125805 (Разработка технологической схемы очистки промышленных газов)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра БТ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу «Системы защиты среды обитания»

на тему «Разработка технологической схемы очистки промышленных газов»

Вариант № 15

Факультет:

Группа:

Выполнила:

Проверил:

Отметка о защите:

Новосибирск-2010

Содержание

Задание

1. Анализ исходных данных, расчет необходимой суммарной степени очистки промышленных газов и массы вещества поступающих на очистку

1.1 Анализ исходных данных

1.2 Расчет необходимой суммарной степени очистки промышленных газов

1.3 Расчет массы веществ

1. Разработка вариантов схемы очистки газов и выбор наиболее рациональной схемы

2. Выбор пылегазоочистного оборудования (с учетом объема

очищаемых газов) и составление принципиальной схемы очистки газов

1. Описание механизмов очистки газов пылегазоулавливающих установок принятых в схеме

2. Разработка балансовой схемы очистки газов с представлением ее на рисунке

3. Обоснование достижения нормативов ПДВ и проведение расчета платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу

4. Итоговая таблица

Литература

ЗАДАНИЕ

В курсовом проекте разрабатывается наиболее рациональная технологическая схема очистки промышленных газов от загрязняющих веществ.

В таблице 1 представлены исходные данные, которые содержат основные параметры необходимые для выбора схемы.

Исходные данные Таблица 1

№	Параметры			Значение параметра
1.	Объем пылегазового потока на выходе из технологического агрегата, тыс.нм3/час			60
2.	Температура газового потока на выходе из технологического агрегата, С			150
3.	Точка росы, С			35
4.	Концентрация вредных веществ на выходе из технологического агрегата, г/нм3:	Пыль		25
		Азота диоксид		1,3
		Углерода оксид		0,01
		Серы диоксид		0,1
5.	Дисперный состав пыли, % весовые, для частиц пыли, мкм и фракционная степень очистки газов в циклоне , %:	, %	мкм
		30	0 –5	16
		55	5 - 10	3
		80	10 – 20	14
		90	20 – 30	25
		95	30	42
6.	Медианный диаметр, мкм			32
7.	Смачиваемость пыли, %			80
8.	УЭС слоя пыли, Омсм: при температуре, С			41012 50
9.	Предельно разрешенная концентрация выброса вредных веществ в атмосферу, г/нм3:	Пыль		0,01
		Азота диоксид		0,01
		Углерода оксид		0,01
		Серы диоксид		0,05
10.	Наличие (+), отсутствие (-) могильника*			+
11.	Наличие (+), отсутствие (-) хвостохранилища*			+
12.	Время работы технологического агрегата, час/сутки			124
13.	Время работы технологического агрегата, дней/год			300
14.	Подсос воздуха в схеме очистки, в %			7

• Примечание: допускается использовать два вида захоронения уловленной пыли.

Другие параметры, необходимые для расчетов, берутся из каталогов и рекомендуемой литературы.

Дополнительные исходные данные:

• Пылегазовый поток образуется в энерготехнологическом агрегате;

• Пыль на выходе из технологического агрегата полидисперсна;

• Частицы неправильной формы;

• Насыпная плотность пыли 800-900 кГ/м³;

• Угол естественного откоса 50-55 град;

• Удельная поверхность пыли 15000 – 20000 см²/Г;

• Коэффициент абразивности пыли 0,5*10^-12 м²/кГ;

• Все пыли не взрывоопасны. Химический состав пыли, %: олова оксид 20 – 30^*; цинка оксид 10 – 15; алюминия оксид 18 – 30; железа оксид 10 – 15; двуокиси кремния 20 – 25; оксид мышьяка 0,2 – 0,5; соединений свинца 0,1 – 0,3; другие вещества 5 – 10.

• Минимальная среднемесячная температура региона - 25С.

При расчете размера платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу принимается коэффициент экологической ситуации Западно-Сибирского экономического региона – 1,44, коэффициент инфляции 1,79.

Нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу приведены в таблице 2. Нормативы платы приведены в новом масштабе цен, введенном Постановлением Правительства Российской Федерации от 12 июня 2003 года № 344.

Таблица 2. Нормативы платы

Код вещества	Наименование вещества	Плата в пределах нормативов (ПДВ), руб/т	Плата в пределах лимитов (ВСВ), руб/т
2908 0301 0337 0330	Пыль неорганич. 20-70% двуокиси кремния Азота диоксид Углерода оксид Серы диоксид	21 52 0,6 40	105 260 3 200

Результаты расчетов платы за выбросы загрязняющих веществ оформляются в виде расчетов и сводятся в таблицу 3.

*Примечание: стоимость олова в пыли – 150 руб/кг; стоимость цинка 75 руб/т.

1. Анализ исходных данных , расчет необходимой суммарной степени очистки промышленных газов и массы вещества поступающих на очистку

1.1 Анализ исходных данных

В различных отраслях промышленности при сжигании топлива, при металлургических и механических процессах в атмосферу выделяется большое количество твердых и жидких частиц. Знание физико-химических свойств этих частиц, а также особенностей производства, позволяет выбрать наиболее эффективную систему очистки газов, разработать методы контроля работы газоочистного оборудования и выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, поэтому, прежде всего, произведем анализ дополнительных исходных данных, которые дают такую информацию.

