Расчет рукавного фильтра
На основе технологических расчетов выбрать рукавный фильтр для очистки вентиляционных выбросов по следующим исходным данным.
. Тип рукавного фильтра - ФРО;
. Объемный расход очищаемых газов L= 5000 м3/ч;
. Температура газов tг = 45 оС;
. Концентрация пыли в газе Снач= 8 г/м3;
. Медианный диаметр частиц пыли dч = 35 мкм;
. Конечное содержание пыли Скон≤ 0,39 г/м3;
. Состав пыли - мел.
. Способ регенерации - обратная продувка и встряхивание.
Решение
Выбор фильтра осуществляется в зависимости от расхода очищаемого газа, его температуры, физических и химических свойств пыли, влажности и режима работы.
Нормативная газовая нагрузка для пылевидного технического углерода составляет gн = 2,60 м3/(м2·мин).
В соответствии с табл.П.1 для температуры газов tг =45 оС в качестве фильтрующего материала выбираем сукно.
Значения коэффициентов С1, С2, С3, С4 и С5 принимаем по табл.2.2 - С1 = 0,80; табл.2.3 - С2 = 1,02; табл.2.4 - С3 = 1,00; табл.2.5 - С4 = 0,886; табл.2.6 - С5 = 1,50, соответственно.
.Определяем удельную газовую нагрузку
g = gн·С1·С2·С3·С4·С5= 2,6·0,8·1,02·1,0·0,886·1,5 = 2,76 м3/(м2·мин)
2. Рассчитываем площадь фильтрующих элементов
= 
= 30,19 м2
Принимаем типоразмер фильтра ФРО-31 с площадью фильтрующей поверхности F =31 м2, т.к. производительность этого фильтра нам подходит.
. Рассчитываем скорость фильтрования
Wф = 
= 
= 0,025 м/с
4. Рассчитываем скорость движения очищаемого газового потока на входе в аппарат исходя из заданного объемного расхода L и площади сечения входного отверстия фильтра Fвх
Wвх = 
= 
= 15,56 м/с
5. Гидравлическое сопротивление корпуса аппарата определяем по формуле:
= 
= 2,5∙ 
= 336,54 Па.
|
|
Здесь 
=2,5 - коэффициент гидравлического сопротивления корпуса аппарата (принимается одинаковым для всех вариантов заданий); 
- плотность сухого воздуха, определяется в зависимости от tг по табл.2.7.
. Время фильтрации соответственно равно
=4,76/0,025= 190,4 
3,17 м.
7. Гидравлическое сопротивление фильтрующих элементов
= 
+ 
= 1200∙106·19,35∙10-6·0,025+ 6,5·109∙19,35∙10-6∙190∙8∙10-3∙0,0252 = 699,99 Па
8. Гидравлическое сопротивление рукавного фильтра
∆Р = ∆Рк + ∆Рп = 336,54+ 699,99= 1036,53 Па 1,04 кПа
Данное значение гидравлического сопротивления ∆Р < ∆Рдоп= 3,5 кПа, следовательно данный фильтр соответствует допустимому рабочему режиму.
. Эффективность пылеулавливания
= 
= 95,1%
10. Количество входящей пыли
Мнач = L·Снач = 
= 6,22 г/c
11. Количество уловленной пыли после очистки в фильтре
ΔМ= Мнач·η = 6,22·0,951= 5,91 г/c
. Количество пыли, выбрасываемой в окружающую среду
Мкон = Мнач - ΔМ = 6,22 - 5,91 = 0,31 г/с
Расчет циклона
Обосновать выбор марки циклона, определить конструктивные размеры и эффективность очистки для вентиляционных выбросов с пылью по следующим исходным данным.
