Оглавление
Введение
1. Анализ схем очистки пылей,образующихся на свинцовом производстве
2. Пылеулавливающее оборудование
3. Расчет размеров аппаратов,используемых для очистки выбросов от свинцовой пыли
Заключение
Список использованной литературы
Приложение 1
Приложение 2
/>Введение
В настоящее время существуют различные схемы очистки газов ивоздуха от пыли. Большей частью это многоступенчатые схемы, состоящие из несколькихстадий. Они включают в себя аппараты различного принципа действия и конструктивногоисполнения. В производстве образуются тысячи и сотни тысяч кубометров газов, отличающихсядруг от друга по составу, по степени запыленности и другим параметрам, но, тем неменее, требующих очистки.
Не существует универсальных аппаратов, чистящих все и в любыхусловиях. Существуют различные виды очистных установок, работающих в определенныхрежимах, очищающих от определенного типа загрязнения, с определенной эффективностьюочистки. Поэтому подобрать правильную схему, позволяющую очистить заданный газ сзаданной эффективностью, — нелегкая задача. Для этого необходимо иметь представлениео существующих установках, о принципах и условиях их работы, необходимо собратьих в схему, которая была бы достаточно простой и недорогой и при этом эффективной.
Существует много методик для теоретического расчета аппаратови схем очистки газов от пыли. Но, к сожалению, теоретические расчеты не могут датьгарантию успешной их работы. Необходима проверка работы аппарата или схемы в производственныхусловиях.
При выборе аппаратов, входящих в схему, необходимо обязательноучитывать их технологические особенности и режимы работы. Так как при несоблюденииправил эксплуатации, при перегрузках не только снижается эффективность улавливанияпыли, но и повышается износ оборудования.
/>1. Анализ схем очистки пылей,образующихся на свинцовом производстве
Токсичность свинцовойпыли предопределяет особую важность очистки отходящих газов при производстве свинца.Основными источниками пылевыделения в свинцовом производстве являются агломерационныемашины, шахтные печи, купеляционные печи и шлаковозгоночные установки.
Обеспыливаниеотходящих газов агломерационных машин.
В настоящее времяв свинцовом производстве применяют агломерационные машины двух типов: с просасываниеми с дутьем снизу. От последних отходят газы двух видов: богатые (5-6 % SO2), пригодные для получения серной кислоты, и бедные(1,5 — 2,0 %), использование которых для этой цели нерентабельно.
Во всех случаяхгазы содержат пыль, для улавливания которой необходимы ступенчатые схемы очистки.В качестве первой ступени для отделения крупной пыли обычно применяют циклоны. Некоторыехарактеристики газов и пыли приведены в табл.1.1.
Таблица 1.1.
Основные характеристики газов и пыли агломерационных машинсвинцового производства. Характеристика Агломерационные машины с просасыванием
с дутьем снизу 1
Температура газов,°С
Запыленность газов, г/м3
Содержание SO2 в газе, % (объемн.)
Концентрация пыли в газах перед пылеуловителем тонкой очистки, г/м3
Содержание металлов в пыли после пылеуловителей тонкой очистки, % (по массе):
свинец
цинк
медь
кадмий
сера
130-180
1,5-2,5
0,5-1,5
1,0-1,5
50-60
3-9
0,4-0,8
1-13
5-12
200-250/470-520
12,5/11,8
5-6/1,5-2,0
8,1/3,5
50-60
3-9
0,4-0,8
1-13
5-12
1 В числителе — богатые газы, в знаменателе — бедные газы.
Пыль агломерационныхмашин мелкая, преимущественно возгонного происхождения, средний размер частиц 0,5- 1 мкм.
Химический составпыли (оксиды свинца, цинка и сернистый свинец) предопределяет ее высокое удельноеэлектрическое сопротивление (УЭС > 1011 Ом·см).
На практике обычноприменяют два способа очистки: в электрофильтрах и рукавных фильтрах.
Мокрые способы очисткинежелательны вследствие возможности интенсивной коррозии оборудования, связаннойс образованием серной кислоты.
Агломерационныемашины с просасыванием. При применении электрофильтров необходима предварительнаяподготовка газа, включающая его охлаждение до 70-75°С и увлажнение до относительнойвлажности 90-95 %, для чего перед электрофильтром ставят полый скруббер (рис.1.1,а).
При этих условияхтемпература газа близка к точке росы и возможна конденсация паров слабой сернойкислоты в электрофильтре и газопроводах, чего не следует допускать.
Скорость газа вактивной зоне электрофильтра не должна превышать 0,7-0,8 м/с.
/>
Рис. 1.1 Схемы, применяемые дли тонкого обеспыливания газовагломерационных машин, работающих с просасыванием: а — с сухим электрофильтрами;б — с тканевыми фильтрами.
1 — агломашина; 2 — циклон; 3— эксгаустер; 4 — полый скруббер; 5 — сухой электрофильтр;
6— дымосос; 7 — дымовая труба; 8 — рукавный фильтр;9 — подсос воздуха.
При тонкой очисткегазов агломерационных машин, работающих с просасыванием в рукавных фильтрах, основнымтребованием является поддержание температуры перед входом в фильтр на уровне, допустимомдля применяемой ткани (рис.1.1, б). Регулирование температуры осуществляют подсосомвоздуха, так как применение поверхностных охладителей из-за низкой температуры газовнецелесообразно, а впрыскивание воды опасно из-за возможности появления в газахкапель серной кислоты.
Эксплуатационныеданные по одной из установок с тканевыми фильтрами типа РФГ (ткань ЦМ) с рабочейповерхностью 560 м2:
Количество газов,тыс. м3/ч 60-70
Температура газов,°С 110-170
Содержание (SO2 — SO3), % 4,0
Средний размер частиц,мкм 1,26
Пропускная способностьодного фильтра 40000
Охлаждение газовподсосом воздуха,°С
Концентрация пыли,г/м3:
перед фильтром 0,8-1,2
после фильтра 0,025-0,05
Газовая нагрузкана ткань, м3/ (м2·мин) 1,0-1,1
Химический составпыли, %: 45-50 Рb; 6-8 S; 2,8-3,2Zn; 0,1-0,35 Cd; 0,7-0,8 Сu; 0,1 — 0,15 As; 0,45 Sb.
Агломерационныемашины с дутьем. В этом случае очистку богатых газов, идущих в сернокислотныйцех, осуществляют в сухих электрофильтрах с предварительной подготовкой в скруббере.Бедные газы из средней части машины имеют высокую температуру (~500°С), поэтомуих сначала охлаждают в поверхностных холодильниках, а затем очищают в рукавных фильтрах,после чего выбрасывают в атмосферу (рис.1.2). Бедные газы из хвостовой части машинынаправляют в циклон, после очистки в котором их используют в качестве дутья, направляемогов головную часть машины. Избыток газов из циклона направляют через смеситель в рукавныйфильтр.
/>
Рис.1.2 Принципиальная схема очистки от пыли газов агломерационныхмашин с дутьем снизу:
1 — агломерационная машина; 2 — циклон; 3 — вентилятор;4 — полый скруббер; 5 — сухой электрофильтр; 6 — рукавный фильтр; 7 — смесительгазов; 8 — подсос воздуха; 9 — поверхностный охладитель; 10 — дымовая труба.
