Защита атмосферного воздуха при сухом способе производства цемента г. Москва

Спецификация Электрофильтр.spw

КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана
Механизм встряхивания
осадительных электродов
Коронирующий электрод
Осадительный электрод
коронирующих электродов
Защитная коробка для

Технологическая схема.cdw

Кф МГТУ им. Н. Э. Баумана
Скруббер с каплеуловителем
Трубопровод движения
Трубопровод отвода шлама
пыли из электрофильтра

Скруббер Вентури.cdw

Технисечкие характеристики:
Тип аппарата - Труба Вентури ГВПВ-0
Циклон-каплеуловитель КЦТ-1600
Скорость газа в аппарате 4
Гидравлическое сопротивление - 14
Общая эффективность улавливания 99

Циклон.cdw

Технисечкие характеристики:
Тип аппарата - циклон ЦН-15-700
Скорость газа в аппарате 3
Коэффициент гидравлического сопротивления 178
Площадь сечения циклона - 2
Общая эффективность улавливания - 88
КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана
Цилиндрическая часть

РПЗ.docx

Вариант 1. Защита атмосферного воздуха при сухом способе производства цемента.
Спроектировать установку обеспыливания защиты атмосферного воздуха за печью сухого способа производства цемента.
—вид загрязняющего вещества – пыль производства цемента;
—расход газа Vp=8 м3с;
—концентрация пыли на входе свх=006 гм3;
—плотность пыли ρч=2200 кгм3;
—дисперсный состав пыли: dm=25 мкм
—динамическая вязкость газов г=3310-6 Пас;
—плотность газа ρг=05 кгм3.
—объем газов подлежащих очистке =25 230 м3ч;
—температура газов перед скруббером = 400 °C;
—плотность газов ρ0=06 кгм3 (при н.у.);
—концентрация загрязнений на входе с1=12 гм3;
—необходимая концентрация загрязнений на выходе с2=006 гм3;
—абсолютное давление газов перед скруббером =200 кПа;
—температура воды поступающей на орошение tж=30 °C;
—напор воды =300 кПа.
в) расчет электрофильтра
Химический состав пыли перед электрофильтром
—температура газов поступающих в электрофильтр t°=120 °C;
—степень очистки – 99%.
Характеристика производства6
Технологическая часть10
1 Обоснование выбора схемы очистки10
4 Выбор электрофильтра18
Конструкторская часть22
2 Расчет скруббера26
3 Расчет электрофильтра29
Список использованных источников35
Цементная отрасль наряду с металлургией электроэнергетикой химией и машиностроением определяет экономический потенциал и уровень промышленного развития страны.
Производство цемента оказывает непосредственное влияние на окружающую среду. Основными источниками пылевыделения на цементных заводах являются печи для обжига клинкера мокрого и сухого способов производства. В процессе производства из печей в атмосферу выделяется большое количество запыленных газов. Главными неблагоприятными факторами в цементном производстве являются запыленность воздуха резкие колебания температуры воздуха и значительная тепловая радиация шум. Ведущим вредным фактором является пыль состоящая из цементного клинкера добавок готового цемента и угля поэтому особо актуальным является своевременное строительство очистных сооружений разработка и внедрение соответствующего газоочистного и пылеулавливающего оборудования на предприятиях.
Целью курсового проекта является разработка наиболее рациональной технологической схемы очистки газов от загрязняющих веществ.
—ознакомиться с основными проблемами цементного производства;
—спроектировать установку очистки воздуха от пыли цемента;
—рассчитать эффективность очистки технологической схемы а также аппаратов очистки;
—разработать чертежи заданных аппаратов очистки воздуха.
Характеристика производства
Цементное производство – отрасль промышленности строительных материалов. Процесс его изготовления довольно дорогостоящий и энергоемкий однако результат стоит того на выходе получают один из самых популярных строительных материалов который используется как самостоятельно так и в качестве составляющего компонента других строительных материалов (например бетона и железобетона). Цементные заводы как правило находятся сразу же на месте добычи сырьевых материалов для производства цемента.
