Расчетно-аналитический выбор пылегазоочистной установки

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ УКРАИНЫ

 

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ   НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ   УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра ПЭОТ

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОСНОВЫ ЗАШИТЫ АТМОСФЕРЫ 

И ГИДРОСФЕРЫ»

ПО ТЕМЕ: «РАСЧЕТНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ВЫБОР ПЫЛЕГАЗООЧИСТНОЙ УСТАНОВКИ »

 

 

 

                 Выполнила:

                 ст. гр ЭК-41д

Юсупова Тамила

          Вариант № 11

          Проверил: 

к.т.н.,доц.Макаров  В.В 

 

Севастополь

2013

Содержание

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ……………………………………………….…………3

ВВЕДЕНИЕ…....…………………………………………………………………………………4

1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПЫЛЕГАЗООЧИСТНОЙ УСТАНОВКИ ...….…………….6

2. РАСЧЕТ АППАРАТОВ……………..………………………………………………………12

  2.1 Расчет  осадительной камеры……………………………………………………………..12

  2.2 Расчет  циклона…………………………………………………………………………….20

  2.3 Расчет  скруббера Вентури………………………………………………………………..21

  2.4 Расчет  теплообменника………………………………………………………………...…27

  2.5 Расчет  насадочного абсорбера……………………………………………………………33

3.ОБОБЩЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА АНАЛИТИЧЕСКОГО ВЫБОРА    ПЫЛЕГАЗОВОЗДУШНОЙ УСТАНОВКИ…………………………………………………..54

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………...55

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………………………………….56

ПРИЛОЖЕНИЯ….…………………………….………………….……………………………57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

              На машиностроительном предприятии имеется литейный цех, в состав которого входит электродуговая печь для выплавки стали. Производительность вагранки  G=7,1 т/ч.

              Удельное выделение загрязняющих  веществ (q) следующее: пыль - 10кг, компонент газа - 18,5 кг/т. Необходимое количество  вентиляционного воздуха на 1т выплавляемого чугуна составляет 1040 м³. Температура отходящих газов составляет Тг =218⁰С. Расчетная температура окружающего воздуха Тв=18,5⁰С.

        Источник выброса размещен от  селитебной территории на расстоянии Х=48м. Спроектировать пылегазоочистную установку, обеспечивающую расчетные значения ПДВ по пыли и компоненту газа для источника выброса с трубой, имеющей высоту, Н= 23 м.

Средний дисперсионный  и фракционный состав пыли:

Размер частиц, мкм	0-2	2-4	4-6	6-8	8-10	10-25	25-40	40-50	50-75	>75
Фракционный состав,%	8.5	10,5	18,0	10	7,3	2,5	9,3	15,5	12,2	6,2

 

Физические  параметры пыли и отходящих газов:

• плотность газа, ρ_г = 1,25 кг/м³;
• плотность пыли, ρ_п = 3300 кг/м³;
• средний размер частиц пыли и ее дисперсия, d_m = 20 мкм, σ_п = 0,334;
• начальное давление газа, Р_г = 120 кПа;
• динамический коэффициент вязкости воздуха, μ = 22,23*10^-6 н*с/м².

Газопылеочистная  установка должна быть 4-х ступенчатая  и состоять из последовательно соединенных аппаратов:

пылеосадительная камера – первая ступень;

циклон –  вторая ступень;

скруббер Вентури  – третья ступень;

охладитель  газа – промежуточная ступень;

абсорбер –  четвертая ступень.

 

 

 

Введение

      

     Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей, поступающих от  естественных и антропогенных  источников. К числу примесей, выделяемых есте¬ственными источниками, относятся: пыль (растительного, вулканического, косми¬ческого происхождения, возникающая  при эрозии почвы, частицы морской соли); туман, дымы и газы  от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхо¬ждения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками  является фоновым и мало изменяется с течением времени.

           Антропогенное воздействие может  быть различным по  своему составу  и зависит от  типа предприятия  (например,  машиностроительное,  химическое, энергетическое). Масштабы антропогенного загрязнения также зависят от мощности предприятия, их количества и  сосредоточенности в рассматри¬ваемом регионе. Основными источниками этих загрязнений является энергетика, промышленность, транспорт, сельское хозяйство и другие  виды  хозяйственной деятельности  человека. Среди  отраслей промышленности  наибольшее количество загрязнений дает  горнодобывающая, металлургическая,   химическая  промышлен¬ность, а наименьшее - машиностроительная и  приборостроительная промышленности. Воздействие, оказываемое человеком на окружающую среду, велико.

         Особенно острой проблема загрязнения атмосферы стала во второй половине  ХХ века, характеризующейся чрезвычайно высокими темпами роста промышлен¬ного производства, выработки и потребления электроэнергии, выпуска и использо¬вания в большом количестве транспортных средств.

          Самыми распространенными токсичными  веществами, загрязняющими атмо¬сферу, являются: оксид углерода, диоксид серы ,оксид азота, углеводо¬роды  и пыль.

           Кроме перечисленных выше веществ  и пыли в  атмосферу выбрасываются и другие  более токсичные вещества. Так, например, вентиляционные выбросы заводов электрон¬ной промышленности содержат пары плавиковой, серной, хромовой и других мине¬ральных кислот, органические растворители и т.п. В настоящее время насчитыва¬ется более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу.

           В числовом виде выбросы в  атмосферу предприятий и  транспортных  средств ежегодно по всему миру составляют 10 млрд.т. газов и пыли и столько же сажи, а в водоемы, реки и озера - более 500 млрд.т. загрязняющих стоков.

         Неуклонный рост поступлений  токсичных веществ в окружающую  среду прежде всего отражается  на здоровье населения, ухудшается  качество продукции сельского  хозяйства, снижает урожайность, преждевременно  разрушает  жилища, оказывает  влияние  на  климат отдельных регионов и состояние  озонового  слоя  Земли, приводит к  гибели флоры и фауны.

В различных  сферах производства для очистки  выходящего газового потока от вредных  веществ применяют пылегазоочистные установки. Это необходимо, если выходящий газовый поток превышает (после рассеивания его в воздухе) предельные значения ПДК. 

Пылегазоочистная  установка состоит обычно из нескольких ступеней для улавливания пыли различной дисперсности, это:

– оборудование для улавливания пыли сухим способом, к которому относятся  циклоны, пылеосадительные камеры, вихревые циклоны, жалюзийные и ротацион¬ные пылеуловители, электрофильтры, фильтры;

– оборудование для улавливания пыли мокрым способом, к которым относится  скруббер Вентури, форсуночные скрубберы, пенные аппараты. 

        Для очищения газа от вредных  химических примесей необходимо  установить абсорбер, адсорбер либо хемосорбер.

   Принципиальная  схема пылегазоочистной установки  представлена на рисунке 1:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Рисунок 1 –  Схема очистки вентиляционного воздуха от пыли

1 – пылеосадительная  камера;

2 – циклон;

3 – скруббер  Вентури;

4 – охладитель  газа;

5 – абсорбер.

1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПЫЛЕГАЗООЧИСТНОЙ УСТАНОВКИ

 

Объем и масса  выбрасываемой пылегазовоздушной  смеси в секунду рассчитывается по формуле:

V₁= V*G/3600                                                                (1.1);

                                  М = q*G/3,6                                                                       (1.2);                                                                                                        

 

 где       V – объем вентиляционного воздуха,  м³/ч;

G – производительность, т/ч;

M – масса выбрасываемого компонента, г/с;

q – удельный выброс компонента.

 

V₁ = 1040*6,2 /3600 = 1,79 (м³/с);

М_г.к. = 18,5*6,2 /3,6 = 31,86 ( г/с);

М_п= 10*6,2/3,6 = 17,22 (г/с);

 

Максимальная  приземная концентрация на расстоянии от источника выброса (источник без очистных сооружений) определяется следующим образом:

 

                                                      C_m=

,                                               (1.3)

 

где  А  – коэффициент, учитывающий стратификацию атмосферы, для Украины     А = 200;

      М – количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседая вредных веществ в атмосфере. Для газов и мелкодисперсной пыли F =2;

- коэффициент, учитывающий влияние  рельефа местности,  =1

      Н – высота источника выброса над уровнем Земли;

    – разность между температурой, выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв, ⁰С:

 

= 218 – 18,5 = 199,5 (⁰С);

 

m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, определяются по формулам:

 

m = 1/ (0.67+0.1(f)^1/2 + 0.34 (f)^1/3);

 

Величина параметра f [м/ (с²  ºС)], вычисляется по формуле:

 

f = 10³ * (W₀²* D) / (H²*

);

 

где W₀ – средняя скорость выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса  , м/с, принимается 10м/с ;

D – диаметр источника выброса, м. Определяется из условия:

 

S = V₁ / W₀= 0,785*D²

                                                    _(м)

 

( ),

m =

= 1,075;

 

Для определения  коэффициента n необходимо найти значение Vm по формуле:

 

Vm=

;

Vm =

=1,56;

 

При 0,3 <Vm ≤ 2 

n = 3 – [(Vm – 0,3)*(4,36 – Vm)]^1/2

n = 3 – [(1,56– 0,3)]*[(4,36 – 1,56)]^1/2 = 1,122

 

Максимальная приземная  концентрация определяется по формуле:

 

   С_{m п.} =

= 1,804 (мг/м³);                

С_{m к.г.} = 

= 3,338 (мг/м^{3 )  ;}

 

Определяется  расстояние  Хm от источника выброса, при котором имеет место С_m:

 

Xm = d * Н                                                         (1.4);

 

где d – безразмерная величина, определяемая при Vm< 2 по формуле:

 

d = 4,95*Vm(1+0,28(f)^1/3);

d = 4,95*1,56*(1+0,28*0,71) = 8,444;

 

Когда безразмерный коэффициент F = 2, величина Xm определяется по формуле:

 

Xm = ((5-F) / 4)*d*H                                                 (1.5);

Xm = ((5-2) / 4)*8,44*26 = 174,14 (м);

 

Далее сравниваются величины:

 

                                                               ПДК,                                                    _(1.6)

1,804 ≥ 0,5     и      174,14 ≥ 48;

                                                     3,338 ≥ 0,05

 

Так как все  условия не выполняются, то определяется предельно допустимый выброс для данного источника загрязнения следующим образом:

 

ПДВ = ;   (1.7);

 

где С_{Ф к.г.} = 0,2*ПДК = 0,2*0,05 = 0,1;

 

ПДВ_к.г. =

= 0,382 (г/с);

 

С_{Ф п} = 0,2*ПДК = 0,2*0,5 = 1;

 

ПДВ_п =

= 4,68(г/с);

Массовая концентрация пыли и газового компонента перед  входом в пылегазоустановку:

C_вх=          (1.8);

C_{вх(пыли)} =

= 9620 (мг/м³);

С_вх(к.г.)=

(мг/м³)

Концентрация  пыли и газового компонента после  пылегазоочистной установки из условия обеспечения ПДВ определяется так:

 

С_вых = ПДВ * 10³/V₁                      (1.9);