Проектирование систем очистки газов и промышленная вентиляция

 

4. Проектирование пылеосадительной камеры 

     Пылеосадительная  камера - простейший пылеоуловитель. Применяются  для улавливания грубодисперсной  пыли, имеют невысокую степень улавливания. Камеры применяются для предварительной очистки воздуха от пыли перед подачей его в более эффективные пылеуловители.

       Конструкция представлена на  рисунке. Основные узлы – корпус  с полками. Улавливание пыли  производится благодаря осаждению ее на полках камеры в процессе прохождения воздушного потока.

       Расчет камеры основан на использовании  формулы Стокса для осаждения  сферической частици в неподвижной  газовой среде [3]:

     W_в =d_расч²ρ_чg/(18µ_в)

     W_в – вертикальная составляющая скорости частиц, м/с;

     d_расч - диаметр оседавшей частицы, м;

     ρ_ч – плотность частицы, кг/м³;

     µ_в - динамическая вязкость воздуха, Па*с

     g - ускорение свободного падения. 

     Эффективность пылеулавливания характеризуется  степенью очистки:

     η=(С_н-С_к)/С_н

     Условия осаждения пыли с размером частицы d_расч и более является:

     L/w_г = fh/w_в

     L – длина сепарационного пространства, м;

     L=fw_вh18µ/( d_расч² ρ_ч g)

     f =1,6 – коэффициент запаса; 

     Расчет  размеров камеры ведут из следующих  конструктивных соображений:

• скорость воздух в камере должна быть 0,2…0,8 м/с;
• расстояние между полками h=60-80 мм
• скорость воздуха в воздухоотводах должна быть 18-20 м/с.

 

     Расчетный диаметр частиц d_расч определяют из условия:

     η = 1 - F(d)

     F(d) – функция нормального распределения частиц пыли диаметром не более d_расч определяется значением t – параметра, функциональная связь приведена в таблице.

     lgd_рас = lgd₅₀ +tlgσ

     Действительную  степень очистки определяют по фракционным  коэффициентам очистки

     η_д = ∑η_im_i

     Фракционные коэффициенты рассчитываются из соотношений

     η_i=1-α_i

     α_i=F(x₁)+F(x₂)-1

     α_i – коэффициент проскока фракции

     F(x₁),F(x₂) – значения интегральной функции распределения

     x1 = (h-Lw_iв/w_г)/(2D_tL/w_г)^0.5

     x2 = (h+Lw_iв/w_г)/(2D_tL/w_г)^0.5

     D_t=0,02w_гhλ^0.5 – коэффициент турбулентной диффузии потока

     λ=0,03 – коэффициент трения потока[3]  

     η=(С_н-С_к)/С_н 

     С_{к =} 0,5 мг/м³ = 0,0005 г/ м³ 

     С_н = G_аэр /∑V_τ

     G_аэр = 50+3=53 кг/ч=14,72 г/c ; 

     ∑V_τ= 2*0,453+2,98= 3,886 м³/с 

       г/ м³

     

     F(d) = 1-0,99 = 0,01 

     t = -2,326 (стр табл.22 ) 

           lgd_рас = lgd₅₀ +tlgσ = 1,728+(-2,326)*0,36 = 0,891 

          d_расч= 10^0,891= 7,78 мкм

           

     Wв_{1 =} (9*10^-6)²* 1600*9,8/(18*18,1*10^-6) = 0,0039

     Wв₂=(15*10^-6)²* 1600*9,8/(18*18,1*10^-6) = 0,0107

     Wв₃=(25*10^-6)²* 1600*9,8/(18*18,1*10^-6) = 0,0297

     Wв₄=(40*10^-6)²* 1600*9.8/(18*18,1*10^-6) = 0,0769

     Wв₅=(60*10^-6)²* 1600*9,8/(18*18,1*10^-6) = 0,0962

     Wв₆=(85*10^-6)²* 1600*9,8/(18*18,1*10^-6) = 0,3433

     Wв₇=(150*10^-6)²* 1600*9.8/(18*18,1*10^-6) = 1,0691

     Wв₈=(225*10^-6)²* 1600*9,8/(18*18,1*10^-6) = 2,4055 

     D_t=0,02w_гhλ^0.5 = 0,02*0,8*0,08*0,03^0,5=0,00022 

     Х₁₁ = (0,08-35,15*0,0039/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = -0,657

     Х₁₂= (0,08-35,15*0,0107/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = -2,807

     Х₁₃= (0,08-35,15*0,0297/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = -8,813

     Х₁₄= (0,08-35,15*0,0769/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = -23,732

     Х₁₅= (0,08-35,15*0,0962/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = - 29,833

     Х_{16 =} (0,08-35,15*0,3433/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = -107,941

     Х_{17 =} (0,08-35,15*1,0691/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = -337,364

     Х₁₈= (0,08-35,15*2,4055/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = - 759,796 

     Х₁₁ = (0,08+35,15*0,0039/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = 1,808

     Х₁₂= (0,08+35,15*0,0107/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = 3,958

     Х₁₃= (0,08+35,15*0,0297/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = 9,964

     Х₁₄= (0,08+35,15*0,0769/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = 24,883

     Х₁₅= (0,08+35,15*0,0962/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = 30,984