Процесс производства цемента состоит из следующих основных технологических операций: добычи сырьевых материалов приготовления сырьевой смеси обжига сырьевой смеси и получения цементного клинкера
помола клинкера в тонкий порошок с небольшим количеством некоторых добавок [9]. Процесс представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 Процесс производства цемента
Основной полуфабрикат цементного производства – клинкер (входит в состав большинства цементов); сырьем для клинкера служит известняк или мел и глина. Добавки вводимые в сырьевую смесь определяют сорт цемента и содержат до 40% и выше свободной двуокиси кремния. Пыль цементного производства в основном состоит из частиц размером до 4 мкм и содержит SiO2 (от 20 до 80%) CaO Al2O5 Fe2O3 следы соединений марганца и шестивалентного хрома. Диоксид кремния встречается в связанном и свободном состоянии [12].
Цементный клинкер получают мокрым способом и сухим. Способ выбирают в зависимости от технологических и технико-экономических факторов: свойств сырья его однородности и влажности наличия достаточной топливной базы и других.
При мокром способе производства сырьевую смесь измельчают и смешивают сырьевые материалы с водой. Получаемая сметанообразная жидкость шлам содержит 32-45% воды. При сухом способе производства дробленые сырьевые материалы высушиваются и тонко измельчаются. Полученная сырьевая мука после корректирования и усреднения до заданного химического состава обжигается во вращающихся или шахтных печах. На обжиг клинкера расходуется от 750 до 1200 ккалкг клинкера. Сухой способ производства экономически более целесообразен так как суммарный расход тепла на сушку сырьевых материалов и на обжиг клинкера ниже чем расход тепла на обжиг этих материалов при мокром способе производства [10].
Для предотвращения выделения пыли в рабочее помещение необходимо тщательное укрытие кожухами технологического оборудования и аспирация загрязненного воздуха из-под укрытий. Перед выбросом в атмосферу отсасываемый воздух необходимо подвергать двухступенчатой очистке в циклонах в сочетании с рукавными фильтрами из термостойкой ткани или электрофильтрами [8].
При мокром способе производства цемента для очистки отходящих от вращающихся печей газов целесообразно применять батарейные циклоны и электрофильтры. При сухом способе отходящие газы обеспыливают в двухступенчатых пылеулавливающих установках в которых первой ступенью служат циклоны а второй либо электрофильтры либо рукавные фильтры. Удельное электрическое сопротивление тонкодисперсной пыли улавливаемой из газов печей сухого способа производства выше предельного значения при котором обеспечивается работа электрофильтра без образования обратной короны. Поэтому их эффективность в названных условиях составляет 75-80 % что вынуждает увлажнять газы после циклонов перед подачей их в электрофильтры. Увлажняют и охлаждают газы различными способами. Применяют специальные полые скрубберы-стабилизаторы в которых при входе устанавливают газораспределительные устройства и группу форсунок распыляющих воду в потоке запыленных газов под давлением 2-3 МПа. Такие установки для увлажнения и охлаждения печных газов сооружают как в нашей стране так и за рубежом (рисунок 2).
– печь; 2 циклоны; 3 – скруббер-стабилизатор; 4 электрофильтр
Рисунок 2 – Обеспыливающая установка за печью сухого способ производства цемента
Уборка пыли оседающей на оборудование пол и стены цеховых помещений должна производиться с помощью пневматических устройств.
Для индивидуальной защиты органов дыхания от пыли применяют респираторы которыми следует пользоваться при выполнении кратковременных технологических операций в условиях высокой запыленности.
Для удаления избытков тепла предусмотрена аэрация зданий печных цехов. Для защиты от источников излучения применяют экраны щиты из термоизоляционного материала. Широкие возможности для оздоровления условий труда в цементном производстве открываются в связи с внедрением дистанционного управления механизмами и автоматизацией технологических процессов.
Вследствие токсичности пыли выделяемой в процессе производства цемента важным аспектом планирования техники безопасности на производстве является изучение ее физических и химических свойств а так же разработка детальной многоступенчатой схемы очистки с подробным расчетом степени очистки.
Технологическая часть
1 Обоснование выбора схемы очистки
Газоочистное и пылеулавливающее оборудование подбирается с учетом особенностей данного вида производства. Надежность и эффективность работы такого оборудования зависят от физико-химических свойств частиц подлежащих улавливанию и от основных параметров пылегазовых потоков.
