Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Промышленная экология. Практикум
.pdf
Наиболее ответственным узлом аппарата, определяющим
12345н
qqССССС=⋅⋅⋅⋅⋅
качество очистки газа, являются фильтровальные элементы –
рукава 1, состоящие из фильтровальной перегородки и арматуры,
необходимой для функционирования элемента и его крепления.
В данном фильтре используются каркасные фильтровальные
элементы с гибкими перегородками. Наличие каркаса позволяет
улучшить условия регенерации за счет ударов ткани об него.
Каркас выполняют из проволоки диаметром 3 мм и защищают
антикоррозионным покрытием. В верхней части к каркасу
приваривают фланец с диффузором, а в нижней части – донышко.
Рукав крепится к каркасу при помощи разъемного хомута.
Размещение рукавов оказывает существенное влияние на
занимаемую фильтром площадь. В рассматриваемом фильтре
рукава расположены в шахматном порядке, что является наиболее
выгодным вариантом, так как способствует самому эффективному
использованию площади. В ФРКИ запыленный газ проходит через
ткань закрытых снизу рукавов в направлении снаружи внутрь;
чистый газ выходит через верхние открытые концы рукавов и
удаляется из аппарата. Каждый рукав в фильтре натянут на
жесткий каркас и закреплен на верхней решетке. Регенерация
фильтра осуществляется без отключения секций импульсами
сжатого воздуха, поступающего внутрь рукавов сверху через
отверстия в продувочных коллекторах 4. Длительность импульсов
составляет 0,1–0,2 с. Подача импульсов обеспечивается
электромагнитными клапанами 3 при помощи системы
автоматики. Система регенерации рассчитана на использование
сжатого воздуха давлением 0,6 МПа. Выгрузка пыли производится
через шлюзовые затворы в бункере.
Методика расчета
Технологический расчет фильтровального аппарат сводится к
определению площади фильтровальной перегородки, гидравлического сопротивления фильтровальной перегородки и аппарата в
целом, частоты и продолжительности циклов регенерации фильтровальных элементов.
1. Определяют удельную газовую нагрузку по формуле (5.1):
, (5.1)
71
где qн – нормативная удельная нагрузка, зависящая от вида пыли и ее
Значение qн, м3/(м2∙мин)
3,5
2,6
2,0
1,7
1,2
Асбест, волок-
сода
склонности к агломерации, м
5.1); С
– коэффициент, характеризующий особенность регенерации
1
3
/(м2⋅ мин) (определяется из таблицы
фильтровальных элементов. При регенерации путем импульсной
продувки сжатым воздухом С
= 1; С2 – коэффициент, учитывающий
1
влияние концентрации пыли на удельную газовую нагрузку (определяется по рис. 5.2); С
персного состава пыли в газе (определяется из таблицы 5.2); С
– коэффициент, учитывающий влияние дис-
3
– ко-
4
эффициент, учитывающий влияние температуры газа (определяется
из таблицы 5.3); С
– коэффициент, учитывающий требования к каче-
5
ству очистки. Принимается равным 0,97.
Таблица 5.1
Значения нормативной удельной газовой нагрузки
Комбикорм,
мука, зерно,
жмыховая
смесь, пыль
кожи, опилки, табак,
картонная
пыль, поливинилхлорид после
распылительной сушилки
нистые и целлюлозные материалы, пыль
при выбивке
отливок из
форм, гипс,
известь гашеная, пыль от
полировки,
соль, песок,
тальк, кальцинированная
Глинозем,
цемент,
керамические красители, уголь,
плавиковый шпат,
резина,
каолин,
известняк,
сахар, пыль
горных
пород
Кокс, летучая зола,
металлопорошки,
окислы
металлов,
пластмассы, красители, крахмал, смолы
сухие, химикаты из
нефтесырья
Активированный
уголь, технический
углерод,
моющие
вещества,
порошковое
молоко, возгоны цветных и черных металлов
72
Рис. 5.2. Зависимость коэффициента С2 от концентрации пыли
Медианный размер частиц пыли,
мкм
Свыше 100
1,2–1,4
50–100
1,1
10–50
1,0
3–10
0,9
<3
0,7–0,9
tо 20
40
60
80
100
120
140
160
С4 1,00
0,9
0,84
0,78
0,75
0,73
0,72
0,70
60
V
Fq=
Значения коэффициента С3, учитывающего влияние дисперсного
состава пыли
Коэффициент С3
Значения коэффициента С
, учитывающего влияние температуры
4
2. Находят поверхность фильтрования по формуле (5.2):
, (5.2)
3
где V – объем газа, поступающий на очистку, м
/ч.
