, а очищенный воздух отводится от него.
Фильтровальная ткань представляет собой материал с определённым видом переплетения нитей (пряжи), скрученных из коротких (штапельных) или непрерывных волокон диаметром от 6 до 20-30 мкм. Более толстые (тяжёлые) ткани из естественных или синтетических волокон часто подвергаются начёсыванию, а шерстяные ещё и валке. В результате на поверхности переплетения образуется ворс или застил из расположенных в различных направлениях волокон. Более тонкие (лёгкие) ткани из стеклянных и синтетических непрерывных или штапельных волокон ворсованию не подвергаются, но степень закручивания нитей и плотность их расположения значительно выше, чем в толстых тканях. В типичных фильтрованных тканях размер сквозных пор между нитями утка и основы диаметром 300-700 мкм достигает 100-200 мкм. Волокна ворса и нитей частично перекрывают отверстия между нитями.
Осаждение частиц пыли в начальный период работы фильтра за счёт механизмов касания, инерции, диффузии и электростатического взаимодействия происходит на волокнах, расположенных на поверхности нитей, а также в ворсе. Волокна, находящиеся внутри кручёных нитей, в осаждении частиц практически не участвуют, так как поток газа проходит в основном через отверстия между нитями. В последующем наблюдается процесс соосаждения частиц и формирования мостов над порами и в самих порах, в результате чего образуется сплошной слой пыли, который сам становится «вторичной» фильтрующей средой, и эффективность очистки значительно возрастает. Осаждение частиц в поверхностном пылевом слое и внутри запылённой ткани основано в значительной степени на ситовом эффекте, так как поры в слое, обтекаемые элементы (осаждённые пылинки) и улавливаемые частицы имеют близкие размеры.
Таким образом, в тканевых фильтрах ткань выполняет роль несущей поверхности, т.е. служит основой для формирования удержания фильтрующего пылевого слоя. Пористость и стабильность пылевых слоёв в зависимости от размеров, формы и других свойств частиц, а также от скорости фильтрации, структуры ткани и способов её регенерации изменяются в широких пределах.
В тканевых фильтрах целесообразно использовать небольшие скорости фильтрации, обычно 0.5-1.2 см/с .При большой скорости происходит чрезмерное уплотнение пылевого слоя, сопровождающееся резким увеличением его сопротивления. При повышенных перепадах давления и скорости частицы проникают в глубь слоя и ткани, наблюдается нарушение первоначально сформированного пылевого слоя, сопровождающееся вторичным уносом пыли, особенно через отверстия между нитями.
Фильтровальный материал выполняет не только подложки, а от его свойств зависит эффективность фильтрации и гидравлическое сопротивление аппарата. Поэтому к фильтровальным материалам для обеспыливания промышленных газов и аспирационного воздуха предъявляются определённые требования.
Тефлоновые волокна отличаются высокой химической стойкостью, превосходящей все известные материалы, устойчивы к изгибу и трению. Под действием больших механических нагрузок материал из тефлона вытягивается, «течет». Тефлоновые ткани могут выдерживать температуру до 2300 С.
8.2 Технологический расчет рукавного фильтра
Исходные данные
Для вычисления эффективности очистки газов в фильтрах, их гидравлического сопротивления и размеров располагаем следующими исходными данными:
- аппарат работает под разряжением, которое составляет до 5000 Па;
- температура газов на входе в аппарат 160 С;
- температура газов на выходе из аппарата 150 С;
- запыленность газов, поступающих на очистку ~2 - 7 г/м3;
- запыленность газов, после очистки ~5 мг/м3;
- требуемая степень очистки дымовых газов в фильтре ~ 99 %.
- диаметр частиц 5 - 10 мкм
Определение плотности газообразной смеси, поступающей на рукавный фильтр:
- содержание n- го компонента в смеси (в долях)
- плотность n- го компонента
газообразные вредные вещества в дымовом газе на входе в рукавный фильтр:
- 49
- 77
- 51
- 195
- 4
- 4
- 10%
расчет плотности и процентного содержания отдельных компонентов, входящих в состав газообразной смеси:
1. :
определяем плотность при нормальных условиях:
- молярная масса
22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л
2. :
определяем плотность при нормальных условиях:
- молярная масса
22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л
3.