Как уже говорилось ранее пыль цементного производства в основном содержит SiO2 (от 20 до 80%) CaO Al2O5 Fe2O3 следы соединений марганца и шестивалентного хрома. Следовательно загрязненный газ должен быть очищен обязательно.
При сухом способе производства цемента отходящие из печи газы обычно обеспыливают в многоступенчатых пылеулавливающих установках в которых первой ступенью служат сухие пылеуловители циклоны второй ступенью мокрые пылеуловители – скрубберы Вентури а третьей электрофильтры. Для окончательного утверждения схемы очистки рассчитываем степень очистки на каждом аппарате.
Циклоны обеспечивают очистку газов эффективностью 80-95% от частиц пыли размером более 10 мкм (согласно исходным данным средний диаметр частиц пыли перед циклоном составляет 25 мкм). Предварительно выбираем степень очистки газов в циклоне равную 85%.
Так как эффект очистки на первой ступени недостаточен делаем вывод что вторая ступень очистки в данном случае скруббер Вентури необходима.
Общая эффективность скруббера вычисляется по формуле:
где – концентрации загрязняющих веществ на входе и на выходе из аппарата соответственно.
По заданию необходимая степень очистки электрофильтра должна составлять 99%.
Далее рассчитаем общую эффективность очистки последовательно соединенных аппаратов:
где – общая эффективность очистки для первого второго и третьего аппаратов.
Сравним концентрацию пыли содержащуюся в очищенном газе с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) в атмосферном воздухе населенных мест [1]. Вычислим ее по формуле:
где – концентрация пыли на входе;
коэффициент проскока частиц.
Полученное значение концентрации пыли меньше предельно допустимой: [1].
Таким образом на основании проведённого расчёта выбираем следующую последовательность аппаратов очистки: циклон – скруббер Вентури – электрофильтр (рисунок 3).
– циклон; 2 – скруббер Вентури; 3 – электрофильтр
Рисунок 3 Технологическая схема очистки газов
С учетом того что эффект очистки практически стопроцентный а концентрация пыли в очищенном газе меньше предельно допустимой делаем вывод что разработанная в курсовом проекте технологическая схема выбрана верно.
Для разработанной технологической схемы в качестве первой ступени очистки мы выбираем циклон типа ЦН-15.
Циклоны ЦН-15 являются наиболее универсальными и распространенными аппаратами газоочистки широко применяемыми для отделения пыли от газов и воздуха (в том числе и аспирационного) в самых различных отраслях промышленности: в черной и цветной металлургии химической и нефтяной промышленности промышленности строительных материалов энергетике деревообработке. Циклоны ЦН-15 применяются при следующих технологических процессах: сушка обжиг агломерация сжигании топлива и т.д.
В зависимости от производительности по газу и условий применения циклоны изготавливают одиночного исполнения (внутренний диаметр от 300 до 1400 мм) или группового исполнения — из двух четырех шести и восьми циклонов одинакового внутреннего диаметра (от 300 до 1000 мм).Циклоны группового исполнения изготовляют с «левым» и «правым» вращением газового потока одиночные только с «правым» вращением. В зависимости от компоновки групповые циклоны могут быть с камерой очищенного газа в виде «улитки» или в виде сборника а одиночные только с «улиткой» (рисунок 4). Бункеры циклонов имеют пирамидальную форму [2].
– конус; 2 – цилиндр; 3 – выхлопная труба; 4 - винтовая крышка; 5 – входной патрубок; 7 – опорный фланец
Рисунок 4 – Циклон ЦН-15 (а без улитки; б – с улиткой)
Конструкция циклонов ЦН-15 рассчитана на температуру до 400 °C и разряжение (давление) 5 кПа. Они могут устанавливаться как на всасывающей линии вентилятора так и на нагнетании.
