•Техника защиты окружающей среды

Обеспыленный поток из центральной части элемента отводится в камеру очищенного газа. Периферийный слой газа, обогащенный пылью, через торцевое кольцо элемента отсасывается вентилятором и, пройдя пылеуловитель 6 (циклон), возвращается в камеру запыленных газов. Батарейные циклоны с прямоточными элементами дают меньшую степень очистки, чем обычные, поэтому они редко применяются как самостоятельные пылеуловители. Их чаще устанавливают в качестве предвключенныхаппаратов перед высокоэффективными пылеуловителями – электрофильтрами или рукавными фильтрами.1.2 Выбор модели циклона, его расчёт и схема конструкцииИсходные данные:Крекинговая установкаДля расчёта циклона необходимы следующие данные:Объёмный расход воздуха, подлежащий обеспыливаниюQг= 11 м3/сТемпература обрабатываемого воздуха =90оСПлотность частиц ρг=2,24 г/м3Плотность пыли ρч= 1150 кг/м3Медианный размер частиц dm= 17 мкмНачальная концентрация пыли Сн= 10 г/м3 Эффективность очистки газов ηц=87%Динамическая вязкость газа при рабочей температуре = 22,2 * 10–6 Па*сПри расчёте циклонов должна быть обеспечена необходимая эффективность при минимальных энергетических затратах (при минимальном гидравлическом сопротивлении), т.е. необходимо определять как эффективность очистки, так и потери давления.По современным представлениям, фракционные смеси улавливания пыли в циклоне подчиняются логарифмически–нормальному закону распределения (кривая фракционной эффективности аппарата η=f(dч) при построении в вероятностно– логарифмической системе координат приобретает вид прямой линии). Если дисперсный состав пыли на входе в циклон подчиняется нормальному закону распределения, то эффективность циклона может быть рассчитана с использованием метода расчёта, основанного на вероятностном подходе к процессу пылеулавливания.Для расчёта циклонов необходимы следующие данные: объёмный расход газов, подлежащих обеспыливанию при рабочих условиях, Qг, м3/ч; динамическая вязкость газа при рабочей температуре μ, Па·с; плотность газа при рабочих условиях ρг, кг/м3; дисперсный состав пыли, задаваемый медианным диаметром dm,мкм, и среднее квадратическое отклонение в функции данного распределения частиц lgσч; концентрация пыли в газах Свх, мг/м3; плотность частиц пыли ρч, кг/м3.Выбор необходимой модели циклона осуществляется с помощью графиков на рис.6 с учётом приведённых выше исходных данных, имея ввиду, что размер пылевых частицd=17 мкм, а требуемая степень очистки воздуха от такой пыли должна быть не менее 0,99 ( ε=99%). Тогда при соответствующем построении на рис.6 определим (кривая 5), что в нашем случае можно принять конический циклон типа ЦН–15Последовательность расчёта циклона.1. Выбрав тип циклона по табл.3 (ниже) определяем оптимальную скорость газа в аппарате Таблица 3 – Параметры, определяющие эффективность работы циклонов конструкцииНИИОгазаПараметрыЦН–24ЦН–15УЦН–15ЦН–11СДК–ЦН–33СК–ЦН–34d50T, мкм8,506,004,503,652,311,95lgση0,3080,2830,3520,3520,3640,308νопт, м/с4,53,53,53,52,01,72.Рассчитываем необходимую площадь сечения циклона, исходя из его производительности по воздуху Q=39600м3/ч (11 м3/с):= =3,14 (1)3.Определим диаметр циклона:==0,5м(2)4.Диаметр циклона округляем до величины стандартного ряда диаметров по таблице 4 (указана ниже)Таблица 4 – Стандартный ряд диаметра циклоновТип циклонаСтандартный ряд диаметра циклоновЦН, СК, СДК0,2; 0.3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0ВЦНИИОТ0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,370; 0,455; 0,525; 0,585; 0,645; 0,695СИОТ0,703; 1,015; 1,242; 1,428; 1,593; 1,698;1,943УЦ–380,2; 0.3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5;1,6; 1,8; 2,0Гипродревпроматипа Ц0,25; 0,3; 0,375; 0,45; 0,55; 0,6; 0,675; 0,730; 0,8; 0,87; 0,95; 1,05; 1,15; 1,225; 1,32; 1,4; 1,5; 1,6ЦКТИ0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8Примем величину D=0,5 м.5.Вычисляем действительную скорость газа в циклоне, которая не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15%: = м/с(3)6.Рассчитываем коэффициент гидравлического сопротивления циклона:1= 151(4)где κ1– поправочный коэффициент на диаметр циклона. Выбираем по таблице 5.