Оценка эффективности улавливания промышленных выбросов

Для очистки воздуха от твердых взвешенных частиц на промышленных

предприятиях широко используются циклоны. Циклон представляет собой

цилиндрический резервуар с конусом внизу. Неочищенный воздух поступает

внутрь цилиндра в его верхней части, где воздушный поток закручивается

вокруг центральной трубы. Под действием центробежной силы твердые

пылевые частицы ударяются о стенки, и, теряя свою энергию, падают в

нижнюю половину конусообразной части циклона, где располагается

пылесборник. Хотя воздушный (газовый) поток и теряет свою мощность, его

давление остается постоянным за счет сужения поперечного сечения в нижней

части циклона. Очищенный воздух по центральной трубе удаляется в

атмосферу или поступает в другое устройство, предназначенное для более

тонкой очистки.

Предположим, что для расчета циклона имеются следующие исходные

данные:

24

- объем очищаемого газа Q=1,5м3/с

- плотность газа при рабочих условиях ρ=1,7кг/м3

- плотность частиц пыли ρЧ=2000кг/м3

- дисперсный состав пыли dМ=20мкм и lgδ=0,8

- входная концентрация пыли Свх=10г/м3

- вязкость при рабочей t° µ=17,5·106 Па·с.

Требуется рассчитать циклон для заданного источника выделения пыли с

эффективностью очищения η=0,8.

Расчет циклона проводится в следующем порядке.

1. Выбираем циклон (см. таблицу 7.2), для которого диаметр частиц пыли

ориентировочно dм > 2·dт50 (мкм). dм – медианный размер частиц, который

представляет такой размер, при котором количество частиц крупнее dм, равно

количеству частиц мельче dм.

2. По выбранному типу циклона, определяем оптимальную скорость

движения газа ωоп в сечении циклона диаметром D с учетом данных таблицы

7.2.

ЦН-24  =>   ωоп =,5м/с.

3. Рассчитываем диаметр циклона D, м, по формуле D=  4 Q / (pw ОП).

Полученное значение D округляем до ближайшего типового значения

внутреннего диаметра циклона. Если расчетный диаметр циклона превышает

его максимально допустимое значение, то необходимо применять два или более

параллельно установленных циклона.

D  4  1,5 / (3,14  4,5)  0,652ì  655ìì.

Типовое значение внутренних диаметров D, мм: 200, 300, 400, 500, 700,

800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400, 3000.

Ближайшее типовое значение внутреннего диаметра циклона D=700 мм.

По диаметру циклона находим действительную скорость движения газа в

циклоне по формуле

ω=4·Q/(π·n·D2),

где n – число циклонов. Действительная скорость в циклоне не должна

отклоняться от оптимальной более чем на 15%.

ω = 4·1,5/(3,14·1·0,72) = 3,9м/с.

4. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления точного

циклона

ζ=k1·k2·ζ500,

где k1 – поправочный коэффициент, учитывающий диаметр циклона (табл.7.3),

k2 – поправочный коэффициент, учитывающий запыленность газа (табл.7.4);

ζ500 – коэффициент гидравлического сопротивления циклона диаметром 500 мм

(таблица 7.2).                                    ζ=1,0·0,95·75=71,25.

5. Определяем значение гидравлического сопротивления циклона по

формуле

∆P = Pвх – Pвых = ζ·ρ·ω2/2, где ρ – плотность газа в расчетном сечении

аппарата; ω – скорость газа в расчетном сечении аппарата.

∆P = 71,25·1,7·3,92/2 = 921,15 Па.

№ вар.	Наименование оборудования	Q	ρ	µ	dМ	lg δ	CВХ	ρ	η
1	Клинкерно-обжиговая печь	20	1,29	17,3	23	0,501	30	2000	0,85
2		26	1,29	17,3	20	0,602	10	2000	0,80
3		10	1,29	17,3	14	0,535	25	2000	0,80
4		16	1,29	17,3	9	0.497	20	2000	0.80
5	Шахтная мельница	0.1	1,29	17,3	56	0,97	100	2240	0,80
6	Крекинг установка	2	1,29	17,3	16	0,250	10	2600	0,85
7		10	1,29	17,3	14	0,250	20	2600	0,85
8	Крекинг установка	10	1,29	17,3	7	0,301	15	2600	0,85
9	Углесушильный барабан	5	1,29	17,3	15	0,334	50	1350	0.80
10	Шаровая мельница	1	1,29	17,3	6	0.468	20	2900	0,80
11	Вращающаяся цементная печь	10	1,29	17,3	7	0,345	40	2000	0.80
12	Вращающаяся цементная печь	10	1,29	17,3	18	0,652	20	2000	0,85
13	Электролизер алюминия	5	1.29	17,3	10	0,352	1	2700	0,85
14	Вращающаяся печь обжига	2	1,29	17,3	13	0.215	100	2900	0,85