Струя запылённого газа вводится в циклон посредством входного патрубка тангенциально в верхней части. Происходит формирование вращающегося поток газа который направляется вниз в коническую часть циклона. За счет центробежной силы частицы пыли выпадают из потока и оседают на стенках агрегата затем вновь подхватываются потоком и попадают в нижнюю часть через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли. Очищенный от пыли газовый поток двигается снизу вверх и выводится из циклона через выхлопную трубу. При работе циклонов должна быть обеспечена непрерывная выгрузка пыли. Уровень пыли в бункере не должен подыматься выше 05 диаметра циклона от крышки бункера. В обычных условиях оптимальной скоростью воздуха в цилиндрической части бункера является 4 мс [5].
Ориентировочно эффективность циклона при очистке воздуха запыленного обычной кварцевой пылью с величиной частиц более 10 мкм принимается равной 85%.
Циклонные пылеуловители имеют ряд преимуществ:
) отсутствие движущихся частей в аппарате;
) надежное функционирование при температурах газов вплоть до 500 °C без каких-либо конструктивных изменений (если предусматривается применение более высоких температур то аппараты можно изготовлять из специальных материалов);
) возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями;
) пыль улавливается в сухом виде;
) гидравлическое сопротивление аппаратов почти постоянно;
) аппараты успешно работают при высоких давлениях газов;
) пылеуловители весьма просты в изготовлении;
) рост запыленности газов не приводит к снижению фракционной эффективности очистки.
Циклонные аппараты благодаря дешевизне простоте конструкции и обслуживания сравнительно небольшому сопротивлению и высокой производительности являются наиболее распространенным типом сухого механического пылеуловителя. В данном курсовом проекте выбран циклон типа ЦН-15.
Для разработанной схемы в качестве второй ступени очистки выбираем скруббер Вентури (рисунок 5) [7].
- конфузор; 2 – горловина; 3 - диффузор; 4 – подача воды;
Рисунок 5 – Скруббер Вентури (а – общий вид; б – нормализованная труба Вентури)
Скруббер Вентури это скоростной мокрый пылеуловитель в котором частицы пыли осаждаются на каплях полученных при интенсивном дроблении жидкости газовым потоком движущимся с высокой скоростью (40-150 мс). Осаждению частиц пыли на каплях способствуют турбулентность газового потока и высокие скорости улавливаемых частиц пыли и капель.
Основной частью пылеуловителей является труба-распылитель (труба Вентури) в которой происходит интенсивное дробление жидкости. По способу подвода жидкости скрубберы Вентури бывают с центральным (форсуночным) подводом с периферийной подачей с пленочным орошением и с подводом жидкости за счет энергии газового потока. Труба Вентури представлена на рисунке 6.
– диффузор; 2 – горловина; 3 – конфузор;
– подвод орошающей жидкости
Рисунок 6 – Труба Вентури типа ГВПВ
Скрубберы Вентури могут работать с высокой эффективностью: 96-98% на пылях со средним размером частиц 1-2 мкм и улавливать высокодисперсные частицы пыли в широком диапазоне начальной концентрации ее в газе – от 005 до 100 гм3. При работе в режиме тонкой очистки от высокодисперсных пылей скорость газов в горловине должна поддерживаться в пределах 100-150 мс а удельный расход воды – в пределах 05-12 дм3м3. Это обусловливает необходимость большого перепада давления (10-20 кПа) и следовательно значительных затрат энергии на очистку газа [6].
В качестве сепаратора капель в скрубберах Вентури применяют центробежный каплеуловитель типа КЦТ. Конструктивно он представляет собой малогабаритный прямоточный циклон с прямоугольным входным патрубком и рабочей частью высотой 15D (D – диаметр циклона) в соответствии с рисунком 7.
Рисунок 7 – Каплеуловитель типа КЦТ
Уловленная обводненная пыль в виде шлама выводится через бункер на шламовую площадку подсушивается и вывозится с территории предприятия.
Круглый выходной патрубок утоплен внутрь корпуса аппарата на величину 01D и смещен в сторону оси на расстояние 01D.
Материал для изготовления каплеуловителя сталь марки Ст. 3.
Условное обозначение типоразмера центробежного каплеуловителя:
КЦТ – каплеуловитель центробежный с тангенциальным подводом газа; число – диаметр аппарата [4].
Таким образом в качестве сепаратора выбираем циклон- каплеуловитель типа КЦТ как наиболее часто применяемый в скрубберах Вентури. В данном курсовом проекте выбран каплеуловитель КЦТ-1600 и труба Вентури ГВПВ-0140-400.
