Oxorona_atmosfernogo_povitria / Vetoshkun_Puloo4ustka
.pdfЭффективность очистки запыленного воздуха каждой ступенью пылеулавливающей установки εст. определяют по формуле:
εст = |
Gф1εф1 +Gф2εф2 +... +Gфnεфn |
% , |
(8.7) |
|
|||
|
∑Gфn |
|
где Gф1, Gф2,..., Gфn - содержание каждой фракции пыли, %; ε1, εф2,…, εфn - фракционная эффективность улавливания пыли данной фракции, %; ΣGФN - суммарное количество пыли, %, поступившей на очистку в данной ступени.
Эффективность 1-ой ступени по формуле (8.7), по данным табл.8.1. равна:
ε = 0,1.90 +1,0.95 + 2,0.98 +9,4.99,2 +17,5.99,5 + 70.100 = . I 99,74%
100
Остаточное содержание пыли по массе в воздухе после 1-ой ступени очистки:
СI = 5100 (1 - 0,9974) = 13,26 мг/м3.
Фракционный состав пыли перед 2-ой ступенью очистки (в %) находят по формуле:
GфI n = |
Gфn (100 −εIфn ) |
% , |
(8.8) |
|
100 |
||||
|
|
|
где εIфn - фракционная эффективность 1-ой ступени, табл. 8.1, столбец3. Результаты расчета по формуле 8.8 приведены в табл. 8.1, столбец 5. Определяем эффективность очистки воздуха2-ой ступенью установки
ε = 0,01.99 + 0,05.99,6 + 0,04.99 + 0,075.100 + 0,088.100 = . II 0,263 99,73%
Остаточное содержание пыли по массе в воздухе после 2-ой ступени очистки:
CII = CI (1−εII ) =13,26(1− 0,9973) = 0,0358 0,04 мг/м3.
При допустимом остаточном содержании пыли в воздухе Сост. = 1,2 мг/м3 полученноезначениеСII = 0,04 мг/м3 удовлетворяет требованиям.
Таким образом, пылеулавливающее оборудование для двухступенчатой очистки запыленного воздуха выбрано правильно.
Гидравлическое сопротивлениеустановки Hо6щ. определяем поформуле:
Hобщ = H I + H II ,
где HI - гидравлическое сопротивление 1-ой ступени, которое вычисляется по формуле
H I = ς |
ρгv2 |
. |
|
2 |
|||
|
|
Для циклона с конусом-коагулятором коэффициент гидравлического сопротивления равен 6,2. Принимаем циклон с конусом-коагулятором
201
производительностью L = 7000 м3/ч с размером входного патрубка 225×450 мм.
Скорость воздуха на входе в циклон
v = |
7100 |
=19,5 |
м/с. |
3600.0,225.0,45 |
Принимаем плотность воздуха при температуре 20°С равную ρг = 1,2 кг/м3.
Тогда
H I = 6,2. |
1,2.19,52 |
=1444 Па. |
|
||
2 |
|
НII - гидравлическое сопротивление 2-ой ступени, по данным экспериментальных испытаний, равно 380 Па. Следовательно, общее гидравлическое сопротивление установки
Hобщ =1444 +380 =1824 Па.
Совершенствование пылеулавливания - непрерывный процесс, являющийся составной частью технического прогресса. Он обусловлен все возрастающими экологическими и санитарно-гигиеническими требованиями и основан на достижениях во многих областях науки и техники.