определяем плотность при нормальных условиях:
- молярная масса
22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л
4.
определяем плотность при нормальных условиях:
- молярная масса
22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л
5.
определяем плотность при нормальных условиях:
- молярная масса
22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л
6.
определяем плотность при нормальных условиях:
- молярная масса
22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л
7.
определяем плотность при нормальных условиях:
- молярная масса
22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л
8.
определяем плотность при нормальных условиях:
- молярная масса
22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л
9.
определяем плотность при нормальных условиях:
- молярная масса
22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л
Определение содержания в газовой смеси:
100%- 10%-0.000064%-0.000044%-0.000051%-0.000155%-0.0000073%-0.000002%=89.99%
Плотность газовой смеси:
Определение объемного расхода газов, поступающих на очистку в рукавный фильтр:
- объемный расход дымовых газов,
G - массовый расход газов,
Так как доля таких компонентов как диоксид серы, диоксид углерода, соляная кислота и т.д. очень мала, то при расчете массового расхода дымовых газов, поступающих на очистку в рукавный фильтр, их вкладом в массовый расход пренебрегаем.
G= =3,4+8,1=36546
0,899 и 0,1- соответственно доля содержания в дымовых газах азота и кислорода.
Q= 36546\0.73=49863
Примем расход очищаемых газов Q=50000 .
7.2 Расчет производительности и подбор типоразмера рукавного фильтра
Разработка и расчет фильтра начинаются с выбора удельной газовой нагрузки, которая представляет собой отношение объема очищаемого газа в единицу времени к площади поверхности фильтрации.
Правильный подбор удельной газовой нагрузки является непростой задачей. Она должна выбираться исходя из оптимального соотношения между гидравлическим сопротивлением фильтра и занимаемой им площади. При высокой скорости фильтрации увеличиваются гидравлические потери гидравлические потери, износ, возникает большая вероятность забивания рукавов пылью, уменьшается эффективность пылеулавливания. В результате возрастают эксплуатационные затраты на фильтр. Выбор неоправданно низких скоростей фильтрации приводит к большим габаритным размерам фильтра и завышенным капитальным затратам.
При выборе величины удельной газовой нагрузки обычно ориентируются на практический опыт эксплуатации тканевых фильтров на промышленных установках. Как правило, результаты испытаний на этих установках рассматриваются как ориентир для окончательного выбора величины удельной газовой нагрузки, который производится с учетом характеристик очищаемого газа, свойств улавливаемой пыли, режима работы фильтра.
Рассчитаем удельную газовую нагрузку:
,
где - константа удельной нагрузки, зависящая от вида улавливаемой пыли, определяемая как среднее арифметическое из максимального и минимального значений нагрузки;
= 2;
А - коэффициент, учитывающий влияние размера частиц;
А = 0,9 для частиц размером 5 - 10 мкм;
В - коэффициент, учитывающий влияние технологического передела;
В = 0,9;
С - коэффициент, учитывающий влияние температуры газов;
С = 0,71 для температуры 140 - 150 0С
D - коэффициент, учитывающий влияние концентрации пыли в очищаемом газе;
D = 1,2 для концентрации 2 - 7 г/м3
На практике для мусоросжигательных заводов удельная газовая нагрузка не должна быть больше 1,1
Рассчитаем необходимую площадь поверхности фильтрации:
где FР - поверхность фильтрации в одновременно работающих секциях, м2;
FС - поверхность фильтрации в регенерируемых секциях, м2;
V1 - объемный расход очищаемого газа с учетом подсоса воздуха, м3/мин;
V2 - объемный расход очищаемого продувочного воздуха, м3/мин;
qФ - удельная газовая нагрузка, м3/м2 * мин;
Поверхность фильтрования единичного рукавного фильтра составляет 757. Выбираем стандартный рукавный фильтр с поверхностью фильтрования 808 .
