Министерство образования и науки Украины
Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Кафедра экологии
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему
« Расчет циклона»
по дисциплине«Процессы пылегазоулавливания»
Выполнил:
ст. гр. ДЭК - 31
Медникова В. Д.
Проверил:
Лисьев В. Н.
Харьков, 2009
ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ
АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Дорожно-строительный факультет
Кафедра экологии
Задание
на выполнение курсовой работы по дисциплине «Процессы пылегазоулавливания» студентке
группы .
Исходные данные для разработки курсовой работы:
1. Объем очищаемой дисперсной среды, м/ч 28000
2. В соответствии с методическими указаниями (МУ) к курсовой работе по дисциплине «Процессы пылегазоулавливания» производим расчет циклической конструкции НИИОгаза с индивидуальным заданием (табл. 15МУ):
а) тип циклона ЦН-15
б) температура дисперсной среды 150 С
в) Свхода =Свыхода=
3. Начертить схему циклона в масштабе 1:25.Графическая часть должна быть выполнена на листе формата А1. Начертить рис.1 на формате А4, а рис.2а на А1 (со своими размерами).
Состав работы:
1. Расчетно-пояснительная записка.
2. Лист задания к курсовому проектированию.
3. Расчет циклона.
4. Графический чертеж циклона (А4, А1).
Задание выдал доц. Лисьев В. Н.
Задание принял студ. Медникова В. Д.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………
1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ……………………………………….....
2. ИСТОЧНОКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ…………………………………………..
3. ОЧИСТКА ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ……………………………….
4. ЦИКЛОНЫ ТИПА ЦН – 15………………………………………………..
5. ЦИКЛОНЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ………………...
6. ОБЕСПЫЛИВАНИЕ В ЦЕМЕНТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ……………...
7. РАСЧЕТ ЦИКЛОНА……………………………………………………….
8. ГРАФИКИ (А4,А1)…………………………………………………………
ВЫВОДЫ…………………………………………………………………………..
ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………………..
ВВЕДЕНИЕ
Различные производственные процессы могут загрязнять атмосферный воздух взвешенными твердыми или жидкими частицами, которые делятся на пыль, дым и туман.
Среди проблем защиты окружающей среды наиболее актуальной является охрана воздушного бассейна, так как загрязненный воздух ухудшает экологические условия, приводит к преждевременному износу основных фондов промышленности, объектов жилищьно-коммунального хозяйства и т.д.
Основным мероприятием по защите атмосферы от вредных выбросоа является применение технических средств. Для улавливания взвешенных частиц применяется различная аппаратура, в составе которой значительное место занимают циклонные аппараты, которые являются наиболее актуальными для сухого механического пылеулавливания.
Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний, полученных в процессе изучения курса «Процессы пылегазоочистки» и приобретение практических навыков самостоятельного решения по оценке влияния, вследствие деятельности одного из предприятий дорожно-строительного комплекса на природную окружающую среду. А также усвоение методов подбора технических средств и расчет их габаритов, необходимых для очистки выбросов в цементной промышленности, деятельность которых направлена на снижение вредного воздействия завода на окружающую среду.
Одной из главных задач охраны окружающей среды является обеспечение нормальной работы пылеочистных установок на заводе, так как пыль является основным источником загрязнения. Источники загрязнения делятся на организованные и неорганизованные. Первые выбрасывают вредные вещества в атмосферу через трубы или шахты, вторые - с больших площадей (склады каменных материалов). Существуют источники загрязнения водной среды: от поверхностного стока с территории завода; оборотная вода от промывки материалов.
Для предупреждения загрязнения пылью воздуха необходимо: по возможности ограничить выброс в атмосферу отходящих газов и запыленного вентиляционного воздуха; применять герметичные устройства при транспортировке пылящих материалов; не применять складов для пылящих материалов.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.
Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом, однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы – самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы.
В последние годы получены данные о существенной роли для сохранения биосферы озонового слоя атмосферы, поглощающего губительное для живых организмов ультрафиолетовое излучение Солнца и формирующего на высотах около 40 км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности.
Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биоту, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах.
Загрязненная приземная атмосфера вызывает рак легких, горла и кожи, расстройство центральной нервной системы, аллергические и респираторные заболевания, дефекты у новорожденных и многие другие болезни, список которых определяется присутствующими в воздухе загрязняющими веществами и их совместным воздействием на организм человека. Результаты специальных исследований, выполненных в России и за рубежом, показали, что между здоровьем населения и качеством атмосферного воздуха наблюдается тесная положительная связь.
