Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Одесская государственная академия строительства и архитектуры
Институт Инженерно- Экологических Систем
Кафедра отопления, вентиляции и охраны воздушного бассейна
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по дисциплине «Научные принципы очистки вентиляционных выбросов»
для разработки курсового проекта «Системы очистки воздуха от пыли строительных материалов в перегрузочных процессах»
Для студентов образовательно-квалификационного уровня - 8.06010107 «магистр»
Специальность « Теплогазоснабжение и вентиляция»
(форма обучения - дневная и заочная)
ОДЕССА - 2012
|
УДК 691:002:006.354 (075) |
«УТВЕРЖДЕНО» Учёным советом Института Инженерно-Экологических СистемПротокол №_____от_______________ |
Авторы: к.т.н., доц. Даниченко Н.В., к.т.н., доц. Михайленко В.С., к.т.н., доц. ХоменкоО.И., к.т.н., доц. Рева Н.В.
Рецензенти: к.т.н., проф.. Полунин М.М., зав. кафедры ТГС ОДАБА,
Герасименко О.А., Начальник териториального управления Государственной инспекции энергосбережения в Одесской области
Изложены научные основы разработки систем очистки воздуха от пыли строительных материалов в перегрузочных процесах. Приведены классификация и расчеты пылеуловителей, конструирование и расчет систем аспирации с учетом герметичности укритий и эжекции воздуха сыпучими строительными материалами. Представлены примеры расчетов.
Ответственный за выпуск: зав. кафедрою отопления, вентиляции и охораны воздушного бассейна доц., к.т.н. Шевченко Л.Ф.
СОДЕРЖАНИЕ
Общие положения …...………………………………………………………...4 1 Задание на разработку проекта ………….……………………………………4 2 Характеристика вентиляционных выбросов и дисперсность пыли ………..5 3 Обоснование и выбор способов очистки воздуха от пыли и аэрозолей…....6 4 Классификация пылеуловителей для очистки запыленных газовых вы- бросов………………………………………………………………………………7 4.1 Выбор ступеней очистки запыленных газових выбросов ………………...9 5 Расчет эффективности циклонного пылеуловителя…………………....…10 5. 1 Обоснование выбора циклона ……………………………………………10 5. 2 Определение диаметра циклона…………………………………………..11 5. 3 Пример расчета циклона ………………………………………………….15 6 Расчет эффективности тканевых фильтров…………………..…………...20 6. 1 Классификация тканевых фильтров……………………………………...20 6. 2 Расчёт рукавного фильтра………………………………………………...20 6. 3 Система импульсной продувки сжатым воздухом рукавов фильтра…..25 6. 4 Автоматиация работы фильтров …………………………………………27 6. 5 Пример расчета фильтра ………………………………………………….29 7 Конструирование и расчет ситем аспирации……………………………..30
7.1 Оценка герметичности укрития…………………………………………...30 7.2 Эжекция воздуха сыпучим материалом…………………………………..32 7.3 Объемы аспирируемого воздуха…………………………………………..34 7.4 Пример компоновки и расчета аспирационной системы……………….36
7.5 Подбор оборудования аспирационных систем…………………………...42
8 Расчет экономической эффетивности при внедрении пылеочистного оборудования ……………………………………………………………………45
Литература………………………………………………………..........................48
Приложение 1 Изменение динамической вязкости воздуха от температуры..49
Приложение 2 Исходные данные расчета циклонного пылеотделителя…......49
Приложение 3 Исходные данные расчета рукавного фильтра ……………......51
Приложение 4 Планы и разрезы перегрузочных комплексов ...……………....52
Общие положения
Загрязнение воздушной среды вредными веществами явилось следствием бурного развития промышленности. В результате этого наносится ущерб здоровью людей, все более отчетливо проявляются последствия вызванного им нарушения экологического равновесия.
Настоящие указания по дисциплине «Научные принципы очистки вентиляционных выбросов» разработаны на основе закона Украины «Про охорону атмосферного повітря»[1], согласно рабочей программы в направлении изучения систем очистки воздуха от пыли строительных материалов в перегрузочных процессах, путем выполнения индивидуальных заданий по расчету систем обеспыливания и выбору пылегазоочистного оборудования.
В разработке проекта следует пользоваться действующими нормативными документами, технической литературой, учебниками, а так же конспектом лекций.
1.Задание на разработку проекта
Исходные данные для выполнения курсового проекта определяются студентом самостоятельно из методических указаний по номеру зачетной книжки в следующей последовательности:
1. По последней и предпоследней цифре номера зачетной книжки из приложений 1 и 2 определяют численные значения: расхода газа от источников, температуру, концентрацию пыли и т.д. для расчета и выбора циклонного пылеотделителя, рукавного фильтра и вентилятора.
2. По последней цифре номера зачетной книжки из приложения 4 определяют планы и разрезы перегрузочных комплексов с оборудованием для расчета системы аспирации.
Содержание расчетно- пояснительной записки:
в рекомендуемой последовательности выполнения проекта в расчетно-пояснительной записке (20-25 страниц формата А4) приводятся:
1. Исходные данные проекта;
3. Расчет эффективности и выбор циклонного пылеотделителя;
4. Расчет эффективности и выбор рукавного фільтра;
5. Аэродинамический расчет системы аспирации;
6. Выбор вентилятора;
7. Расчет предотвращенного экономического ущерба при внедрении пылеочистного оборудования;
Содержание графической части проекта:
в последовательности выполнения расчета графическая часть проекта вяполняется на листе формата А1 на котором необходимо отобразить следующее :
2. План помещения с размещением технологического, воздухоочистительного и вентиляционного оборудования, воздуховодов и
аспирационных систем (М 1:100).
3. Аксонометрическую схему системы аспирации.
4. Индивидуальное задание которое выбирается из приложения 3.
Существуют различные виды аэрозолей – аэродисперсных систем, состоящих из твердых или жидких аэрозольных частиц (дисперсной фазы), взвешенных в воздушной (дисперсионной) среде, - пыли, дымы и туманы.
Пылью называют аэрозоли с твердыми частицами диспергационного происхождения. Такие частицы образуются при измельчении твердых тел, например при дроблении руд, механической обработке металлов, ветровой эрозии поверхности земли или при распылении порошков.
Дымом называют аэрозоли с твердыми частицами, образовавшимися в результате конденсации перенасыщенных паров, например при плавке металлов, и их сварке, при горении, возгонке органических и неорганических веществ, а также в результате химических и фотохимических реакций некоторых веществ. Дым иногда содержит некоторое количество жидких аэрозольных частиц. Например, при сгорании топлива образуется дым, содержащий как твердые частицы, так и жидкие частицы – продукты перегонки топлива и капли воды, сформировавшиеся в результате конденсации водяного пара.
Туманом называют аэрозоли с жидкими частицами, образовавшимися в результате конденсации пересыщенных паров жидкостей или при диспергировании жидкостей, например с помощью форсунок.
В инженерной практике, как правило, пылью называют не только среду со взвешенными частицами – аэрозоль, но и сами пылевые частицы различного происхождения, в том числе осевшие(порошки), и это упрощение сохранено в некоторой мере в дальнейшем изложении.
Пыль обычно содержит более крупные частицы, чем дым и туман. Частицы диспергационного происхождения представляют собой обломки
материала и, как правило, имеют форму кристаллов, многогранников, пластинок или чешуек, призм, игл, волокон и т.п.
Под дисперсностью пыли понимается совокупность размеров всех составляющих ее частиц. Размером частицы называют:
Размер в свету наименьших отверстий сита, через некоторые еще проходят данные частицы, - при ситовом определении дисперсного состава пыли;
Диаметр сферических частиц или наибольший линейный размер частиц неправильной формы – при исследовании дисперсного состава пыли с помощью микроскопов;
Диаметр условных сферических частиц, обладающих такой же плотностью и такой же постоянной скоростью падения(скоростью витания)в вязкой среде, как данные частицы, - при определении дисперсного состава пыли методом воздушного провеивания или жидкостной седиментации [7].
3. Обоснование и выбор способов очистки воздуха от пыли и аэрозолей
Выбор способов очистки воздуха в значительной степени зависит от физико-химических свойств пыли и основных параметров пылегазовых потоков, он определяется эффективностью и надежностью роботы обеспыливающего оборудования.
В основном пылеуловители можно подразделить на два вида: сухие и мокрые. Сухие пылеуловители работают без подачи жидкости, а в мокрых пыль осаждается при использовании воды в качестве осадительного реагента.
