Задание на курсовой проект

На машиностроительном предприятии имеется литейный цех, в состав которого входит электродуговая печь для выплавки стали. Производительность печи 6,0 т/час. Удельное выделение загрязняющих веществ (q) следующее: пыль – 10 кг, ацетилен – 18,5 кг/т. Необходимое количество вентиляционного воздуха на 1 т выплавляемой стали составляет – 1040 м³/час (V). Температура отходящих газов составляет Т = 218 ⁰С. Расчетная температура окружающего воздуха Т_в = 18,5 ⁰С. Средний дисперсионный и фрикционный состав пыли:

Размер частиц, мкм	0-2	2-4	4-6	6-8	8-10	10-25	25-40	40-50	50-75	>75
Фракционный состав, %	8.5	10,5	18,0	10	7,3	2,5	9,3	15,5	12,2	6,2

Источник выброса расположен от селитебной территории на расстоянии X = 48м.

Спроектировать пылегазоулавливающую установку, обеспечивающую расчетные значения ПДВ по пыли и ацетилену для источника выброса (труба), имеющей высоту Н=18 + _ΔН (м), где _ΔН = 8 м.

Физические параметры пыли и отходящих газов:

Плотность газа (_г = 1,25 кг/м³)

Плотность пыли (_пыль = 2700 кг/м³)

Средний размер частиц пыли и ее дисперсия (d_m = 20 мкм), (G_n =0,334)

Давление на газы P_г = 120 кПа;

Определяемый газ Н

Динамический коэффициент вязкости вентиляционного воздуха  = 22.2·10^-6 н*с/м²

1. Обоснование выбора принципиальной схемы пылегазоочистной установки

1.1 Объем выбрасываемой пылегазоочистной смеси в секунду:

, (м³/с) (1.1)

где V - объем вентиляционного воздуха по техническому заданию, м³/ч;

G – Производительность, т/ч.

1.2. Масса выбрасываемой пыли и газового компонента без очистки в единицу времени (г/с):

Mп = q_пG/3,6; Mг.к = q_гк*G/3,6 (1.2)

Mп = 10 кг*6,0 (т/час)/3,6=16,7 г/с

М_{ацетилена}=18,5 кг/т * 6,0(т/час) / 3,6=30,8 г/с

1.3 Максимальная приземная концентрация на расстоянии от источника выброса (источник без очистных сооружений);

C_m = A*M_i*F*m*n* / H² * ³V₁*T (мг/м³), (1.3)

C_m(пыли) =(200*16,7 г/с * 2 * 1,03* 1,13 * 1) / (26² *³1,73*199,5) = 1,64 (мг/м³)

где А - коэффициент, учитывающий стратификацию атмосферы, для Украины А = 200;

М_i – количество i-го вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;

F - Безразмерный коэффициент, учитывающий скорость осаждения вредных веществ в атмосфере. Для газов и мелкодисперсной пыли, F =2;

 - коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, =1 (слабо пересеченная местность);

Н – высота источника выброса над уровнем Земли;

Т – разность между температурой, выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв, ⁰С:

Т = Тг - Тв (⁰С)

Т = 218 – 18,5 = 199,5 (⁰С)

m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, определяются по формулам:

m= 1/ (0.67+0.1(f)^1/2 + 0.34 (f)^1/3)

m= 1/ 0,67 + 0,1* 0,35^1/2 + 0,34* 0,35^1/3= 1/0,729+0,241 = 1,03

Величина параметра f, м/ (с²*град), вычисляется по формуле:

f = 10³ * (W₀² * D) / (H² * T),

f = 10³*(10²*0,47)/ 26²*199,5 = 47000/134862 = 0,35 (м/с²*град)

где W₀ - средняя скорость выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса - 10 м/с;

D – Диаметр источника выброса, м.

Определяется из условия S = V₁ / W₀= 0,785D²,

S = √(1,73/0,785*10)= 0,47 (м)

Безразмерный коэффициент n определяют из условия

при m <0,3 n = 3;

при 0,3<m ≤2 n = 3-[(m - 0.3) * (4.36 - m)] ^1/2;

при m >2 n = 1,

n = 3-[(1,54 – 0,3) * (4,36 – 1,54)]^1/2

где m = 0,65 * ³V₁*T/Н,

m = 0,65*³(1,73*199,5/26) = 0,65 * 2,37 = 1,54

Определим Сm для ацетилена:

C_{m(ацетилена)} =(200*30,8 г/с * 2 * 1,03* 1,13* 1) / (26² *³1,73*199,5) =3,03(мг/м³)

1.4 Определяем расстояние Хm от источника выброса, при котором имеет место Сm:

Xm = d * Н (м) (1.4)

где d – безразмерная величина, определяемая по формуле:

при m < 2, d = 4,95 * m (1+0.28(f)^1/3);

при m > 2, d = 7(m)^1/2 * (1+0.28(f)^1/3).

Т.к. m < 2, то

d = 4,95 * 1,54 (1+0,28(0,35)^1/3) = 9,13

Когда безразмерный коэффициент F = 2, величина Xm определяется по формуле:

Xm = ((5-F) / 4)*d*H. (1.5)

Xm = ((5-2)/4)*9,13*26 = 178,04

1.5 Сравниваем величины:

Cm  ПДК и Xm  X. (1.6)

Сm ≤ ПДК и Хm ≥ Х. (1.6а)

1,640,5 и 178,04 48

3,03≤0,05 и 178,04  48

1.6 Ни одно из условий на выполнено. Определяем предельно допустимый выброс для данного источника загрязнения:

ПДВ = ((ПДК - Сф)* Н²/A*F*m*n) * ³V₁*T , (г/с) (1.7)

где Сф - принимаем 0,2 ПДК.

Сф_{ацетилена} = 0,2 * 0,05 мг/м³ = 0,01мг/м³

ПДВ_{ацетилена} = ((0,05-0,01)* 26²/200*2*0,3*1,13) * ³1,73*199,5 = 1,398 (г/с)

Сф_пыли = 0,2 * 0,5 мг/м³ = 0,1 мг/м³

ПДВ_пыли = ((0,5-0,1)* 26²/200*2*0,3*1,13) * ³1,73*199,5 =4,07(г/с)

1.7 Массовая концентрация пыли перед входом в пылегазоустановку:

C_вх = 10³ * M_п / V₁, (мг/м³). (1.8)

1.8 Концентрация пыли после пылегазоочистной установки из условия обеспечения ПДВ

С_вых = ПДВ * 10³/V₁, (мг/м³). (1.9)

C_{вх пыли} = 10³ * 16,7 г/с /1,73 м³/с = 9653,18 мг/м³

С _{вых пыли} = 4,07 г/с * 10³/1,73 м³/с = 2352,60 мг/м³

С_{вх ацетилена} = 10³ * 30,8 (г/с)/1,73 (м³/с) = 17803,47 мг/м³

С _{вых ацетилена}= 1,398 * 10³/1,73 = 808,09 мг/м³

1.9 Эффективность очистки:

_i = 1 - C_вых / С_вх.. (1.10)

_пыли = 1 - 2352,60 / 9653,18 = 0,76

_{ацетилена} = 1 - 808,09 / 17803,47 = 0,96