Основные агенты воздействия атмосферы на гидросферу – атмосферные осадки в виде дождя и снега, в меньшей степени смога, тумана. Поверхностные и подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и вследствие этого их химический состав зависит в основном от состояния атмосферы.
Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус и микроэлементы из почв, так и с нарушением процессов фотосинтеза, приводящих к замедлению роста и гибели растений. Высокая чувствительность деревьев (особенно березы, дуба) к загрязнению воздуха выявлена давно. Совместное действие обоих факторов приводит к заметному уменьшению плодородия почв и исчезновению лесов. Кислотные атмосферные осадки рассматриваются сейчас как мощный фактор не только выветривания горных пород и ухудшения качества несущих грунтов, но и химического разрушения техногенных объектов, включая памятники культуры и наземные линии связи. Во многих экономически развитых странах в настоящее время реализуются программы по решению проблемы кислотных атмосферных осадков. В рамках Национальной программы по оценке влияния кислотных атмосферных осадков, учрежденной в 1980 году многие федеральные ведомства США начали финансировать исследования атмосферных процессов, вызывающих кислотные дожди, с целью оценки влияния последних на экосистемы и выработки соответствующих природоохранных мер. Выяснилось, что кислотные дожди оказывают многоплановое воздействие на окружающую среду и являются результатом самоочищения (промывания) атмосферы.
Основные кислотные агенты
– разбавленные серная и азотная кислоты, образующиеся при реакциях окисления оксидов серы и азота с участием пероксида водорода.
ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ
К природным источникам загрязнения относятся: извержения вулканов, пыльные бури, лесные пожары, пыль космического происхождения, частицы морской соли, продукты растительного, животного и микробиологического происхождения. Уровень такого загрязнения рассматривается в качестве фонового, который мало изменяется со временем.
Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы – вулканическая и флюидная активность Земли Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о чем свидетельствуют летописи и современные наблюдательные данные (извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества газов, которые на большой высоте подхватываются движущимися с высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному шару.
Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет.
Антропогенные источники загрязнения обусловлены хозяйственной деятельностью человека. К ним следует отнести:
1. Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд. т. углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет (1860 – 1960 гг.) содержание СО2 увеличилось на 18 % (с 0,027 до 0,032%). За последние три десятилетия темпы этих выбросов значительно возросли. При таких темпах к
2000 г. количество углекислого газа в атмосфере составит не менее 0,05%.
2. Работа тепловых электростанций, когда при сжигании высокосернистых углей в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные дожди.
3. Выхлопы современных турбореактивных самолетов с оксидами азота и газообразными фторуглеводородами из аэрозолей, которые могут привести к повреждению озонового слоя атмосферы (озоносферы).
4. Производственная деятельность.
5. Загрязнение взвешенными частицами (при измельчении, фасовке и загрузке, от котельных, электростанций, шахтных стволов, карьеров при сжигании мусора).
6. Выбросы предприятиями различных газов.
7. Сжигание топлива в факельных печах, в результате чего образуется самый массовый загрязнитель – монооксид углерода.
8. Сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств, сопровождающееся образованием оксидов азота, которые вызывают смог.
9. Вентиляционные выбросы (шахтные стволы).
10. Вентиляционные выбросы с чрезмерной концентрацией озона из помещений с установками высоких энергий (ускорители, ультрафиолетовые источники и атомные реакторы) при ПДК в рабочих помещениях 0,1 мг/м3. В больших количествах озон является высокотоксичным газом.
ОЧИСТКА ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ
Газоочистные и пылеулавливающие установки разделяют на технологические исанитарные. Установки технологической очистки – это сооружения и аппараты,включенные в технологический процесс и исключающие газовые выбросы ватмосферу. Установки санитарной очистки – это сооружения и аппараты,препятствующие вредным технологическим и вентиляционным выбросам, а такжеслужащие для возврата сырья.
В основе многих технологических методов очистки газов лежат процессывзаимодействия газов с жидкими или твердыми поглотителями, а также процессыхимического превращения ядовитых примесей в нетоксичные соединения привысоких температурах или в присутствии катализаторов. В связи с этимнаибольшее распространение при очистке газов получили абсобционные,адсокционные и каталитические методы.
Каталитический метод восстановления окислов азота применяют в несколькихсистемах получения азотной кислоты при давлении 3,5х205 Па. В схемахиспользуют отечественные марки катализаторов на основе палладированной окисиалюминия.