Вследствие высокогосодержания СО2 в богатых газах содержащаяся в них пыль свинца и цинкапредставляет собой в значительной степени не оксиды, а сульфаты, характеризующиесяболее высокой электропроводностью. В связи с этим работа электрофильтров несколькооблегчается и допустимая температура газов перед ними поднимается до 100-110°С содновременным снижением влажности. Однако, как показала практика, скорость поступающегов электрофильтр газа с повышенным содержанием СО2 (5-6%) не должна превышать0,3-0,5 м/с. При этой скорости запыленность газов после электрофильтра находитсяв пределах 0,03-0,1 г/м3. Дальнейшее снижение запыленности осуществляетсяв мокрых электрофильтрах сернокислотного цеха.
Электрофильтр имеетС-образные осадительные электроды длиной 5 м, шириной 400 мм, а также игольчатые коронирующие электроды, среднее напряжение на которых 60 кВ, плотность тока 0,41мА/м2, линейная плотность тока 0,088 мА/м. Скрубберы, размещенные передэлектрофильтрами, имеют верхний подвод газа, диаметр 6 и высоту 14,5 м и работают со скоростью газа 0,5 м/с.
Бедные газы очищаютв рукавных фильтрах (температура газов перед фильтрами 95°С; концентрация пыли передфильтрами 4,0, после них 0,037 г/м3).
Очистка отходящихгазов шахтных печей для выплавки чернового свинца.
Газы шахтных печейимеют температуру 200-300°С и следующий химический состав, % (объемн.): 15 СО2;16 СО; 1 О2; 0,05-0,1 SO2. Запыленностьгазов 8-17 г/м3 при среднем размере частиц 0,6-0,8 мкм. В пыли шахтныхпечей содержится,% (по массе): 55-65 Рb; 12-20 Zn; 1-3 Cd; 0,4 As;0,1-0,2 Sb; 6-8 S; 0,4-0,8 Cl.
При расстройственормального хода печи температура отходящих газов может возрастать до 800-1000°С,а запыленность увеличивается до 100 г/м3 и более.
Высокая дисперсностьпыли шахтных печей и значительная запыленность газов обусловливают необходимостьприменения ступенчатой очистки и установки в качестве аппаратов тонкой очистки пылеуловителейнаиболее совершенных типов. Низкое содержание в газах сернистого ангидрида допускаетприменение наряду с сухими мокрых газоочистных аппаратов.
В практике очисткигазов шахтных печей применяют схемы, показанные на рис.1.3 Во всех случаях в качествеаппаратов грубой очистки непосредственно у печей устанавливают циклоны, осаждающиекрупную пыль, что предотвращает засорение его длинных газоходов и с учетом присосоввоздуха снижает запыленность газов перед аппаратами тонкой очистки до 3-6 г/м3.Следующим аппаратом в сухих схемах является испарительный скруббер, позволяющийснижать и регулировать температуру газов перед сухими электрофильтрами и рукавнымифильтрами.
/>
Рис.1.3 Схемы, применяемые для обеспыливания газов шахтныхпечей выплавки чернового свинца с тонкой очисткой: а — в сухих электрофильтрах;б — в рукавных фильтрах; в — в мокрых электрофильтрах; г — вскрубберах Вентури.
1 — шахтная печь; 2 — циклон; 3 — полый скруббер; 4 — сухойэлектрофильтр; 5 — вентилятор; 6 — рукавный фильтр; 7 — мокрый электрофильтр; 8- труба Вентури; 9 — каплеуловитель; 10 — подсос воздуха; 11 — дымовая труба.
В схеме с сухимиэлектрофильтрами (рис.1.3, а) вследствие значительного удельного сопротивления пылейшахтных печей (УЭС > 1011 Ом·см) из-за высокого содержания PbO, ZnO и PbS охлаждение и увлажнение газа в скруббереявляются непременным условием эффективной работы сухих электрофильтров. Перед рукавнымифильтрами (рис.1.3, б) скруббер должен обязательно работать в режиме полного испарения,чтобы предотвратить попадание в рукавный фильтр капельной влаги. Вследствие этоготонкое регулирование температуры газа перед рукавным фильтром осуществляют подсосоматмосферного воздуха.
В схемах с аппаратамитонкой очистки мокрого типа, где используют мокрые электрофильтры (рис.1.3, в) илискрубберы Вентури (рис.1.3, г), в установке форсуночного скруббера нет необходимости,однако на многих установках такие скрубберы все же имеются.
На свинцовых заводахнаиболее распространена схема с рукавными фильтрами (рис.1.3, б), при применениикоторой остаточная запыленность газа не превышает 0,02-0,04 г/м3.
Эксплуатационныепоказатели, полученные при очистке газов в рукавных фильтрах (ткань ЦМ), приведеныниже:
Температура газов, °С:
перед скруббером 250
после скруббера 110
Газовая нагрузкана фильтр, м3/ (м2·мин) 1
Гидравлическое сопротивлениеткани, кПа 1,0-1,2
Концентрация, г/м3:
перед циклонами 8,0
на входе в рукавныйфильтр 3,5
на выходе из рукавногофильтра 0,02
Регенерация осуществляетсяобратной продувкой и встряхиванием.
В настоящее времяохотно применяют схему со скрубберами Вентури из-за ее низких капитальных затрат,компактности установки, простоты эксплуатации, возможности осуществления на местегидрометаллургической переработки уловленной пыли. Однако запыленность уходящихгазов в этом случае, как правило, несколько выше и составляет обычно 0,10-0,20 г/м3.
Очистка газовкупеляционных печей и шлаковозгоночных установок.
Отходящие газы купеляционныхпечей имеют температуру 900-1000°С и содержат до 16-18 % СО2. Запыленностьгазов перед пылеуловителями тонкой очистки равна 3-6 г/м3, средний размерчастиц пыли 1,75 мкм. Пыль содержит 60-70 % Рb и до 20 % Zn. Очистку газов осуществляютобычно в рукавных фильтрах. Перед очисткой газы охлаждают сначала в поверхностныххолодильниках, а затем перед фильтрами подсосом атмосферного воздуха (рис.1.4, а).
/>
Рис.1.4 Схема очистки газов: а — купеляционной печи;б — шлаковозгоночной установки.
1 — печь; 2 — поверхностный охладитель; 3 — рукавный фильтр;4 — подсос воздуха; 5 — котел-утилизатор; 6 — дымосос; 7 — дымовая труба.
Температура отходящихгазов в шлаковозгоночных установках достигает 1200°С. Газы, поступающие на очистку,содержат 6 % СО2 и 15 % О2. Газы шлаковозгоночных установокхарактеризуются высокой запыленностью (100-150 г/м3) при среднем диаметречастиц пыли 1,5 мкм. В пыли шлаковозгоночных установок содержится, %: 20 Рb; 50 Zn; 2 As и 0,11 Sb.