Независимо от этого пылеуловители подразделяют по принципу их действия на:
гравитационные (пылеосадительные камеры) [8] стр.24;
инерционные [8] стр.26;
центробежные (циклоны, мультициклоны) [5] стр.10;
роторные (пылеотделительные вентиляторы) [7] стр.190;
мокрые (скрубберы) [7] стр.210;
фильтрующие (масляные и матерчатые) [8] стр.54;
электростатические (мокрые и сухие) [8] стр.174;
католитической очистки [8] стр.144 .
Степень обеспыливания в пылеуловителе и эффективность его зависят от ряда факторов:
от электрических свойств пыли, имеющих основное значение для электростатических аппаратов;
от плотности зерен, оказывающей влияние на работу центробежных, инерционных и роторных пылеуловителей;
- от влажности и смачиваемости (гидрофильности) пыли, что имеет решающее значение для работы мокрых и матерчатых пылеотделителей;
от способности к агломерации, влияющей на работу звуковых фильтров;
от взрывоопасности некоторых видов пыли, требующих специального подбора пылеуловителей для них.
При выборе фильтров учитывают также количество и температуру обеспыливаемых газов.
Основной характеристикой при выборе и оценке работы пылеуловителя является эффективность обеспыливания или степень обеспыливания газа называемая иногда коэффициентом полезного действия.
Эффективность обеспыливания – это отношение количества пыли, отделённой данным устройством, к общему количеству пыли, содержащемуся в обеспыливаемом газе [7].
4. Классификация пылеуловителей для
очистки запыленных газовых выбросов.
Воздушные выбросы различных предприятий характеризуются значительным разнообразием дисперсного состава и других физико-химических свойств. В связи с этим для очистки выбросов создан большой ассортимент пылеуловителей, который в большинстве случаев позволяет произвести оптимальный выбор средств очистки соответственно ее задачам.
Пылеуловители в зависимости от размеров эффективно улавливаемых частиц и эффективности их улавливания подразделяются на пять классов представленные в таблице 4.1 [8].
Таблица 4.1 Классификация пылеуловителей
|
Класс пыле-улови-телей |
Размеры эффективно улавливаемых частиц, мкм |
Нижняя граница эффективности в зависимости от дисперсности пыли |
|
|
Группа дисперсности пыли |
Эффективность, % |
||
|
I |
Более 0,3-0,5 |
V - очень мелкодисперсная IV - мелкодисперсная |
< 80 99,9 - 80 |
|
II |
Более 2 |
IV - мелкодисперсная III - среднедисперсная |
92 – 85 99,9 - 92 |
|
III |
Более 4 |
III - среднедисперсная II - крупнодисперсная |
99 – 80 99,9 – 99 |
|
IV |
Более 8 |
II - крупнодисперсная I - очень крупнодисперсная |
99,9 - 85 > 99,9 |
|
V |
Более 9 |
I - очень крупнодисперсная |
> 99 |
Пределы эффективности для каждого класса пылеуловителей соответствуют границам зон классификационных групп пылей по их дисперсности. В каждом случае первое значение относится к нижней границе соответствующей зоны, второе – к верхней. Значения эффективности определены из условия отделения от воздуха только практически полностью (эффективно) уловленных частиц, размеры которых даны во второй графе и позволяют ориентировочно (с запасом) оценить остаточное содержание пыли.
Таблица 4.2 Характеристика видов пылеуловителей
|
Вид пылеуловите-ля |
Тип пылеуловите-ля |
Класс пыле-улови-теля |
Область целесообразного применения |
Соп-ротивление, Па |
||||
|
I |
II |
III |
IV |
V |
||||
|
Гравитацион-ное осаждение |
Пылеосади-тельные камеры |
V |
+ |
+ |
- |
- |
- |
100-200 |
|
Инерционное осаждение |
Циклоны |
IV |
- |
+ |
+ |
- |
- |
400-2000 |
|
Орошаемые скруберы |
III |
- |
- |
+ |
+ |
- |
800-4000 |
|
|
Скоростные газопромыва-тели Вентури |
II |
- |
- |
+ |
+ |
- |
2000-3000 |
|
|
Фильтрация за счет зацепления |
Сетчатые фильтры тканные фильтры |
V II |
+ - |
- - |
- + |
- + |
- - |
100-400 1200-2000 |
|
Инерционное и диффузион-ное осаждение |
Волокнистые фильтры |
I |
- |
- |
- |
+ |
+ |
500 |
|
Электро-магнитное осаждение |
Электрофильтры |
II |
- |
- |
- |
+ |
+ |
50-100 |
Действительная эффективность пылеуловителей будет – больше вследствие частичного улавливания частиц меньших размеров. Полная эффективность улавливания частиц должна рассчитываться по дисперсному составу конкретной пыли с учетом фракционной эффективности пылеуловителей.
Характеристика видов технического оборудования для обеспыливания газов, область наиболее эффективного использования в зависимости от дисперсности пыли и сопротивления представлены в таблице 4.2 [8].
4.1 Выбор ступеней очистки воздушных выбросов
Для достижения высоких степеней очистки воздушных выбросов, а также в системах пневмотранспорта применяют двухступенчатую очистку воздуха по схемам: циклон – рукавной фильтр, циклон – мокрый скрубер, циклон – электрофильтр (рис.4.1 )
Двухступенчатую схему очистки применяют при сжигании многозольных топлив, когда требуется раздельное улавливание крупных и мелких фракций уноса ( например, возврата недожога в топку котла), использование мелких фракций золы для извлечения из нее редких металлов, выделение легких примесей (лузги) поступающих из оборудования на зерно перерабатывающих предприятиях, при очистке газов цементных заводов и т.д.
Рис. 4.1 Компоновка двухступенчатой очистки газов
1 - циклон; 2 - рукавной фильтр; 3 - вентилятор; 4 - мокрый скрубер;
5 - дымосос; 6 - электрофильтр.
При выборе между сухими и мокрыми способами пылеулавливания необходимо иметь ввиду, что хотя мокрыми способами можно проще добиться желаемой степени очистки, однако энергозатраты в мокрых аппаратах для осуществления высокоэффективного пылеулавливания значительно выше, чем в сухих аппаратах. Соответственно капитальные затраты для мокрых систем выше чем для сухих [9].
5 Расчет эффективности циклонного пылеуловителя.
5.1 Обоснование выбора циклона.
Циклоны являются наиболее характерными представителями инерционных пылеуловителей, которые имеют простую конструкцию, большую пропускную способность, компактность и несложность в эксплуатации. Ввиду этих преимуществ циклоны получили широкое распространение.
В циклоне запыленный воздух вводится тангенциально или спирально в верхнюю часть, которая его закручивает. Вращающийся поток, который сформировался здесь, опускается по кольцевому пространству, которое образуется цилиндрической частью циклона и выхлопной трубой, в его коническую часть, а затем, продолжая вращаться, выходит из циклона через выхлопную трубу. Аэродинамические силы искривляют траектории частиц. Те из частиц, масса которых достаточно велика, успевают достигнуть стенок циклона, т.е. отделяются от потолка. Под влиянием силы тяжести и увлекающего действия осевого течения, отделившиеся частицы опускаются и через пылевыпускное отверстие проходят в бункер, где оседают [7].
Сравнительные испытания циклонов различного типа для пыле- и золоулавливания показали, что рекомендуемая номенклатура аппаратов рассматриваемого типа может быть ограничена цилиндрическими и коническими циклонами НИИОГаз.
К цилиндрическим циклонам НИИОГаз относятся аппараты ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24. Отличительной особенностью этих аппаратов является наличие удлиненной цилиндрической части корпуса, наклон крышки и входного патрубка соответственно под углом 11о, 15 о, 24 о, а так же одинаковое отношение диаметра выхлопной трубы к диаметру циклона.
К коническим циклонам НИИОГаз относятся аппараты типа СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М. Они отличаются удлинённой конической частью, спиральным входным патрубком и отношением диаметра трубы к диаметру цилиндрической части циклона, равным 0,33и 0,34 соответственно[7].
В настоящем задании предусматривается установка циклонов в одиночном или групповом исполнении к достоинствам, которых следует отнести и невысокое аэродинамическое сопротивление, и незначительные эксплуатационные затраты. При выборе исходных данных (приложение 1) указан расход воздуха и тип циклона, поэтому в расчётах требуется определить диаметр и необходимое к установке количество циклонов, эффективность их работы и аэродинамическое сопротивление.
На рис. 5.1 показан чертёж спирально-конического циклона ЦН (НИИОГАЗ), а в табл. 5.5. соотношение размеров в долях диаметра циклона
D.
