Антропогенний вплив на навколишнє середовище виробництва залізобетонних виробів

 

 

  

 

Таблиця 2.1 – Показники для вибору апаратів пиловловлювання

Пиловло-влювачі	Максима-льний вміст пилу в газі, кг/м3	Розміри уловлюваль-них частинок, мкм	Ступінь очи-щення, %	Гідравлічний опір	Максимальна температура на вході в апарат,
Пилооса-джувальні камери	-	100	30-40	-	Не лімітується
Жалюзійні пиловло-влювачі	0,02	25	60	500	400-500
Циклони	0,40	10	70-95	400-700	400
Батарейні	0,10	10	85-90	500-800	400
Рукавні фільтри	0,02	1	98-99	500-2500	100-250
Від-центрові скрубери	0,05	2	85-95	400-800	Не лімітується
Пінні апарати	0,03	2	95-99	300-900	Не лімітується
Скрубери з рухомою  насадкою	0,02	1	96-99	300-1000	Не лімітується
Електро-фільтри	0,01-0,05	0,005	99 і менше	100-200	425

 

Після аналізу проблеми стає можливим провесни розрахунки, віднесені до видалення газоподібних компонентів чи частинок. З допомогою розрахунків можна отримати висновки про можливі механізми очищення а такожпро розміри і  складність необхідного обладнання. Така економічнаоцінка методів очищення газів дозволить вибрати найпридатніший з них і покаже його вартість.

 

 

2.1 Порядок розрахунку та підбору апаратів очистки

Приведення вихідних даних до робочих умов

1.1 Переведення значення  температури, зазначеного в  ⁰С, у К:

,

де 

 

1.2 Визначення тиску  газу Р за робочих умов:

,                                             

де Р_атм – нормальний атмосферний тиск, Р_атм=101325 Па;

Р_н,в – надлишковий (н) тиск або вакуум (в).

 

1.3 Використовуючи  рівняння Менделєєва–Клайперона,  густину газу ρ за робочих умов розраховують за формулою:

 ,                                          

 де 

= , кг/м – густина газу за нормальних умов (0 С і           760 мм рт.ст.);

 М – молекулярна маса газу, кг/моль;

 Т – абсолютна температура,  К;

Т иск Р і Р_атм повинні мати одинакові одиниці вимірювання (у системі СІ, Па).

 

 

1.4 Визначення об’єму  газу, який подається на очистку,  за робочих умов Q^t:

,

звідки 

.

 

1.5  Зміна в’язкості  газів з температурою виражається  формулою:

,

де С – газова константа, для повітря С=124;

μ_0г – в’язкість газу за температури 0^єС;

Т – температура, К.

 

 

2.2 Розрахунок циклонів

Розрахунок циклонів проводять методом послідовних  наближень у наступному порядку.

 

2.2.1 Вибір марки циклону

Задаючись маркою циклону  ЦН-11 за довідниковими даними визначаємо , , .

2.2.2 Визначення необхідної площі перерізу циклонів, м² :

,

 

2.2.3 Знаходження діаметру циклону D, задаючись кількістю циклонів N=10

 

_{Діаметр циклону округляємо до величини, що задається  довідниковими даними або ГОСТ 9617-67. Згідно з ГОСТ 9617-67 для циклонів прийнято наступний ряд діаметрів: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 і 3000 мм.}

 

_{2.2.4 Розрахунокь дійсної швидкісті газу в циклоні, ω м/с:}

 

 

 

_{2.2.5 Визначення відхилення дійсної швидкості газу від оптимальної:}

 

_{Швидкість газу в циклоні  не повинна відхилятися  від оптимальної  більш, ніж на 15 %.}

_{2.2.6. Визначаємо коефіцієнт гідравлічного опору циклону, який розраховуємо відповідно до вибраного типу циклону за формулою:}

де ξ ^с,п – коефіцієнт гідравлічного опору одиничного циклону діаметром 500 мм, беремо за довідниковими даними. Індекс «с» означає, що циклон працює в

 

гідравлічній мережі, а «п» – без мережі, викидаючи  газ прямо в атмосферу;

К₁ – коефіцієнт, який враховує поправку на діаметр циклону, знаходять за, беремо за довідниковими даними ;

К₂ – поправковий коефіцієнт на запиленість газу, беремо за довідниковими даними;

 К₃ – коефіцієнт, який враховує додаткові втрати, що пов’язані з компонуванням циклонів у групу, знаходимо за довідниковими даними. Для одиночних циклонів К₃ = 0.

 

 

 

2.2.7 Визначають втрати тиску в циклоні:

.

 

 

Якщо втрати тиску  ΔР задовольняють, то розраховують повний коефіцієнт очищення газу в циклоні. При цьому вважають, що коефіцієнт очищення газів в одиночних циклонах і в групі циклонів однакові. У дійсності коефіцієнт очищення газів у групі циклонів може виявитися трохи нижчим, ніж в одиночного циклону. Це можна пояснити перетіканням газу через загальний бункер, внаслідок чого знижується коефіцієнт очищення газів у групі циклонів.

2.2.8 Визначають значення параметра d₅₀ за робочих умов за формулою:

,

 

де  – теоретичне значення густини частинок,  кг/м³;

 

 

 – теоретичне значення діаметра циклона, м;

 

 – теоретичне значення  в’язкості газу, Па·с;

 – густини частинок, які  вловлюються циклоном.