Среди методов очистки промышленных выбросов от сернистого ангидрида следуетназвать следующие:
· аммиачные методы, позволяющие одновременно с очисткой газов отSO2 получать сульфит и бисульфит аммония, которые используются как товарнепродукты либо разлагаются кислотой с образованием высококонцентрированной SO2и соответствующей соли;
· методы нейтрализации сернистого ангидрида, позволяющиеодновременно получать сульфиты и сульфаты, что обеспечивает высокую степеньочистки газов, но получаемые продукты имеют ограниченный спрос в народномхозяйстве;
· каталитические методы, основанные на окислении сернистогоангидрида в присутствии катализаторов с получением разбавленной сернойкислоты.
Тот или иной метод очистки от сернистого ангидрида должен быть выбран сучетом местных условий, наличия поглотителей и потребности в получаемыхпродуктах.
В зависимости от природы сил, используемых в пылеулавливающих аппаратах дляотделения частиц пыли от газового потока, их подразделяют на четыре основнегруппы:
· пылеосадительные камеры и циклоны;
· аппараты мокрой очистки газов;
· пористые фильтры;
· электрические фильтры.
Из инерционных аппаратов центробежного типа наибольшее распространениеполучили циклоны. В отечественной практике применяются различные циклоны. Приочистке большого количества газов для достижения высокой степени улавливанияпыли устанавливают группу циклонов относительно небольшого диаметра – такназываемые батарейные циклоны, состоящие из большого числа паралельноустановленных циклонных элементов, объединенных в одном корпусе и имеющихобщий коллектор для подвода, отвода газов и общий бункер для сбора пыли.
Батарейные циклоны можно устанавливать только в тех случаях, кордаулавливаемая пыль обладает достаточной сыпучестью и не смачивается. Впротивном случае элементы циклона забиваются, и работа его затрудняется.
Одним из простых и эффективных способов очистки промышленных газов отвзвешенных частиц является мокрый способ, получивший в последние годызначительное распространение в отечественной промышленности и за рубежом.
Отдельные виды таких аппаратов, например, турбулентные газопромыватели, когутбыть применены для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм. По степениочистки они могут быть не только успешно конкурировать с такимивысокоэффективными пылеуловителями, как рукавные фильтры, но и использоватьсяв тех случаях, когда рукавные фильтры нельзя применять из-за высокойтемпературы, повышенной влажности или взрывоопасности очищаемых газов.
Ваппаратах мокрой очистки газов одновременно со взвешенными частицамиулавливаются паро- и газокомпоненты.
К недостаткам мокрой очистки можно отнести необходимость обработкиобразующихся сточных вод и защиты аппаратов от коррозии при обработкеагрессивных сред, а также повышенный брызгоунос. Однако, несмотря на эти
недостатки, мокрые газоочистные аппараты с успехом применяют в химическойпромышленности и в газоочистных системах для одновременного охлаждения иувлажнения газов.
ЦИКЛОНЫ ТИПА ЦН - 15
Циклоны ЦН-15 являются наиболее универсальными и распространёнными аппаратами газоочистки, широко применяемыми для отделения пыли от газов и воздуха(в том числе и аспирационного) в самых различных отраслях промышленности; в чёрной и цветной металлургии, химической и нефтяной промышленности, промышленности строительных материалов, энергетике, деревообработке. Циклоны ЦН-15 применяются при следующих технологических процессах: сушка, обжиг, агломерация, сжигании топлива и т.д.
Циклонные аппараты вследствие дешевизны и простоты устройства и эксплуатации, относительно небольшого сопротивления и высокой производительности являются наиболее распространенным типом механического пылеуловителя. Циклонные пылеуловители имеют следующие преимущества перед другими аппаратами: отсутствие движущихся частей; надежная работа при температуре до 500 °С без конструктивных изменений; пыль улавливается в сухом виде; возможность улавливания абразивных пылей, для чего активные поверхности циклонов покрываются специальными материалами; возможность работы циклонов при высоких давлениях; стабильная величина гидравлического сопротивления; простота изготовления и возможность ремонта; повышение концентрации пыли не приводит к снижению фракционной эффективности аппарата. К недостаткам можно отнести высокое гидравлическое сопротивление, достигающее 1250—1500 Па, и низкую эффективность при улавливании частиц размером <5 мкм.
Работа циклона основана на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газопылевого потока внутри корпуса аппарата. Вращение достигается путем тангенциального ввода потока в циклон. В результате действия центробежных сил частицы пыли, взвешенные в потоке, отбрасываются на стенки корпуса и выпадают из потока Чистый газ, продолжая вращаться, совершает поворот на 180° и выходит из циклона через расположенную по оси выхлопную трубу (рис. 1). Частицы пыли, достигшие стенок корпуса, под действием перемещающегося в осевом направлении потока и сил тяжести движутся по направлению к выходному отверстию корпуса и выводятся из циклона. Ввиду того что решающим фактором, обусловливающим движение пыли, являются аэродинамические силы, а не силы тяжести, циклоны можно располагать наклонно и даже горизонтально. На практике из-за компоновочных решений, а также для размещения пылетранспортных систем циклоны, как правило, устанавливают в вертикальном положении.