Пылесборный бункер выполняется цилиндрическим с диаметром
D1=1,5 D. Высота цилиндрической части бункера принимается равной 0,8 D1.
Коническое днище бункера выполняется с углом наклона стенок 60°. Диаметр отверстия для выгрузки пыли принимается в зависимости от емкости бункеров от 0,2 до 0,5 D1. Общая высота циклона в сборе с бункером составляет от 6 до 7 D [7].
5.2. Определение диаметра циклона
Диаметр стандартного циклона может колебаться от 200 до 3000 мм и необходимое его значение определяется расчётом по заданному расходу воздуха. Расчёт циклона производится в следующей последовательности:
1. Определяем плотность газа при рабочих условиях:
ρt =ρo (273*(Pбар + Pизб ) / ((273 + tг ) Pбар ), кг/м³ (5.1)
где : ρo – плотность газа при нормальных условиях 1,2 кг/м³; tг –температура газа, С°;
Pбар – барометрическое давление воздуха 103300 Па;
Pизб – избыточное давление газа перед циклоном Па;
2. Определяем расход газа при рабочих условиях:
Lt = ( Lо * ρо ) / ρt , м³/с (5.2)
где :Lо - расход газа при нормальных условиях м³/с ;
3. Рассчитывают необходимую площадь сечения циклонов F, м²
F=Lt /wопт, м² (5.3)
где : wопт – оптимальная скорость газа в циклоне, м/с
4. Определяем диаметр циклона, задаваясь количеством циклонов N:
D = √ F/ (0,785*W * N) ,м² (5.4)
Принимаем ближайший нормируемый диаметр циклона и определяем действительную скорость газа:
Таблица 5.4 Основные размеры конических циклонов НИИОГаза (В долях диаметра D цилиндрической части циклона)
|
Размеры |
СДК-ЦН-33 |
СК-ЦН-34 |
СК-ЦН-34М |
|
Внутренний диаметр цилиндрической части D................................................... Высота входного патрубка а................ Высота цилиндрической части Нц….. Высота конической части Нк………... Высота внешней части выхлопной трубы hв………………………………. Высота всего циклона Нобщ ………... Внутренний диаметр: Выхлопной трубы Dвых……………... Пылевыпускного отверстия Dвып..... Ширина входного патрубка в………... Текущий радиус улитки р……………. |
1 0,535 0,535 3 0,2 - 0,3 3,735- 3,785 0,334 0,334 0,264 D/2+вf /2 |
1 0,2 - 0,3 0,515 2,11 0,515 3,14 0,34 0,229 0,214 D/2+вf / 2 |
1 0,4 0,4 2,6 0,3 3,5 0,22 0,18 0,18 D/2+вf /2 |
Рис. 5.2 Установка циклона на постаменте
а – общий вид; б - вход в циклон; в - фланец бункера; г - план расположения анкерных болтов; 1- затвор; 2 - фланец бункера; 3 - конус бункера.
6 Расчет эффективности тканевых фильтров
Принцип работы тканевых фильтров основан на инерционном и диффузионном осаждении частиц пыли.
В зависимости от назначения и допустимой пылевой нагрузки современные фильтры условно разделяются на воздушные и промышленные.
Воздушные фильтры предназначены для обеспыливания атмосферного воздуха в системах приточной вентиляции и кондиционирования, а промышленные (тканевые, грубоволокнистые и др.) фильтры применяются для очистки выходящих промышленных газов.
6.1 Классификация тканевых фильтров
По конструктивно-технологическим признакам тканевые фильтры различают:
- по форме фильтровальных элементов (рукавные, карманные, плоские и др.);
- по месту расположения вентилятора относительно фильтра (работающие под разряжением, работающие под давлением);
- по способу регенерации ткани (механическое встряхивание, механическое встряхивание с обратной продувкой, с импульсной продувкой и др.)
- по наличию и форме корпуса для размещения фильтров (прямоугольные, цилиндрические, бескамерные и др.)
- по виду ткани (сукно, нитрон, лавсан, стекловолокно и др.) [9].
Наибольшее распространение из тканевых фильтров получили рукавные фильтры.
Рукавные фильтры по способу ввода очищаемого воздуха в рукав подразделяют на противоточные (с вводом воздуха снизу – через бункер для сбора уловленной пыли) и прямоточные (с вводом воздуха сверху). Эффективность работы фильтра в большой степени зависит от конструкции и исполнении узлов крепления фильтрующего элемента к корпусу фильтра. Пропуск даже незначительного количества неочищенного газа в узлах крепления резко снижает эффективность фильтра [10]. На рис 6.1. показан чертёж фильтра-циклона типа РЦИ, а в таблице 6.7 технические характеристики фильтра-циклона типа РЦИ.
6.2 Расчет рукавного фильтра
Для расчета площади фильтрации тканевого фильтра необходимо определить общий расход запыленных газов , поступающих на ткань (с учетом подсосов по пути от источника пылевыделения до фильтровальной ткани), и расход продувочных газов. Кроме того, надо знать нагрузку по газу (скорость фильтрации), которую принимают по опыту эксплуатации в зависимости от применяемой ткани [8]. Общая площадь фильтрации установки определяется по формуле:
F = V / 60 * q , м² (6.1) Где V- объем газа поступающего на очистку м³/ч;
q – удельная газовая нагрузка при фильтрации м³/( м²*мин) определяется по формуле :
q = qн * С1 * С2 *С3 * С4 * С5 , м³/( м²*мин) (6.2)
где qн - нормативная газовая нагрузка зависящая от вида пыли, определяется по таблице 6.1 Таблица 6.1 Значение удельной газовой нагрузки qн .
|
Значение qн м³/( м²*мин) |
||||
|
8 |
7.5 |
7 |
6 |
5 |
|
мука |
асбест |
цемент |
Летучая зола |
Технический углерод |
|
опилки |
Соль |
резина |
Смолы сухие |
Активированный уголь |
|
табак |
песок |
сахар |
красители |
Моющие вещества |
|
Элеваторная пыль |
Кальцинирован-ная сода |
Пыль горных пород |
Окислы металлов |
Сухое молоко |
С1 - коэффициент учитывающий особенность регенерации фильтровальных элементов определяется по таблице 6.2 Таблица 6.2 Значение коэффициента С1
|
Способ регенерации |
С1 |
|
Импульсная продувка |
1 |
|
Обратная продувка и встряхивание |
0,85 |
|
Обратная продувка |
0,7 |
С2 - коэффициент учитывающий влияние концентрации пыли Свх г /м³, на удельную газовою нагрузку qн определяется по таблице 6.3.
Гидравлическое сопротивление фильтрующей перегородки Рп , Па вычисляется
по формуле: Рп = К1*µ*wф + К2*τ*Свх* µ*wф² , Па (6.6)
Где К1 – коэффициент характеризующий сопротивление фильтрующей перегородки принимается по таблице 6.8; К1– коэффициент определяется в зависимости от медианного диаметра частиц по таблице 6.8;
µ - динамическая вязкость газов, Па*с; τ - длительность цикла фильтрования, с, принимается по таблице 6.8;
Свх - входная концентрация пыли в очищаемых газах г/м ³; wф - скорость фильтрования, м/с определяется по формуле;
Wф = V / (3600 *F) , (6.7)
Таблица 6.8 Значение параметров К1 , К2 , τ .
|
dч , мкм |
К1, м |
К2, м/кг |
τ , с |
|
20 |
1100*10 6 |
6,5*10 |
10 |
|
10 |
1500*10 6 |
16*10 |
20 |
|
3 |
2200*10 6 |
80*10 |
60 |
|
2,5 |
2400*10 6 |
100*10 |
90 |
Эффективность очистки газа %, в рукавном фильтре определяется по формуле:
= ((Свх – Свых)/ Свх ) * 100, % (6.8)
6.3 Система импульсной продувки сжатым воздухом рукавных фильтров
При работе фильтра РЦИ (см.рис.6.2) [12] в цилиндрический корпус 1 фильтра с тангенциально расположенным входным патрубком 9 поступает запыленный воздух. Пройдя через ткань рукавов вовнутрь, очищенный от пыли воздух выходит из рукавов в осевом направлении через трубы Вентури 5 в верхнюю камеру 3 очищенного воздуха и далее отсасывается из фильтра через выходной патрубок 10. Для очистки (продувки) рукавов от осевшей на их наружной поверхности пыли в каждый рукав поочерёдно из камеры через
Рис.6.2 Фильтр РЦИ с устройством для импульсной продувки: 1- корпус, 2- рукава, 3- верхняя камера, 4 - распределительная камера, 5 - насадки Вентури, 6 - сопла, 7 – электромагнитные клапаны, 8 – крышка клапанов, 9 - входной патрубок, 10 – выходной патрубок, 11 – подача сжатого воздуха, 12 – выгрузка пыли, 13 - воздушный фильтр, 14 – компрессор, 15 – основание, 16 – предохранительный клапан, 17 – вентиль, 18 – ресивер, 19 – манометр, 20 – аппаратура управления.