8.4 Расчет эффективности работы рукавного фильтра
Процесс фильтрации состоит из двух стадий. На первой начальной стадии (стационарная фильтрация) уловленные частицы практически не изменяют структуры фильтра во времени. На второй стадии процесса (нестационарная фильтрация) в фильтре происходят непрерывные структурные изменения вследствие накопления уловленных частиц в значительных количествах. В соответствии с этим все время изменяются эффективность очистки и сопротивление, что осложняет течение процесса фильтрации и связанные с этим расчеты. Вторичные процессы многообразны по своей природе и сложны, поэтому они менее изучены, хотя применительно к промышленным условиям они имеют определяющее значение вследствие кратковременности первой стадии.
Теория фильтрации разработана в основном применительно к волокнистым материалам с более или менее упорядоченным расположением волокон. Для аналитического определения эффективности волокнистого фильтра используют метод изолированного цилиндра, заключающийся в том, что фильтр рассматривается как однородная система, состоящая из отдельных волокон, расположенных перпендикулярно потоку, достаточно далеко друг от друга. Сначала рассматривают гидродинамику обтекаемого изолированного цилиндра и, решая уравнения движения частиц по линиям тока, рассчитывают эффективность осаждения частиц на нем под действием различных механизмов.
Работа рукавного фильтра основана на использовании механизмов инерционного осаждения, зацепления (эффекта касания) и диффузионного осаждения. Для улавливания частиц размером 5 - 10 мкм силы диффузионного осаждения очень малы и ими можно пренебречь.
Определим значение критерия Стокса для инерционного осаждения:
где - диметр частиц, мкм;
плотность газа, кг/м3;
скорость газа, м/сек;
динамическая вязкость газа, Н * с/м2;
диаметр обтекаемого тела, м;
Определим критерий R для эффекта зацепления:
Для расчета коэффициента захвата частиц в режиме вязкого обтекания изолированного цилиндра за счет совместного действия механизмов инерции и касания была предложена следующая зависимость:
У = Stk+R = 0,16*[R+(0,25+0,4*R)*Stk - 0,0263*Stk]
Stk+R = У = 0,16*[0,38+(0,25+0,4*0,38)*0,18-0,026*0,18*0,18] = 0,07
Эффективность осаждения частиц на одиночном волокне длиной 1 м за счет суммарного действия различных механизмов осаждения У связана с эффективностью всего фильтра соотношением:
где dВ - диаметр волокна, м;
dВ = 20*106;
- общая длина волокон, приходящаяся на единицу
Нф - толщина слоя фильтра, м;
Нф = 0,02 м;
- плотность упаковки цилиндрических волокон в фильтре;
= 1380 кг/м3;
=5,5*106 м;
Рассчитанная эффективность рукавного фильтра согласуется с известными классическими литературными данными по фильтрации высокодисперсных аэрозолей через тонковолокнистые фильтрующие материалы.
8.5 Тепловые расчеты
Элементы установки подлежат теплоизоляции по санитарным нормам и из условий предотвращения конденсации влаги. Материал теплоизоляции - минеральная вата ГОСТ 4640-93.
Толщину тепловой изоляции и находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду. Плотность теплового потока через слой изоляции:
Плотность теплового потока от поверхности изоляции в окружающую среду:
Тогда получим:, где
в - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м2·К), который определяется по формуле:
в = 9,3 + 0,058 · tст2
tст2 - температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении, выбирается в интервале от 25 С до 35 С; принимаем 30 С;
tст1 - температура изоляции со стороны аппарата; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции tст1 принимают равной температуре дымовых газов, т.е. 160 С;
tв = 25 С - температура окружающего воздуха;
и = 0,07 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности изоляционного материала.
Тогда
в = 9,3 + 0,058 · 40 = 11,62 Вт/(м2·К);
м
Принимаем толщину теплоизоляционного слоя 0,160 м или 160 мм.
8.6 Прочностные расчеты
8.6.1 Расчет укрепляющих ребер
Схема укрепления стенки ребрами и количество последних определяются конструктивными соображениями. Для литых стенок применяются ребра, как правило, с поперечным сечением прямоугольной формы.
