СТАРООСКОЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ФИЛИАЛ)

Национального исследовательского технологического университета

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ

СТАЛИ И СПЛАВОВ

факультет ММТ

кафедра ММ

Домашнее задание

ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

«Методы и аппараты очистки газов»

Выполнил: студент группы

МЧМ-09-1д

_______________ _._.

Проверил:

к.т.н., доц. Петров В.И.

Старый Оскол, 2012 г.

Оглавление

Оглавление 2

1. Технологический расчёт ТРУБЧАТОГО электрофильтрА и определение электрических параметров ЕГО работы 3

2. Технологический расчёт ПЛАСТИНЧАТОГО электрофильтрА и определение электрических параметров ЕГО работы 8

3. Технологический расчёт рукавного фильтра 13

4. Технологический расчёт скруббера Вентури 16

5. Технологический расчёт полого форсуночного скруббера 21

6. Технологический расчёт ГРУППОВОЙ УСТАНОВКИ сухИХ ОДИНОЧНЫХ центробежнЫХ циклонОВ 25

7. Технологический расчёт БАТАРЕЙНОГО циклона 28

8. Технологический расчёт мокрого циклона 31

9. Технологический расчёт пенного аппарата 34

10. Расчёт технико-экономичеаских показателей газоочистных соружений 38

Расчёт капитальных затрат и эксплуатационных расходов 38

Оценка экономичности работы газоочисток 52

Экономические показатели газоочисток различных типов 54

Пути снижения себестоимости очистки газа 55

1. Технологический расчёт трубчатого электрофильтрА и определение электрических параметров его работы

Технологический расчёт электрофильтра заключается в расчёте площади его активного сечения по заданному количеству очищаемого газа и рекомендуемой его скорости, определении электрических параметров работы электрофильтра и площади осадительных электродов, обеспечивающих требуемое значение остаточной концентрации пыли на выходе из электрофильтра.

ПРИМЕР.Требуется подобрать тип электрофильтра по каталогу, рассчитать его электрические параметры и степень очистки газа в нём, исходя из следующих данных:

- количество газа V=27000 м³/ч (р.у.)=27000/3600=7,5 м³/с (р.у.);

- температура газа t=150 °С;

- разрежение в системе р=1960 Па;

- содержание пыли в газе на входе в электрофильтр z₁=10 г/м³;

- барометрическое давление р_бар=101325 Па;

- состав газа: a_СО2=13 %; a_N2=72 %; a_О2=6,5 %; a_H2О=8,5 %;

- молекулярная масса компонентов газовой смеси:

М_СО2=44; М_N2=28; М_О2=32; М_H2О=18;

- фракционный состав пыли характеризуется следующими данными:

Средний радиус частиц, мкм	0,5	2,5	5,0	10,0	15,0	20,0	25,0
% (по массе)	5	10	10	15	20	20	20

- требуемое содержание пыли в газе на выходе из электрофильтра z₂- не более 50 мг/м³;

(Разместить схему аппарата)

Исправить формулы для трубчатого электрофильтра

РАСЧЁТ.Принимаем к установке электрофильтр типа УГ. Задавшись скоростью газа в электрофильтре v=1 м/с, рассчитываем площадь активного сечения:

F=V/v=7,5/1=7,5 м^2.

Выбираем по каталогу электрофильтр типа УГ1-2-10, у которого площадь активного сечения составляет F_K=10 м². Уточняем скорость газа в электрофильтре:

v=V/FK= 7,5/10 = 0,75 м/с.

По технологической характеристике электрофильтра, характеристике газа и содержащейся в нем пыли рассчитываем электрические параметры и степень очистки газа.

Вычисляем относительную плотность газа по формуле (2.6):

.

Критическую напряжённость электрического поля при отрицательной короне рассчитываем по формуле (2.3). Для принятого электрофильтра радиус коронирующего электрода r_0К=1^.10^-3 м:

₌

_=В/м.

Критическое напряжение короны или разность потенциалов между коронирующим и осадительным электродами при возникновении коронного разряда в пластинчатом электрофильтре определяем по формуле (2.8). В принятом электрофильтре h=0,275:2= =0,1375 м; b=0,18 м.

,

U₀=45,2^.10^5.1^.10^-3.[(3,14^.0,1375:0,18)-ln(2^.3,14^.1^.10^-3:0,18)]=

=25,93^.10⁵ В.

Линейную плотность тока короны для пластинчатого электрофильтра определяем по формуле (2.10). Подвижность ионов для средних условий коронного разряда может быть принята равной 2,1^.10^-4 м²/(В^.с). При h/b=0,1375:0,18=0,76 f=0,05.

По паспортным данным электрофильтра рассматриваемого типа, напряжение, приложенное к электродам, должно составлять 80 кВ. Тогда

,

J=[(4^.3,14^2.2,1^.10^-4.0,05)^.80^.10^3.(80^.10³-25,93^.10³)]:

:{9^.10^9.[(3,14^.0,1375:0,18) - 2,3^.lg(2^.3,14^.1^.10^-3:0,18)] ^. 0,18²}=

= 1,068^.10^-3 А/м.

Напряжённость поля в пластинчатом электрофильтре определяем по формуле (2.16). Электрическая постоянная

0= 1/(4^.^.9^.10^9)=8,85^.10^-12Ф/м.