. Расход газов от источника выбросов L=500 м3/ч;
. Температура газа tг=70 оС;
. Состав пыли - гипс;
. Плотность частиц пыли ρч = 1800 кг/м3;
. Дисперсный состав пыли, dч = 6 мкм, lgσч= 0,33
. Концентрация пыли в выбросе Свх=180 г/м3;
. Оптимальная скорость движения газов в циклоне Wопт=4,4 м/с;
. Избыточное давление газа перед циклоном Рц=150 Па;
Решение:
Для улавливания отходов деревообработки обычно используются циклоны конструкции Гидродревпрома типа Ц или УЦ. Выбираем циклон типа Ц, типоразмерный ряд которого приведен в табл.П.11.
|
|
. Определяем расход газа при рабочих условиях
газовый поток циклон скруббер
= 
=628,21 м3/ч
2. Плотность газов при рабочих условиях, принимая нормальное атмосферное давление воздуха равным 
=101300 Па, и плотность воздуха при температуре 20 оС 
= 1,205 кг/м3, находим по формуле
= 
=0,961 кг/м3
3. Рассчитываем необходимую площадь сечения циклона
= 0,032 м2
4. Задаваясь количеством циклонов N, определяем диаметр аппарата, который не должен превышать максимальное значение диаметра в типоразмерном ряду заданного типа циклонов. В первом приближении принимаем N=1
= 
= 0,096м
5. Для рассчитанного диаметра аппарата принимаем марку Ц-250 с диаметром D = 250 мм и вычисляем действительную скорость газа в циклоне
= 
= 2,83 м/с
Данная скорость попадает в 15% диапазон 
= 3,5 м/с, и, следовательно, удовлетворяет техническим условиям эксплуатации циклона. Исходя из вида пыли (гипс) окончательно выбираем один циклон марки Ц-250 из табл.П.11 приложения.
. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления циклона, принимая 
=210; К1 = 0,94 (табл.П.8); К2 = 0,88; для единичного циклона К3 = 0
= 0,94·0,82·210 + 0 = 161,87
7. Находим потери давления и сравниваем их с допустимыми потерями давления в циклоне ∆Рдоп приведенными в табл.П.6 приложения
= 0,5·161,87·0,961·3,962 = 1219,69Па 
∆Рдоп=1500 Па
По гидравлической характеристике (потери давления) выбранный типоразмер циклона соответствует техническим нормам эксплуатации.
|
|
. Для определения фактической эффективности очистки газа в выбранном циклоне Ц-250 определяем медианную тонкость очистки газа при рабочих условиях, принимая расчетные параметры эффективности по табл.П.18 приложения: 
= 4,12 мкм; 
= 0,91 м; 
= 3,5 м/с; 
= 800 кг/м3;
=20,6·10-6, Па·с
= 
=1,56 мкм
9. Определяем параметр Х и с учетом данных табл.П.19 значение нормальной функции распределения Ф(Х) = 0,136
= 
= 
= -1,1
10. Эффективность очистки газа в выбранном циклоне составляет
= 
=56,8%
11. Количество древесной стружки на входе в циклон
Мнач = L·Свх = 
= 25 г/c
12. Количество уловленной в циклоне древесной стружки
ΔМ= Мнач·η = 25·0,56= 14 г/c
13. Количество стружки, выбрасываемой в окружающую среду
Мкон = Мнач - ΔМ = 25 - 14 = 11 г/с
Проведенный расчет показывает достаточно большое количество выбросов в окружающую среду. Следовательно, данный циклон целесообразно использовать только как аппарат первой ступени очистки в сочетании с другими пылеуловителями, например, фильтрами.
Расчет пенного пылеуловителя
Определить основные технологические и конструктивные характеристики пенного пылеуловителя с провальными тарелками по следующим исходным данным:
.Тип аппарата - ПВП
.Объемный расход очищаемых газов L= 80000 м3/ч;
.Температура газов - tг =200 оС;
.Температура воды tводы= 10 оС;
.Давление газа в пылеуловителе Рап = 600 Па;
.Плотность частиц пыли - ρч=1800 кг/м3;
. Начальная концентрация пыли в газе - Свх= 6,6 г/м3;
. Конечная концентрация пыли в газе - Свых = 0,53 г/м3;
. Вид пыли - зола
Решение
.Определяем плотность очищаемых газов при рабочих условиях
= 
= 0,751 кг/м3.
= 1,293 кг/м3 - плотность воздуха при нормальных условиях.
.Рассчитываем площадь поперечного сечения скруббера, принимая скорость газа Wг = 4,5 м/с
= 
= 4,94 м2 
3.Находим диаметр корпуса аппарата
= 
= 2,51 м
По рассчитанному диаметру и производительности выбираем марку пенного пылеуловителя ПВП-90, и по стандартному диаметру Dст = 2,8 м рассчитываем фактическую площадь сечения аппарата.