1. расчетные моменты сопротивления ребер для стенки шириной В= 11м при
? = 12 (закрепление ребра жесткое):
В поперечном направлении:
В- ширина стенки. В=5,85 м
- расстояние между ребрами. = 0.325 м
- давление в рукавном фильтре. =98500 Па
к= 12
- расчетное допускаемое напряжение. =162Па
2. выбираем ребра прямоугольного сечения. Расчетные толщины ребер с отношением толщины к высоте :
Принимаем размеры ребер:
;
3. Площадь принятого поперечного сечения ребра:
4. Момент инерции площади относительно оси, проходящей через центр тяжести ее параллельно стенке:
5. Площадь принятого поперечного сечения элемента плоской стенки:
6. Момент инерции площади относительно оси, проходящей через центр тяжести ее параллельно стенке:
7. Расстояние от стенки до центра тяжести площади в перпендикулярном направлении к стенке:
8. Момент сопротивления поперечного сечения элемента плоской стенки с укрепляющим ребром:
9. максимальные напряжения в рабочих условиях в поперечных ребрах :
В продольном направлении:
L- высота стенки. L=10 м
- расстояние между ребрами. = 0.25 м
- давление в рукавном фильтре. =98500 Па
к= 12
- расчетное допускаемое напряжение. =110·Па
2. выбираем ребра прямоугольного сечения. Расчетные толщины ребер с отношением толщины к высоте :
Принимаем размеры ребер:
;
3. Площадь принятого поперечного сечения ребра:
4. Момент инерции площади относительно оси, проходящей через центр тяжести ее параллельно стенке:
5. Площадь принятого поперечного сечения элемента плоской стенки:
6. Момент инерции площади относительно оси, проходящей через центр тяжести ее параллельно стенке:
7. Расстояние от стенки до центра тяжести площади в перпендикулярном направлении к стенке:
8. Момент сопротивления поперечного сечения элемента плоской стенки с укрепляющим ребром:
максимальные напряжения в рабочих условиях в поперечных ребрах :
Для меньшей стороны обечайки поперечные сечения продольного и поперечного ребер принимаем те же, что и для большей стенки.
8.6.2. Расчет фланцев, соединяющих газоход из трубы Вентури и рукавный фильтр
Расчетное растягивающее усилие в болтах.
Основной расчетной величиной при конструировании фланцевого соединения, необходимой для определения диаметра и количества болтов, а также конструктивных размеров элементов фланцев, является расчетное растягивающее усилие в болтах .
- расчетная сила от давления среды, Н
=
- средний продольный размер уплотнения, м
- коэффициент, зависящий от типа фланцев, =1,3.
- средний поперечный размер уплотнения, м
Средняя длина уплотняемой поверхности:
=+=2(1,2+0,07)+2(1,2+0,07)=5,08 м
- внутренний продольный размер уплотнения, м
-внутренний поперечный размер уплотнения, м
- расчетная ширина уплотнения, =0,07 м
Определяем эффективную ширину уплотнения:
=3,16=3,16=0,0264 м.
Определяем расчетную силу осевого сжатия прокладки:
= =
- эффективная ширина уплотнения, м
- удельная нагрузка на площадь уплотнения, (материал прокладки паронит = 30 ).
Диаметр болтов.
Для прямоугольных наружных фланцевых соединений:
=0,125м
- предел текучести материала уплотняемых поверхностей при температуре 160
- поправочный коэффициент , принимаемый по таблице, =0,75.
Принимаем =М30 ().
Число болтов и размещение их.
Расчетное число болтов во фланцевом соединении:
шт
Принимаем число болтов 46.
Расчетное расстояние между крайними осями болтов в продольном направлении:
м.
Расчетное расстояние между крайними осями болтов в поперечном направлении:
м.
Принимаем и.
Шаг: м
8.6.3 Расчет укрепления отверстия при входе газохода в рукавный фильтр
Присоединяемые с помощью сварки к обечайке или днищу вводы труб являются сами по себе достаточным укреплением отверстия, если толщина стенки их отвечает условиям:
При :
-номинальная расчетная толщина укрепляемой стенки исходя из расчета ее на внутреннее или наружное давление при , , С=0 . =9 мм.
- толщина укрепляемой стенки, =10мм.
- диаметр присоединяемой трубы, =1420 мм.
- расчетная толщина стеки трубы, исходя из расчета ее на внутреннее или наружное давление . =15 мм.
