Защита воздушного бассейна от вредных выбросов промышленных предприятий

Мощность выброса М, г/с, соответствующая заданному значению максимальной концентрации, мг/м³:

- мощность выброса золы, соответствующая заданному значению максимальной концентрации с_м= 0,07 мг/м³:

 55,16 г/с;

- мощность выброса оксида серы, соответствующая заданному значению максимальной концентрации с_м=0,09 мг/м³ :

 70,95 г/с;

-  мощность выброса оксида азота, соответствующая заданному значению максимальной концентрации с_м=0,012 мг/м³ :

   9,46 г/с.

Таблица 2 - Значения приземной концентрации вредных веществ с_м, мг/м³, в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х, м, от источника выброса

Расстояние от источника X, м	S1	CSO2, г/м3, (0,09)	CNO2,мг/м3, (0,012)	Cзол,мг/м3, (0,07)
500	0,633	0,077	0,0103	0,059
789,6	1	0,09	0,012	0,07
1000	1,266	0,084	0,0112	0,065
2000	2,533	0,055	0,0074	0,043
3000	3,799	0,035	0,0047	0,027
4000	5,066	0,023	0,0031	0,018
5000	6,332	0,016	0,0022	0,012
10000	12,665	0,003	0,0004	0,0023
20000	25,329	0,0008	0,0001	0,0006
30000	37,994	0,0004	0,00005	0,0003
40000	50,659	0,0002	0,00003	0,0002

 

На рис. 1. приведена кривая рассеивания вредных веществ из дымовой трубы.

Высота источника H, соответствующая заданному значению c_м, в случае T 0 определяется по формуле:

233,3 м;

237,7 м.

Рисунок 1 - Кривая рассеивания вредных веществ из дымовой трубы

  Проверяем выполнение условий  расчета.

 Так как  ,то для определения предварительного значения высоты Н:

119,8 м.

Принимаем Н = 120 м.

Диаметр трубы (или ствола трубы) в  первом приближении определяем по формуле:

2,82 м.

Принимаем d=3 м, а скорость газов на выходе из трубы при искусственной тяге 15¸25 м/с или по формуле =15+0,06×Н_о= 22,2.

В соответствии со СНиП II-35-76 к установке принимаются трубы из кирпича и железобетона, имеющие следующие диаметры выходных отверстий: 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 3,0; 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6,0; 6,6; 7,2; 7,8; 8,4; 9,0 и 9,6 м. Высота дымовых труб должна приниматься 30, 45, 60, 75, 90, 120, 150 и 180 м.

Окончательно принимаем железобетонную дымовую трубу с диаметром D=4,2 м и высотой Н=120м.

 

Выбор и расчет циклона

 

Оценить эффективность применения указанного в задании типа циклона для очистки дымовых газов после котлоагрегатов, использующих в качестве топлива уголь.   

 Наименьший диаметр улавливаемых  частиц d₅₀=7,5 мкм, значение дисперсии осаждаемых в циклоне частиц составляет lg σ_п =0,65.

Барометрическое давление 101,3 кПа. Плотность  твердых частиц пыли составляет 450 кг/м³. Плотность дымовых газов и кинематическую вязкость дымовых газов при заданной температуре необходимо определить из табл. П 6.1.

По результатам расчета построить  эскиз циклона.

Принимаем к установке циклон типа ЦН-15у для очистки дымовых газов, определяем его гидравлическое сопротивление и эффективность при следующих исходных данных:

 - расход газа V₀ = 497160 м³/ч;

 - температура газа Т = 150 °C;

 - плотность газа с₀ = 0,849 кг/м³;

 - вязкость газа μ= 22,45·10^-6 Па·с;

 - барометрическое давление Р_бар = 101,3 кПа;

 - разрежение в циклоне Р_г = 100 Па;

 - начальная концентрация пыли в газе С=28,5 г/м³;

- характеристика дисперсного состава пыли:  d_m=15мкм;  lg σ_ч = 0,334;

- плотность частиц пыли р_ч = 2100 кг/м³.

Циклон должен работать в сети без  раскручивателя.

Выполняем  расчет.

   Плотность газа при рабочих условиях

0,83 кг/м³.

   Расход газа при рабочих условиях

214,64 м³/с.

 

   Диаметр циклона при оптимальной  скорости W_опт = 3,5 м/с

8,84 м.

   Расчетный диаметр циклона  слишком большой, поэтому необходимо выполнить установку из нескольких циклонов ЦН-15.

  Так как в нашем случае  выбраны 4 паровых котла, то  циклонов выбираем восемь (по два на каждый котел).