сопло 6 подается поток сжатого воздуха (от компрессора 14 через рессивер18) . Пыль, выделенная из загрязненного воздуха, собирается в коническом днище и шлюзовым затвором выводится из фильтра. Опорный каркас, встроенный внутри каждого рукава 2, препятствует опадению при всасывании запыленного воздуха в рукава. Давление сжатого воздуха 45 кПа. Продолжительность импульсов продувки рукавов 0,1…2,0 с (оптимально 0,5 с). Интервал между импульсами продувки 1…25 с (оптимально 10 с). Запыленность воздуха на входе в фильтр допускается не более 15 г/м, а на выходе – не более 2 мг/м . Подсос воздуха – 5 %. Число рукавов в цилиндрической части фильтра может быть от 4 до 72. Рукава сверху открыты, внизу заглушены. Преимущества фильтров с импульсной продувкой: - отсутствие механически подвижных деталей; - высокая степень очистки воздуха (остаточная запыленность – 2,0 мг/м ) ;- высокая воздушная нагрузка на ткань ( до 8 м/( м * мин) ) ;- значительно меньшая занимаемая площадь по сравнению с фильтрами другого типа .
6.4 Автоматизация работы фильтров
Фильтры с устройством продувки оснащаются системой автоматического контроля и регулирования степени их запыленности (см. рис. 6.3) [14]. В состав технических средств автоматизации комплекса входят:
. Измеритель запыленности FW 56 (датчик) предназначен для контроля за состоянием пылеочистного оборудования. Работает по принципу измерения пропускания света и является точной оптической системой. Измеряемая физическая величина - коэффициент пропускания. Прибор может быть настроен на вывод значений коэффициента пропускания, непрозрачности, оптической плотности или массовой концентрации (мг/м3). Измерение в единицах массовой концентрации возможно только после проведения градуировки прибора гравиметрическим методом. Калибровочные коэффициенты вводятся с помощью программы параметризации МЕРА расположенной в персональном компьютере оператора (рис. 6.3).
Рисунок 6.3 Система автоматического контроля фильтра РЦИ.
2. Контроллер регулятор продувки. На контроллер, работающий по введенной оператором программе, поступает информация от датчика запыленности FW 56. В случае, когда в рукаве фильтра уровень запыленности приближается к предельно – допустимому, контроллер посылает командный сигнал на электромагнитные клапаны (позиция 7 рис.6.2), которые начинают открываться и осуществлять продувку сжатым воздухом рукавов фильтра (позиция 2рис.6.2). Современные системы регулирования продувкой могут функционировать по нескольким принципам, например, в памяти контролера устанавливается программа - таймер (счетчик времени), осуществляющий открытие электромагнитных клапанов каждые 10 – 15 секунд, в зависимости от производительности фильтра.
Другой принцип управления заключается в том, что на фильтр монтируется датчик запыленности и если уровень пыли в рукавах фильтра превышает допустимое значение, то сигнал от датчика, через контроллер, поступает на персональный компьютер оператора и на экране компьютера выводится соответствующее сообщение. Оператор, видя данное сообщение, может сам дистанционно включить продувочную систему или если она не эффективно работает вызвать аварийную бригаду.
В последнее время для автоматической отчистки, фильтры оснащаются электрическими вибраторами, расположенными на корпусе фильтра. При закупорке рукавов пылью, вибраторы включаются по команде от контроллера или дистанционно оператором и начинают создавать колебания корпуса фильтра с целью его отчистки.
Режимы работы вибратора, уровень запыленности рукавов фильтра, а также значение давления на компрессоре и другие важные параметры отображаются на экране компьютера оператора технологического процесса тем самым, .позволяя эффективно контролировать работу всего оборудования и увеличить надежность всей системы отчистки.
6.5 Пример расчета рукавного фильтра
Исходные данные : Расход очищаемых газов V =4560 м³/ч; температура очищаемых газов t = 60˚ C; концентрация пыли в очищаемых газах Свх = 1,0 г/м³; плотность пыли = 2,6*10 кг/м ³; медианный диаметр частиц пыли dч =10мкм. Требования к очищенному газу: содержание пыли Свых = 10 мг/м³ .
Решение: 1. По таблицам 6.1-6.6 определяем значение нормативной газовой нагрузки qн =7 м³/( м²*мин), коэффициенты С1 =1; С2=1,12; С3 = 0,9; С4 = 0,84; С5 = 0,95, согласно заданных исходных данных.
2. Находим удельную газовую нагрузку по формуле 6.2.
q = qн * С1* С2 * С3 * С4 * С5 = 7*1*1,12*0,9*0,84*0,95= 5,63 м³/( м²*мин)
3. Рассчитываем фильтровальную площадь рукавов по формуле 6.1.
Fф = V / 60*q =4560 / 60*5,63 = 13,5 м²
4. Принимаем для приведенных условий фильтр РЦИ-15,6-24 Гидравлическое сопротивление фильтра вычисляется по формулам 6.4-6.7;
5. Находим гидравлическое сопротивление перегородки для этого вначале по таблице 6.8 находим значение К1= 1500*106 м ; К2= 16*10 м/кг; μ=20*10Па*с; τ =20 с .
По формуле 6.7 находим wф = V /(3600* Fф) = 4560 / (3600*15,6)= 0.08 м/с, подставляя эти значения в формулу 6.6 получим:
Рп = К1*μ* wф + К2* μ* τ* Свх * wф²= =1500*106*20*10*0,09+16*10*20*10*20*10*0,08² = 2700+40 = 2740 Па
6. Определяем скорость потока во входном патрубке из соотношения 6.5
wп = Vп/Fвх = 4560/(3600*0,135)= 9,4м/с где Fвх = 0,135 м² из табл. 6.7
7. Гидравлическое сопротивление корпуса аппарата определяем по формуле 6.4 Рк =ζк*( ρг * wп ² / 2) = 2,5* ( 1,15*9,4² / 2)= 127 Па
8. Общее гидравлическое сопротивление рукавного фильтра получаем по формуле 6.3 Рф = Рп + Рк = 2740 +127 = 2867 Па
9. Эффективность пылеулавливания определяем по формуле 6.8
η = ((Свх - Свых ) / Свх )* 100 = ((1000-10)/1000)*100=99%
10. Количество входящей пыли рассчитываем по формулам 5.11-5.13
М1 = V *Свх = 2*10 = 20 г/с
М2 = М1 * η = 20*0,99 = 19,8 г/с
∆М = М1 - М2 = 20 – 19,8 = 0,2 г/с
ВЫВОД:
1. Подобран рукавный фильтр РЦИ-15,6-24, площадь поверхности фильтрации F= 15,6 м² ;
2. Гидравлическое сопротивление фильтра Рф= 2867 Па;
3. Степень очистки фильтра η = 99%;
4.Количество входящей пыли составляет М1 =20 г/с, уловленной М2 =19,8 г/с, выбрасываемую в окружающую среду ∆М = 0,2 г/с.
7 Конструирование и расчет систем аспирации
7.1 Оценка герметичности укрития
Транспортное и технологическое оборудование перегрузочных комплексов, выделяющее пыль и другие вредности, ограждают укрытиями, из которых отсасывают воздух.
Пыль, образующаяся в робочих зонах транспортного и технологического оборудования, может при определенных условиях поступать в помещение. Одна из основних пичин выделения пыли – избыточное давление внутри укритий, образующееся от поступлення в них воздуха вместе с сипучими материалами.
Таким образом, пыль из укрытий выделяется в основном вследствие воздушных течений, образующихся при поступлении потока эжектируемого (увлекаемого) воздуха в укрытие, при движении робочих органов оборудования, при вытеснении воздуха сипучим материалом, а также в результате теплового действия.
Для предотвращения выделения пыли из укритий необходимо при помощи местного отсоса создать в них разряжение, под. действием котрого в отверствиях образуется в отверствиях образуется встречный воздушный поток, препятствующий поступленню пыли в помещение. Для мест загрузки конвейеров разряжение в укрытии определяют по выражению
На= Ку * vэж / 2 * p, (7.1)
Где Ку - коэффициент, учитывающий конструктивное оформление укритий и условия входаструи эжектируемого воздуха (Ку = 0,8…1,6) ; vэж –скорость эжектируемого воздуха при выходе из самотечного трубопровода, м/с; р – плотность воздуха, кг/ м³.