С- прибавка к толщине укрепляемой стенки на коррозию, эрозию и минусовый допуск по толщине листа. С=1 мм.
м
Так как = 0,016м <0,143 м, то сама по себе труба не является достаточным укреплением.
Необходимо дополнительное укрепление.
При соблюдении условия:
Рекомендуется применять укрепление втулочного типа.
Так как условие не выполнено, то применяем укрепление накладочного типа.
Диаметр укрепляющей накладки:
м.
9.Экологический анализ работы установки очистки дымовых газов
9.1 Проведение расчетов и определение ПДВ
Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере. Фоновые концентрации загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы, рекомендованные Московским центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями № Э-1039 от 09.08.2004г. представлены в таблице 9.1.
Таблица 9.1. Фоновые концентрации загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы
|
Загрязняющее вещество |
ФОНОВЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ (мг/м3) при скорости ветра (м/с) |
пост |
период наблюдений |
|||||
|
|
0-2 |
3-7 |
||||||
|
|
С |
В |
Ю |
3 |
||||
|
Взвешенные вещества |
0,026 |
0,028 |
0,048 |
0,026 |
0,024 |
в целом по району |
1999-2003г. |
|
|
Диоксид серы |
0,003 |
0,002 |
0,007 |
0,002 |
0,001 |
|||
|
Оксид углерода |
2 |
2 |
2 |
2 |
9 |
|||
|
Диоксид азота |
0,064 |
0,064 |
0,064 |
0,064 |
0,073 |
Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, представлены в таблице 9.2.
|
Наименование характеристик |
Величина |
|
|
Коэффициент, зависящий от стратификации атмосферы, А |
140 |
|
|
Коэффициент рельефа местности |
1 |
|
|
Средняя максимальная температура наружного Воздуха наиболее жаркого месяца года, Т, град |
24 |
|
|
Средняя температура наружного воздуха наиболее холодного месяца (для котельных, работающих по отопительному графику), Т, град |
-11 |
|
|
|
||
|
Среднегодовая роза ветров, % |
||
|
С |
11 |
|
|
СВ |
б |
|
|
В |
10 |
|
|
ЮВ |
11 |
|
|
Ю |
21 |
|
|
ЮЗ |
13 |
|
|
3 |
16 |
|
|
СЗ |
12 |
|
|
Штиль |
12 |
|
|
Скорость ветра (по средним многолетним данным), повторяемость превышения которой составляет 5%, м/с |
5 |
Таблица 9.2. Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания вредных выбросов (ВВ) в атмосфере
Результаты расчетов уровня загрязнения атмосферы
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от Спецзавода № 4 «Экотехпром» рассчитаны согласно общепринятым и утвержденным методикам.
В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 выполнены расчеты концентраций загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы в зоне жилой застройки и на границе санитарно-защитной зоны.
Расчет загрязнения атмосферы выполнен по программе Региональная автоматизированная система «РОСА 2.1». Произведен расчет рассеивания по всем веществам и группам суммации в узлах расчетной сетки 3000*3000м с расчетным шагом 10м в зоне жилой застройки и в точках на границе санитарно-защитной зоны.
Выполнен расчет воздействия загрязняющих веществ, выделяющихся от производства Спецзавода №4 на жилую застройку, расположенную на расстоянии 600м, 800м. Расчет выполнен на существующее положение. Максимальные приземные концентрации веществ на границе санитарно-защитной зоны, полученные в результате расчета, а также источники, дающие наибольший вклад в уровень загрязнения атмосферы приведены в таблице 9.3.
На основании приведенных данных видно, что на границе СЗЗ и в зоне жилой застройки не прогнозируется превышение ПДК по всем загрязняющим веществам и группе суммации. Поэтому предлагается принять в качестве нормативов ПДВ по всем веществам.