Исходные данные для выполнения задания

25

6. Определяем эффективность очистки газов в циклоне по формуле

η = 0,5·[1+Ф(Х)],       где

 

lgd T + lg2d

X = lg(d М / d 50)

 

2

1

,

 

Ô(Õ)  

1 

5,8  Õ  0,5



 0,3762  Õ  0,5



1



(0 £ Х £ 0, 6)

 

(Х ³ 0, 6)

 

.

 

T

Значения lg  Ò берутся из таблицы 7.2. Значения d 50, приведенные в

таблице 7.2, определены по условиям работы типового циклона, для которого

справедливы следующие значения: DT=0,6м; ρЧТ=1930кг/м3; µТ=22,2·106Па·с;

ωТ=3,5м/с.

В случае отклонений условий работы циклона от типовых

T

d 50 = d 50 (D / D T) × (r ЧТ / r Ч) × (m / m T) × (w T / w).

Ò

Полученное значение d50 должно быть меньше dМ (заданного). Если это

не выполняется, необходимо выбрать другой циклон с меньшим значением d 50.

 

X = lg(20 / 7,587)

1

0,3082 + 0,82

= 0, 491, Ф(Х)=0,685,

η = 0,5·[1+0,685] = 0,842.

Если расчетное значение η окажется меньше значения, требуемого по

условиям допустимого выброса пыли в атмосферу, то необходимо выбрать

другой тип циклона с большим значением коэффициента гидравлического

сопротивления. Концентрация пыли на выходе из циклона определяется по

формуле                  Свых = Свх·(1 – η) = 10 · 0,16 = 1,6 г/м3.

Таблица 7.1

 

15	Вращающаяся печь обжига	3	1.29	17,3	8	0,506	40	2650	0.80
16	Распылительная сушилка	10	1,29	17,3	8	0,210	4	1800	0.80
17	Барабанная сушилка	10	1,29	17,3	15	0,360	10	1800	0,80
18		12	1,29	17,3	11	0.360	20	1800	0,80
19	Барабанная сушилка	8	1,29	17,3	20	0,352	10	2700	0,85
20	Цементная мельница	5	1,29	17,3	12	0,468	60	2900	0,85
21	Наждачный станок	0,5	1.29	17,3	38	0.214	10	2500	0.85
22	Шаровая мельница	3	1,29	17,3	9	0,385	10	2900	0,80
23	Электролизер алюминия	8	1,29	17,3	10	0.468	2	2700	0.85
24	Наждачный станок	0,6	1,29	17,3	30	0.312	15	2500	0,85
25	Шаровая мельница	2	1,29	17,3	6	0,268	10	2900	0.80

Тип циклона	3 Значения k2 при Свх, г/м.
	0	10	20	40	80	120	150
ЦН-11	1	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	–
ЦН-15	1	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-15У	1	0,93	0,92	0,91	0,89	0,88	0,87
ЦН-24	1	0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СДК-ЦН-33	1	0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,745
СК-ЦН-34	1	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СК-ЦН-34м	1	0,99	0,97	0,95	0,915	0,91	0,90

Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН- 33	СК-ЦН- 34	СК-ЦН- 34м
ωоп	4,5	3,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0
T d 50	8,5	6,0	4,5	3,65	2,31	1,95	1,3
lg d Т	0,308	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340
Значение ζ500	75	155	155	245	520	1050	1050

Тип циклона	Значения k1 для D, мм
	150	200	300	450	500 и >
ЦН-11	0,94	0,95	0,96	0,99	1,0
ЦН-15У, ЦН-15, ЦН-24	0,85	0,9	0,93	1,0	1,0
СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34м	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

 

 

 

 

 

 

 

26

Таблица 7.2

Таблица 7.3

Таблица 7.4

Практическое занятие 8

 

Задание по теме «Оценка воздействия на окружающую среду»