4 Выбор электрофильтра
После циклонов и скруббера газ поступает в электрофильтр для тонкодисперсной очистки.
Электрофильтры предназначены для высокоэффективной очистки технологических газов и аспирационного воздуха от твердых и туманообразных загрязнений (пылей и туманов) выделяющихся при технологических процессах (сушке обжиге агломерации сжигании топлива и т. д.) в энергетике черной и цветной металлургии химической и нефтяной промышленности промышленности строительных материалов и др.
Электрофильтры – аппараты с корпусами прямоугольной или цилиндрической формы. Внутри корпусов смонтированы осадительные и коронируюшие электроды различной конструкции (в зависимости от назначения и области применения аппарата и специфики улавливаемого продукта) а также механизмы встряхивания электродов или системы их промывки изоляторные узлы газораспределительные устройства и т. п. Коронирующие электроды подключены к высоковольтному источнику питания выпрямленным током напряжением 50-60 кВ. Источник питания – повысительно-выпрямительный агрегат специального типа с системой регулирования позволяющей поддерживать рабочее напряжение в электрофильтре близким к пробойному.
При пропускании загрязненного газа через электрофильтр частицы пыли или тумана заряжаются и под действием электрического поля осаждаются на осадительных электродах. После накопления определенного слоя осадка уловленная пыль сбрасывается или смывается в бункер.
В зависимости от вида улавливаемых частиц и способа их удаления с электродов электрофильтры разделяют на сухие и мокрые.
В сухих электрофильтрах для очистки поверхности электродов от пыли используются механизмы встряхивания ударно-молоткового типа. Пыль из сборных бункеров выводится в сухом виде.
В мокрых электрофильтрах пыль с поверхности электродов смывается водой а продукты улавливаемые в капельном виде стекают самотеком. Уловленные продукты удаляются из аппаратов в виде жидкости или шлама.
В зависимости от направления движения газа электрофильтры подразделяют на горизонтальные и вертикальные. Преимущественное применение среди сухих электрофильтров имеют аппараты с горизонтальным ходом газа – горизонтальные многопольные электрофильтры в которых очищаемый газ проходит последовательно через несколько электрических полей. В ряде случаев применяют сухие аппараты с вертикальным ходом газа которые относительно менее эффективны чем горизонтальные но занимают меньшую площадь.
Мокрые электрофильтры изготовляют в основном вертикальными в цилиндрических корпусах с осадительными электродами трубчатой формы.
Равномерное газораспределение по сечению электрофильтра достигается установкой решеток и газонаправляющих устройств.
Подвод тока к электрофильтрам осуществляется специальным кабелем от преобразовательных агрегатов установленных в отдельном помещении. Эффективность очистки газов электрофильтрами зависит от физико-химических параметров пылегазового потока скорости и времени пребывания газа в электрофильтре конструкции электродной системы электрического режима работы электрофильтра режима встряхивания электродов и др. Она определяется расчетным путем на основании опыта эксплуатации аналогичных аппаратов в сходных условиях или данных научно-исследовательских организаций. Как правило величина эффективности находится в диапазоне 97-99% [6].
Производительность электрофильтра по очищаемому газу зависит от величины его активного сечения и скорости газа в этом сечении.
В нашей схеме используется электрофильтр серии УВ-2×10 (рисунок 8).
Рисунок 8 – Электрофильтр серии УВ-2×10
Это унифицированный вертикальный сухой электрофильтр предназначенный в основном для очистки газов аспирационных систем с температурой до 250 °С. Он работает при невысоких запыленностях газа отсутствии в нем мелких частиц со скоростью газа до 1 мс. Электрофильтр имеет одно поле длиной 74 м через которое движется газ в вертикальном направлении. Он может состоять из одной двух или трех параллельно работающих секций. Активное сечение одной секции 10; 16 или 24 м². Секции сечением 10 и 16 м² набираются из электродов шириной 4 м а секция сечением 24 м² – из электродов шириной 6 м. Осадительные электроды – пластинчатые из элементов открытого профиля коронирующие – рамные с верхним подвесом. Расстояние между плоскостями одноименных элементов 275 мм. Встряхивание в обоих случаях ударно-молотковое. Основные конструктивные узлы унифицированы в соответствии с конструктивными узлами электрофильтров серии ЭГА [3].