Если температура воздуха в укрытии превышает температуру окружающей среды, выделение пыли возможно вследствие действия теплового давления, величину которого рассчитывают по формуле
Нт = hy * (ρo – ρy) * g, (7.2)
Где hy – высота укрытия, м ; ρo , ρy – плотность воздуха соответственно в помещении и в укрытии, кг/ м³; g – ускорение свободного падения (g = 9,81м/с²).
Вычисления, проведенные по формулам (7.1) и (7.2) при различных вариантах расположения оборудования, и экспериментальная проверка показали, что оптимальное значение разряжения в аспирационных укрытиях, должно быть 10-30Па.
С учетом факторов, влияющих на формирование избыточных давлений в укрытиях, сформулированы общие требования к устройству аспирационных укрытий:
наружные стенки укрытий распологают как можно дальше от зон повышенного давления, что позволяет более равномерно распределять давление на внутренние поверхности стенок;
отсасывающие патрубки присоединяют к укрытию в таких его частях, которые не находятся непосредственно в зоне падения материала и где возможность увлечения его частиц апирационным воздухом наименшая;
укрытия разрабатывают с учетом создания максимально возможной герметизации;
принимают меры для снижения скорости входа материала в укрытие (уменьшают углы наклона самотечных трубопроводов, устанавливают отбойные плиты и т.п.). Скорость воздуха в отсасывающем патрубке принимают минимально возможной;
Для поддержания требуемого санитарного уровня запыленности производственных помещений необходимо исключить или максимально снизить выделения пыли через неплотности в оборудовании и емкостях. Достичь этого можно путем тсчательной герметизации укрытий и создания внутри оборудования и емкостей определенного вакуума.
Так как осуществить полную герметизацию оборудования практически невозможно, то необходима оценка существующего уровня герметизации применяемых укрытий машин. В качестве критерия уровня герметизации предложен коэффициент аэродинамического сопротивления машин, который определяют из формулы
К = Нм / Lн , (7.3)
Где Нм - аэродинамического сопротивления машин, Па; Lн - объем отсасываемого воздуха от машин м³/с; n – показатель степени.
Аэродинамическое сопротивление машины можно выразить через скорость воздуха в неплотностях, если принять, что аспирируемый объем воздуха поступает через неплотности.
В таком случае
Lн = vн * Fн , (7.4)
Где vн - скорость воздуха в неплотностях машины, м/с; Fн – площадь неплотностей, м².
Принимая разность давлений воздуха по обеим сторонам стенки укрытия оборудования равной равной разряжению в нем, получим формулу
Нм = ζ* ρ * vн ² / 2, (7.5)
Где ζ – коэффициент сопротивления движению воздуха через неплотности, (рекомендуется 2,4); ρ – плотность воздуха (ρ = 1,2 кг/м³ ), откуда
vн = 2 Нм / ζ* ρ = 0,84 Нм , (7.6)
Из выражений (7.4) и (7.6) находим площадь неплотностей
Fн = Lн / 0,84 Нм = Lн / 0,84 К Lн , (7.7)
Так как для большинства оборудования перегрузочных комплексов n = 2, то
Fн = 1 / 0,84 к = 1,2 / к , (7.8)
К = 1,44 / Fн ² , (7.9)
Из выражения (7.9) следует, что аэродинамический коэффициент является функцией неплотности.
Для предотвращения выхода пыли через щели и неплотности укрытий оборудовния рекомендуется поддерживать в нем разрежение: 20 Па для стабильных условий работы оборудования и 30 Па – для пульсирующего. К условно стабильным относят цепные и ленточные конвейеры, шнеки, очистное оборудование, емкости. К пульсирующим – весовое оборудование, нории, дозирующее оборудование [15]. Значение коэффициента К для машин и оборудования рассчитывают по формуле:
К = Нм / Lн², (7.10)
Герметичность оборудования оценивается по величине коэффициента К следующим образом:
Значение К Степень герметизации
> 1000 высокая
400…1000 средняя
< 400 низкая
7.2 Эжекция воздуха сыпучим материалом
Перемещение сыпучих материалов воздушной среде вызывает ее противодействие. В результате действия сил аэродинамического сопротивления, например в пневмотранспортных материалопроводах происходит перемещение сыпучих материалов. А при гравитационном падении твердых частиц проявляется их эжекционное действие, т.е. увлечение воздуха движущимися частицами.
На перегрузочных комплексах предприятий стройиндустрии протяженность самотечных трубопроводов составляет многие сотни метров. Поэтому необходимо знать и направленно использовать эжектирующее действие сыпучих материалов в самотечных трубопроводах.
Значение эжекционного давления воздуха, обусловленного гравитационным перемещением сыпучих материалов по самотечным трубопроводам, можно определить по формулам: для вертикального самотечного трубопровода
Нэв = G/F* [ g *h/wc – (wk – wo) * λм * h/D * wc], (7.11)
для наклонного самотечного трубопровода
Нэн = λн * S * ρ wc²/2 * 1/Fc, (7.12)
Где G – массовый расход материала, кг/с; F – площадь поперечного сечения самотечного трубопровода, м²; wо ,wc , wk – начальная, средняя и конечная скорости движения материала, м/с; h – высота падения продукта, м; D – диаметр самотечного трубопровода, м; S – площадь поверхности контакта материала и воздуха, м²; λм, λн – коэффициенты трения между частицами материала и стенками самотечного трубопровода и между потоками материала и воздуха.
Эжекционное давление расходуется на перемещение и поддержание разности давлений воздуха между концами самотечного трубопровода, т.е.
Нэ = Нв + ∆Н, (7.13)
При отсутствии движения воздуха в самотечном трубопроводе величина эжекционного давления будет равна разности давлений воздуха между концами трубопровода и может бать измерена с помощью манометра.
Объем эжектируемого по самотечным трубопроводам воздуха можно определить по формуле
Lэ = F√ 2(Нэ - ∆Н)/ (λ*b/D +∑ξ) ρ, (7.14)
Где b, D -длина и диаметр самотечного трубопровода, м; λ, ξ – коэффициенты аэродинамического сопротивления прямолинейных и местных участков самотечного трубопровода.
Из зависимостей (7.11), (7.12), (7.14) следует, что величина эжекционного давления и объемов перемещаемого по самотечным трубопроводам воздуха зависит от их параметров, физико- механических свойств материала и степени герметизации самотечного трубопровода.
Статическое давление внутри самотечных трубопроводов распределяется следующим образом: вверху – разряжение, внизу – избыточное. Для снижения объемов эжектируемого воздуха необходимо уменьшить скорость движения материала, увеличить его удельный массовый расход и максимально герметизировать самотечный трубопровод.
Для расчетов в таблице 7.1 приведены объемы эжектируемого воздуха для вертикальных самотечных трубопроводов [15].
Таблица 7.1 Объемы эжектируемого воздуха по вертикальным самотечным трубопроводам движущимся сыпучим материалом, м³/ч.
|
Высота трубы, м. |
Массовый расход, т/ч |
|||
|
20 |
30 |
40 |
60…100 |
|
|
2 |
120 |
140 |
150 |
160 |
|
4 |
175 |
220 |
270 |
300 |
|
8 |
270 |
315 |
390 |
470 |
|
12 |
560 |
640 |
735 |
910 |
|
15 |
640 |
770 |
910 |
1100 |
При определении объемов эжектируемого воздуха в наклонных самотечных трубопроводах вышеуказанные значения объемом воздуха необходимо умножить на коэффициент а, значение которого зависят от угла наклона самотечного трубопровода к горизонтальной плоскости.
Таблица 7.2 Коэффициент а, значение которого зависят от угла наклона самотечного трубопровода к горизонтальной плоскости.
|
Угол наклона, град |
85-90 |
75 |
65 |
45 |
|
Коэф. а |
1,0 |
0,6 |
0,52 |
0,4 |
7.3 Объемы аспирируемого воздуха
Предприятия стройиндустрии представляют собой совокупность транспортно–технологических линий и включают средсва разгрузки-погрузки железнодорожных вагонов, автомобилей, судов, бункера и склады, систему автоматизированного контроля и управления производственным процессом.
Как известно пылевыделение возможно из укрытий оборудования в местах избыточного давления воздуха. Установлено, что статическое давление воздуха изменяется по всему самотечному трубопроводу и протяженному укрытию (цепному и ленточному конвейерам, нории) при отсосе из них воздуха. Поэтому путем отсоса воздуха даже в одной точке можно создать разряжение в оборудовании практически любой герметизированной транспортно–технологической линии.
