3 Подготовка газа к очистке

3.1 Охлаждение газа

Для утилизации тепла выбран поверхностный теплообменник с хладагентом, водой с параметрами 5 °С на входе и 60 °С на выходе. Нагретая до 60°С вода идет на нужды горячего водоснабжения. Задача теплообменника в данной системе, заключается в снижение температуры газов с 680 °С до 400 °С.

Рассчитаем теплообменный аппарат:

1 Тепло, отдаваемое дымовыми газами , Вт, при охлаждении определяется как

, (3,1)

где - массовая теплоемкость газов, ;

- расход газа при рабочих условиях (при входе в теплообменник), кг/ч;

- температура газа при входе в теплообменник, ^оС;

- температура газа на выходе из теплообменника, ^оС.

Массовый расход газа , кг/ч, при температуре газа на входе в теплообменник находится по формуле (3.2).

, (3,2)

где - расход газа при температуре =680^оС, м³/ч;

- плотность газа при =680^оС,кг/м³.

Плотность газа , кг/м³, вычисляется по формуле (3,3).

. (3,3)

Итак,

, кг/м³

2 Исходя из равенства тепла, отданного дымовыми газами через цилиндрическую поверхность теплообменника, и тепла, воспринятого охладителем, определяют площадь поверхности теплообменника.

Используем формулу теплоотдачи через цилиндрическую поверхность:

, (3,4)

где - количество тепла, переданное через стенку теплообменника, Вт;

- площадь поверхности теплообменника, м²;

- коэффициент теплопередачи, ,

(при аппарате воздух – вода =60 );

- температурный напор, ^оС.

Температурный напор , ^оС, определяется по формуле (12), расчет опирается на рисунок 2.

, (3,5)

где и - соответственно, наибольшая и наименьшая разности температур, ^оС.

Рис. 7. Разности температур

543 ^оС

После расчета температурного напора определяют требуемую площадь теплообменного аппарата , м², по формуле:

. (3,6)

м²

3 Пользуясь справочными данными [2] подбирают теплообменник.

Подобран экономайзер БВЭСII-2.

F=57 м², l=2610 мм, b=994 мм, Н=2112 мм, Р=150Па

3.2Пересчет параметров газопылевого потока

после охлаждения.

Так как температура газовоздушной смеси снизилась, необходимо пересчитать расход газа при рабочих условиях , м³/ч, и концентрацию пыли при рабочих условиях , г/м³. За новые рабочие условия принимается температура газовоздушной смеси =200^оС.

. (3.7)

.

Концентрация при =400^оС определяется по формуле (1.3):

.

Плотность при =400^оС определяется по формуле (3.3):

кг/м³.

4 Расчет оборудования системы очистки

4.1Расчет первой ступени очистки

На первую ступень очистки принимаем циклон ЦН-24.

Расчет производится по методике [1].

1. Определяется диаметр циклона :

,м, (4.1)

где - оптимальная скорость газа в аппарате, м/с, [1, табл.4],

=4,5 м/с;

N – количество циклонов, шт.

.

Округляем диаметр до стандартного.

2. Действительная скорость потока определяется по формуле:

, м/с. (4.2)

.

Действительная скорость потока в аппарате не должна превышать оптимальную более чем на 15%.:

. (4.3)

3. Определяется гидравлическое сопротивление циклона по формуле:

, Па, (4.4)

где - плотность газа;

- коэффициент гидравлического сопротивления циклона, который определяется по формуле:

, (4.5)

где - поправочный коэффициент на диаметр [1, табл.7], =1;

- поправочный коэффициент на запыленность газов [1, табл.8], =0,93;

- поправочный коэффициент на компоновку [1, табл.9], =35,

- коэффициент гидравлического сопротивления [1, табл.6], =75.

.

.

4. Эффективность пылеулавливания определяется нормальной функцией распределения Ф(Х), которая зависит от параметра Х, определяемого по формуле:

, (4.6)

где - медианный размер частиц пыли (определен по номограмме);

- диаметр частиц, осаждаемых в аппарате с эффективностью 50%, определяется по формуле:

, мкм, (4.7)

где , , - теоретические значения , [1, табл.4].

- среднее квадратичное отклонения функции данного распределения, определяется по формуле:

, (4.8)

где – диаметр частиц, которых в пылевом потоке составляют меньше 15,9%;

- стандартное отклонение в функции распределения парциальных коэффициентов очистки, определяется по формуле:

, (4.9)

где - диаметр частиц, улавливаемых в аппарате с эффективностью 15,9%, определяется по формуле:

. (4.10)

Па·с.

мкм.

.

По параметру Х [1, табл.10] , =26,76 %.

Так как часть частиц пыли из газовой смеси удалилась, поменялась и концентрация в смеси. Проведем перерасчет нового дисперсного состава.

Остаточная концентрация после 1 ступени очистки:

, г/м³. (4.11)

Дисперсный состав каждой фракции определяется по формуле:

, % (4.12)

Для d= 1,6 мкм %

Для d= 2,5 мкм

Для d= 4 мкм

Для d= 6,3 мкм

Новый дисперсный состав сводится в таблицу 4.

Таблица 4 – Дисперсный состав после 1 ступени очистки

d, мкм	1,6	2,5	4	6,3
Ф,%	38,3	20,5	23,2	18
D,%	38,3	58,8	82,0	100
R,%	61,7	41,2	18,0	0

Рисунок 8 – Дисперсный состав после 1 ступени очистки