Тогда

,

_{5,27.105 В/м.}

Вязкость отдельных компонентов газовой смеси при температуре t рассчитываем по формуле

,

где - динамическая вязкость i-го компонента газовой смеси при 0°С, Па·с (таблица А.1 приложения А);

С_i- постоянная Сатерленда i-го компонента газовой смеси при 0°С (таблица А.1 приложения А);

T - абсолютная температура газовой смеси, К.

Для CO₂

Па^.с;

для O₂

Па^.с;

для Н₂О

Па^.с;

для N₂

Па^.с.

Молекулярную массу газовой смеси находим по формуле

;

M_см, M_i- молекулярные массы, соответственно, газовой смеси и отдельных её компонентов, кг/кмоль;

a_i- содержание в газовой смеси i-го компонента, % по объёму;

n - число компонентов в газовой смеси;

i - порядковый номер компонента в газовой смеси.

M_см=(13^.44/100)+ (6,5^.32/100) + (8,5^.18/100) + (72^.28/100)=

=29,48 кг/моль.

Находим динамическую вязкость газовой смеси по формуле

,

где

,- динамическая вязкость, соответственно, газовой смеси и отдельных её компонентов (при температуре t), Па·с;

M_см, M_i- молекулярные массы соответственно газовой смеси и отдельных её компонентов, кг/кмоль;

a_i- содержание в газовой смеси i-го компонента, % по объёму;

n - число компонентов в газовой смеси;

i - порядковый номер компонента в газовой смеси.

Тогда

,

=[(13·44):(100·0,205·10^-4)+(6,5·32):(100·0,281·10^-4)+

+(8,5·18):(100·0,172·10^-4)+(72·28):(100·0,236·10^-4) = 129,6^.10⁴.

Отсюда вязкость газовой смеси будет равна

, см, t=29,48:(129,6^.10^4)=0,227^.10^-4Па^.с.

Рассчитываем теоретическую скорость движения заряженных частиц к электродам электрофильтра. Скорость движения (скорость дрейфа) частиц радиусом более 1 мкм вычисляем по формуле (2.30):

;

где E=E_з.о=E_з.з- напряжённость поля в зоне осаждения, В/м;

r_P- радиус частицы, м;

_г- динамическая вязкость газа, Па^.с;_г=_см.

, м/с.

Подставив в это уравнение значение радиуса частиц пыли, содержащейся в газе (см. исходные данные), получим следующие значения скорости дрейфа:

Средний радиус частиц, rp, мкм	2,5	5,0	10,0	15,0	20,0	25,0
wp^.10^-2, м/с	36,07	72,15	144,3	216,45	288,6	360,75

Для частиц радиусом 0,5 мкм теоретическую скорость определяем по формуле (2.31)

 ,

где E=E_з.о=E_з.з- напряжённость поля в зоне осаждения, В/м;

r_P- радиус частицы, м;

A - постоянный коэффициент (равен 0,815-1,63);(принимаем A=1);

l_m- средняя длина свободного пробега молекул, м; (для газов ориентировочно можно принять l_m=10^-7м);

_г- динамическая вязкость газа, Па^.с;_г=_см.

w_p= 14,43^.10^4.0,5^.10^-6.[1+1^.10^-7:(0,5^.10^-6)] ^.[1:(0,277^.10^-4)] =

= 0,312^.10^-2м/с.

Действительная скорость движения частиц в электрофильтре, по практическим данным, в два раза меньше рассчитанной:

Средний радиус частиц, rp, мкм	0,5	2,5	5,0	10,0	15,0	20,0	25,0
wp^.10^-2, м/с	0,156	18,03	36,07	72,15	108,22	144,35	180,37

Находим удельную поверхность осаждения. Для фильтра типа УГ1-2-10 общая площадь осаждения осадительных электродов составляет F_о.э=20 м². Отсюда удельная поверхность осаждения

f= Fо.э/V=420:7,5=56 м^2/(м^3/с).

Фракционную степень очистки газа в выбранном пластинчатом электрофильтре рассчитываем по формуле (2.36)

,

где f - удельная поверхность осаждения, с/м;

;

F_о.э- общая площадь осадительных электродов, м²;

H - высота осадительных электродов, м;

L - общая длина осадительных электродов всех электрических полей, м;

n - число газовых проходов в активном сечении;

F_а.с- площадь активного сечения, м²;

h - расстояние между коронирующими и осадительными электродами, м.

По значению удельной поверхности осаждения и действительным скоростям движения пыли в электрофильтре фракционная степень очистки газа будет характеризоваться следующими данными:

Средний радиус частиц, rp, мкм	0,5	2,5	5,0	10,0	15,0	20,0	25,0
w, cм/с	0,156	18,03	36,07	72,15	108,22	144,35	180,37
ф, i	0,0916	1	1	1	1	1	1
ф, i, %	9,16	100	100	100	100	100	100

Общая степень очистки газа в электрофильтре по формуле (2.37)

составит

=0,0916^.0,05+1^.0,1+1^.0,1+1^.0,15+1^.0,2+1^.0,2+1^.0,2=0,9945;

=95,45 %.

Содержание пыли в очищенном газе будет:

z₂= z₁·(1 -)=10·(1-0,9925)=0,075 г/м³, или z₂=75 мг/м³.

Если расчётное значение остаточной концентрации пыли z₂в очищенном газе будет превышать заданное в исходных данных, необходимо увеличить площадь осадительных электродов путём увеличения числа электрических полей или числа последовательно включенных электрофильтров и повторить расчёт.