   Для увеличения производительности  циклона выбираем циклон с шестью циклонами в группе, тогда расход газа на один циклон составит:

 4,47 м³/с.

   Уточненный диаметр циклона

1,28 м.

  Принимаем  ближайший стандартный диаметр 1200 мм и находим действительную скорость газа в циклоне:

3,95 м/с.

 Ввиду того, что действительная  скорость отличается от оптимальной  менее чем на 15 %, остановимся на  выбранном диаметре циклона.

 Вычислим коэффициент сопротивления циклона:

Величины К₁, К₂ и z₅₀₀ берем из табл. 3.5 – 3.9.

Коэффициент гидравлического сопротивления  группы циклонов определяем по формуле

где К₃ – коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу прямоугольной компоновки.

Для прямоугольной компоновки, при  организованном подводе запыленного  газа, циклонные элементы расположены  в одной плоскости. Отвод из общей  камеры чистого газа К₃ = 35.

Гидравлическое сопротивление циклона

923,34 Па.

 

Гидравлическое сопротивление  циклонной установки с шестью циклонами в группе определим по следующей формуле:

1152,56 Па.

Размер частиц d₅₀, улавливаемых выбранным циклоном при рабочих условиях с эффективностью 50 %, определим по следующей формуле:

6,04 ,

где D_Т, r_ЧТ, m_Т, w_Т – величины, соответствующие условиям, при которых получена величина d₅₀ = 4,5 мкм;

D_o, r_o, , w_o – величины, соответствующие действительным условиям работы циклона.

Определим параметр х по следующей формуле:

Определим численное значение функции  Ф(х), полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях (по табл.3.9), по следующей формуле:

0,896.

Согласно расчету, требуемая степень очистки дымовых газов осуществляется выбранным циклоном.

Если η окажется меньше требуемого, необходимо увеличить количество циклонов или выбрать другой тип циклона с большим значением z_ц.

 

Выбор и расчет электрического  фильтра для очистки дымовых газов

 

Подобрать серийную конструкцию электрофильтра для очистки дымовых газов  паровых и водогрейных котлов на ТЭЦ, если температура уходящих газов  T=150 ^оС, размер частиц в потоке дымовых газов составляет от d_м= 5…40 мкм, объем очищаемого потока дымовых газов от паровых котлов равен V=134,9 м³/с, а от водогрейных – V=3,2 м³/с. Степень очистки должна быть не ниже 65 %.

Определяем величину скорости дрейфа частиц размером 5 и 40 мкм. Напряженность электрического поля в ходе очистки принимаем равной 30^.10⁴ Вт/м, что характерно для электрофильтров сухой очистки:

- скорость дрейфа частиц размером 5 мкм

0,118 м/с;

- скорость дрейфа частиц размером 40 мкм

0,946 м/с.

Скорость газа в активном сечении  v_г = 1 м/с. Определяем время, необходимое для осаждения частиц размером 5 мкм, так как они имеют в восемь раз меньшую скорость дрейфа.

Предварительно выбираем электрофильтр  типа ЭГА с расстоянием между  коронирующим и осадительным электродами 150 мм (прил. 5), с путем движения дымовых  газов в электрофильтре равным L = 8,5 м.

Расчет t_oc проводим по формуле (3.117):

 1,271 c.

 0,159 c.

Определяем   необходимую   величину   активного   сечения   электрофильтра:

34,53 м².

По найденной величине активного  сечения выбираем электрофильтр  ЭГА-1-20-9-6-2-330-5 (1 – количество секций; 20– количество газовых проходов; 9 – высота электродов, м; 6 – количество элементов в осадительном электроде; 2 – количество электродных полей; 330 – температура в электрофильтре, ^оС; 5 – разряжение в электрофильтре, кПа) с фактической площадью активного сечения 49 м² и площадью осаждения F_ос = 2826 м². Удельная поверхность осаждения электрофильтра

20,46 м²/(м^2.с).

Степень очистки дымовых газов  в данном электрофильтре определяем по уравнению

91,06 %.

Полученная величина степени очистки  выше заданной, поэтому выбранный тип электрофильтра обеспечит необходимую степень пылеочистки.

Проверяем необходимое условие  осаждения частиц в данном электрофильтре. Средняя скорость движения в электрофильтре с горизонтальным движением потока запыленного газа лежит в пределах 0,5…1 м/с.  Для проверки необходимого условия осаждения примем верхний предел скорости движения газового потока, тогда

t_п

8,5 с.

Таким образом, t_ос<t_п, что говорит о том, что фильтр выбран правильно.