Исходя их физико-химических характеристик пыли и требуемой степени очистки в качестве третьей ступени очистки выбираем электрофильтр серии УВ-2×10.
Конструкторская часть
) Зададимся типом циклона. Допустим что циклон установленный в нашей схеме это ЦН-15 [3].
Найдем основные параметры определяющие эффективность циклона (таблица А1 приложения А):
= 35 мс – оптимальная скорость движения газа в циклоне;
=45 мкм диаметр частиц очищаемых с эффективностью 50%;
=0352 стандартное отклонение функции распределения парциальных коэффициентов очистки.
) Рассчитаем необходимую площадь сечения аппарата:
) Определим диаметр циклона исходя из количества N аппаратов этого типа. Примем N=1.
Так как циклоны ЦН-15 рекомендуется изготавливать с внутренним диаметром от 300 до 1400 мм то примем N=6.
Полученный результат округляем до стандартного значения диаметра циклонов ЦН-15.
Выбираем циклон ЦН-15-700×6УП диаметром соответственно 700 мм производительностью 26400 м3ч.
) Вычислим действительную скорость газа в циклоне:
Скорость в циклоне не должна отклоняться более чем на 15% от оптимальной.
) Рассчитаем коэффициент гидравлического сопротивления циклонов:
где коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм; для выбранного циклона марки ЦН-15 =150 (с выходной улиткой) [3];
поправочный коэффициент на диаметр циклона; =1 (таблица А2 приложения А);
поправочный коэффициент на запыленность газа; =1 (таблицаприложения А);
коэффициент учитывающий дополнительные потери давления связанные с компоновкой циклонов в группу; =28 (таблица А4 приложения А).
) Определим потери давления в циклоне:
) Определим эквивалентный диаметр частиц улавливаемых в циклоне с эффективностью 50% при рабочих условиях:
где значения величин с индексом «Т» соответствует эталонным условиям:
) Учитывая что улавливание пыли чаще всего подчиняется логарифмически нормальному распределению определим параметр «х» функции распределения Ф(х):
Если х=119 то Ф(х)=07737 [3].
Общая эффективность улавливания пыли в циклоне рассчитаем по формуле:
В таблице А5 приложения А приведено соотношение размеров в долях внутреннего диаметра D для циклонов ЦН-11 ЦН-15 ЦН-15У ЦН-24.
В таблице 1 приведены конструктивные размеры циклона ЦН-15.
Таблица 1 – Конструктивные размеры ЦН-15
Размеры циклона ЦН-15 мм
Внутренний диаметр выхлопной трубы D
Внутренний диаметр пылевыпускного отверстия D1
Ширина входного патрубка на входе b1
Длина входного патрубка l
Высота установки фланца hфл
Угол наклона крышки и входного патрубка циклона градусы
Высота входного патрубка a
Высота выхлопной трубы hтр
Высота цилиндрической части циклона Нц
Высота конуса циклона Нк
Высота внешней части выхлопной трубы hв
Общая высота циклона Н
Чертёж циклона ЦН-15 представлен на листе 2 формата А1.
—температура осветленной воды поступающей на орошение =30 °C;
) Рассчитаем эффективность аппарата [7]:
) Число единиц переноса определим по формуле:
) Удельную энергию затраченную на пылеулавливание определим из уравнения энергетической зависимости:
) Вычислим плотность газов на входе в трубу Вентури при рабочих условиях:
) Определим гидравлическое сопротивление скруббера Вентури:
где удельное орошение трубы Вентури m=10-3 м3м3.
) Охлаждение газов в скруббере Вентури происходит не более чем на 1-2°С поэтому без большой погрешности принимаем температуру газов на выходе из скруббера =398 °С.
) Вычислим плотность газов на выходе из скруббера:
) Объемный расход газов на выходе из скруббера определим по формуле:
Скорость газов в сечении прямоточного циклона-каплеуловителя согласно рекомендациям принимаем 45 мс.