=0,785·2,82 = 6,15м2
.Уточняем скорость газа в пылеуловителе
= 
= 4,07 м/с
Данная скорость движения газа в аппарате попадает в допустимый диапазон скоростей и может быть принята в качестве расчетной.
.Определяем расход жидкости на орошение аппарата. Плотность орошения принимаем по табл.П.22 приложения, gж = 6,8·10-3 м3/м2·с
=0,0068·6,15 = 0,042 м3/с
6.Площадь свободного сечения решетки рассчитываем по формуле
= 12· 
12·4,070,35·0,00680,16·0,0080,37·0,4-0,465·1000-0,53 = 0,058 м2
Принимаем диаметр отверстий в решетке 
=8 мм; высоту пенного слоя на решетке Нп = 400 мм; плотность орошающей воды 
= 1000 кг/м3.
.Принимаем коридорную разметку перфорации на полке. Расстояние между отверстиями решетки, соответственно равно
= 0,008· 
= 0,03 м
8.Определяем гидравлическое сопротивление сухой решетки. Для трубчатой решетки рекомендуется принимать значение коэффициента местного сопротивления 
=2,67 [1]
= 
= 
= 503,3 Па
9.Гидравлическое сопротивление слоя пены, с учетом рекомендованного в [1] значения а = 4,15, составляет
= 4,15·4·1000·4,072= 274977 Па
10. Гидравлическое сопротивление корпуса аппарата рассчитывается по формуле Дарси. Принимаем коэффициент гидравлического сопротивления аппарата равным 
=15 [1]
=0,5·15·4,07 2·0,751 = 93 Па
11. Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения для перфорированной решетки определяется по формуле
= 
= 54 Па,
Принимаем по табл.П.24 приложения при tводы= 10 оС, 
= 10,8·10-2, Н/м.
. Общее гидравлическое сопротивление пенного аппарата соответственно равно
= 
+ 
+ 
+ 
= 503,3 + 274977 + 93 + 54 = 275627,3 Па
13. Удельная величина поверхности раздела фаз, отнесенная на 1 м2 решетки, составляет
А = 
14. Фракционная эффективность очистки пылегазовых выбросов в пенном скруббере оценивается по формуле
, %
. Определяем общую эффективность очистки газов от пыли
= 
= 95,46 %
| № п/п | Размер частиц   , мкмДоля фракции Ф,%А  ,%
| |||
| 0,522 | 98,83 | |||
| 0,217 | 97,55 | |||
| 0,144 | 96,55 | |||
| 0,06 | 92,81 | |||
| 0,034 | 88,43 | |||
| 0,5 | 0,02 | 81,96 | ||
| 0,1 | 0,005 | 42,88 |
16. Требуемая степень очистки по заданию составляет
= 
= 91,97 %
Выбранный аппарат превышает необходимую степень очистки газов и, следовательно, может быть рекомендован для применения в заданных условиях.
Литература
1. Ратушняк Г.С., Лялюк О.Г. Засоби очищення газових викидів: навчальний посібник. - ІВНВКП «Укргеліотех», 2009.-204 с.
2. Балабеков О.С., Балтаев Л.Ш. Очистка газов в химической промышленности.- М.: Химия,1991.-252 с.
. Вальдберг А.Ю. Технология пылеулавливания. - Л.: Машиностроение, 1995.- 423 с.
. Качан В.Н., Акишина А.Г. Теоретические основы очистки воздуха. -Макеевка: Дон РАСА, 2003.-130 с.
. Константинов З.И. Защита воздушного бассейна от промышленных выбросов.- М.: Стройиздат,1981.-104 с.
. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха.- М.:Стройиздат,1998.-653 с.
. Сандуляк А.В. Новое в технике и технологии физических методов очистки жидкостей и газов.- К.: Вища школа, 1998.- 55 с.
. Ужов В.Н. Очистка промышленных газов от пыли. - М.: Химия,1991.- 362с.
. Вальберг А.Ю. Технология пылеулавливания. - Л.: Машиностроение, 1985.- 423 с.
. Пирумов А.И. Обеспылевание воздуха. - М.: Стройиздат, 1998.-296 с.
. Швыдкий В.С., Ладыгичев М.Г. Очистка газов: Справочное издание. - М.: Теплоэнергетика, 2002.- 640 с.
. Старк С.Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве. - М.: Металлургия, 2007.- 400 с.