Известно, что пылегазовый поток образуется в энерготехнологическом агрегате, на выходе из которого пыль полидисперсна, что подтверждается ее дисперсным составом, представленным в таблице 1.

Дисперсный состав необходим для расчета эффективности многих пылеуловителей (в частности, циклонов), как функция фракционной степени очистки.

Размеры частиц пыли различны, частицы неправильной формы, но в исходных данных дан медианный диаметр d₅₀ – такой размер частицы, по которому пыль можно разделить на две равные доли. Масса всех частиц мельче d₅₀ составляет 50 % всей массы пыли так же, как и масса частиц крупнее d₅₀ составляет оставшиеся 50 %. Это параметр важен при выборе первичной ступени очистки, поскольку различные пылеулавливающие установки могут улавливать определенные минимальные размеры частиц пыли.

Угол естественного откоса, показывающий требуемое значение наклона поверхности для стекания уловленной пыли, необходимо учитывать при расчете и разработке схемы конструкции газоочистного сооружения. Однако в данной курсовой работе расчет конструкции не будет производиться.

Насыпная плотность определяется отношением массы свеженасыпанных твердых частиц к занимаемому ими объему, при этом учитывается наличие воздушных промежутков между частицами. Величиной насыпной плотности пользуются для определения объема, который занимает пыль в бункерах сухих газоочистных аппаратов.

Удельной поверхностью пыли называется отношение поверхности частиц пыли к их массе или объему. По этому показателю можно судить о степени дисперсности пыли: чем она больше, тем выше степень дисперсности. Данный параметр используется при определении или сравнении интенсивности процессов, идущих на поверхности частицы (сорбционных, ионообменных и др.).

Смачиваемость пыли также важно учитывать при определении метода очистки (в данном варианте достаточно высоко значение смачиваемости пыли - 70 %): чем больше смачиваемость, тем частицы лучше улавливаются, что непосредственно оказывает влияние на эффективность пылеулавливания в мокрых аппаратах.

Абразивность пыли характеризует интенсивность износа металла при одинаковых скоростях газов и концентрациях пыли. Особенно это касается сухих инерционных аппаратов (в том числе циклонов), стенки которых подвержены интенсивному износу. Это свойство пыли учитывается при расчетах аппаратуры (выбор скорости газа, толщины стенок аппаратуры и облицовочных материалов).

Невзрывоопасность пыли определяет выбор оборудования с учетом того, что опасность взрыва в данном случае отсутствует, в противном случае – необходимо выбирать оборудование с противовзрывными особенностями конструкции (наличие крыши).

Химический состав пыли определяет экономическую эффективность очистки, т.к. в состав пыли входят ценные вещества. В данном случае экономический интерес представляют олово и цинк, стоимости которых в пыли соответственно равны 150 руб/кг и 75 руб/т.

Минимальная среднемесячная температура региона, как и точка росы, определяет выбор месторасположения оборудования: в здании или на открытом воздухе.

Приведенные данные о коэффициентах инфляции и экологической ситуации региона, нормативах платы нужны для расчета платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и составления итоговой таблицы 3.

1.2 Расчет необходимой суммарной степени очистки промышленных газов

Разработка схемы очистки газов базируется на анализе исходных данных, поскольку в зависимости от тех или иных физико-химических свойств пылегазового потока, особенностей технологического процесса производится непосредственно выбор определенного вида аппарата, четкой последовательности очистки. Прежде всего, необходимо определить: от каких загрязняющих веществ нужно будет проводить очистку. Для этого следует сравнить концентрации вредных веществ на выходе из технологического аппарата (С_{исх.вещества}) с их предельно разрешенными концентрациями выброса в атмосферу (ПРК_{вещества}) , и, следовательно, в случае превышения первой над второй необходима будет очистка. В данном варианте требуется провести очистку от ниже следующих веществ и добиться следующей степени их очистки , которая рассчитывается по формуле: , [1, 52].

• пыли неорганической: С(пыль)= 25 г/нм³ больше, чем

ПРК(пыль) =0,01 г/нм³;

• диоксида азота (NO₂): С(NO₂) = 1,3 г/нм³ больше, чем

ПРК(NO₂) = 0,01 г/нм³;

• оксида углерода (СО): С(СО)= 0,01 г/нм³ равна ПДК(СО)= 0,01 г/нм³;

очистка не требуется от оксида углерода

• диоксида серы (SO₂): С(SO₂)= 0,1 г/нм³ больше, чем ПДК(SO₂)= 0,05г/нм³;

1.3 Расчет массы веществ

Для расчета массы необходимо знать объемы и концентрации веществ. Т.к. на входе и выходе из аппаратов газовый поток имеет различную температуру, необходимо произвести расчет объемов с учетом этой температуры. Из формулы для объема газа при нормальных условиях выразим объем газа , измеренный при температуре t:

,

где V₀ – объем газа при нормальных условиях (в данном варианте V₀ = 60 тыс.нм³/час);

t – температура, º С;

B – атмосферное давление, мм.рт.ст. (В = 740 мм.рт.ст.);