Объем воздуха , подлежащий отсосу в аспирационную сеть (Lа), рассчитывают по условиям баланса прихода и расхода воздуха:
Lэ + Lн = Lа + Lун + Lвыт, (7.15)
где Lэ – объем воздуха, поступающий в машину вместе с материалом по самотечным трубопроводам; Lн - объем воздуха, поступающий через неплотности за счет разряжения в машине; Lун - объем воздуха, увлекаемый материалом из машины по самотечным трубопроводам; Lвыт - объем воздуха, вытесняемый накапливающимся в машине (бункере) материалом.
Анализ формулы для расчета объемов аспирируемого воздуха показывает, что составляющие объемов воздуха от площади поперечного сечения, от герметичности и протяженности подводящих и отводящих самотечных трубопроводов, величины разряжения в укрытии оборудования и степени его герметичности, физико-механических свойств перерабатываемых материалов и их массового расхода.
Расчеты показывают, что средние скорости движения эжекционного воздуха в самотечных трубопроводах не превышают 4…5 м/с, а в укрытиях норий и цепных конвейеров 2…3 м/с. При таких незначительных скоростях ародианмическое давпение в коробе цепного конвейера типа ТСЦ-100 (длиной 50м) или труба нории (высотой 40м) составляет 20…50 Па. Для практических расчетов можно принять удельные потери давления на перемещение воздуха в цепних конвейерах и норийных трубах равными 1Па на 1м.
Данные полученные по эжеционному давлению воздуха в самотечных трубопроводах, позволяют рекомендовать для инженерных расчетов их аэродинамического сопротивления при противотоке воздуха и сыпучего материала потери давления, равными 50 Па в вертикальних самотечных трубопроводах высотой до 1 м и наклонных – до 2 м [15]. С учетом принятых положений можно принципиально изменить и существенно упростить компоновку аспирационных сетей предприятий стройиндустрии.
Приемные бункера на линии приемки сыпучего сырья из железнодорожных вагонов, автомобилей, судов являються очагом повышенного пылевыделения. Трудности локализации этих очагов связаны с большой открытой площадью приемных бункеров и неуправляемым воздействием атмосферного воздуха (ветра).
7.4 Пример компоновки и расчета аспирационной систем
Рассмотрим принципиальные аспирационные транспортно–технологические системы предприятий стройиндустрии . Состав оборудования линии приемки сыпучего сырья из железнодорожных вагонов, автомобилей, судов включает разгрузочное средство, бункер, конвейер, норию, конвейер. Пылевоздушные потоки образуются в основном на следующих участках: транспортное средство – бункер, бункер – конвейер, конвейер – нория, в нории самотечном трубопроводе на участе нория - цепной конвейер. Соответственно этому в укрытиях образуются зоны повышенного и пониженного давления воздуха. На Рис.7.1 показана схема подключения к аспирационной системе оборудования участка разгрузки железнонодрожного вагона.
Рис.7.1 Схема подключения к аспирационной системе оборудования участка разгрузки железнонодрожного вагона : 1- железнонодрожный вагон; 2 - бункер; 3 – конвейер; 4 – нория; 5 - цепной конвейер; 6 - аспирационная сеть; 7- уплотнительные щиты.
Отсос воздуха можно осуществлять двумя способами: первый – подключить к аспирационной сети все места повышенного давления: бункер, конвейер, норию, цепной конвейер; второй - подключить к аспирационной сети бункер, норийные трубы и конвейер. При втором способе протяженность воздуховодов существенно уменьшается, а количество пыли, увлекаемой аспирационным воздуховодом, снижается, что обуславливает предпочтительность вторго способа.
Для нашего примера площадь живого селения решетки над приемным бункером дожна бать минимальной. Открытыми должны бать только те участки через которые сыпучий материал из транспортних средств поступает в приемный бункер. Для уменьшения площади контакта падающего потока материала с воздухом и уменьшением объема эжектируемого воздуха следует применять откидные уплотнительные щиты.
Объем аспирируемого воздуха из приемного бункера определяют по формуле баланса прихода и расхода воздуха
Lа бун = Lэ + Lн + Lвыт = Lэ + (vн * Fн) + (Gм / t ) , (7.16)
При максимальном массовом расходе материала 100т/ч и высоте падения 2м см. Табл. 7.1 Lэ = 160 м³/ч; vн - скорость воздуха в отверствиях, 0.2м/с; Fн–площадь неплотностей приемного бункера, 3м²; Gм – объемная масса материала, 46м³; t – время разгрузки, 180с; получим:
Lа бун = 160 + ((0,2 * 3)*3600) + ((46 / 180)*3600) = 3240 м³/ч
Значения объемов аспирируемого воздуха из нории НЦ-100 (рабочая и холостая трубы) и цепногно конвейера ТСЦ-100 получены из нормативной документации [12] :
Lа нор. раб.= 450 м³/ч; Lа нор. хол.= 450 м³/ч; Lа цеп = 420 м³/ч;
Для всей аспирационной системы:
Lа = 3240 + 450 + 450 + 420 = 4560 м³/ч;
Величина давления в аспирационном патрубке приемного бункера с учетом ежекционного давления создаваемого сыпучим материалом при высоте падения 2м и насыпном лотке составляет:
На бун = 50 + 50 = 100Па
Давление в каждом из аспирационных патрубков нории с учетом ежекционного давления в сбрасывающей коробке конвейера составляет:
На нор = 30 + 50 = 80Па
Давление в аспирационного патрубка цепного конвейера с учетом ежекционного давления в наклонном самотеке до 2м и разряжении в бункере составляет: На цеп = 50 + 50 + 30 = 130Па
Получив исходные данные и скомпоновав аспирационную систему выполним аэродинамический расчет системы производительностью Lа = 4560 м³/ч; см.рис 7.1, которую отображаем на плане цеха в такой последовательности:
1. Производится нанесение воздуховодов и других элементов системы аспирации на план помещения, с последующим конструированием пространственной (аксонометрической) схемы аспирации.
2. Выбирается магистральное направление движения воздуха. Магистральным считается наиболее протяженное или нагруженное направление от вентилятора до начальной точки первого участка системы.
3. Разбивается система на участки с постоянным расходом воздуха, участки нумеруются, начиная с наиболее отдалённого от вентилятора, вначале по магистрали, а затем по ответвлениям. Определяют длину участков и расход воздуха и вносят эти значения в таблицу 7.1 графы 1, 2, 3.
4. Предварительно задаёмся ориентировочной скоростью воздуха vор, м/с, на участке 1 воздуховода (в зависимости от скорости витания заданной пыли 8-14 м/с). Исходя из планировочных требований принимаем форму воздуховода и материал, из которого он изготовлен (круглый, из оцинкованной стали). Потери давления в цепном конвейере, присоединенного к участку 1, заносим в табл.7.1 первой строкой. Для определения потерь давления в участке 1 соединяем прямой линией по номограмме рис. 7.3 точки Lа цеп = 420 м³/ч;
и v =10,5 м/с на пересечении этой прямой со шкалой D находим ближайший меньший рекомендуемый диаметр D=125 мм, величины v =10,5 м/с, Hд =67 Па, λ/D=0,18 заносим в графы 3, 6, 8.
5. Производим суммирование коэффициентов местных сопротивлений на участке ( тройники, отводы. и т.д. ) выбранных по [4] Полученный результат Σ ζ записываем в графу 5.
6. Производим умножение , ( 1* λ/D) заполняем графу 9, сложение (1* λ/D + Σ ζ) заполняем графу 10 . Графу 11 (общие потери на участке ) находим как произведение величин, записанных в графах 6 и 10. В графу 12 записываем сумму общих потерь на 1 участке и потерь давления в в цепном конвейере.
Аналогично проводим расчеты остальных магистральных участков.
7. По окончании расчётов суммируем полученные величины и получаем суммарные потери давления в сети, которые служат критерием для подбора вентилятора.
8. Рассчитав потери давления по магистрали, приступаем к расчёту потерь давления на ответвлениях. При расчёте которых необходимо осуществить увязку, расхождение допускается не более 10 % [11].
9. Увеличивать потери давления в ответвлениях можно двумя способами. Первый способ – установка в ответвлении дополнительного местного сопротивления ( задвижки, диафрагмы, шайбы ). Второй способ – уменьшение диаметра ответвления.