 

2.2.9 Визначають параметр Х за формулою:

,                                          

де  – медіанний діаметр частинок, які вловлюються циклоном.

 

2.2.10 Визначаємо за довідниковими даними значення Ф(Х), що є повним коефіцієнтом очищення газу, який виражений у частках.

Згідно довідникових даних Ф(Х)=0,7454 ,або 74,54%.

 

2.3 Розрахунок пінного газопромивача для очищення газу від пилу

Основним фактором, від якого залежить добре піноутворення, є швидкість газу в повному  перерізі апарату, тому важливо правильно  вибрати розрахункову швидкість.

Верхньою допустимою межею швидкості газу є така його швидкість, за якої різко збільшується винесення води у вигляді бризок. На основі дослідних даних у газопромивачах, які мають шар піни заввишки 30-100 мм, напір газу у вигляді струменя спричиняє руйнування піни та сильне винесення бризок за швидкостей газу в повному перерізі апарату (під  решіткою) від 2,7 до 3,5 м/с.

Чим вище шар піни на решітці й чим більший вільний  переріз решітки, тим більша швидкість  газу можлива без винесення бризок. Зменшення діаметра отворів (за умови збереження сталим вільного перерізу решітки) також зменшує винесення бризок. Загалом верхньою межею є швидкість газу під решіткою ~3м/с.Нижньою межею швидкості газу для пінного апарата є така його швидкість, за якої значно зменшується піноутворення.

Для пінних газопромивачів з великим вільним перерізом  решітки і великим діаметром  отворів нижньою межею є така швидкість газу, при якій більша частина рідини протікає через отвори, у результаті чого висота піни стає досить малою.

Для звичайних умов нижньою межею розрахункової  швидкості можна вважати 1м/с.

Оптимальне значення швидкості газу w_г беруть у межах 2,2¸2,8 м/с.

За значенням  об’єму газу за робочих умов Q^t вибирають пінний газопромивач. Газопромивач може бути круглим або прямокутним у перерізі. У круглому апараті забезпечується більш рівномірний потік газу, у прямокутному – кращий розподіл рідини.

2.3.1 Узявши середню швидкість газу ω_г, розраховуюємо площу поперечного перерізу апарата за формулою:

 

Газопромивач може бути круглим або прямокутним  у перерізі. У круглому апараті  забезпечується більш рівномірний  потік газу, у прямокутному –  кращий розподіл рідини. Необхідно  вибирати форму газопромивача, якщо форма прямокутна, то зазначають його сторони, якщо кругла – діаметр.

2.3.2 За заданим ступенем очистки η визначають концентрацію пилу в газі після газопромивача С_вих за формулою:

де С_вх – концентрація пилу в газі на вході до газопромивача, кг/м³.

 

 

2.3.3 Кількість пилу, що вловили, знаходять за формулою:

,

 

2.3.4 Втрати води в газопромивачі складаються з: води, яка протікає через решітку, та води, яка зливається з решітки. Якщо випарювання води незначне, то ним можна знехтувати.

Кількість води, яка  протікає через отвори решітки, визначається вагою вловленого пилу і заданим  складом суспензії, а потім підбирається решітка з таким вільним перерізом, діаметром отворів та іншими даними, щоб забезпечити витік води, який задається.

За концентрацією  суспензії С [кг/кг] (відношення Т:Р вибирають у межах від 1:5 до 1:10) визначаємо потік L_пр (об’єм води, м³/с необхідний для утворення суспензії) за рівнянням:

,

де К – коефіцієнт розподілу пилу між проточною  і зливною водою, який виражається  через відношення кількості пилу, що потрапляє в потік, до загальної  кількості пилу, що вловили, К вибираємо від 0,6 до 0,8.

 

2.3.6 Для перерахунку L_пр на 1м² решітки використовуємо формулу:

.

 

У зв’язку із труднощами визначення параметрів решітки за заданим  протоком і враховуючи випаровування  води після її протікання крізь решітку, беремо коефіцієнт запасу К₃=1,5. Тоді:

                                          .                                          

 

2.3.7 Потім визначаємо кількість зливної води за формулою:

,

де і – інтенсивність   потоку  на зливі з решітки. Беруть і в межах    0,2·10^-3 0,61·10^-3 м³/(м·с);

в – ширина решітки перед зливом, дорівнює довжині зливного порога, м.

 

2.3.8 Загальні витрати води становлять:

.

 

 

2.3.9 Питомі витрати води , м³/м³ газу розраховуємо за формулою:

.

 

 

2.3.10 Втрати води від загального обсягу води L становлять:

,                                       

 

 

Тобто повинно бути в межах 50 %, тобто .

 

2.3.11  Висоту шару піни на решітці Н визначаємо за формулою:

,                                             

де  – відносний питомий об’єм піни;

h₀ – висота вихідного шару води, мм.

У загальних умовах роботи пінних газопромивачів при h₀ =10 30 мм значення можна брати залежно від швидкості газу ω за середніми дослідними даними.

2.3.12 Висоту шару піни беремо у межах Н = 6,5·10^-2 ч 7,5·10^-2м і розраховуємо висоту вихідного шару води за формулою:

,

 

 

2.3.13 Висота початкового шару рідини на решітці пов’язана з інтенсивністю потоку на зливі і та з висотою порога   емпіричною залежністю:

,

де φ – коефіцієнт, який характеризує водозлив, для промислових розрахунків з достатньою точністю можна взяти φ = 0,2.