Файл: Практикум к решению задач Основы экологии 2004.pdf

18

Практическая работа № 3

Пылеулавливающее оборудование и его расчет

1 Теоретическая часть

Многие технологические процессы в различных отраслях промышленности сопровождаются выделением пыли. На предприятиях пищевой промышленности, химических волокон она является основным или одним из главных вредных выделений в воздух рабочей зоны и в атмосферу. Пыль оказывает неблагоприятное воздействие на работающих, она оказывает вредное действие на органы дыхания, зрения, кожу, а при проникании в организм человека через пищеварительный тракт, может вызвать общее отравление организма (токсическая пыль). Выделение пыли связано с потерей части сырья и готовой продукции, вызывает преждевременный износ технологического оборудования, ухудшение санитарно-гигиенического состояния производственных помещений, загрязняет окружающую среду. Большинство пылей пищевых производств, имеющих органическую основу, способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси, отложения пыли представляют большую пожарную опасность.

Все вышесказанное обуславливает необходимость обеспечения производств эффективной системой очистки воздуха от пыли. Важная роль в решении этой проблемы отводится пылеулавливающему оборудованию.

1.1 Классификация пылеулавливающего оборудования

Пылеулавливающее оборудование широко применяется во всех отраслях пищевой промышленности, на предприятиях химических волокон. Оно служит для очистки от пыли вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу, для отделения пылевидных материалов, перемещаемых в потоке воздуха системами пневмотранспорта, а также для обеспыливания приточного и рециркуляционного воздуха.

Взависимости от способа отделения пыли от воздушного потока различают оборудование для улавливания пыли сухим способом (частицы осаждают на сухую поверхность) и оборудование для улавливания пыли мокрым способом, при котором отделение частиц от воздушного потока осуществляется с использованием жидкостей.

Оборудование, улавливающее пыль сухим способом, подразделяется на четыре группы: гравитационное, инерционное, фильтрационное, электрическое; мокрым – на три группы: инерционное, фильтрационное, электрическое.

Вкаждой группе различают виды оборудования. Так, группа инерционного оборудования для улавливания пыли сухим способом подразделяется на следующие виды: камерное, жалюзийное, циклонное, ротационное. Рассмотрим подробно циклонные аппараты.

20

Газовый поток вводится в циклон через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса 2 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру 4. Под действием центробежной силы частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа попадает в бункер. Отделение частиц пыли от газа, попавшего в бункер, происходит при повороте газового потока в бункер на 180о. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из бункера, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную трубу 3. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу.

Все практические задачи по очистке газов от пыли с успехом решаются цилиндрическими (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24, ЦП-2) и коническими (СК-ЦН-34, Ск- ЦН-34М и СДК-ЦН 33) циклонами НИИОГАЗа (Государственный научноисследовательский институт по промышленной и санитарной очистке газов).

Конструктивные схемы цилиндрических и конических циклонов НИИОГАЗа показаны на рисунке 1.2. Для циклонов принят следующий ряд внутренних диаметров D, мм:200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000.

Для всех циклонов бункеры имеют цилиндрическую форму диаметром Dб, равным 1,5D для цилиндрических и (1,1 – 1,2)D для конических циклонов. Высота цилиндрической части бункера составляет 0,8D, днище бункера выполняется с углом 60о между стенками, выходное отверстие бункера имеет диаметр 250 или

500 мм.

Избыточное давление газов, поступающих в циклоны, не должно превышать 2500 Па. Температура газов во избежание конденсации паров жидкости выбирается на 30 – 50 оС выше температуры точки росы, а по условиям прочности конструкции – не выше 400оС. Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличиваясь с ростом последнего. Эффективность очистки циклона серии ЦН падает с ростом угла входа в циклон α.

Цилиндрические циклоны НИИОГАЗа предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем. Их рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед фильтрами или электрофильтрами.

Конические циклоны НИИОГАЗа серии СК, предназначенные для очистки газов от сажи, обладают повышенной эффективностью по сравнению с циклонами типа ЦН, что достигается за счет большего гидравлического сопротивления циклонов серии СК.

Для расчетов циклона НИИОГАЗа необходимы следующие исходные данные: объем очищаемого газа Q, м3/с; плотность газа при рабочих условиях ρ,кг/м3; вязкость газа при рабочей температуре μ, Па∙с; дисперсный состав пыли d50 и lg σч; входная концентрация пыли свх, г/м3; плотность частиц пыли ρч, кг/м3; требуемая эффективность очистки газа ηтр.

Расчет циклонов ведут методом последовательных приближений в следующем порядке.

21

1. Задавшись типом циклона, определяют оптимальную скорость газа ωоп в сечении циклона диаметром D по следующим данным:

Полученное значение D округляют до ближайшего типового значения внутреннего диаметра циклона. Если расчетный диаметр циклона превышает его максимально допустимое значение, то необходимо применять два или более параллельно установленных циклона.

3. По выбранному диаметру циклона находят действительную скорость движения газа в циклоне, м/с

где n – число циклонов.

Действительная скорость в циклоне не должна откланяться от оптимальной более чем на 15%.

4. Определяют коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона

где k1 – поправочный коэффициент на диаметр циклона (таблица 1.1); k2 – поправочный коэффициент на запыленность газа (таблица 1.2);

ξ500 – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм. Значение выбирается из таблицы 1.3.

Таблица 1.1

22

где S и ω – соответственно плотность и скорость газа в расчетном сечении аппарата;

ξ– коэффициент гидравлического сопротивления.

6.Эффективность очистки газа в циклоне

Значения dт50 и lg ση для каждого типа циклона приведены ниже:

Значения dт50 определены по условиям работы типового циклона: Dn=0,6м; ρч т=1930 кг/м3; µт=22,2∙10-4 Па∙с; ωт=3,5 м/с. Для учета влияния отклонений условий работы от типовых на величину d50 используют соотношение

Таблица 1.3