Расчет рассеивания произведен по:
· Диоксиду азота,
· Ацетону,
· Оксиду железа,
· Ксилолу,
· Абразивной пыли,
· Оксиду углерода,
· Неорганической пыли,
· Толуолу,
· Суммации взвешенных веществ: ванадия пятиокись+висмута оксид+железа оксид+кадмия оксид+кальция гидроксид+кальция оксид+кобольта оксид+марганца+меди оксид+никеля оксид+олова оксид+пыль абразивная+пыль неорганическая+ртуть металлическая+сажа+свинец+сурьма пятисерная+таллия карбонат+хром шестивалентный+цинка оксид,
· Суммация азота оксид+ангидрид сернастый,
· Суммация азота оксид+ангидрид сернистый+углерода оксид+фенол,
· Суммация фенол+ ацетон,
· Суммация азота диоксид+ангидрид сернистый+аммиак.
По параметру Ф расчет нецелесообразен по оксиду азота, бенз(а)пирену, ванадия нятиокиси, висмута оксиду, водороду фтористому, водороду хлористому, диоксинам и фуранам, кадмию оксиду, кобальта оксиду, марганцу, меди оксиду, мышьяку, никеля оксиду, олова оксиду, ртути, золе, свинцу, сурьме, таллия карбонату, хрому, цинка оксиду, фенолу, углеводородам.
На каждом предприятии рассматриваются те из выбрасываемых вредных веществ, для которых:
Ф = 0,01Н при Н >10м,
Ф = 0,1 при Н< 10м , где
М (г/с) - суммарное значение выброса от всех источников предприятия, соответствующее наиболее неблагоприятным из установленных условий выброса, включая вентиляционные источники и неорганизованные выбросы;
ПДК (мг/м3) - максимальная разовая предельно допустимая концентрация;
Подобные документы
Вредные воздействия пыли на окружающую среду и ее свойства. Классификация пылеуловителей, применяемых для очистки газов. Осаждение под действием сил тяжести и инерционных сил. Мокрая очистка путем промывки. Очистка дымовых газов от пыли электрофильтрами.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 25.09.2013Физико-химические и пожаровзрывоопасные свойства веществ и материалов, обращающихся при производстве. Определение критической продолжительности пожара. Выбор типа установки пожаротушения. Компоновка установки пожаротушения и описание ее работы.
курсовая работа [122,3 K], добавлен 20.07.2014Основные свойства газов и меры безопасности при обращении с ними. Физико-химические свойства сжиженных углеводородных газов. Анализ особенностей их воздействия на организм человека. Техническая характеристика установки для одоризации сжиженного газа.
реферат [28,5 K], добавлен 08.12.2013Получение, свойства и применение поливинилхлорида. Обоснование и выбор технологической схемы производства поливинилхлорида. Расчет материального баланса процесса производства поливинилхлорида. Выбор и обоснование средств контроля и регулирования.
дипломная работа [100,6 K], добавлен 08.08.2010Проектирование и расчет параметров системы автоматического пожаротушения для насосной станции по перекачке керосина. Выбор типа установки. Разработка инструкции дежурному персоналу по техническому содержанию установок пожарной автоматики на объекте.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 20.07.2014Условия, методы и организация трудовой деятельности человека. Изменение функций, роли и места человека в труде. Соматографический анализ сверлильного станка. Эргономическое проектирование рабочих пространств и рабочих мест. Компоновка пульта управления.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 28.05.2014Физические методы переработки резиновых отходов. Низкотемпературная технология утилизации шин. Описание технологической линии переработки шин. Бародеструкционная технология переработки покрышек. Возможные направления использования резиновой крошки.
курсовая работа [263,4 K], добавлен 21.12.2008Физико-химические и пожароопасные свойства веществ. Выбор вида огнетушащего вещества и моделирование пожара. Гидравлический расчет установки пожаротушения, компоновка и функциональная схема. Разработка инструкции для обслуживающего и дежурного персонала.
курсовая работа [439,2 K], добавлен 14.10.2014Производство фосфорных удобрений как источник загрязнения окружающей среды. Характеристика технологических процессов и сырья. Разработка экологических нормативов предприятия; выбор методов и расчет оборудования для проведения природоохранных мероприятий.
курсовая работа [258,8 K], добавлен 23.07.2013Основные способы противопожарной защиты. Оценка пожарной опасности помещения, служащего для производства синтетического каучука. Выбор типа автоматической установки пожаротушения, проектирование спринклерных оросителей и системы пожарной сигнализации.
курсовая работа [790,6 K], добавлен 04.03.2012