Таблица 5.2
Таблица 5.3
73
По каталогу для приведенных условий выбирают фильтр
Типоразмер фильтра
ФРКИ-
30
ФРКИ-
60
ФРКИ-
90
ФРКИ-
180
ФРКИ-
360
Площадь фильтрую-
не более
Количество рукавов
36
72
108
144
288
Диаметр рукава, мм
135
135
135
135
135
Высота рукава, м
2 2 2 3 3
Количество электромагнитов
Количество мембранных клапанов
Количество секций
1 2 3 4 8
Удельная газовая
не более
Допустимая запыленность газа, г/м
Гидравлическое со-
(кгс/м2)
1,2–2
200)
1,2–2
200)
1,2–2
200)
1,2–2
200)
1,2–2
200)
Давление продувоч-
(кгс/см2)
Наибольший расход
сжатого воздуха, м3/ч
Допустимое давление
аппарата, кПа (кгс/м2)
Размер L1, мм
1300
2700
4000
5300
5300
Габаритные размеры,
высота
Масса с рукавами, т,
не более
(табл. 5.4).
Таблица 5.4
Техническая характеристика рукавных фильтров
Показатель
щей поверхности, м2,
нагрузка, м3/м2∙мин,
3
противление, кПа
ного воздуха, МПа
(разряжение) внутри
30 60 90 180 360
3 6 9 12 24
6 12 18 24 48
1,8 1,8 1,8 1,8 1,8
20 20 20 20 20
(120–
0,3 (3)–
0,6 (6)
10 20 30 60 120
5 (500) 5 (500) 5 (500) 5 (500) 5 (500)
(120–
0,3 (3)–
0,6 (6)
(120–
0,3 (3)–
0,6 (6)
(120–
0,3 (3)–
0,6 (6)
(120–
0,3 (3)–
0,6 (6)
мм:
длина
ширина
1460
2030
3595
1,28 2,06 2,99 4,58 9,86
2820
2030
3595
74
4140
2030
3595
5480
2030
4520
5850
4340
4880
3. Определяют гидравлическое сопротивление фильтроваль-
п
Р′∆
п
Р′′∆
ппп
РРР
′ ′′
∆ =∆ +∆
п
Р′∆
н
пп
РК
µω
′
∆ = ⋅⋅
п
Р′′∆
2
1п вх
Р СК
µτ ω
∆ = ⋅⋅ ⋅ ⋅
фкп
Р РР∆ =∆ +∆
3600
вх
вх
V
S
υ
=
0,77 0,55 0,42⋅=
ной перегородки ∆Р
тери напора за счет самой перегородки (
перегородку пыли (
по формуле (5.3). Эта величина включает по-
п
) и за счет осевшей на
):
. (5.3)
3.1. Рассчитывают
по выражению (5.4):
, (5.4)
– параметр, характеризующий сопротивление фильтроваль-
где К
п
ной перегородки, м
-1
; µ – динамическая вязкость газа, Па⋅с; ω –
скорость фильтрования, м/с; н – показатель степени, зависящий от
режима течения газа сквозь перегородку (для ламинарного режима
н = 1, для турбулентного больше 1). Пользуясь справочными данными, принимают К
3.2. Определяют величину
= 900⋅106 м-1, ω = 0,04 м/с.
п
по уравнению (5.5):
, (5.5)
где τ – продолжительность фильтровального цикла, с; С
центрация пыли на входе в фильтр, кг/м
ления слоя пыли, м/кг. К
= 5,5⋅109 м/кг для частиц пыли с разме-
1
3
; К1 – параметр сопротив-
– кон-
вх
рами от 10 до 50 мкм, при размере частиц менее 10 мкм – 20–50·10
м/кг, τ = 600 с.
