4462 (Подбор пылеулавливающего оборудования на асфальтобетонном заводе), страница 3

Для определения размеров прямоточного циклона воспользуемся методом Альдена, который рекомендует параметры сквозного циклона определять в зависимости от диаметра входной трубы газохода.

Существует типовой ряд размеров диаметров (d) входной трубы газохода: 125, 200, 225, 260, 300, 360, 390 мм.

Для обеспечения требуемой эффективности необходимо соблюдение условия h/D≤3; h=h₂+h₃

2.2.3 Выбор и расчет параметров групповых циклонов

Расчет циклонов ведется методом последовательных приближений.

1. Задавшись типом циклона (ЦН-15), определяем оптимальную скорость газа в сечении циклона диаметром D.

Задаемся типом циклона ЦН-15; = 3,5 м/с.

2. Расчет необходимой площади циклона производят по формуле:

, м²

Q – объем очищаемого газа, м³/ч (исходные данные):

Q = 29000 м³/ч

- оптимальную скорость газа в сечении циклона, м/c.

м²

3. Определяют диаметр циклона, задаваясь количеством циклонов

N=1:

, м

Переводим в мм: D = 1800 м.

Полученное значение D округляют до ближайшего типового значения внутреннего значения циклона - 1800 мм.

4. По выбранному диаметру циклонов находим действительную скорость движения газа в циклоне по формуле:

Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15%. Если условия не соблюдаются, выбираем другой тип циклона. Определяем величину расхождения 3,5 – 3,27=0,23% меньше чем 15%. Тип циклона выбран правильно.

5. Рассчитывают коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона или группы циклонов:

где к₁ – поправочный коэффициент на диаметр циклона(1);

к₂ – поправочный коэффициент на запыленность газа(0.87);

₅₀₀ - коэффициент гидравлического сопротивления, учитывающий групповую компоновку циклонов(155);

к₃ – коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу(0).

6. Вычисляют потери давления в циклоне по формуле:

,

=0,5 134,85 0,09 (3,27) =64,88 Па

Для сети циклонов

где - плотность газа в расчетном сечении циклона;

Плотность газа в расчетном сечении циклона определяют по формуле:

q=y/g, кг/м³,

кг/м³

- удельная масса газа при рабочей температуре 150⁰С, она задана в условии и равна 0,84 кг/м³;

g – ускорение свободного падения, оно равно 9,8 мс².

Удельную массу рассчитывают по формуле:

, кг/м³ (2.2.3.6)

где k – постоянный коэффициент: для одиночных циклонов – 1,3; для групповых – 1,4;

- действительная температура газа в циклоне.

кг/м³

Принимаем =0,988 кг/м³.

Плотность газа в расчетном сечении циклона определяют по формуле:

= g, кгм³

= =0,09 кгм³

Если в процессе очистки гидравлическое сопротивление пылеуловителя изменяется (обычно увеличивается), то необходимо регламентировать его начальное и конечное значения.

При достижении P_нач = P_кон процесс очистки нужно прекратить и провести регенерацию (очистку) пылеулавливающего устройства.

7. Вычисляем фактическую эффективность очистки газов в циклонах

= 0,5 1+Ф(x)

= 0,5 1+0,8413=0,92=92%

Параметр Ф(x) – представляет собой полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях в зависимости от параметра Х.

Определяем параметр Х по формуле:

8. Фактическая эффективность чистки выбранной группы циклонов должна быть не меньше необходимой по условию, которое рассчитывается по формуле:

=

где С_вх. и С_вых. – соответственно значения запыленности дымовых газов на входе и выходе их циклонов.

Если расчетное значение фактической эффективности очистки окажется меньше необходимого по условиям допустимого выброса пыли в атмосферу, то нужно выбрать другой вид циклона с большим значением коэффициента гидравлического сопротивления.

36%98,5%

Таким образом, на первой ступени эффективность очистки газового выброса равна 36%.

Расчет параметров циклона

Зная, наш диаметр находим все необходимые значения(d=1711):

hП-высота входного патрубка;

hП=0,66*1700=1122=11,22

hТ=1,74*1700=2958=29,58

Hц=2,26*1700=3842=38,42

Hк=2*1700=3400=34,00

H=4,56*1700=7752=7,752

hB=0,59*1700=1003=10,03

d1=0,4*1700=680мм=6,8см

hфл-высота фланца;

hфл=0,1*1700=170мм=1,7см

ширина входного патрубка в циклоне, м

0,2*1700=340мм=3,4см

ширина входного патрубка на входе, м

0,26*1700=442мм=4,42см

3 СКРУББЕР ВЕНТУТРИ

3.1 Теоретическая часть

Аппараты мокрой очистки газов имеют широкое распространение, так как характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсных пылей с d_ч ≥ (0,3-1,0) мкм, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Однако мокрые пылеуловители обладают рядом недостатков, ограничивающих область их применения:

- Образование в процессе очистки шлама, что требует специальных систем для его переработки;

- Вынос влаги в атмосферу и образование отложений в отводящих газоходах при охлаждении газов до температуры точки росы;

- Необходимость создания оборотных систем подачи в пылеуловитель.

Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением частиц пыли на поверхность капель на практике более применимы скрубберы Вентури. Основная часть скруббера - сопло Вентури - 2, в конфузорную часть которого подводится запыленный поток газа и через центробежные форсунки - 1 жидкость на орошение. В конфузорной части сопла происходит разгон газа от входной скорости в узком сечении сопла 30-200м/с и более. Процесс осаждения частиц пыли на капли жидкости обусловлен массой жидкости, развитой поверхностью капель и высокой относительной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла. Эффективность очистки в значительной степени зависит от равномерности распределения жидкости по сечению конфузорной части сопла. В диффузорной части сопла поток тормозится до скорости 15-20 м/с и подается в каплеуловитель. Каплеуловитель обычно выполняют в виде прямоточного циклона.

Рис. 3.1.1 – Расчетная схема трубы Вентури:

1-конфузор; 2-горловина; 3-диффузор; - длины конфузора, горловины и диффузора соответственно; - диаметры конфузора, горловины и диффузора соответственно; - половины углов раскрытия конфузора, горловины и диффузора.

Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очистки аэрозолей со средним размером частиц 1-2 мкм при начальной концентрации примеси до 100 г/м³. Удельный расход воды на орошение при этом составляет 0,1-6,0 л/м³. Круглые скрубберы Вентури применяют при расходе газа до 80000 м³/ч. При больших расходах газа и больших размерах трубы возможности распределения орошающей жидкости по сечению трубы ухудшаются, поэтому применяют несколько параллельно работающих круглых труб либо переходят на трубы прямоугольного сечения.

Задачей расчета скруббера Вентури является определение основных конструктивных размеров трубы Вентури и каплеуловителя.

3.2 Расчет скруббера Вентури

1. Из уравнения теплового баланса, составленного для 1м³ сухого газа методом последовательных приближений, находим температуру газа, на выходе из скруббера Вентури, по следующий формуле:

^,0C (3.2.1)

где С_г, С_п, С_ж – соответственно теплоемкость газа, пара и жидкости, ккал/кг, ⁰С; их принимают С_г=0,24, С_п = 0,48, С_ж = 1 соответственно;

_г – плотность газа, кг/м³ с.г.; принимают _г =1,29 кг/м³ ;

t_г, t_ж – температура газа жидкости, ⁰С; принимают t_ж=18-20 ⁰С;

r – скрытая теплота испарения, ккал/кг, принимаем r=540 ккал/кг;

d – влагосодержание газа, кг/м³ с.г.:

принимают d_вх=0,5, тогда d_вых=0,409;

d_вх=0,4, тогда d_вых=0,318;

m – удельный расход воды на орошение, кг/м³. По условиям работы скруббера Вентури его принимают от 0,3 до 5,0 кг/м³;m=1,25

вх., вых. – надстрочные индексы, относящиеся соответственно к параметрам входа и выхода трубы Вентури.

0.24 1,29 (100-t_г^вых)+540 (0,4-0,318)+0,48 (0,4 100-0,318 t_г^вых)≥1 1,25 (t_г^вых-18^oC)

116,94^oC ≥ 1,71254^oC t_г^вых;

t_г^вых=116,94/1.71254=68,2^oC

t_г^вых≤68^оС

Задаваясь значением t_г^вых=68 ⁰С, при котором d_вых=0,318, кг/м³ с.г., методом последовательных приближений находим t_г^вых; t_г^вых= t_ж^вых, так как потерями тепла в окружающую среду через стенки оборудования можно пренебречь.

2. Объем газа при нормальных условиях определяют по формуле:

, м³/ч (3.2.2)

м /ч

где Q – объем газа на входе в скруббер Вентури м³/ч;

В – барометрическое давление,B=760 мм рт. ст.;

Р_г^вх – разрежение газа перед трубой Вентури, мм рт. ст. Его принимают в диапазоне 11-13 мм рт. ст.;

3. Влагосодержание на входе в трубу Вентури равно d_вх=400г/м³ с.г., что соответствует температуре точки росы 72⁰С (33% влаги). Тогда объем сухого газа будет равен:

,м³/ч (3.2.3)

м³/ч

4.Количество жидкости, подаваемое на трубу Вентури:

, кг/ч (3.2.4)

где m- удельный расход воды на орошение, который принимается от 0,3 до 5 кг/м³:

m =1,2 кг/м³

G_ж= кг/ч

5. Разность влагосодержания на входе в трубу Вентури и выходе из нее:

d= d_вх – d_вых , кг/м³ с.г. (3.2.5)

при d_вх =0,4; d_вых=0.318 кг/м³

d = 0,4-0,318=0,082 кг/м с.г.

6. Количество сконденсированной влаги:

G_ск.вл = , кг/ч (3.2.6)

G_ск.вл = кг/ч

7. Объем сконденсированной влаги:

, м³/ч (3.2.7)

м /ч

где – плотность водяного пара при нормальных условиях, =0,804кг/м³.

8. Объем газа на выходе из скруббера при нормальных условиях:

, м³/ч (3.2.8)

м³/ч