Расчет системы газоочистки

Отработанный воздух установки пневмоклассификации рекомендуется очищать в трехступенчатой системе, включающей:

1-ая ступень - циклон типа ЦН-15 или ЦН-24;

2-ая ступень - циклоны типов СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СЦН-40;

3-ая ступень - рукавный фильтр для санитарной очистки.

Расчет системы очистки проводится на ПЭВМ по программе расчета системы пылеулавливания "GАS" по стандартной методике.

Основные параметры определяются по приведенным ниже формулам.

Входная концентрация материала:

где - поток улавливаемого твердого продукта, кг/м³;

- расход очищаемого воздуха, м³/ч.

Диаметр циклонов D:

где - оптимальная скорость газа в циклонах, м/с;

N_Ц - число циклонов, принимаем N_Ц=1 на каждой ступени.

Фактическая скорость потока в циклоне:

Гидравлическое сопротивление (потери давления) в циклонах:

где - коэффициент сопротивления циклона при D=500 мм;

K₁ - поправочный коэффициент на диаметр циклона;

K₂ - поправочный коэффициент на запыленность газа;

- плотность газа, кг/м³;

Для определения концентрации пыли после циклонов рассчитывается фракционный КПД - ηi, который для циклонов типа НИИОГАЗ аппроксимируется зависимостью:

где di - средний размер фракций, мкм;

d₅₀- граница разделения циклона:

s_T - табличный статистический коэффициент;

табличные данные для расчета;

r_M - плотность частиц улавливаемого материала, кг/м³;

m_Г - фактическая вязкость газа, Па*с.

Суммарный КПД одной ступени очистки:

где i, n - соответственно номер и число фракций;

- содержание фракций в улавливаемом продукте, %.

Гранулометрический состав улавливаемого продукта, принятый на основании экспериментальных исследований (табл. 2.4, цикл помола 9) приведен в табл. 4.1.

Фракционный h_i и суммарный h_S К.П.Д. после второй ступени:

где - фракционный и суммарный К.П.Д. каждой ступени.

Остаточная запыленность m_Ц, выброс g_Ц и гранулометрический состав r_Bi выбрасываемой пыли:

m_Ц= m_ВХ* (1 - h_S/100), г/м³

g_Ц= m_ВЫХ* Q_B * K_Q, г/с или кг/ч

r_Bi = r_i * (1 - h_Si/100) / (1 - h_S/100), %

Выходная концентрация пыли после циклонов, как правило, превышает допустимые нормы, что требует санитарной очистки отработанного воздуха.

Для этого рекомендуется применить рукавные фильтры типа ФРКИ с регенерацией рукавов импульсной подачей сжатого воздуха.

Необходимая площадь поверхности фильтрации рассчитывается по формуле:

, м²

где - расход запыленного воздуха, м³/ч;

- скорость фильтрации, м/мин.

Данные об эксплуатации фильтров ФРКИ в промышленности, показывают, что их КПД высок и составляет не менее = 98 %.

Концентрация пыли m_Ф в потоке и ее выброс g_Ф после фильтра:

Рекомендуемый типоразмер фильтра выбирается с площадью фильтрации, ближайшей к расчетной с большей стороны.

Отработанный воздух после очистки в циклонах и рукавном фильтре сбрасывается в атмосферу через трубу рассеяния. Согласно нормам проектирования предприятий предельно допустимая концентрация (ПДК) кварцсодержащей пыли в атмосфере населенных пунктов не должна превышать 0,15 мг/м³.

В соответствии с СН-369-74 ПДК в приземном слое после выброса газов через трубу рассеяния определяется по формуле:

,

где f - коэффициент, равный

,

где - диаметр трубы, м, рекомендуется стандартный ряд диаметров;

- скорость воздуха в трубе, м/с, рекомендуется 12-17 м/с.

Величина приземной концентрации пыли после очистки отработанного воздуха в рукавном фильтре и выброса его через трубу рассеяния должна быть в 2-3 раза меньше допустимых санитарных норм ПДК.

Это обуславливается тем, что в реальных условиях концентрация пыли в приземном слое выше расчетной на величину естественного фона запыленности, определяемого большим числом факторов: местом расположения трубы, метеорологическими условиями, наличием посторонних источников выбросов и т.д.

Исходные данные и порядок выполнения работы (вариант 3)

1. Подробно ознакомится с теоретической частью по разделам 2-3 методического пособия.

2. Провести моделирование процесса классификации по программе “KLASS” в среде “MS Excel” в соответствии с конкретными требованиями.

Разделяемый материал – мрамор, плотность частиц r_M =2600 кг/м³.

Гранулометрический состав исходного продукта в полных остатках:

Производительность классификатора по исходному материалу Q_М=5 т/ч.

Эффективность разделения Х_75/Х25=70 %.

Расходная концентрация материала μ=1,3 кг/м³.

Задача классификации – получить обеспыленный крупный продукт с содержанием фракции менее 50 мкм не более 10 % с наибольшим возможным выходом.

При этом основные задачи:

1) Смоделировать процесс классификации, подбирая границу разделения Х₅₀. Для этого можно воспользоваться процедурой «Подбор параметра» «MS Excel». Определяется гранулометрический состав и выход продуктов разделения.

2) Обеспечить при этом требуемое содержание фракции в получаемом продукте на уровне 80% от предельного и определить гранулометрический состав и выход продуктов разделения. Основные параметры в таблице расчета, на которые обратить внимание - гранулометрический состав крупного продукта Rк в полных остатках на ситах, и его выход.

По производительности классификатора и расходной концентрации материала определяется расхода воздуха через аппарат, который затем будет очищаться от мелкого продукта разделения в циклонах и фильтрах.

Параметр расходной концентрации материала необходим для определения расхода воздуха через классификатор и запыленности воздушного потока, содержащего мелкий продукт разделения.

3. Определить исходные данные (поток пыли, ее гранулометрический состав, расход воздуха) для расчета системы газоочистки.

По программе “GAS-2S-LAB” в среде “MS Excel” провести расчет системы газоочистки в соответствии с заданием. Данные последовательно вводить в окна программы: 1-Пылегаз, 2-Фракции, 3-Циклоны, 4-Фильтр, 5-Труба. Для ввода данных использовать ячейки, выделенные жирным шрифтом, кнопки и диалоговые окна.

Принять тип циклонов на первой ступени очистки ЦН-15 или ЦН-11, на второй ступени очистки СДК-ЦН-33 или СЦН-40.

В расчетной таблице подобрать диаметр циклонов, принимать его кратным 50 мм. Условие выбора - оптимальная скорость потока в циклонах должна соответствовать таблице:

При расчете выбрать комбинацию циклонов с наименьшим гидравлическим сопротивлением. Посмотреть, как влияет на сопротивление и общий коэффициент изменение типа циклонов и скорость потока в них. Зафиксировать эти данные копированием ячеек.

При расчете принять скорость фильтрации рукавного фильтра W_Ф=1,5-2,0 м/мин, скорость воздуха в трубе рассеяния W_Т =17-20 м/с. Обеспечить при рассеивании пыли запас по ПДК. При необходимости скорректировать КПД фильтра.

По завершении расчета записать готовые файлы с именем по фамилии проводивших работу и сдать результаты преподавателю.