4. Находят гидравлическое сопротивление фильтра в целом по
формуле (5.6):
, (5.6)
9
где ∆Р
– гидравлическое сопротивление корпуса аппарата.
к
4.1. Рассчитывают скорость газа во входном патрубке по фор-
муле (5.7):
где S
– площадь входного патрубка фильтра, равная произведе-
вх
нию длины патрубка на его ширину:
4.2. Определяют гидравлическое сопротивление корпуса аппа-
рата:
, (5.7)
м.
75
2
2
кг
к
Р
ξυ r
⋅⋅
∆=
, (5.8)
общ с ф
Р РР∆ =∆ +∆
d,
м
µ,
10
rг,
м3
1
Древесная
24
2,3
50
22,1
0,013
1,24
2
Угольная
25
3,0
20
20
0,02
1,28
3
Цементная
38
5,2
10
19
0,025
1,29
4
Резиновая
36
8,3 5 21
0,015
1,3 5 Гипсовая
24
4,2
3,5
23
0,01
1,31
6
Известняковая
20
1,5
3,7
18
0,014
0,99
7
Асбестовая
40
1,8
5,6
19,5
0,01
0,6
Пыль горных
пород
9
Кокс
7400
60
3,7
10
19,8
0,016
1,25
Целлюлозные
материалы
где ζ
– коэффициент гидравлического сопротивления корпуса,
к
равный ζ
= 2.
к
5. Исходя из расхода газа и сопротивления установки, общее
гидравлическое сопротивление рассчитывают по формуле (5.9):
. (5.9)
Вопросы и задания
1. Основное назначение фильтрующих пылеуловителей.
2. Какова эффективность фильтрующих пылеуловителей?
3. Опишите конструктивные особенности рукавных фильтров.
4. Перечислите способы регенерации рукавных фильтров.
5. Рассчитайте рукавный фильтр, используя таблицу 5.5, содер-
жащую следующие данные: вид пыли, производительность V, м
3
/ч,
температура отходящего газа t, °С; концентрация пыли на входе в
фильтр С
, г/м3; медианный диаметр частиц пыли d, мкм; динами-
вх
ческая вязкость газа, µ, Па∙с; концентрация пыли на выходе из
фильтра С
тивление установки без фильтра ∆Р
3
кг/м
.
, г/м3; ткань рукава – лавсан; гидравлическое сопро-
вых
= 1000 Па; плотность газа rг,
с
Таблица 5.5
Индивидуальные варианты технологических газов
№
8
10
Вид пыли
V,
3
м
5800
4700
6200
5300
6500
8200
2900
7500
5600
t,
С
,
вх
/ч
о
С
г/м
мк
3
Па∙с,
-6
23 4,6 6 18,6 0,015 1,15
50 2,1 40 22,5 0,02 1,24
76
С
г/м
вых
,
кг/
3
11
Сухие смолы
4700
40
3,4
15
20,4
0,01
1,2
12
Технический
углерод
13
Летучая зола
5700
100
3,9
12
22,4
0,023
1,3
Керамические
красители
Активированный уголь
4400
80 1,6 12 19,7 0,016 1,21
14
15
3800
2900
80 3,1 4,5 22,3 0,01 1,25
30 0,9 14 21,3 0,03 1,27
Рекомендуемая литература
1. Родионов А. И., Кузнецов Ю. П., Соловьев Г. С. Защита
биосферы от промышленных выбросов. Основы проектирования
технологических процессов: учебное пособие для вузов. – М.: Химия; КолосС, 2007. 387 с.
2. Тимонин А. С. Инженерно-экологический справочник. Т. 1. –
Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003. 917 с.
77
6. РАСЧЕТ АБСОРБЕРА
Цель: ознакомление с конструктивными особенностями,
принципом работы и методикой расчета аппаратов, предназначенных для очистки газов методом абсорбции.
Знания и умения, приобретаемые студентом в результате
освоения темы, формируемые компетенции или их части
Практическое занятие направлено на формирование
профессиональных компетенций (ПК-8, ПК-11). Сформировать
способность участвовать в совершенствовании технологических
процессов с позиций энерго- и ресурсосбережения, минимизации
воздействия на окружающую среду (ПК-8). Привить готовность
обосновывать конкретные технические решения при разработке
технологических процессов; научить выбирать технические
средства и технологии, направленные на минимизацию
антропогенного воздействия на окружающую среду (ПК-11).
Актуальность темы
Абсорбционные методы нашли широкое применение для
очистки газов от кислых компонентов (например, от SO
дородов и их производных. При абсорбции происходит взаимодействие между компонентами газа и жидкостью или раствором, в котором содержится вещество, реагирующее с этими компонентами.
В зависимости от особенностей взаимодействия поглотителя и извлекаемых из газа компонентов абсорбционные методы делят на
методы, базирующиеся на закономерностях физической абсорбции, и методы, сопровождающиеся химической реакцией в жидкой
фазе (хемосорбция).
Теоретическая часть
Очистка газовых выбросов заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или
нескольких газовых компонентов смеси жидким поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора. Движущей силой процесса
является градиент концентрации на границе газ-жидкость. Растворенный в жидкости газ за счет диффузии проникает во внутренний
слой абсорбента. Процесс идет тем быстрее, чем больше поверхность раздела фаз, турбулентность потоков и коэффициент диффу-
), углево-
2
78
зии. Решающим условием при выборе абсорбента является растворимость в нем извлекаемого компонента и ее зависимость от температуры и давления. Для улавливания аммиака, хлористого или
фтористого водорода, диоксида серы и некоторых других газов
используется вода.
Контакт газового потока с жидким растворителем осуществляется пропусканием газа через насадочную колонну, барботажем
газа через слой абсорбирующей жидкости или распылением жидкости. В зависимости от реализуемого способа контакта газа и
жидкости различают: насадочные колонны (рис. 6.1), форсуночные
и центробежные скрубберы, скрубберы Вентури, барботажнопенные, тарельчатые и другие скрубберы.
Рис. 6.2. Насадочные абсорберы: а – со сплошной загрузкой насадки;
б – с послойной загрузкой насадки; 1 – поддерживающие решетки;
2 – насадка; 3 – устройство для распределения жидкости;
4 – перераспределитель; 5 – желоб; 6 – патрубок
Задача. Требуется поглощать чистой водой 1 т сернистого га-
за в час из газов обжигательных печей, содержащих 5 об. % SO
(остальное азот). Количество орошающей воды взять на 20 %
79
2
больше минимально необходимого количества. Полноту улавлива-
Количество весовых
вых частях воды
Парциальное давле-
ром, мм.рт.ст.
3805,0760 =⋅=
H
p
145000100
69,0
1000
min
=⋅=L
1742,1145 =⋅=L
*
B
ppp
BB
−=∆
( )
( )
%52,0100
9,01595
9,015
=⋅
−+
−
ния SO
принять за 90 %. Общее давление, под которым ведется
2
поглощение, 760 мм рт. ст. Температура воды 20 °С. Определить
среднюю движущую силу в скруббере (в ат). Растворимость SO
в
2
воде при 20 °С дана в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Растворимость SO
в воде при 20
2
°
С
частей SO2 растворенных в 100 весо-
ние SO2 над раство-
1 0,7 0,5 0,3 0,2 0,15 0,1 0,05 0,02
59 39 26 14,1 8,4 5,8 3,2 1,2 0,5
Решение:
1. Парциальное давление SO
во входящем газе внизу скруб-
2
бера можно рассчитать по формуле (6.1):
мм рт. ст. (6.1)
Из данных таблицы 6.1 следует, что этому давлению соответ-
ствует в растворе (при равновесии) 0,69 кг SO
2. Общее количество поглощаемого SO
на 100 кг воды.
2
– 1000 кг. Отсюда
2
минимальное количество поглощающей воды можно рассчитать по
формуле (6.2):
кг/ч или 145 м3/ч. (6.2)
3. Действительное количество поглощающей воды находят по
формуле (6.3):
м3/ч. (6.3)
4. Движущая сила процесса абсорбции наверху скруббера
(в мм рт. ст.) рассчитывается по формуле (6.4):
. (6.4)
5. Объемный процент SO
определяют из соотношения (6.5):
в выходящем из скруббера газе
2
, (6.5)
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]