) Определим диаметр циклона-каплеуловителя:
В соответствие с типоразмерным рядом принимаем диаметр циклона-каплеуловителя равным 1600. Выбираем циклон-каплеуловитель типа КЦТ-1600 с производительностью 30500-39840 м3ч. Габариты: 1870×1870×4607 мм.
) Рассчитаем гидравлическое сопротивление циклона-каплеуловителя:
где коэффициент гидравлического сопротивления циклона-каплеуловителя принимается равным 16-22. Выбираем =19.
Габаритные и присоединительные размеры КЦТ-1600 представлены в таблице 2 [4].
Таблица 2 – Габаритные и присоединительные размеры КЦТ-1600 (мм)
) Рассчитаем гидравлическое сопротивление трубы Вентури
) Параметры трубы Вентури целесообразно рассчитывать по условиям выхода. Учитывая незначительное гидравлическое сопротивление циклона-каплуеловителя плотность газов на выходе из трубы Вентури принимаем =038 кгм3. Коэффициент жидкостного сопротивления . Коэффициент сухого сопротивления [7].
) Определим скорость газов в горловине трубы Вентури:
) Вычислим диаметр горловины трубы Вентури:
Выбираем трубу Вентури ГВПВ-0140-400. Основные габаритные и присоединительные размеры приведены в таблице 3 [4].
Таблица 3 - Габаритные и присоединительные размеры ГВПВ-0140-400 (мм)
Чертёж циклона-каплеуловителя типа КЦТ-1600 и трубы Вентури ГВПВ-0140-400 представлен на листе 3 формата А1.
3 Расчет электрофильтра
Диапазон размеров частиц в потоке газа представлен в таблице 4.
Таблица 4 – Дисперсный состав частиц пыли
) Определим величину скорости дрейфа частиц размером 16 и 16 мкм [7]:
где напряжённость электрического поля Е = 30·104 Втч;
динамическая вязкость газа = 33·10-6 Па·с;
Выбираем электрофильтр унифицированный вертикальный типа
Технические характеристики электрофильтра УВ-2×10:
количество секций – 2;
площадь активного сечения – 21 м2;
площадь осаждения – 1200 м2;
допустимая концентрация – 30 гм3;
шаг между одноименными электродами – 275 мкм;
активная длина поля – 74 м.
) Определим время необходимое для осаждения частицы размером 16 мкм так как они имеют в девять раз меньшую скорость:
где шаг между каранирующим и осадительным электродами = 135 мм;
) Рассчитаем необходимую величину активного сечения электрофильтра:
где активная длина поля = 74 м.
) Определим степень очистки очищенного потока газа:
где – удельная поверхность осаждения электрофильтра равная 17122 м2.
Полученная величина степени очистки выше заданной поэтому выбранный тип электрофильтра обеспечит необходимую степень пылеочистки.
) Проверяем необходимое условие осаждения частиц в данном электрофильтре. Средняя скорость движения в электрофильтре с горизонтальным движением потока запыленного газа лежит в пределах
-1 мс. Для проверки необходимого условия осаждения примем верхний предел скорости движения газового потока тогда в соответствии с формулой
Следовательно электрофильтр выбран правильно.
Основные габаритные и присоединительные размеры электрофильтров (мм) приведены в таблице 5 [11].
Таблица 5 Основные габаритные и присоединительные размеры (мм)
Чертёж электрофильтра типа УВ-2×10 представлен на листе 4 формата А1.
На основании проведенных расчетов можем сделать вывод что выбранные нами аппараты имеют необходимые степени очистки следовательно технологическая схема отходящих газов разработана верно.
В данном курсовом проекте были изучены основные особенности и проблемы производства цемента сухим способом спроектирована схема очистки воздуха от цементной пыли и рассчитана степень очистки этой установки.
На основании этого была выбрана наиболее рациональная технологическая схема очистки газов от загрязняющих веществ состоящая из трех ступеней: первой ступенью очистки является циклон второй скруббер Вентури третьей электрофильтр.
В результате проведенной очистки пылегазового потока по разработанной нами технологической схеме были достигнуты необходимые степени очистки газа от загрязняющих веществ.