     Х_{16 =} (0,08+35,15*0,3433/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = 109,092

     Х_{17 =} (0,08+35,15*1,0691/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = 338,51

     Х₁₈= (0,08+35,15*2,4055/0,8)/(2*0,00022*35,15/0,8)^0,5 = 760,947 

     Х₁₁ =0,256                     Х₂₁= 0,965

     Х₁₂ = 0,002                    Х₂₂= 1 (0,842)

     Х₁₃= 0 (0,5)                      Х₂₃= 1 (0,842)

     Х₁₄= 0 (0,5)                      Х₂₄= 1 (0,842)             с табл.ст.22-23 м.м

     Х₁₅= 0 (0,5)                      Х₂₅= 1 (0,842)

     Х_{16 =} 0 (0,5)                     Х₂₆= 1 (0,842)

     Х₁₇ = 0 (0,5)                     Х₂₇= 1 (0,842)

     Х₁₈ = 0 (0,5)                     Х₂₈= 1 (0,842) 

     α ₁ =0,256+0,965-1 = 0,221

     α₂ =0,002+0,842-1 = - 0,156

     α₃ = 0,5+0,842-1 = 0,342

     α₄ = 0,5+0,842-1 = 0,342

     α₅ = 0,5+0,842-1 = 0,342

     α₆ = 0,5+0,842-1 = 0,342

     α₇ = 0,5+0,842-1 = 0,342

     α₈ = 0,5+0,842-1 = 0,342 

     η_i1 = 1- α ₁ = 1-0,221=0,779

     η_i2 = 1- α₂ = 1-(-0,156)=1,156

     η_i3= 1- α₃ =1-0,342=0,658

     η_i4= 1- α₄ =1-0,342=0,658

     η_i5= 1- α₅ = 1-0,342=0,658

     η_i6= 1- α₆ =1-0,342=0,658

     η_i7= 1- α₇ =1-0,342=0,658

     η_i8= 1- α₈ =1-0,342=0,658 

     ∑ η_{g =} m_1* η₁₊ m_2* η₂ = 0,0045*0,779 + 0,104*1,156 + 0,1*0,658 + 0,1*0,658 + 0,09*0,658 + 0,07*0,658 + 0,18*0,658 + 0,07*0,658= 0,0035 + 0,1202 + 0,0658 + 0,0658 + 0,0592 + 0,0461 + 0,1184 + 0,0461 = 0,5251 = 53 %

5.Рассеяние в атмосфере вредных веществ и разбавление выбросов

 

     Одним из способов защиты окружающего воздуха  от вредных веществ является рассеяние  в атмосфере путем выброса  на большую высоту. При необходимости  выброс разбавляют чистым воздухом, чтобы  уменьшить концентрацию.

Считается, что рассеяние достаточное, если максимальная приземная концентрация в зоне выброса одного вещества:

С_м 

ПДК

     При выбросе нескольких веществ, не обладающих суммацией воздействия, это условие проверяется для каждого вещества.

Если  вещества обладают суммацией воздействия, то должно выполняться условие:

q

1, где

q = С₁ / ПДК₁ + С₂ / ПДК₂ + … + С_n / ПДК_n –

безразмерная  относительная концентрация веществ.

     Приземные концентрации рассчитывают по эмпирическим формулам.

Определяют  максимальные приземные концентрации для неблагоприятных метеорологических  условий на расстоянии от источника  Х_м. Имеется в виду, что на других расстояниях и при других условиях концентрации будут меньше [6]. 

Нагретый выброс из одиночного источника

, мг/м³

где:    

А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеяния частиц в воздухе, мг*м^1/3/г. Выбирается в зависимости от климатической зоны местности.

M – количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с. Определяется по характеристикам источника выброса при расчете местного отсоса с учетом эффективности улавливания в очистном аппарате.

F – коэффициент, учитывающий скорость оседания частиц в воздухе

n – коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья источника. Определяется параметром:

     

т- коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья источника. Определяется параметром:

V₁ – объем газовоздушной смеси, м³/с. Определяется по характеристикам источника выброса при расчете местного отсоса. Связан с диаметром устья источника (трубы) D, м, и скоростью газовоздушной смеси w, м/с, соотношением:

Рекомендуемые диапазоны величин D = 0.2...10 м для металлических труб и до 9,6 м для кирпичных и железобетонных труб;  w = 2...25 м/с

H – высота трубы 

     Дано:

6. А = 160 (для Украины)
7. F = 1 (для НF) (определяем по таблице в зависимости от )

F = 3 (пыли, МnO₂,соединение кремния, и фторида)

• Для зонта-козырька

    M=G*(1-η)

             M_{нетоксич.пыль - печи}= 13,89*(1-0,53)=6,528 г/с 

Для Панели Чернобережного:

M = 2*g*G*(1 -

)

M_{нетоксич.пыль- панели} =2*3*8,3*(1 – 0,53) = 0,0065 г/с

M_MnO2 = 2*3*0,78*(1 – 0,53) = 0,00061 г/с

M_HF = 2*3*1,14*(1 – 0,53) = 0,00089 г/с

M_{соединения кремния} = 2*3*1,05*(1 – 0,53) = 0,00082 г/с