В рассматриваемом примере следует повысить сопротивление 7-го участка на величину Нс = 237- 186,7 = 50,3 Па , а 8-го на – Нс = 373 - 187,7 = =185,3 Па , а 9-го на – Нс = 460 - 157,8 = 302,2 Па. На 7 и 8 участках это можно осуществить установив дополнительно местные сопротивления т.к. диаметр трубы уже 125 мм. Величину коэффициента сопротивления диафрагмы, установленной на участке 7 определяем по выражению :
ζд7 = Нс / Нд7 = 50,3 / 74,1 = 0,68 (7.17)
По этой величине на рис. 7.2 определяем глубину погружения диафрагмы в воздуховод к его диаметру – а / D = 0,36, при D =125 мм а = 43.75мм. Аналогично для участков 8 и 9: ζд8 = Нс / Нд8 = 185,3 / 74,1 = 2,5 по рис. 7.2 определяем - а / D = 0,53, при D =125 мм а = 66,3мм; ζд9 = Нс / Нд9 = 302,2 / 74,1 = 4.1 по рис. 7.2 определяем - а / D = 0,59, при D =315 мм а = 186мм;
Рис.7.2 Односторонняя диафрагма (а) и сдвоенная шкала для расчета размеров (б)
Рис.7.3 Номограмма А.В.Панченко [11] для расчета воздуховодТаблица 7.3
Аэродинамический расчет воздуховодов. Магистральные участки
|
Номер участка и наим. машин |
L м³/с |
v м/с |
l, м |
Σ ζ |
Hд, Па |
D, мм |
λ/D |
l* λ/D |
l* λ/D+Σζ |
Прир.пол-ного давле-ния учас-тка, Па |
Пол-ное давле-ние Учас-тка, Па |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Цепной конвейер |
0,12 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
130 |
130 |
|
Участок 1 |
0,12 |
10,5 |
5 |
0,7 |
67 |
125 |
0,18 |
0,9 |
1,6 |
107 |
237 |
|
Участок 2 |
0,242 |
10,5 |
3 |
0,3 |
67 |
180 |
0,12 |
0,36 |
0,69 |
136 |
373 |
|
Участок 3 |
0,37 |
11 |
7 |
0,6 |
74,1 |
200 |
0,09 |
0,63 |
1,18 |
87,4 |
460,4 |
|
Участок 4 |
1,27 |
11,8 |
7 |
0,1 |
88,2 |
355 |
0,04 |
0,31 |
0.4 |
34,8 |
495,2 |
|
Участок 5 |
1,27 |
11,8 |
8 |
0,6 |
88,5 |
355 |
0,04 |
0,36 |
0.57 |
50,5 |
545,6 |
|
Нагнетаю-щий участок 6 |
1,27 |
11,8 |
7 |
1 |
88,5 |
355 |
0,04 |
0,31 |
1,32 |
116,4 |
116,4 |
|
ответвления |
|||||||||||
|
Нория |
0,125 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
80 |
80 |
|
Участок 7 |
0,125 |
11 |
7 |
0,23 |
74,1 |
125 |
0,17 |
1,21 |
1,44 |
106,7 |
186,7 |
|
Нория |
0,125 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
80 |
80 |
|
Участок 8 |
0,125 |
11 |
7 |
0,2 |
74,1 |
125 |
0,17 |
1,25 |
1,45 |
107,7 |
187,7 |
|
Приёмный бункер |
0,9 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
100 |
100 |
|
Участок 9 |
0,9 |
11 |
10 |
0,18 |
74,1 |
315 |
0,06 |
0,6 |
0,78 |
557,8 |
157,8 |
Рис. 7.4 Пример выполнения графической части проекта
7.5 Подбор оборудования аспирационных систем.
Подбор вентилятора аспирационной системы осуществляется по давлению Рв, полученному в результате аэродинамического расчета системы аспирации, подбора циклона или фильтра, а так же по расходу воздуха L равного сумме объемов воздуха, необходимых для аспирации всего оборудования и присоса через неплотности. Требования к устанавливаемому вентилятору можно выразить формулами:
Рв = Рвак + Рп + Рнаг, (7.1)
Где Рв – требуемое давление вентилятора, Па;
Рвак – суммарное сопротивление аспирационной сети по магистральному направлению, Па;
Рп – гидравлическое сопротивление пылеотделителя, Па;
Рнаг - сопротивление аспирационной сети по магистральному направлению на нагнетание, Па;
L = Lо + Lпр , (7.2)
Где L – требуемый расход воздуха, м³/ч;
Lо – суммарный расход воздуха от оборудования, м³/ч;
Lпр – присос воздуха через неплотности оборудования, составляет 0,11* Lо, м³/ч;
В рассматриваемом примере:
Рв = 545,6 + 2894,1 + 116,4 = 3164,9 Па;
L = 4560 + (4560 * 0,11) = 5061,6 м³/ч;
По таблице 7.2 выбираем вентилятор ВРП 5,0 производительностью L =5061,6 м³/ч, давлением Рв = 3165 Па, мощность электродвигателя N=18,5 кВт, частота вращения n = 3000 об/мин.
Таблица 7.4
Пылевые вентиляторы ВЦП 5-45, ВРП
|
Типоразмер вентилятора |
Мощность, кВт |
Частота вращения вала, об/мин. |
Производ-ительность, тыс. м³/ч |
Полное давление, Па |
|
ВРП-2,5 |
0,75 1,1 |
3000 3000 |
1,1 1,5 |
1200 1500 |
|
ВРП-3,15 |
1,5 2,2 3,0 |
3000 3000 3000 |
1,0-1,6 1,65 2,2 |
1620-1500 1700 1800 |
|
ВРП-4,0 |
3,0 4,0 4,0 5,5 |
1500 1500 3000 3000 |
1,15-2,3 1,15-2,3 3,1 4,25 |
650 650 2800 2900 |
|
ВРП-5,0 |
2,2 3,0 18,5 7,5 11,0 18,5 |
1500 1500 3000 3000 3000 3000 |
2,3-4,5 2,3-4,5 4,5-9,0 3,3-6,7 3,7-7,6 4,5-9,0 |
1000-720 1000-720 4100-2900 2200-1550 2800-2000 4100-2900 |
|
ВРП-6,3 |
5,5 7,5 11,0 15,0 30,0 |
1500 1500 1500 1500 3000 |
4,5-9,2 4,5-9,2 5,2-10,5 5,5-11,4 6,6-13,7 |
1600-1150 1600-1150 220-1550 2500-1750 3700-2600 |
|
ВРП-8,0 |
7,5 15,0 18,5 22,0 30,0 11,0 15,0 18,5 30,0 37,0 45,0 |
1000 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 |
6,2-12,5 12,2 13,9 9,3-17,0 9,3-18,5 7,0-14,0 8,0-16,0 8,5-17,0 9,8-20,0 10,5-22,0 11,0-23,0 |
1150-830 2400 2500 2600-2000 2600-1900 1500-1100 1900-1350 2300-1700 2900-2150 3450-2450 3800-2700 |
Таблица 7.5
Габаритные размеры вентилятора ВРП.
|
Обозначение вентилятора |
H max |
H1 |
A |
B |
L max |
L1 |
K1 |
K2 |
|
ВРП-3.15.1 |
540 |
210 |
162 |
490 |
428 |
92 |
115 |
190 |
|
ВРП-4.1 |
663 |
277 |
174 |
619 |
551 |
127 |
150 |
237 |
|
ВРП-5.1 |
782 |
320 |
213 |
760 |
590 |
140 |
190 |
307 |
|
ВРП-6,3.1 |
994 |
394 |
315 |
960 |
700 |
170 |
230 |
378 |
Рисунок 7.2 Вентилятор ВРП.
8. Расчет экономической эффетивности при внедрении пылеочистного оборудования
Экономическая эффективность полученная за счет снижения загрязнения атмосферного воздуха, при внедрении пылеочистного оборудования от каждого организованного источника выбросов вредных веществ в атмосферу, по каждому ингредиенту вычисляется согласно методики [10] по формуле:
У= У1-У2= * * *∆М =2,4*8*0,4*149,7 = 1149,7 тис. грн./ год (8.1)
где - константа, численное значение которой для атмосферы равное 2,4 грн /усл.т [10];
=8 –безразмерный показатель относительной опасности загрязнения, зависящий от функционального назначения загрязняемой территории см. табл.8.1;
Таблица 8.1
Значения относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над территориями различного функционального назначения.
|
Функциональное назначение загрязняемой территории |
Значение |
|
Территории курортов, природных зон отдыха, населённые пункты со средней плотностью населения свыше 50 чел/га |
8 |
|
Территории промышленных предприятий, промузлов, населённые пункты со средней плотностью населения ниже 50 чел/га |
4 |
|
Территории лесов и сельскохозяйственных угодий |
0,4 |
Показатель плотности населения определяется как отношение численности населения данного пункта к его площади.
– коэффициент, учитывающий характер рассеивания загрязняющих выбросов, зависящий от высоты источника и среднегодового значения разности температур в устье источника и в окружающей среде см. табл.8.2;
Таблица 8.2
Значение коэффициента в зависимости от высоты источника загрязнения и среднегодового значения разности температур в устье источника и в окружающей среде
|
∆ Т , ˚ C |
Высота источника – Н, м |
|||
|
До 20 |
20-100 |
101-300 |
Свыше 300 |
|
|
25 - 50 |
0,9 3.7 |
0,6 2,8 |
0,3 1,8 |
0,2 1,4 |
|
50 - 150 |
0.8 3,5 |
0,4 2,4 |
0,2 1,4 |
0,1 1,1 |
|
Свыше 150 |
0,7 3,3 |
0,4 2,2 |
0,1 1,2 |
0,1 0,9 |
При выбросе пыли после очистки с коэффициентом улавливания свыше 90% принимаются значения стоящие в числителе; при выбросе пыли с коэффициентом улавливания 70-90% принимаются значения стоящие в знаменателе; при коэффициенте улавливания менее 70% коэффициент =10.
В нашем случае Н=15м, температура очищаемых газов t = 60˚C, tс =18˚C - определяется из справочника климатологии [10] для г.Одессы, тогда ∆Т= t – tс = 60 – 18 = 42˚C , из таблицы 8.2 находим коэффициент = 0,9.
∆М – годовая масса уловленной пылеотделителем пыли тонн/год , определяется перерасчетом из секундных масс по формуле:
∆М =3600*М *τ*n*1/106=3600*19,8*7*300:10=7,56*19,8=149,7 т/год;
Где: 1 час = 3600 с, содержание секунд в часе;
М = 19,8 г/с масса уловленной пыли из примера рукавного фильтра;
⻄=7 час /сутки – 1 смена в сутки;
n = 300 cуток – число рабочих суток в году ;
10 6 – количество граммов в 1 тонне.
Вывод: Таким образом при внедрении рукавного фильтра РЦИ-15,6-24 предотвращенный ущерб от снижения загрязнения воздушного бассейна пылью составляет У = 1149,7 тыс. грн. /год.
Литература
1. Закон України «Про охорону атмосферного повітря».-К.: 1992.-8с. 2. СНИП 2.04.-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. -М.: Стройиздат, 1992. -69 с.
3. СН 245-91. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. -М.: Стройиздат, 1992. -105 с.
4. Справочник по пыле- газоулавливанию под. ред.Родионова А.А. -М.: Энергоиздат, 1983. -352 с.
5. Циклоны НИИОГаз Руководящие указания по проектированию, изготовлению. Монтажу и эксплуатации –Ярославль. ВОГП, 1971. -94с.
6. Моргулис М.Л. и др. Рукавные фильтры –М. ЦНИИхимнефтемаш, 1994- 95с.
7. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. . -М.: Стройиздат, 1998. -296с.
8. Ратушняк Г.С., Лялюк О.Г. Засоби очищення газових викидів. –Київ
ІВНВКП «Укргеліотех», 2009 -204 с.
9. Стоянов Н.И., Зайцев О.Н., Афтанюк В.В. Практикум по защите воздушного басейна – Одесса. 2000 – 57 с.
10. Стоянов Н.И. Учебное пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине «Инженерные способы эколого-экономического обоснования проектов ТГСиВ» - Одесса. 2001- 21 с.
11. Вентиляционные установки зерноперерабатывающих предприятий под. ред. Дзядзио А.М. -М.: «Колос», 1992. -375 с.
12. Володин Н.П. и др. Справочник по аспирационным и пневмотранспортным установкам. -М.: «Колос», 1994. -288 с.
13. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч.3и Ч.4 Вентиляция и кондиционирование воздуха под. ред.Павлов Н.Н. и Шиллер Ю.И. –М.: Стройиздат, 1992 -411 с.
14. Михайленко В.С., ДаниченкоН.В. Основные характеристики работы фильтра циклона РЦИ с системой автоматики –Тез. док. Науч.техн.конф.ОГАСА, 2008 ,- 4с.
15. Дмитрук Е.А. Борьба с пылью на комбикормовых заводах. – М.: Агропромиздат, 1987 -85 с.
Приложение 1.
Зависимость динамической вязкости воздуха температуры от температуры
|
Температура воздуха t,˚ C |
0 |
20 |
50 |
100 |
|
μ, 10 Па*с |
17,2 |
18,2 |
19,4 |
22 |
Приложение 2.
Исходные данные для расчета циклона
|
посл. цифра зач. кн. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
Расход газа от 5-8 ед. оборуд. Lo , м³/с |
1,0 |
1,2 |
1.3 |
1.4 |
1.5 |
1.6 |
1.7 |
1,8 |
1.9 |
2.0 |
|
Температура газа, t ˚ C |
25 |
25 |
35 |
35 |
45 |
45 |
50 |
50 |
60 |
60 |
|
Давление до циклона, Па |
150 |
170 |
190 |
210 |
230 |
250 |
270 |
290 |
310 |
330 |
|
Концентрац выброса Свх, г/м³ |
2.0 |
2.0 |
1.9 |
1.9 |
1.7 |
1.7 |
1.5 |
1.5 |
1.3 |
1.3 |
|
Пыль |
цемент |
керамзит |
древесная |
песок |
Свароч-ная |
|||||
|
Тип циклона |
СКД-ЦН-33 |
СК-ЦН-34 |
СК-ЦН-34 |
-33 |
||||||
|
Предпосл. Цифра зач. книжки. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
Оптимальная скорость Wопт, м/с |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
|
Диаметр d, мкм |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
5,0 |
7,2 |
7,5 |
7,7 |
8,2 |
8,5 |
8,7 |
|
Наклон прямой ζн |
8,0 |
6,5 |
4,3 |
8,0 |
6,5 |
4,3 |
7,0 |
7,5 |
7,7 |
3,0 |
|
Плотность ρ*10³ , г/м³ |
2,5 |
2,5 |
1,5 |
1,5 |
1,8 |
1,8 |
3,2 |
3,2 |
3,0 |
3,0 |
|
Средний диаметр dм, мкм |
12 |
12 |
14 |
14 |
20 |
20 |
25 |
25 |
18 |
18 |
|
Lg ζм |
0,36 |
0,36 |
0,36 |
0,31 |
0,308 |
0,340 |
0,340 |
0,340 |
0,34 |
0,36 |
|
Оптимальная скорость |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
2,3 |
2,3 |
2,3 |
2,3 |
|
d,мкм |
2,31 |
2,31 |
2,31 |
1,95 |
1,95 |
1,95 |
1,13 |
1,13 |
1,13 |
2,3 |
Приложение 3.
Исходные данные для расчета рукавного фильтра и ситемы аспирации.
|
посл. цифра зач. кн. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
Расход газа от 5-8ед.оборуд. Lo , м³/с |
1,75 |
2,0 |
2,25 |
2,5 |
2,75 |
3,0 |
3,25 |
3,5 |
3,75 |
4.0 |
|
Концентрация пыли в выбросе Свх, г/м³ |
2 |
3 |
4 |
5 |
1,5 |
2 |
3 |
4 |
5 |
3 |
|
\диаметр частиц dч ,мкм |
10 |
15 |
2,5 |
3,5 |
25 |
35 |
80 |
90 |
100 |
110 |
|
Вид пыли |
опилки |
песок |
цемент |
зола |
уголь |
|||||
|
Температура газа, t ˚ C |
25 |
25 |
35 |
35 |
45 |
45 |
50 |
50 |
60 |
60 |
|
Предпосл. Цифра зач. книжки. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
Способ регенерации |
Импульсная продувка |
Обратная продувка |
Импульсная продувка |
|||||||
|
Концентрац. Пыли на выходе Свых,мг/м³ |
1,5 |
1,7 |
2 |
2,5 |
2 |
1,7 |
1,5 |
2 |
1,5 |
1,7 |
|
Индивидуальное задание |
Схема импульс- ной продувки фильтра |
Схема автоматизации фильтра |
Схема обратной продувки фильтра |
Приложение 4.
Планы и разрезы перегрузочных комплексов.
(Номер варианта выбирается по последней цифре зачетной книжки).
Вариант № 1
Вариант № 2
Вариант № 3
Вариант № 4
Вариант № 5
Вариант № 6
Вариант № 7
Вариант № 8
Вариант № 9
Вариант №10
PAGE 19