202
Приложение Краткие характеристики пылеуловителей
Конструктивные и эксплуатацион- |
Условия применения |
ные особенности аппарата |
|
|
|
1 |
2 |
Сухой горизонтальный электрофильтр
Конструктивно сложнее и дороже |
В разных модификациях применим до |
|||
других |
аппаратов. |
Металлоемок. |
350-400°С. Хорошо улавливает пыли с |
|
Требует |
квалифицированного |
об- |
УЭС 104-1010 Ом см. Характерная ско- |
|
служивания. Резко |
реагирует |
на |
рость газа 0,8-1,2 м/с. время пребывания |
|
нерегламентные изменения состава |
газа в активной зоне 8-20 с; остаточная |
|||
и характеристик очищаемых газов. |
запыленность 50-150 мг/м; присутствие |
|||
|
|
|
|
газах конденсата недопустимо. |
|
|
Сухой вертикальный электрофильтр |
Особенности в основном те же, что |
Используется на стесненных промпло- |
и у горизонтального фильтра, но |
щадках, а также для очистки взрыво- |
главным отличием является только |
опасных смесей. Характерная скорость |
одно поле против двух или более у |
газа 0,7-0,8 м/с. время пребывания газа в |
горизонтального. |
активной зоне 7-10 с. Остаточная запы- |
|
ленность в 1,5-2 раза выше, чем у гори- |
|
зонтального фильтра. |
Мокрый вертикальный электрофильтр
Конструктивно проще двух преды- |
Применим в основном для улавливания |
|||
дущих поскольку не имеет меха- |
брызг и туманов кислот либо тонких |
|||
низмов отряхивания. Имеются ва- |
твердых частиц смеси с туманом. Тем- |
|||
рианты коррозионностойкого ис- |
пературе газа обычно ниже точки росы. |
|||
полнения (из спецсталей или свин- |
Характерная скорость газа 0,7-1,0 м/с. В |
|||
ца). |
Разрабатывается |
вариант |
с |
остальном условия применения анало- |
электродами из пластмасс. |
|
гичны предыдущим. |
||
|
|
Скруббер |
- электрофильтр |
|
Комбинация из двух |
аппаратов |
в |
Применим для тонкой очистки газов (до |
|
общем корпусе: нижняя зона - на- |
остаточной запыленности 10-15 мг/м). |
|||
садочный скруббер, верхняя - мок- |
Скорость газа в активной части 0,6-0,8 |
|||
рый |
трубчатый электрофильтр. |
м/с. Целесообразна установка после |
||
Корроэионностойкого |
исполнения |
обычных сухих электрофильтров в ка- |
||
не имеет. Конструктивно несложен, |
честве хвостового доочистителя. В свя- |
|||
механизмов отряхивания не преду- |
зи с наличием двухъярусной насадки в |
|||
смотрен. |
|
|
газораспределительных решетках не |
|
|
|
|
|
нуждается. |
203
1 |
|
2 |
|
Полый скруббер полного испарения |
Комплектуется форсунками очень Назначение - кондиционирование сухих тонкого или тончайшего распыла, газов перед подачей их в сухие элекперед которыми устанавливаются трофильтры с целью снижения УЭС дополнительные фильтры для запыли. При относительно невысокой держки взвесей. От коррозии затемпературе газа (200°С и ниже) нуждащищается керамикой; как вариант - ется в хорошо отлаженной автоматике с подслоем из полиизобутилена регулирования расхода воды. При более или других пластмасс. высоких температурах возможно регу-
лирование отключением части ярусов форсуночных коллекторов. Требует эффективных встроенных газораспределительных устройств.
Скруббер с неподвижной насадкой
Обычно имеет от 1 до 3 ярусов наИспользуется для теплообмена, абсорб- |
|
садок. Орошение форсунками груции и пылеулавливания (степень очист- |
|
бого или среднего распыла. В газоки от пыли не превышает 50-60%). Ин- |
|
распределительных устройствах не тенсивность массообмена значительно |
|
нуждается. Защита от коррозии - ниже, чем у барботажных аппаратов. |
|
керамика, как вариант - с подслоем Требует эффективного брызгоулавлива- |
|
из полиизобутилена или |
других ния (встроенного брызгоуловителя или |
пластмасс. |
самостоятельного аппарата). |
Скруббер с подвижной плавающей насадкой |
Насадка - из легких пластмассовых |
Область применения четко не очерче- |
|
шариков, помещенных между двумя |
на. Может применяться для абсорбции, |
|
решетками, нижней и верхней (огра- |
пылеулавливания и теплообмена в лю- |
|
ничительной). Нужны газораспреде- |
бых отраслях производства. Скорость |
|
лительные устройства, иначе газ бу- |
газа около 5-6 м/с, уточняется при на- |
|
дет идти через насадку одной сторо- |
ладке. |
Интенсивность массообмена |
ной. Орошение форсунками грубого |
средняя |
между скруббером с непод- |
или среднего распыла. |
вижной насадкой и барботажным ап- |
|
|
паратом. Требует после себя интен- |
|
|
сивного брызгоулавливания. |
204
1 |
2 |
|
Пенный аппарат со |
стабилизатором слоя пены |
|
|
|
|
Имеет одну или несколько (до трех) Область применения четко не очерче- |
|
пено-образующих решеток. Стабина. Используется для теплообмена, |
|
лизатор (простая конструкция, |
не улавливания пыли и абсорбции газов |
допускающая "сваливания" пены к (паров); успешно используется также |
|
одному краю решетки) делает струкдля тумано-улавливания. Наибольшее |
|
туру пенного слоя более равномерчисло решеток применяется для тепло- |
|
ной и устойчивой. |
обмена; для пылеулавливания доста- |
|
точно одной. |
|
Труба Вентури |
Аппарат с ярко выраженной зависи- |
Область применения практически не |
|||||
мостью |
степени |
улавливания |
от |
ограничивается. Имеет широкое меж- |
||
энергозатрат. Конструктивные вари- |
отраслевое применение для абсорбции, |
|||||
анты; с |
круглой |
или щелевидной |
кондиционирования газов, пыле- и ту- |
|||
горловиной; |
с форсуночным |
или |
маноулавливания: при высокой темпе- |
|||
пленочным |
орошением; |
с регули- |
ратуре газа целесообразно устанавли- |
|||
руемым и нерегулируемым сечением |
валть перед трубой испаритель для по- |
|||||
горловины. Характерен невысокими |
следующей вторичной конденсации |
|||||
капитальными и весьма значитель- |
пара на улавливаемых частицах. Ско- |
|||||
ными |
энергозатратами. |
Степень |
рость газа от 40-50 до 150-160 м/с, |
|||
улавливания зависит от затрат энер- |
удельное орошение от 0,1 до 1,0 л/м. |
|||||
гии и удельного орошения. Горло- |
Требует после себя высокоэффектив- |
|||||
вина подвержена абразивному изно- |
ного брызгоулавливания. Допускается |
|||||
су, иногда изготавливается из изно- |
компоновка в батареи по 2, 4,6 и 8 труб |
|||||
состойкого чугуна. |
|
|
|
с общим входом и выходом газа. |
||
|
|
|
|
Циклон |
прямоточный |
|
Удобен |
для |
футеровки, |
допускает |
Обычно используется в качестве пред- |
||
высокую (до нескольких кг/м3) за- |
варительной ступени перед последую- |
|||||
пыленность газа на входе. Конструк- |
щими -аппаратами. Скорость газа (в |
|||||
тивно прост, не требует квалифици- |
плане) до 8 м/с, коэффициент сопро- |
|||||
рованного изготовления и обслужи- |
тивления около 50, степень улавлива- |
|||||
вания. |
|
|
|
|
|
ния 50-60%. |
205
1 |
|
2 |
|
Циклоны НИИОГАЗ |
Делятся на три группы: низкоэффек- |
Пригодны для широкого межотрасле- |
|||
тивные (ЦН-24), среднеэффективные |
вого применения и для решения любых |
|||
(ЦН-15, ЦН-11), |
высокоэффектив- |
задач циклонного пылеулавливания |
||
ные (СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СЦН- |
Компонуются в группу (от 2 до 10 ап- |
|||
40). Не футеруются, подвержены аб- |
паратов в группе). Возможна последо- |
|||
разивному износу. |
|
вательная установка как разных, так и |
||
|
|
одинаковых |
циклонов. |
Температура |
|
|
газа до 400-450°С, условная скорость |
||
|
|
от 1,5 до 5,0 м/с, коэффициент сопро- |
||
|
|
тивления от 75 до 500-1000 (в зависи- |
||
|
|
мости от типа циклона). Абсолютно |
||
|
|
недопустимы |
подсосы |
воздуха через |
|
|
бункер. |
|
|
|
Батарейные циклоны |
|
|
Имеют конструктивно простые ци- |
Область применения не ограничивает- |
|||
клонные элементы, которые |
могут |
ся. Температура газа до 400-450°С. По |
||
быть изготовлены из чугунного или |
степени чугунного или каменного ли- |
|||
каменного литья. |
Имеется |
много |
тья, улавливания не имеют преиму- |
|
конструктивных |
модификаций, в |
ществ перед циклонами НИИОГАЗ, но |
||
том числе с рециркуляцией воздуха |
более |
стойки к абразивному износу. |
||
и его промежуточной очисткой в ре- |
Могут |
эксплуатироваться как само- |
||
цикле. Требуют тщательной герме- |
стоятельно, так и в качестве первой |
|||
тизации во избежание беспорядоч- |
ступени перед последующими аппара- |
|||
ных перетоков газа в обход циклон- |
тами. |
|
||
ных элементов. |
|
|
|
|
Струйный(эжекторный) газопромыватель
Принцип действия аналогичен труРазработана в основном для целлюлозбе. Вентури, на основное количество но-бумажной промышленности. Метоэнергии подводится не с потоков гадика расчета составлена применительза, а со струями жидкости от насосов но к этой области применения. Сковысокого давления (≈106 Па). Энеррость газа в горловине до 26-30 м/с, гия струй тратится частично на очиудельное орошение 8-10 л/м3. В некостку, частично - на создание за счет торых случаях применяется в других эжекции тяги (напора) в сети. Стеотраслях промышленности.
пень очистки на 25-30% (отн.) ниже, чем у трубы Вентури.
206
1 |
|
2 |
|
Рукавный фильтр с обратной продувкой |
Конструктивно прост, что облегчает |
Применим для очистки от пыли боль- |
|
создание единичных аппаратов с |
ших объемов газа. Температура газа |
|
большой фильтровальной поверхно- |
определяется термостойкостью ткани. |
|
стью (в СССР до 24 000 м2 в одном |
Режимы фильтрации и |
регенерации |
корпусе). В мировой практике об- |
достоверной расчетной |
основы не |
ратная продувка считается устарев- |
имеют, поэтому их следует принимать |
|
шим методом регенерации, посколь- |
с запасом по данным аналогов или ре- |
|
ку она пригодна лишь для хорошо |
комендациям НИИ, а затем уточнять |
|
отряхиваемых пылей и не допускает |
при наладке. |
|
высоких скоростей фильтрации (не |
|
|
выше 0,5-0,9 м/мин). Ткани повы- |
|
|
шенной плотности непригодны. |
|
|
Рукавный фильтр с импульсной регенерацией |
|
Наиболее распространенный в Рос- |
Применим во всех отраслях производ- |
|||
сии тип фильтра, однако имеет огра- |
ства. Скорость фильтрации до 1,6-1,8 |
|||
ниченную фильтровальную поверх- |
м/мин. Начальная запыленность (по |
|||
ность в единичном аппарате (при- |
паспортным данным) до 50 г/м, однако |
|||
мерно на порядок меньше предыду- |
целесообразно устанавливать перед |
|||
щего). Это связано со сложностью |
фильтром циклон, улавливающий 60- |
|||
разводки |
импульсных |
трубок |
по |
70% пыли, - это значительно удлиняет |
большому |
количеству |
рукавов |
и |
срок службы рукавов. |
трудностями обслуживания возду- |
|
|||
хораспределительного хозяйства. |
|
|
Рукавный фильтрсо струйной регенерацией
Обладает мощной системой регенеОсновная область применения - тонкая рации, благодаря чему плотность очистка газов в цветной металлургии. ткани может быть значительно поТребует высокой культуры обслуживышена, а скорость фильтрации - вания, постоянного поддержания медоходит до 4-4,5 м/мин при остаточханизма регенерации в исправном соной запыленности 3-5 мг/м и ниже стоянии.
(до 1 мг/м). Недостаток: сложная механическая система регенерации.
207
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
Рукавный фильтр с |
регенерацией встряхиванием |
|
|
|||||
Используется |
относительно редко |
Применение |
межотраслевое |
(кроме |
||||||
ввиду малой эффективности регене- |
специальных фильтров для асбестовой |
|||||||||
рации. Известны три способа отря- |
промышленности). Вид и артикул тка- |
|||||||||
хивания; |
покачивание |
рукава |
без |
ни - в его зависимости от конкретных |
||||||
изменения натяжения и формы (для |
условий применения. Скорость фильт- |
|||||||||
тканей, плохо работающих на из- |
рации до 1,0-1,3 м/с за исключением |
|||||||||
лом), волнообразное (например, |
ас- |
стеклоткани (до 0,45 м/мин). |
|
|
||||||
бестовой промышленности), "пру- |
|
|
|
|
|
|||||
жинное" (колебания верха рукава в |
|
|
|
|
|
|||||
вертикальном направлении). |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Рукавный фильтр с |
регенерацией встряхиванием |
|
|
||||||
|
|
в сочетании с обратной продувки |
|
|
|
|||||
Наиболее |
старая конструкция, |
до |
Применение |
межотраслевое, |
с |
пре- |
||||
сих пор сохранившаяся в ряде мо- |
имущественным |
использованием в |
||||||||
дификаций. Принцип |
ее действия |
промышленности |
строительных |
мате- |
||||||
состоит в том, |
что одновременно с |
риалов. Могут с успехом применяться |
||||||||
"пружинным" отряхиванием подает- |
за цементными мельницами, сушиль- |
|||||||||
ся сухой подогретый (в специальных |
ными барабанами и другими источни- |
|||||||||
калориферах) |
воздух |
на обратную |
ками выбросов. |
|
|
|
||||
продувку. Эффект суммируется с |
|
|
|
|
|
|||||
эффектом продувки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
208
Литература
1.Охрана окружающей среды. /Под ред. С.В.Белова. - М.: Высшая школа, 1991.
2.Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. – М.: Химия, 1989.
3.Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности (Основы энвайронменталистики). - Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2000.
4.Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. В 3-х т. Т.1. – Калуга: Изд-во Н.Бочкаревой, 2003. – 917 с.
5.Тимонин А.С. Основы расчета и конструирования химикотехнологического и природоохранного оборудования: Справочник: В 3 т. Т.2. Калуга: Изд-во Н.Бочкаревой, 2002.
6.Штокман Е.А. Очистка воздуха. - М.: Изд-во АСВ, 1999.
7.Зиганшин М.Г., Колесник А.А., Посохин В.Н. Проектирование аппаратов пылегазоочистки. – М.: «Экопресс – 3М», 1998.
8.Защита атмосферы от промышленных загрязнений. В 2-х ч. Ч.1: /Под ред. Калверта С., Инглунда Г.М. - М.: Металлургия, 1988.
9.Систер В.Г., Муштаев В.И., Тимонин А.С. Экология и техника сушки дисперсных материалов. – Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 1999.
10.Страус В. Промышленная очистка газов. – М.: Химия, 1981. 11.Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-
технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов. /А.И.Родионов, Ю.П.Кузнецов, В.В.Зенков, Г.С.Соловьев. – М.:
Химия, 1985.
12.Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю., Мягков Б.И., Решидов И.К. Очистка промышленных газов от пыли. – М.: Химия, 1981.
13.Очистка промышленных газов от пыли. /Ужов В.Н. и др. М.: Химия, 1985.
14.Справочник по пыле- и золоулавливанию. /Под ред. Русанова А.А. — М.: Энергоатомиздат, 1983.
15.Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. — М.: Стройиздат, 1974. 16.Алиев Г.М.-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных га-
зов. — М.: Металлургия, 1986.
17.Белевицкий А.М. Проектирование газоочистительных сооружений. –
Л.: Химия, 1990.
18.Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987.
209
19.Квашнин И.М., Юнкеров Ю.И. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу промышленными предприятиями. - Пенза: ПГАСА, 1998. 173 с.
20.Еремкин А.И., Квашнин И.М., Юнкеров Ю.И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. - М.: Ассоциация строительных Вузов, 2000. - 176 с.
21.Арбузов В.В. Экологические основы охраны атмосферы. Учебное пособие, Пенза, МАНЭБ, 1998.
22.Алиев Г.М.-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов.
210