В связи с высокойтемпературой газов газоотводящий тракт включает котел-утилизатор, устанавливаемыйнепосредственно за печью (рис.1.4, б), в котором газы охлаждаются до 300-400°С.Одновременно в котле-утилизаторе оседает и значительное количество пыли, концентрациякоторой на выходе из него не превышает 20-40 мг/м3. Так как газы шлаковозгоночныхустановок чаще всего очищают в рукавных фильтрах, то после котла-утилизатора устанавливаютповерхностный холодильник, в котором газ дополнительно охлаждается до температуры,которую выдерживает фильтровальная ткань. Регулирование температуры перед входомв фильтр осуществляется подсосом атмосферного воздуха. Запыленность газа за рукавнымифильтрами обычно не превышает 0,02-0,04 г/м3.
Очистка газовпри переработке вторичного свинцового сырья.
Значительную долюво вторичном сырье составляет аккумуляторный лом. Технологический процесс переработкивторичного сырья включает агломерацию мелочи сырья и плавку в шахтной печи. Шихташахтной печи состоит обычно из 35-55 % агломерата и 45-55 % аккумуляторного лома.Газы шахтной печи содержат 0,25 % SO2, 0,001%SO3, ~75 мг/м3 фенолов, НСl, HF и другиегазообразные компоненты, а также до 1,6 г/м3 смолистых веществ. Температураотходящих газов шахтной печи 150-200°С при запыленности 15-20 г/м3 иточке росы до 40°С. Химический состав пыли, %: 56,0 Рb;1,0 Zn; 2,0 Сu; 3,7 Sобщ; 11,6 органических веществ. Очистку газов можнопроизводить как сухим, так и мокрым способом. При сухой очистке технологическиегазы смешивают с вентиляционными и очищают в рукавных фильтрах. При мокрой тонкойочистке газы шахтной печи и агломерационной машины очищают раздельно по схеме: полыйскруббер — скруббер Вентури — вентилятор — мокрый электрофильтр — дымосос. Наростысмолистых веществ с пылью на коронирующих электродах осложняют эксплуатацию электрофильтрови ухудшают качество очистки. Выполнение системы электродов из титана позволяет очищатьих поверхности промывкой. При циркуляции растворов, подаваемых в скрубберы, в нихнакапливаются фенолы. Для улучшения качества очистки целесообразна подготовка сырьяс удалением пластмассовых коробок аккумуляторов. Возможна также организация дожиганиясмолистых веществ в газах при выходе из металлургических агрегатов. 2. Пылеулавливающее оборудование
Предварительноеохлаждение и грубая очистка газов.
Отходящие технологическиегазы большинства металлургических операций получения свинца имеют высокую температуруи запыленность, не позволяющие направлять их непосредственно на тонкую очистку.
Предварительноеохлаждение газов осуществляется смешением с холодным воздухом, введением в газовыйпоток воды, использованием газовых холодильников (кулеров, стояков), теплоутилизирующихаппаратов.
Наличие на свинцовыхзаводах значительных объемов холодных вентиляционных газов, подлежащих очистке,определяет целесообразность их смешения с высокотемпературными технологическимигазами. Зачастую этого достаточно для снижения температуры технологических газовдо требуемых пределов и одновременного устранения конденсации влаги при очисткевентиляционных газов. Но такой схеме организована очистка газов практически всехсвинцовых заводов.
Разбавление технологическихгазов атмосферным воздухом в связи с увеличением объема очищаемых газов производитсятолько в тех случаях, когда нет других возможностей снижения их температуры илинежелательно смешение пылей и т.д.
Непосредственныйввод воды в газы для их охлаждения на свинцовых заводах в связи со сложностью тонкойочистки газов с высоким влагосодержанием применяется также ограниченно, в основномже используется для предварительной подготовки газов перед их очисткой в сухих электрофильтрахот высокоомной пыли.
Поверхностные газовыехолодильники используются для охлаждения газов от печей (водо- или воздухоохлаждаемыестояки и циклоны), вельц-печей и бедных газов агломерации (кулера, поверхностныехолодильники с принудительной подачей воздуха); температура газов в них снижаетсяна 200-350°С и улавливается 10-30 % выносимой пыли.
Из аппаратов грубойочистки газов от пыли на предприятиях подотрасли преимущественно распространеныциклоны типов ЦН-24, ЦН-15, СИОТ, ЛИОТ и др., что обусловлено простотой их конструкциии обслуживания, малыми размерами при большой пропускной способности по газу, надежностьюработы в широком диапазоне температур. Эффективность улавливания пыли в них колеблетсяот 50 до 90 % и зависит от начальной запыленности газов, подсосов атмосферного воздуха.
Батарейные циклоныприменяются относительно редко из-за подверженности забиванию пылью циклонных элементовмалого диаметра, что создает неравномерную газовую нагрузку по отдельным элементами снижает общую эффективность очистки.
Ограниченное применениепылеосадительных камер связано с низкой эффективностью осаждения в них пыли (неболее 3-10 %, в основном грубых фракций 20-40 мкм), потребностью в больших площадяхи объемах для их установки, трудностью удаления уловленной пыли.
Циклоны ЦН-15.
Циклонные аппаратыблагодаря дешевизне, простоте устройства и обслуживания, сравнительно небольшомусопротивлению и высокой производительности, являются наиболее распространенным типомсухого механического пылеуловителя.
Циклонные пылеуловителиимеют следующие преимущества:
1) отсутствие движущихсячастей в аппарате;
свинцовая пыль очистка выброс
2) надежное функционированиепри температурах газов вплоть до 500°С без каких-либо конструктивных изменений(если предусматривается применение более высоких температур, то аппараты можно изготовлятьиз специальных материалов);
3) возможность улавливанияабразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями;
4) пыль улавливаетсяв сухом виде;
5) гидравлическоесопротивление аппаратов почти постоянно;
6) аппараты успешноработают при высоких давлениях газов;
7) пылеуловителивесьма просты в изготовлении;
8) рост запыленностигазов не приводит к снижению фракционной эффективности очистки. Правильно спроектированныециклоны могут эксплуатироваться надежно в течение многих лет. Вместе с тем необходимоиметь в виду, что гидравлическое сопротивление высокоэффективных циклонов достигает1250-1500 Па и частицы размером менее 5-15 мкм улавливаются циклонами плохо.
Выделение частицпыли из газового потока происходит за счет центробежных сил, возникающих при вращениизапыленного потока в циклоне и при изменении направления потока при выходе в выхлопнуютрубу. Вращение потоку сообщается путем ввода его в аппарат с большой скоростьюлибо через улиточный вход, либо по касательной к стенке корпуса или с помощью закручивающегоустройства. Корпус бывает либо цилиндрическим с конической нижней частью, либо коническимполностью. Пыль, выделяемая при вращении потока на стенки корпуса, далее выводитсяв бункер через пылевыпускное отверстие в суженном конце конической части, а очищенныйгаз выходит вверх через выхлопную трубу, концентрически установленную в корпусе.
Эффективность очисткив циклоне определяется крупностью улавливаемых частиц, т.е. дисперсным составомпыли, и их плотностью, а также вязкостью очищаемого газа; кроме того, она зависитот диаметра циклона и скорости газа в нем.
Существуют три типацилиндрических циклонов конструкции НИИОгаза основной серии ЦН, различающиеся междусобой углом наклона входного патрубка к горизонту:
а) ЦН-15 с угломнаклона 15°, нормальный и укороченный (ЦН-15у);
б) ЦН-11 с угломнаклона 11°, с повышенной эффективностью при большем гидравлическом сопротивлении;
в) ЦН-24 с угломнаклона 24°, с повышенной пропускной способностью при меньшей эффективности и сниженномгидравлическом сопротивлении.
Наибольшее распространениеполучили циклоны типа ЦН-15, которые обеспечивают достаточно высокую эффективностьпри умеренном гидравлическом сопротивлении. Они предназначены для сухой очисткигазов, выделяющихся при некоторых технологических процессах (сушка, обжиг, агломерация,сжигание топлива и т.д.), а также очистки аспирационного воздуха. Применяются напредприятиях черной и цветной металлургии, химической, нефтяной и машиностроительнойпромышленности, промышленности строительных материалов, в энергетике и т.д. Применениециклонов типа ЦН-15 недопустимо в условиях взрывоопасных сред; не рекомендуетсяих применять также для улавливания сильнослипающихся пылей, особенно при малых диаметрахциклонов.
В зависимости отпроизводительности по газу и условий применения циклоны изготовляют одиночного исполнения(внутренний диаметр от 300 до 1400 мм) или группового исполнения — из двух, четырех,шести и восьми циклонов одинакового внутреннего диаметра (от 300 до 1000 мм).
Циклоны групповогоисполнения изготовляют с «левым» и «правым» вращением газовогопотока, одиночные — только с «правым» вращением.
В зависимости откомпоновки групповые циклоны могут быть с камерой очищенного газа в виде «улитки»или в виде сборника, а одиночные — только с «улиткой».
/>
Рис.2.1 Циклон типа ЦН — 15 х 1УП.
1 — коническая часть циклона;2 — цилиндрическая часть циклона; 3 — винтообразная крышка; 4 — камера очищенногогаза; 5 — патрубок входа запыленного газа; 6 — выхлопная труба; 7 — бункер; 8 — люк; 9 — опорный пояс; 10 — патрубок выхода пыли.
Бункеры циклонов- пирамидальной формы. При работе циклонов должна быть обеспечена непрерывная выгрузкапыли. При этом уровень пыли в бункерах должен быть не выше плоскости, расположеннойот крышки бункера на 0,5 диаметра циклона.
В технической характеристикеприведены значения производительности, отнесенные к скорости в цилиндрической частициклона w = 2,5 и 3,5 м/с.В обычных условиях оптимальной считается скорость 3,5 м/с. Скорость 2,5 м/с рекомендуетсяпринимать при работе с абразивной пылью.
В зависимости оттемпературы окружающей среды циклоны изготовляют из углеродистой стали (при температуредо — 40° С):и низколегированной стали (при температуре ниже — 40° С).
Изготовление и поставка- по ОСТ 26-14-1268-75.
Основные параметры:
Массовая концентрацияпыли в очищаемом газе, г/м3:
для слабослипающихсяпылей не более 1000
для среднеслипающихсяпылей 250
Температура очищаемогогаза, ºС не более 400
Давление (разрежение),кПа (кгс/м2) не более 5 (500)
Коэффициент гидравлическогосопротивления циклонов:
для одиночного исполнения 147
для группового исполнения:
с «улиткой» 175
со сборником 182
Оборудованиедля тонкой очистки газов
Дальнейшая очисткагазов от пыли производится в аппаратах тонкой очистки, которые по способу осажденияпыли делятся на мокрые и сухие.
Аппараты мокрогопылеулавливания. Применение мокрого способа для очистки газов свинцовых заводовограничено недостаточной эффективностью улавливания тонкодисперсных пылей и высокимирасходами на эксплуатацию оборудования. Последнее обусловлено следующими трудностями:
наличие в газахагрессивных компонентов вызывает необходимость антикоррозионной защиты оборудования;
нейтрализация кислойсреды значительно усложняет и удорожает процесс очистки газов;
газоходы и внутренниеповерхности аппаратов постепенно зарастают отложениями влажных пылей, выделившихсяиз газового потока;
для получения шламаиз пульпы мокрых пылеуловителей необходимо дополнительное громоздкое оборудование(отстойники, насосы, фильтр-прессы, транспорт шлама и сушка его);
выброс в атмосферунизкотемпературных, кислых и влажных газов требует дополнительных мероприятий поэффективному их рассеиванию в атмосфере;
при фильтрации пульпыобразуются сливы, которые увеличивают общее количество сточных вод на заводах.
В связи с необеспечениемиз-за перечисленных недостатков необходимой полноты очистки газов от пыли на свинцовыхзаводах мокрые пылеуловители применяются лишь в случаях, когда сухая очистка газовтрудноосуществима. Мокрые пылеуловители используются на стадии доочистки и подготовкигазов перед утилизацией из них серы, а также на переделах, где образуются газы свысоким влагосодержанием, сильнослипающимися пылями и взрывоопасные.
В мировой практикепроизводства свинца и цинка из известных мокрых пылеуловителей используются различныетипы скрубберов — полые, насадочныё, ударно-инерционные (Дойля), турбулентно-скоростные(Вентури) и мокрые электрофильтры.
Полые и насадочныескрубберы применяются преимущественно для охлаждения, увлажнения и предварительнойочистки газов: частицы размером более 5 мкм улавливаются на 70 % в полом и 80-90% в насадочном. Скрубберы Дойля и Вентури с мокрым циклоном за ним обеспечиваютулавливание тонкодисперсных возгонов на 90-98 %. Однако существенным недостаткомскоростных мокрых пылеуловителей (труб Вентури) являются высокое гидравлическоесопротивление (4,0-8,0 кПа) и невысокая допустимая входная запыленность газовогопотока (до 20 г/нм3).
Мокрые электрофильтры(трубчатые, сотовые или пластинчатые вертикального типа) являются высокоэффективнымиаппаратами, однако вышеуказанные недостатки мокрого пылеулавливания также ограничиваютих применение в производстве свинца. В сочетании с предварительно установленнымискрубберами или комбинированные скруббер-электрофильтры применяются практическина всех свинцовых и цинковых заводах, где серосодержащие газы используются для производствасерной кислоты, а также в качестве аппаратов для доочистки газов от пыли и улавливанияселена, фтора и тумана серкой кислоты, соединений мышьяка.
Сухие пылеуловители.Специфичность свойств аэрозолей, выделяющихся при получении свинца и цинка существующимиметодами, предопределило главным образом применение сухих аппаратов для тонкого,пылеулавливания — электрофильтров и тканевых рукавных фильтров.
Очистка газовот пыли электрофильтрами.
Электрофильтры внастоящее время становятся неотъемлемой частью основного технологического оборудованияцветной металлургии. Они хорошо улавливают как крупные, так и тонкие частицы. Приэлектроочистке газов можно получить любую желаемую степень улавливания, целесообразностькоторой определяется только экономическими показателями.
В ряде случаев злектроочисткаявляется единственно возможным способом. Электрофильтр может работать при давленияхкак выше атмосферного, так и ниже. Температура газов может достигать 500°С. Процессэлектроочистки поддается полной автоматизации. С помощью электрофильтров можно очищатьбольшие объемы газов. Эксплуатационные затраты обычно ниже, чем при других способахдостижения аналогичной эффективности.
Электрофильтры вкачестве второй ступени установлены в основном для очистки богатых по сернистомуангидриду газов агломерации с дутьем снизу свинцовых шихт.
Производство свинцапо сравнению с другими отраслями имеет ряд характерных особенностей, усложняющихэксплуатацию электрофильтров. Так, тонкий фракционный состав улавливаемых пылей(1-3 мкм) приводит к снижению скорости электроосаждения пыли и интенсивному загрязнениюкоронирующих и осадительных электродов. Обеспечение КПД электрофильтров более 99% требует значительного уменьшения скорости газов в них (до 0,2-0,6 при допустимой1-1,6 м/с для других производств). Большое удельное электрическое сопротивлениепылей, обусловливающее явление обратной короны, дополнительно затрудняет электрическуюочистку газов.
Высокие значенияточки росы очищаемых газов предъявляют особые требования к конструктивным материаламэлектрофильтров.
При значительныхконцентрациях пыли (более 100 г/нм3) возникает «запирание короны»,когда электрическая очистка газов вообще становится нерациональной, если не предусматриватьспециальных конструктивных и аппаратурных решений.
Очистка газовв рукавных фильтрах.
Широкое распространениедля тонкой очистки газов рукавных фильтров обусловлено надежностью их работы приобеспечении высокой, близкой к 100 % степени улавливания пыли, простотой обслуживания,высокой степенью автоматизации управления их работой.
Таблица 2.1.
Эксплуатационные показатели установок рукавных фильтровв цветной металлургии. Завод
Источник
очищаемых газов Тип фильтра Температура газов,°С Степень улавливания, %
Скорость фильтрации, м3/ (м3·мин) на входе в фильтр
на выходе из
фильтра Свинцовый А Спекательные машины с дутьем снизу РФГ 80-100 50-80 99,0 0,7 Купеляционные печи РФГ 90 60 98-99 0,9-0,95 Свинцовый Б Шахтные печи РФГ 85 50-60 98,4 1,0 Шлаковозгонка РФГ 130-140 - 99,9 1,0 Свинцовый В Горны Мешочный 85-95 42-45 99,9 0,24 Свинцовый А То же Со струйной продувкой - - 90-92 7
На свинцовых заводахрукавные фильтры используются для улавливания пыли газов шихтоподготовки, агломерации,шахтной плавки, шлаковозгонки, конвертирования, рафинирования, переработки шликерови пылей. На ряде свинцовых заводов в рукавных фильтрах очищаются газы отдельныхпеределов, на других — газы почти всех переделов, причем в большинстве случаев технологическиегазы смешиваются с вентиляционными.
На данный моментнаиболее распространенными являются рукавные фильтры типа ФРКИ, ФРКДИ, ФРО, УРФМи др.
Рукавные фильтрытипа ФРКИ. Предназначены для высокоэффективной очистки (степень очистки99% и выше) запыленных газов температурой от 60 до 130ºС, не являющихсятоксичными, агрессивными, пожаро- и взрывоопасными.
Фильтр состоит изкорпуса, разделенного на камеры неочищенного и очищенного газов, фильтровальныхэлементов (каркасного типа), клапанной секции с управляющими электромагнитами иустройством управления регенерацией, бункеров.
Неочищенный газчерез бункер направляется в камеру и далее — через фильтрующую ткань закрытых снизурукавов. Пыль задерживается на фильтрующей ткани, а очищенные газы удаляются черезверхние открытые конусы рукавов и камеру очищенного газа.
/>
Рис.2.2 Рукавный фильтр ФРКИ-360:
1 — рукав; 2 — крышка; 3 — клапанная секция; 4 — коллекторпродувочного газа; 5 — корпус;
6- бункер; 7 — люк.
Пример рукавногофильтра типа ФРКИ представлен на рис.2.2.
Регенерация фильтровальныхрукавов осуществляется периодически по заданному циклу без отключения секций одностороннейимпульсной продувки сжатым воздухом, поступающим внутрь рукавов сверху через отверстияв продувочных коллекторах. Длительность импульсов — 0,1-0,2 с.
Таблица 2.2.
Техническая характеристика рукавных фильтров ФРКИ. Показатель Типоразмер фильтра ФРКИ-30 ФРКИ-60 ФРКИ-90 ФРКИ-180 ФРКИ-360 Код ОКП 364631 1001 364631 1002 364631 1003 364631 1005 364631 1006
Площадь фильтрующей поверхности, м2, не более 30 60 90 180 360 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 3 6 9 12 24 Количество мембранных клапанов 6 12 18 24 48 Количество секций 1 2 3 4 8
Удельная газовая нагрузка, м3/м2 мин, не более 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8
Допустимая запыленность газа, г/м3 20 20 20 20 20
Гидравлическое сопротивление, кПа (кгс/м2) 1,2-2 (120-200) 1,2-2 (120-200) 1,2-2 (120-200) 1,2-2 (120-200) 1,2-2 (120-200)
Давление продувочного воздуха, МПа (кгс/см2) 03 (3) — 0,6 (6) 03 (3) — 0,6 (6) 03 (3) — 0,6 (6) 03 (3) — 0,6 (6) 03 (3) — 0,6 (6)
Наибольший расход сжатого воздуха, м3/ч 10 20 30 60 120
Допустимое давление (разрежение) внутри аппарата, кПа (кгс/м2) 5 (500) 5 (500) 5 (500) 5 (500) 5 (500)
Размер L1, мм 1300 2700 4000 5300 5300
Габаритные размеры, мм:
длина L
ширина
высота
1460
2030
3595
2820
2030
3595
4140
2030
3595
5480
2030
4520
5850
4340
4880 Масса с рукавами, т, не более 1,28 2,06 2,99 4,58 9,86
Система регенерациирассчитана на использование сжатого воздуха давлением 0,6 МПа (6 кгс/см2).В случае эксплуатации фильтров при пониженном давлении сопловые отверстия на раздающихтрубах рассверливают согласно таблице, включенной в инструкцию по эксплуатации.Техническая характеристика рукавных фильтров типа ФРКИ представлена в таблице 2.2. 3. Расчет размеров аппаратов, используемых для очисткивыбросов от свинцовой пыли
Дано: Плотность частиц пыли ρ
кг/м3 5400 Объемный расход q
м3/ч 28000 Гранулометрический состав пыли -- --
85% — 8
15% — 0,8 Концентрация пыли на входе в очистительный аппарат С
г/м3 14 Температура газовой смеси Т °С 135 Состав газовой смеси -- --
воздух + 2% SO2 ПДК свинца
ПДКРЬ
мг/м3 0,01
Расчет циклона (ЦН — 15).
1. Расчет диаметра циклона, м.
/>,
где q — объемвыбросов предприятия, м3/ч;
wопт.- оптимальная скорость в рабочем сечении выбранного циклона, м/с (wonm= 3,5 м/с);
п — число одиночных циклонов,шт (п = 2).
/>
Полученное значение Dpacчокругляем до ближайшего типовогозначения Dвн.
Dвн.= 1,2 м.
2. Определение действительной скоростидвижения газа в циклоне, м/с.
/>,/>
Так как значение действительной скоростиотличается от оптимальной не более чем на 15%, то диаметр циклона выбран правильно.
3. Расчет коэффициента гидравлическогосопротивления одиночного циклона, Па.
/>,
где k1 — поправочныйкоэффициент, принимается интерполяцией в зависимости от диаметра циклона. (При Deн > 500 мм k1 = 1);
k2 — поправочный коэффициент, принимается в зависимости от запыленности газа (k2 = 0,93);
ξ500 — коэффициентгидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм. При удалении газа по воздуховоду ξ500 принимается в зависимости от видавыбранного циклона (ξ500 = 155).
/>.
4. Расчет гидравлического сопротивленияциклона, Па.
/>,
где ρ — плотность газа призаданной температуре, кг/м3.
Используя правило аддитивности, подсчитываемплотность газовой смеси заданного состава в нормальных условиях ρо,кг/м3:
/>,
где ri — объемная доля газа, входящего в состав смеси;
ρо — плотностьгаза, входящего в состав смеси, в нормальных условиях, кг/м3.
Вычисляем плотность газовой смеси врабочих условиях:
/>,
где Т — температура газовой смеси,°С.
/>/>
/>
/>
5. Определение динамической вязкостигазовой смеси при заданной температуре.
По формуле Гернинга и Ципперера:
/>,
где μТ — вязкостьгаза при заданной температуре, Па*с;
μ0 — вязкостьгаза при нормальных условиях, Па*с;
k — поправочныйкоэффициент.
/>,
где ri — объемная доля газа, входящего в состав смеси;
Тcr i — критическаятемпература газа, входящего в состав смеси, К.
/>,
где ri — объемная доля газа, входящего в состав смеси;
ki — поправочный коэффициент для газа, входящего в состав смеси.
/>
/>
/>
6. Определение значения медианного размерачастиц, мкм.
/>,
гдеDm — диаметр типового циклона, м (Dm= 0,6);
рчт — плотность частицпыли в типовом циклоне, кг/м3 (рчт= 1930);
μm — вязкость газа в типовом циклоне, Па*с (μm = 22,2*10-6);
wm — скорость газа в типовом циклоне, м/с (wm= 3,5).
Значения dТ50и Ig2σηнаходят потаблицам:
dТ50= 4,5 мкм
Ig2ση= 0,1239
/>
7. Определение значений dmи lg σч.
Значение dm определяется с помощью графика построенного в вероятностно-логарифмическойсистеме координат исходя из гранулометрического состава пыли.
Значение lg σч определяется с помощью соотношения:
/>,
где dx,dy — абсциссы точек, ординаты которыхимеют значения x,% и y,% и определяютсяпо заданному распределению пыли по размерам (x > y).
/>
/>
/>/>
8. Ожидаемая эффективность очистки газав циклоне η,:
/>
ф (х) — табличная функция отпараметра x:
/>/>
при х = — 0,32 ф (х) =0,3745, />
Расчет рукавного фильтра (ФРКИ-360).
1. Определение необходимой площади фильтрации.
/>,
где a — скорость фильтрации, м/мин (а = 0,9)
/>.
2. Определение требуемого числа фильтров.
/>,
где f — фильтровальная поверхность фильтра, м2 (f = 360 м2).
/>.
Оценка эффективности многоступенчатойочистки.
Коэффициент очистки является основнымпоказателем, характеризующим работу пылеулавливающих аппаратов, %:
/>,
где Cвх — концентрация пыли в газе на входе в рукавный фильтр, г/м3;
Свых — концентрацияпыли в газе на выходе из рукавного фильтра, г/м3.
/>,
где С — концентрация пыли в газена входе в циклон, г/м3;
Свых ц — концентрация пылив газе на выходе из циклона, г/м3;
ηц — эффективностьциклона.
/>
/>
Тогда:
/>,
где ηсум — суммарныйк. п. д. двух последовательно работающих пылеуловителей,
ημи ηф — соответственнок. п. д. отдельных пылеуловителей.
/>Заключение
Для очистки газа от пыли была выбрана схема, состоящая из циклонови рукавных фильтрах.
Вначале газ поступает в циклоны, где очищается от крупнодисперснойпыли. В данном случае выбрано 2 циклона, работающих параллельно, так как в случаеиспользования одного циклона возрастает внутренний диаметр циклона, и эффективностьочистки падает до 30 %. В данном случае, согласно расчету, эффективность тоже невысока (37,5 %), но это обусловлено содержанием в газе в основном мелкой пыли, котораяне улавливается в циклоне.
После очистки в циклонах газ идет ан очистку в рукавные фильтры.Но температурный предел работы фильтров составляет 130 ºС, поэтому газ необходимоохладить, например, подсосом воздуха.
Наконец, газ, охлажденный до рабочей температуры поступает врукавные фильтры. Для очистки заданных объемов газа необходимо установить 2 параллельноработающих рукавных фильтра. Согласно расчету, эффективность очистки в рукавныхфильтрах высока.
Расчет суммарной концентрации показывает, что данная схема позволяеточистить газ от пыли.
/>Список использованной литературы
1. Бородин И.Г., Вальдберг А.Ю. Очистка технологических газов в цветной металлургии.- М.: Металлургия, 1992 г. — 342 стр.
2. Газоочистное оборудование. Каталог. — М.: Цинтихимнефтемаш, 1988 г.
3. Гордон Г.М., Пейсахов И.Л. Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии.- М.: Металлургия, 1977 г. — 455 стр.
4. Зиганшин М.Г. Проектирование аппаратов пылегазоочистки. — М.: Экопресс-3М, 1998 г. — 505 стр.
5. Ладыгичев М.Г., Бернер Г.Я. Зарубежное и отечественное оборудование для очисткигазов. — М.: Теплотехник, 2004 г. — 696 стр.
6. Пылеулавливание в металлургии. Под ред. Гурвица А.А. — М.: Металлургия, 1984 г. — 335 стр.
7. Савраев О.В. Состояние и возможности совершенствования очистки газов свинцовыхи цинковых заводов от пыли. — М.: 1990 г. — 78 стр.
8. Старк С.Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве.- М.: Металлургия, 1990 г. — 396 стр.
9. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник, т.2. — Калуга: изд-во Н.Бочкаревой, 2003 г. — 884 стр.
10. Чуянов Г.Г. Обезвоживание и пылеулавливание. — Екатеринбург, 2003 г. — 196 стр.
Приложение 1
Таблица 1
Типовые характеристикициклонов. Характеристики Марки циклонов
ЦН-
24 ЦН-15У
ЦН-
15 ЦН-11
СДК-
ЦН-33
СК-ЦН-
34 СК-ЦН-34М СИОТ ВЦНИ-ИОТ Ц Клайпеда
wopt, м/с
d50, мкм
lg ση 4,5 8,5 0,308
3,5
6
0,283 3,5 4,5 0,352
3,5
3,65
0,352
2
2,31 0,364
1,7 1,95
0,308
2
1,13
0,34
1
2,6
0,8
4
8,6
0,32
3,3
4,12
0,34
1,1
3,1
0,25
Примечание: значения D50 получены при скорости потока, равной wopt, диаметре циклона 600 мм, плотности частиц 1930 кг/м3, динамической вязкости газа 22,2*10 Па·с.
Таблица 2.
Поправочный коэффициентk1 на диаметр циклона. D, мм Марка циклона ЦН-11 ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24
200
300
400
500
0,95
0,96
0,99
1
0,9
0,93
1,0
1
Таблица 3.
Поправочный коэффициентk2 на начальную запыленность газов.Марка циклона
Запыленность, г/м3 ЦН-11
ЦН-15
ЦН-15У
ЦН-24
СДК-ЦН-33
СК-ЦН-34
СК-ЦН-34М 1 0,96 0,93 0,93 0,95 0,81 0,98 0,99 0,94 0,92 0,92 0,93 0,785 0,947 0,97 0,92 0,91 0,91 0,92 0,78 0,93 0,96 0,90 0,90 0,89 0,90 0,77 0,915 0,87 0,87 0,88 0,87 0,76 0,91 0,85 0,86 0,87 0,86 0,745 0,90
Таблица 4.
Коэффициентыгидравлического сопротивления циклонов. Марка циклона
D1/D Циклоны с выходом в сеть Циклоны с выхлопом в атмосферу через улитку через отвод 90º без дополнительных устройств при l/d ≤ 12 при l/d ≥ 12
ЦН-11
ЦН-15
ЦН-15У
ЦН-24
СДК-ЦН-33
СК-ЦН-34
СК-ЦН-34М
СИОТ ВЦНИИОТ
Ц
«Клайпеда»
0,59 0,59 0,59 0,59
0,33
0,34 0,22 0,392 0,5
0,6
0,59
235
150
158
73
500
1400
245
155
165
75
250
160
170
80
560
245
155
165
75
520
1050
250
163
170
80
600
1150
2800
75
210
1300
Примечание: значения z отнесены к средней скорости газового потока в аппарате и определены для циклонов ЦН, СДК-ЦН, СК-ЦН при D = 500 мм, w = 3 м/с; для циклонов «Клайпеда» — при w и нижнем положении подвижного корпуса под выхлопной трубой; для остальных — при wu
Таблица 5.
Стандартные характеристикигазовых компонентов. Компонент
SO2 Воздух
CO2
N2
H2O
O2
ρ, кг/м3 2,927 1,293 1,977 1,251 0,769 1,429
μ·106 Па·с 11,7 17,5 13,7 17 10 20,3
Tcr, K 430,7 132,3 304,2 126 647,15 154,3
k 396 124 254 114 961 131
Таблица 6.
Величины отрезковy. %
y %
y %
y 50 30; 70 0,524 10; 90 1,282 48; 52 0,050 28; 72 0,583 8; 92 1,405 46; 54 0,100 26; 74 0,643 6; 94 1,555 44; 56 0,151 24; 76 0,706 5; 95 1,645 42; 58 0, 202 22; 78 0,772 4; 96 1,751 40; 60 0,253 20; 80 0,842 3; 97 1,881 38; 62 0,305 18; 82 0,915 2; 98 2,054 36; 64 0,358 16; 84 0,994 1; 99 2,326 34; 66 0,412 14; 86 1,080 0,5; 99,5 2,576 32; 68 0,468 12; 88 1,175 0,3; 99,7 2,748
Таблица 7.
Значения нормальнойфункции распределения. x Ф (х) x Ф (х) x Ф (х) x Ф (х) x Ф (х) x Ф (х)
-2,70
2,60
2,50
2,40
2,30
2, 20
2,10
2,00
1,98
1,96
1,94
1,92
1,90
1,88
1,86
1,84
1,82
1,80
1,78
1,76
1,74
1,72
1,70
1,68
1,66
1,64
1,62
1,60
1,58
1,56
1,54
1,52
1,50
1,48
1,46
1,44 0,0035 0,0047 0,0062 0,0082 0,0107 0,0139 0,0179 0,0228 0,0239 0,0250 0,0262 0,0274 0,0288 0,0301 0,0314 0,0329 0,0344 0,0359 0,0375 0,0392 0,0409 0,0427 0,0446 0,0465 0,0485 0,0505 0,0526 0,0548 0,0571 0,0594 0,0618 0,0643 0,0668 0,0694 0,0721 0,0749
-1,42
1,40
1,38
1,36
1,34
1,32
1,28
1,26
1,24
1,22
1, 20
1,18
1,16
1,14
1,12
1,10
1,08
1,06
1,04
1,02
1,00
0,98
0,96
0,94
0,92
0,90
0,88
0,86
0,84
0,82
0,80
0,78
0,76
0,74
0,72
0,70 0,0778 0,0808 0,0838 0,0869 0,0901 0,0934 0,1003 0,1038 0,1075 0,1112 0,1151 0,1190 0,1230 0,1271 0,1314 0,1357 0,1401 0,1446 0,1492 0,1539 0,1587 0,1635 0,1685 0,1736 0,1788 0,1841 0,1894 0, 1949 0, 2005 0, 2061 0,2119 0,2177 0,2236 0,2297 0,2358 0,2420
-0,68
0,66
0,64
0,62
0,60
0,58
0,56
0,54
0,52
0,50
0,48
0,46
0,44
0,42
0,40
0,38
0,36
0,34
0,32
0,30
0,28
0,26
0,24
0,22
0, 20
0,18
0,16
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02 0,00 0,02 0,2483 0,2546 0,2611 0,2676 0,2743 0,2810 0,2877 0,2946 0,3015 0,3085 0,3156 0,3228 0,3300 0,3372 0,3446 0,3520 0,3594 0,3669 0,3745 0,3821 0,3897 0,3974 0,4052 0,4129 0,4207 0,4286 0,4364 0,4443 0,4522 0,4602 0,4681 0,4761 0,4840 0,4920 0,5000 0,5080 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0.50 0,52 0,54 0,56 0,58 0,60 0,62 0,64 0,66 0,68 0,70 0,72 0,74 0,5160 0,5239 0,5319 0,5398 0,5478 0,5557 0,56361 0,5714 0,5793 0,5871 0,5948 0,6026 0,6103 0,6179 0,6255 0,6331 0,6406 0,6480 0,6554 0,6628 0,6700 0,6772 0,6844 0,6915 0,6985 0,7054 0,7123 0,7190 0,7257 0,7324 0,7389 0,7454 0,7517 0,7580 0,7642 0,7703 0,76 0,78 0,80 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 0,94 0,96 0,98 1,00 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10 1,12 1,14 1,16 1,18 1,20 1,22 1,24 1,26 1,28 1,30 1,32 1,34 1,36 1,38 1,40 1,42 1,44 1,46 0,7764 0,7823 0,7881 0,7939 0,7995 0,8051 0,8106 0,8159 0,8212 0,8264 0,8315 0,8365 0,8413 0,8461 0,8508 0,8554 0,8599 0,8643 0,8686 0,8729 0,8770 0,8810 0,8849 0,8888 0,8925 0,8962 0,8997 0,9032 0,9066 0,9099 0,9131 0,9162 0,9192 0,9222 0,9251 0,9279 1,48 1,50 1,52 1,54 1,56 1,58 1,60 1,62 1,64 1.66 1,68 1,70 1,72 1,74 1,76 1,78 1,80 1,82 1,84 1,86 1,88 1,90 1,92 1,94 1,96 1,98 2,00 2,10 2,20 2,30 2,40 2,50 2,60 2,70 0,9306 0,9332 0,9357 0,9382 0,9406 0,9429 0,9452 0,9474 0,9495 0,9515 0,9535 0,9554 0,9573 0,9591 0,9608 0,9625 0,9641 0,9656 0,9671 0,9686 0,9699 0,9713 0,9726 0,9738 0,9750 0,9761 0,9772 0,9821 0,9861 0,9893 0,9918 0,9938 0,9953 0,9965
Приложение 2
Методика расчета.
Расчет циклона.
1. Расчет диаметрациклона, м.
/>
где q — объем выбросов предприятия, м3/ч;
Wonm — оптимальная скорость в рабочем сечении выбранного циклона,м/с (определяется по табл.1 для выбранного типа циклона);
п — числоодиночных циклонов, шт.
Полученное значениеDpacчокругляем до ближайшеготипового значения Dвн.
Все циклоны конструкцииНИИОгаза нормализованы. Согласно ГОСТ 9617-67 для циклонов приняты следующие величиныдиаметров, мм: 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800;2000; 2400; 3000. Вследствие снижения эффективности с увеличением размеров применятьциклоны типа ЦН диаметром более 1000 мм не рекомендуется. В этом случае устанавливаютгруппу циклонов, работающих параллельно.
Определяем количествоциклонов.
2. Определение действительнойскорости движения газа в циклоне, м/с.
/>,
Если значениедействительной скорости отличается от оптимальной не более чем на 15%, то диаметрциклона выбран правильно. При скоростях, выходящих за указанные пределы в большуюсторону, возрастает расход энергии, в меньшую сторону — снижается эффективность.
3. Расчет коэффициентагидравлического сопротивления одиночного циклона, Па.
/>,
где k1 — поправочный коэффициент, принимается интерполяцией в зависимости от диаметрациклона (по табл.2);
k2 — поправочный коэффициент, принимается в зависимостиот запыленности газа (по табл.3);
ξ500 — коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм. При удалении газа по воздуховоду ξ500 принимается в зависимости от видавыбранного циклона (по табл.4).
4. Расчет гидравлическогосопротивления циклона, Па.
/>,
где ρ — плотность газа при заданной температуре, кг/м3.
Используя правилоаддитивности, подсчитываем плотность газовой смеси заданного состава в нормальныхусловиях ρо, кг/м3:
/>,
где ri — объемная доля газа, входящего всостав смеси;
ρо — плотность газа, входящего в состав смеси, в нормальных условиях, кг/м3(по табл.5).
Вычисляем плотностьгазовой смеси при заданной температуре:
/>,
где Т — температурагазовой смеси,°С.
5. Определение динамическойвязкости газовой смеси при заданной температуре.
По формуле Гернингаи Ципперера:
/>,
где μТ — вязкость газа при заданной температуре, Па*с;
μ0 — вязкость газа при нормальных условиях, Па*с (по табл.5);
k — поправочный коэффициент.
/>,
где ri — объемная доля газа, входящего всостав смеси;
Тcr i — критическая температура газа, входящего в составсмеси, К (по табл.5).
/>,
где ri — объемная доля газа, входящего всостав смеси;
ki — поправочный коэффициент для газа, входящегов состав смеси (по табл.5).
6. Определение значениямедианного размера частиц, мкм.
/>,
гдеDm — диаметр типового циклона, м (см. примечаниетабл.1);
рчт — плотность частиц пыли в типовом циклоне, кг/м3 (см. примечаниетабл.1);
μm — вязкость газа в типовом циклоне, Па*с (см. примечаниетабл.1);
wm — скорость газа в типовомциклоне, м/с (см. примечание табл.1).
Значения dТ50 и Ig2σηнаходят по таблице 1 для выбранного типа циклона:
7. Определение значенийdmиlg σч.
Значение dm определяется с помощьюграфика построенного в вероятностно-логарифмической системе координат исходя изгранулометрического состава пыли.
Значение lg σчопределяется с помощью соотношения:
/>,
где dx, dy — абсциссы точек, ординаты которых имеют значения x,% иy,% и определяются по заданному распределению пыли по размерам(x > y).
Построение графика.
Интегральные кривыедля частиц с логарифмически нормальным распределением удобно строить в вероятностно-логарифмическойсистеме координат, где они приобретают вид прямых линий. Для построения такойсистемы координат по оси абсцисс в логарифмическом масштабе откладывают значенияd — диаметра частиц, а по оси ординат — значенияих процентного содержания в газе. Относительные длины отрезков y, соответствующих различным значениям процентного содержаниячастиц, которые для построения вероятностно-логарифмической системы координат следуетоткладывать в выбранном масштабе от начала оси абсцисс, приведены в табл.6.
Поскольку в вероятностно-логарифмическойсистеме координат ось абсцисс начинается от точки на оси ординат, соответствующейзначению 50 %, значения y длязначений больше 50 % откладываются вверх от начала оси абсцисс, а значения меньше50 % — вниз.
Построив по результатамдисперсионного анализа интегральную функцию распределения частиц по размерам в вероятностно-логарифмическойсистеме координат, можно (если получившийся график имеет вид прямой линии, свидетельствующийо логарифмически нормальном характере изучаемого распределения) выразить это распределениев виде параметров dmиlg σч.
Значению dmотвечает точка пересеченияпостроенного графика с осью абсцисс.
8. Ожидаемая эффективностьочистки газа в циклоне η,%:
/>.
ф (х) — табличнаяфункция от параметра x:
/>
по табл.7 находимф (х).
Расчет рукавногофильтра.
1. Определение необходимойплощади фильтрации.
/>,
где a — скорость фильтрации, м/мин (определяется в зависимостиот типа выбранного рукавного фильтра).
2. Определение требуемогочисла фильтров, n.
/>
f — фильтровальная поверхность фильтра, м2.
Фильтровальная поверхностьодного рукава, м2:
/>,
где l — длина, м; H — диаметр рукава,м.
Фильтровальная поверхностьсекции, м2:
/>,
где пр — количество рукавов в секции.
Значения l, H, np определяются по техническим характеристикам выбранного рукавногофильтра.
Оценка эффективностимногоступенчатой очистки.
Коэффициент очисткиявляется основным показателем, характеризующим работу пылеулавливающих аппаратов,%:
/>,
где Cвх — концентрация пыли в газе на входе в рукавныйфильтр, г/м3;
Свых — концентрация пыли в газе на выходе из рукавного фильтра, г/м3.
/>,
где С — концентрацияпыли в газе на входе в циклон, г/м3;
Свых ц — концентрацияпыли в газе на выходе из циклона, г/м3;
ηц — эффективность циклона.
Тогда эффективностьмногоступенчатой очистки:
/>,
где ηсум — суммарный к. п. д. двух последовательно работающих пылеуловителей,
ημи ηф — соответственно к. п. д. отдельных пылеуловителей.