Выбранный циклон ЦН-15 относится к пылеуловителям имеющим простую конструкцию не требует расходных материалов за счет этого эксплуатация в достаточной мере дешево обходится. Аппарат надежен высокопроизводителен имеет достаточно высокое гидравлическое сопротивление может использоваться для очистки агрессивных и высокотемпературных газов и газовых смесей. Недостатками является невозможность улавливания пыли с малыми размерами частиц и недолговечность.
Скруббер Вентури относящийся к мокрым пылеуловителям имеет ряд преимуществ перед аппаратами других типов: отличаются сравнительно небольшой стоимостью и более высокой эффективностью улавливания взвешенных частиц по сравнению с сухими механическими пылеуловителями а также могут быть применены для очистки газов от частиц размером до 01 мкм. Однако метод мокрого обеспыливания имеет и ряд недостатков: улавливаемый продукт выделяется в виде шлама что связано с необходимостью обработки сточных вод и удорожанием процесса очистки.
Преимущественной областью применения электрофильтров с точки зрения экономической целесообразности является очистка больших объемов газа. К недостаткам электрофильтров наряду с их высокой стоимостью следует отнести высокую чувствительность процесса электрической очистки газов к отклонениям от заданного технологического режима а также к механическим дефектам внутреннего оборудования. Главным же недостатком мешающим широкому распространению этого метода удаления пыли является ускоренный усталостный износ конструкций электрофильтра.
Таким образом произведя полный расчет по разработанной нами технологической схеме мы убедились что она выбрана верно так как окончательная степень очистки на третьей ступени составила практически 100 %. Следовательно общая эффективность очистки выше требуемой.
Список использованных источников
ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. М. 2003. 23 с.
Алиев Г. М. Техника пылеулавливания и отчистки промышленных газов: справочное издание Г. М. Алиев. М.: Металлургия 2010. 544 с.
Ветошкин А. Г. Процессы и аппараты пылеочистки: учебное пособие А. Г. Ветошкин. – Пенза: изд-во ПГТУ 2013. 210 с.
Завьялов С. В. Газоочистное и пылеулавливающее оборудование выпускаемое заводами-изготовителями РФ: справочно-информационный материал С. В. Завьялов Д. Н. Абрамович. Минск 2012. 189 с.
Козлова С. А. Оборудование для очистки газов промышленных печей: электронный курс лекций С. А. Козлова И. М. Шалаев. Красноярск: изд-во СФУ 2011. 156 с.
Коростовенко В. В. Процессы и аппараты защиты атмосферы: учебное пособие В. В. Коростовенко В. А. Стрекалова. – Красноярск: издательство СФУ 2012. 89 с.
Тимонин А. С. Инженерно-экологический справочник в 3 т. А. С. Тимонин. – Калуга: изд-во Н. Бочкаревой 2010 т. 1 917 с.
Швыдкий В. С. Теоретические основы очистки газов: учебник для вузов В. С. Швыдкий М. Г. Ладыгичев. – М.: Машиностроение-1 2010. 502 с.
Таблица А1 Параметры определяющие эффективность циклонов
Таблица А2 Поправочный коэффициент K1 на диаметр циклона
СДК ЦН-3 СДК ЦН-34 СДК ЦН-34М
Таблица- Поправочный коэффициент K2 на запыленность газов
Запыленность на входе гм3 (Свх)
Продолжение таблицы А3
Таблица А4 – Коэффициент K3 учитывающий дополнительные потери давления связанные с групповой компоновкой.
Характеристика группового циклона
Значение коэффициента
Круговая компоновка нижний организованный подвод
Прямоугольная компоновка организованный подвод циклонные элементы расположены в одной плоскости
То же но «улиточный» отвод из циклонных элементов
Прямоугольная компоновка свободный подвод потока в общую камеру
Для одиночных циклонов K3=0
Таблица А5 Соотношение размеров в долях внутреннего диаметра D для циклонов ЦН-11 ЦН-15 ЦН-15У ЦН-24
Ширина входного патрубка в циклоне b
Диаметр средней линии циклона Dср
Угол наклона крышки и входного патрубка циклона град
Высота выхлопной трубы hтр

Электрофильтр.cdw

Технисечкие характеристики:
Тип аппарата - Электрофильтр УВ-2
Скорость газа в аппарате 0
Площадь активного сечения - 21
Общая эффективность улавливания
КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана