3.1. Расчет параметров газа и требуемой степени очистки

1. Объем отходящих газов: V = 2,3 м³/с;

Таблица 1 Дисперсный состав пыли

Дисперсный состав	< 10	10-20	20-40	>40
%	19	15	24	42
Д	19	34	58	100

Температура отходящих газов 70⁰С; температура точки росы уходящих дымовых газов составляет в среднем 50-60⁰С, поэтому чтобы избежать конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах, а следовательно налипания на стенки трубопроводов и оборудования частиц пыли, что повлечет за собой рост гидравлического сопротивления газовоздушного тракта системы, воздуховоды теплоизолируют.

2. Определяем вязкость компонентов, входящих в состав дымовых газов при рабочих условиях, Па/с:

;

где - вязкость газа при нормальных условиях, Па/с,

Т – термодинамическая температура, К,

С – константа Сазерленда,

Вязкость газа при t = 0⁰С и константы берем из приложения мет. указаний № 323.

3. Средняя молекулярная масса смеси газов, кг/кмоль:

где - молекулярная масса компонентов смеси, кг/моль,

- процентное содержание компонента,

4. Вязкость дымовых газов, Нс/м²:

Определим плотность смеси:

где - объем занимаемый 1 кмолем вещества при нормальных условиях.

На основе данных о допустимых концентрациях примесей в газах после очистки рассчитывают требуемую степень очистки:

, где

М_вх и М_вых – масса загрязняющих веществ на входе и на выходе из установки.

При t_вх - 90⁰ C: кг/ ^м3

При t_вых = 70⁰ C (принимаем, что температура падает на 10⁰ C после каждой ступени очистки ):

кг/ ^м3

^{м3/с (2088 м3/ч)}

Согласно СНиП 2.04.05–86 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» предельно допустимая концентрация пыли с_п, мг/м³, в технологических и вентиляционных выбросах, подвергаемых рассеиванию, определяется в зависимости от объема выбрасываемого воздухаL, тыс. м³/ч:

при объеме более 15 тыс. м³/ч с_п = 100 k;

при объеме 15 тыс. м³/ч и менее с_п = k (160 – 4L),

где k – коэффициент, принимаемый в зависимости от ПДК_рз пыли в воздухе рабочей зоны помещения на постоянных рабочих местах:

ПДК_рз, мг/м³ ≤2 >2 – 4 >4 – 6 >6 – 10

K 0,3 0,6 0,8 1,0

Следовательно, требуемую концентрацию на выходе рассчитываем по формуле:

С_вых= k (160 – 4L) = 1(160 – 4*2,09) = 152 мг/м³ = 0,152 г/м³

3.2. Расчет пылеочистного апарата

Расчет первой ступени очистки

В качестве первой ступени очистки принимаем циклон типа ЦН–15.

Плотность газа при рабочих условиях, ^кг/м3.

Расход газа при рабочих условиях, ^м3/с.

Диаметр циклона при оптимальной скорости w_опт = 3,5 м/с

м

Примем ближайший стандартный диаметр 500 мм и найдем действительную скорость газа в циклоне:

м/с

Ввиду того, что действительная скорость отличается от оптимальной менее чем на 15%, остановимся на выбранном диаметре циклона.

Вычислим коэффициент сопротивления циклона:

Величины K₁ ,K₂, ζ₅₀₀ принимаем из данных табл. 3.1, 3.2, 3.3

[методические указания № 1054] .

Находим гидравлическое сопротивление циклона:

Па

Определим фракционную степень очистки для каждой фракции:

,

где d’ – диаметр частицы для которой определяется степень очистки, мкм;

К – для циклона ЦН-15 К = 41,4;

- табл. 3.6 [методические указания № 323] ; = 4,5,

D, ρ_ч, μ, w – параметры, соответствующие фактическим условиям работы циклона (диаметр циклона, плотность частиц пыли (1800 кг/м³), к-т динамической вязкости газа, скорость газа в циклоне),

- величина характеризующая дисперсию частиц, установленным циклоном, согласно [методические указания № 323],

= 0,3979,

Таблица 2 Фракционная степень очистки

№ п/п	d’	X	Ф(Х)
1	5	-0,32	0,0618	46,91
2	15	-0,35	0,3669	68,35
3	30	0,41	0,6628	83,14
4	50	1,17	0,8770	93,85

Таблица 3 Дисперсный состав пыли после первой ступени

Диаметр частицы, мкм	< 5	5-10	10-20	>20
Х,%, вход	19	15	24	42
D,%	19	34	58	100
мвх, = с*х (с = 20 г/м^3)	4,18	3,3	5,28	9,24
Мвых = мвх(1-)	2,22	1,04	0,89	0,57
Х,%,вых	58,4	33,6	7,1	0,9
Сумма мвых ,г/м^3	4,72

Общая степень очистки:

η = 46,91*0,19 + 68,35*0,15 + 83,14*0,24 + 93,85*0,42 = 78,53%

Полученная степень очистки не удовлетворяет требованиям санитарно-гигиенических норм, поэтому принимаем и рассчитываем вторую ступень очистки.

Расчет зернистого фильтра

1. Определяем требуемую степень очистки:

η = (4,72-0,1)/4,72 = 97,9%

2. Согласно методических указаний №1054 по графику (рис. 4.2) определяем требуемую скорость фильтрования – 18 м/с;

3. Площадь фильтрации F_ф, м², определим по формуле

Исходя из требуемой площади фильтрации, а также параметров очищаемого газа, выбираем по прил. 4 (Иванищенко О. И. «Инженерные методы овб»), зернистый фильтр ЗФ-4М, (площадь фильтрующей поверхности 2-4 м², количество секций 2, наполнитель – гравий крупностью 3-10, гидравлическое сопротивление – 1500 Па, масса – 2500 кг, степень очистки 99%).

Общая степень очистки системы:

,

что обеспечивает требуемую степень очистки по санитарно-гигиеническим нормам.