В главе 3 учебного пособия даются отдельно оценки капитальных и годовых эксплуатационных затрат в систему очистки сточных вод для различных методов и аппаратов очистки. Объемный расход очищаемой сточной воды изменяется в достаточно широком диапазоне. Для каждого метода очистки указывается, какие составляющие самого процесса очистки, процесса регенерации рабочего вещества или аппарата, процесса рекуперации уловленной примеси в товарный продукт и т.д. учитываются в стоимостных оценках, а какие нет. Для некоторых методов очистки даны характерные параметры улавливающих устройств.

2. ОЦЕНКА ЗАТРАТ НА ЗАЩИТУ АТМОСФЕРЫ

2.1. Стоимость основного и вспомогательного оборудования

2.1.1. Циклоны

Циклоны относятся к классу аппаратов, предназначенных для сухих методов очистки отходящих газов от крупнодисперсных частиц пыли с медианным диаметром d_ч  20-30 мкм.

Характерным параметром, определяющим проектные параметры, эффективность улавливания пыли и стоимость циклона, является внутренний диаметр D [м] или входное сечение А [м²]. Входное сечение А определяется параметрами газового потока, плотностью и диаметром улавливаемых частиц [1,2] и вычисляется по следующей формуле:

, м², (2.1.1)

где Q − объемная скорость газа, м³/с; _ч,  − плотность частиц и газа, кг/м³;
 − динамическая вязкость газа, Па с; d_ч − медианный размер частиц, м.

Корреляционная зависимость диаметра и входного сечения для циклонов с тангенциальным входом имеет вид [1]

,

где относительные параметры K_a и K_b принимают значения в диапазонах:
K_a = 0,44-0,583; K_b = 0,2-0,25.

Стоимость циклона складывается из стоимости собственно циклона, улитки, пылевого бункера и поддерживающих конструкций.

Стоимости циклона, улитки и пылевого бункера вычисляются по следующему выражению [2,3]:

, у.е. (2.1.2)

Коэффициенты зависят от толщины стенки t и материала (углеродистая сталь (УС) или нержавеющая сталь (НС)) и могут быть определены из
табл. 2.1.1.

Таблица 2.1.1

t, мм	j(t)		k(t)		l(t)
	УС	НС	УС	НС	УС	НС
4,76	2230	3390	1210	3710	5,67	17,8
2,54	2030	3000	933	2380	4,15	16,6
3,56	1510	2000	765	1640	3,04	12,6

Стоимость поддерживающих конструкций характеризуется следующими уравнениями:

при 0,093  А  0,186 (м²)

, у.е.; (2.1.3а)

при 0,186  А  0,558 (м²)

, у.е.; (2.1.3б)

при 0,558  А  1,302 (м²)

, у.е. (2.1.3в)

Окончательно стоимость одиночного циклона равна

, у.е. (2.1.4)

Стоимость последовательных и параллельных мультициклонов равна сумме отдельных аппаратов плюс 20% стоимости на газоходы и дополнительную конструкцию.

Все рассмотренные уравнения выполняются для широкого класса циклонов различной геометрии при 0,093  А  1,302 (м²).

2.1.2. Распылительные камеры и охладители

Распылительные камеры и охладители снижают пылевую нагрузку, однако их основное назначение − охлаждение потока для уменьшения его объема, температуры и стоимости системы, а также увлажнение его с целью увеличения степени улавливания в основных осадителях, особенно в электрофильтрах.

В распылительных камерах вода вводится в газовый поток с помощью распылительных сопел, а в охладителях − открытым потоком.

Стоимость распылительных камер С_рк и охладителей С_ох линейно зависит от объемной скорости охлаждаемого потока [2]:

, у.е.; (2.1.5)

, у.е., (2.1.6)

где Q − объемная скорость газа, м³/с.

В (2.1.5) принято, что отношение длины распылительной камеры к ее диаметру составляет 3/1.

В обоих выражениях (2.1.5) и (2.1.6) считается, что установки изготовлены из углеродистой стали и их стоимость включает стоимости поддерживающих колец, основания, лестницы, системы распыления воды, решетки и органов регулирования. Следует иметь в виду, что стоимости насосов, трубопроводов и огнеупорного материала должны быть учтены дополнительно.

2.1.3. Насосы

Насосы используются в качестве побудителей расхода жидкости при использовании скрубберов Вентури, распылительных камер, газовых абсорберов и любых других устройств, где циркулирует жидкость.

Одним из наиболее часто используемых типов насосов является зумпф-насос с вертикальной турбиной, который обычно работает на трех скоростях : 1170, 1750 и 3550 об/мин. Оптимальная скорость выбирается в зависимости от производительности насоса G [м³/с] в соответствии с данными табл. 2.1.2 [2,4].

Таблица 2.1.2

Диапазон производительности G, м3/с	Скорость насоса , об/мин
0...0,063	3550
0,031...0,315	1750
0,126...0,63	1170

Стоимость насоса зависит от его скорости , производительности G и напора p.

Зависимость стоимости насоса при скорости =3550 об/мин выражается уравнением

, у.е., (2.1.7)

где коэффициенты m, n зависят от напора p согласно табл. 2.1.3.

Таблица 2.1.3

p, МПа	m	N
0,305	614	0,155
0,61	756	0,142
0,914	949	0,120

Уравнение (2.1.7) справедливо для производительности в диапазоне
G = 6,3 10^-3 - 0,0693 м³/с.

Стоимость насоса при скорости  = 1750 об/мин выражается зависимостью

, у.е., (2.1.8)

где коэффициенты p и q зависят от напора p в соответствии с табл. 2.1.4.

Таблица 2.1.4

p, МПа	p	q
0,305	2040	0,524
0,61	2550	0,545
0,914	3050	0,581

Уравнение (2.1.8) справедливо для производительности в диапазоне
G = (0 ... 0,321) м³/с.

Зависимость стоимости насоса при скорости  = 1170 об/мин выражается уравнением:

при 0,0945  G  0,378 (м³/с)

, у.е.; (2.1.9а)

при 0,378  G  0,63 (м³/с)

, у.е. (2.1.9б)

Коэффициенты в (2.1.5) определяются из табл. 2.1.5, 2.1.6.

Таблица 2.1.5

p, МПа	r	s
0,305	171	0,424
0,61	617	0,299
0,914	1200	0,239

Таблица 2.1.6

p, МПа	t	u	
0,305	22600	-4,82	3,74 10-4
0,61	14500	-2,44	2,36 10-4
0,914	23100	-4,78	4,19 10-4

Следует иметь в виду, что для работы насоса требуются электродвигатели и пусковые устройства, стоимость которых должна быть учтена дополнительно.

2.1.4. Вентиляторы

Наиболее часто для прокачки газов через устройства очистки газообразных отходов используются центробежные вентиляторы. Тип очистного устройства определяет место расположения вентилятора: до устройства − напорные и после − всасывающие. В качестве всасывающих используют вентиляторы с загнутыми назад лопастями, а в качестве
напорных − с прямыми радиально расположенными лопастями (особенно совместно со скрубберами Вентури), поскольку такие вентиляторы меньше подвержены абразивному воздействию сильно запыленных потоков.

Для работы вентиляторов требуются электродвигатели, пусковые устройства, входные и выходные заслонки для регулирования скорости течения газа и оптимизации работы улавливающего устройства, а также клиноременные передачи, если частоты вращения двигателя и вентилятора не соответствуют друг другу. Стоимость перечисленных устройств должна быть учтена дополнительно.

Стоимость всасывающих вентиляторов

Стоимость всасывающих вентиляторов зависит от их класса, статического давления р [Па] и объемной скорости газа Q [м³/с]. Класс, в свою очередь, определяется статическим давление р и линейной скоростью газа v [м/с]. Разделение вентиляторов на классы осуществляется в соответствии с табл. 2.1.7 [2,5].

Таблица 2.1.7

Класс	Статическое давление р, Па	Линейная скорость v, м/с
I	635...1270	11,68...16,26
II	1079,5...2159	15,24...21,21
III	1714,5...3429	19,2...26,72
IV	>3429	>26,72

Стоимости всасывающих вентиляторов из углеродистой стали, функционирующих при нормальной температуре Т = 294К и нормальном атмосферном давлении, определяются из рис. 2.1.1, где D [м] − диаметр рабочего колеса.