κ2– поправочный коэффициент на запылённость газа. Выбираем по таблице 6.Таблица 5 – Поправочный коэффициент κ1 на диаметр циклонаДиаметр циклона,ммЦН–11ЦН–15; ЦН–24CДК–ЦН–33; СК–ЦН–342000,950,901,03000,960,931,04000,991,01,05001,01,01,0Таблица 6 – Поправочный коэффициент κ2 на запылённость газаТип циклонаПоправочный коэффициент κ2 при запылённости газа, г/м3010204080120150ЦН–1110,960,940,920,90,870,5ЦН–1510,930,920,910,90,870,86ЦН–15У10,930,920,910,890,880,87ЦН–2410,950,930,920,90,870,86CДК–ЦН–3310,810,7850,780,770,760,745СК–ЦН–3410,980,9470,930,9150,910,9СК–ЦН–34М10,990,970,95–––κ3– коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу. В нашем случае κ3=0, т.к. циклон одиночный. –коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона. Индекс «с» означает, что циклон работает в гидравлической сети. Коэффициент выбираем по таблице 7.Таблица 7 – Значения коэффициентов сопротивления одиночного циклонаТип циклонаd/DБез дополнительных устройствС кольцевым диффузоромС выходной улиткойС отводом 90оR/d=1,5ξцсξцпξцсξцпξцс1/d=0÷12ξцс1/d= >12ξцсЦН–110,59245250207215235245250ЦН–15–155163132140150155160ЦН–15У–165170140148158165170ЦН–24–75806470737580CДК–ЦН–330,33520600––500–560СК–ЦН–340,3410501150–––––Находим отклонение действительной скорости газопылевого потока от оптимальной:(5)Находим плотность газов при := 1.2932 = 0,22 кг/м3 ,(6)где – плотность воздуха при температуре очищаемого газопылевого потока, кг/м ; – плотность воздуха при стандартных условиях( кг/м3 при =101,325 кПа); – стандартное значение температуры , равное 273,15 К; t– температура очищаемых газов, .Находим величину потерь давления в циклоне:==4,1 Па(7) Произведем перерасчет динамической вязкости газа носителя (воздуха) на рабочую температуру :==22,2*10–6 =15,1(9)где k– эмпирическая константа, равная для азота 107, кислорода 138, воздуха 122, водяного пара 673, диоксида углерода 255, оксида углерода 102, метана 200, этана 300,пропана 320,бутана 340. 10. По параметрам ( и ) характеризующим парциальную эффективность выбранного циклона согласно условиям, указанным в примечании к табл. 8, определяем значение диаметра при рабочих условиях = 4,5 = 2,8.(10)Находим параметр осаждения x:=1,1(11)Найдя соответствующее значение интеграла вероятности Ф(ч) видим, что эффективность составляет 85,99%.Такой результат позволяет использовать циклон для предварительной очистки каталитической пыли заданного состава, в чем можно убедиться, подсчитав суточный валовый выброс пыли после циклона в атмосферу:М = 0,01 • 10000 • 24 (1 – 0,8599) = 336,24 кг(12)Попытаемся увеличить коэффициент очистки, выбрав циклон с более высоким сопротивлением, чтобы коэффициент очистки был не ниже 99%, для чего определим требуемую величину коэффициента сопротивления:=151(= 2417 Па(13)Отечественной промышленностью такие циклоны серийно не выпускаются. Следовательно, для заданных условий выбранный циклон приемлем лишь для предварительной очистки в качестве первой ступени перед аппаратами тонкой очистки. ЗаключениеВ данном курсовом проекте были приобретены навыки по расчету сепарационного оборудования. На основании расчетаподобран циклон ЦН–15 для очистки каталитической пыли в крекинговой установке. Принимаем 14 циклонов с с эффективностью очистки 85,99%. На основе полученных данных делаем вывод, что данный тип циклона будет первой ступенью очищения воздуха перед фильтрами тонкой очистки. Список использованных источников1 Алиев Г. М. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов : справочник / Алиев. – М.:Металлургия, 1986.–544 с.2 Тимонин А.С. Инженерно–экологический справочник. Т.1.–Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003.–917 с.3 Белевицкий А. М. Проектирование газоочистительных сооружений/ А.М.Белевицкий. Л.:Химия, 1990.–228с.4 Тимонин А.С. Инженерно–экологический справочник. Т.2.–Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003.–884 с.5 Инженерная защита окружающей среды . Учебное пособие/ Под ред. О.Г. Воробьева. – СПб.: изд–во «Лань», 2002.–288 с. 6 Тимонин А.С. Инженерно–экологический справочник. Т.3.–Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003.–1024 с.7 Штокман Е.А. Очистка воздуха :Учебн. пособ.– М.: Изд–во АСВ,1998– 320 с.