При движении во вращающемся криволинейном потоке газа частица пыли находится под действием силы тяжести, центробежной силы и силы сопротивления. Масса частицы обычно настолько мала, что ею пренебрегают, поэтому скорость частиц в циклоне без большой ошибки можно принять равной скорости вращения газопылевого потока.
Область циклонного процесса, или зона улавливания пыли, расположена между концом выхлопной трубы и пылеотводящим отверстием циклона. Часть этой зоны занимает конусный патрубок, в нем оканчивается циклонный вихрь. В цилиндрическом циклоне (без конусного патрубка) циклонный вихрь опирается на пылевой слой в бункере аппарата. При этом частицы вторично уносятся из бункера, т. е. происходит явление, аналогичное действию атмосферных вихрей на предметы, находящиеся на поверхности земли. Вторичный унос частиц возникает и тогда, когда выбран чрезмерно большой уго
Бункер участвует в аэродинамике циклонного процесса, поэтому использование циклонов без бункера или с уменьшенным по сравнению с рекомендуемыми размерами бункером снижает к. п. д. аппаратов. Существенное влияние на циклонный процесс оказывает турбулентность, которая во многом определяет степень очистки. Поток, поступающий в выхлопную трубу, продолжает интенсивно вращаться. З?тухание этого вращательного движения, связанное с невосполнимыми потерями энергии, происходит сравнительно медленно.
Для устранения вращательного движения на выходе из циклона и уменьшения гидравлических потерь иногда применяют специальные устройства, например раскручиватели. Однако практический опыт показывает, что эти устройства снижают эффективность циклонов при улавливании мелкодисперсной пыли.
Хотя первые циклоны появились в промышленности более 100 лет назад, работы по улучшению их конструкции и повышению эффективности продолжаются.
Применение циклонов типа ЦН-15 недопустимо в условиях токсичных или взрывоопасных сред; их также не рекомендуется использовать для улавливания сильно слипающихся пылей.
При небольших капитальных затратах и эксплуатационных расходах циклоны обеспечивают очистку газов эффективностью 85-98% от частиц пыли размером более 10 мкм. Циклоны рекомендуется использовать перед высокоэффективными аппаратами газоочистки(фильтры, электрофильтры). В ряде случаев достигаемая эффективность циклонов оказывается достаточной для выброса газов или воздуха в атмосферу.
Для увеличения срока службы циклонов, подвергающихся абразивному износу, в местах наибольшего износа (в нижней части конуса, во входной части улитки) рекомендуется наносить специальное антиабразивное покрытие.
Исходя из компоновочных соображений групповые циклоны изготовляют с камерой очищенного газа в виде улитки (вентилятор устанавливается после циклона), или в виде сборника (вентилятор устанавливается перед циклоном).
При работе циклонов должна быть обеспечена непрерывная выгрузка пыли. Уровень пыли в бункере не должен подыматься выше 0,5 диаметра циклона от крышки бункера.
В обычных условиях оптимальной скоростью воздуха в цилиндрической части бункера является 4 м/сек, скорость 2,5 м/сек рекомендуется принимать при работе с абразивной пылью.
У
словное обозначение типоразмера одиночного и группового циклона:
ЦН
- циклон конструкции НИИОгаза
15
- угол наклона входного патрубка относительно горизонтали(град.)
П, Л
- "правое" ("левое") вращение газа в улитке
число после тире
- внутренний диаметр цилиндрической части циклона (мм.)
следующая цифра
- количество циклонов в группе
У
- с камерой очищенного газа в виде "улитки"
С
- с камерой очищенного газа в виде сборника
П
- пирамидальный бункер
Техническая характеристика циклонов типа ЦН - 15
допустимая запылённость газа, г/м3 -
для слабослипающихся пылей ...................................не более 1200
для среднеслипающихся пылей...................................................250
температура очищаемого газа, 0С.................................не более 400
максимальное давление (разряжение), кгс/м3............................500
коэффициент гидравлического сопротивления:
для одиночных циклонов............................................................147
для групповых циклонов:
с "улиткой"....................................................................................175
со сборником................................................................................182
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЦИКЛОНОВ НИИОГАЗ ЦН-15
Для надёжной работы циклонных аппаратов температура газов должна быть выше точки росы на 20-250С при негигроскопичной пыли и газах с большой влажностью.
При выборе допускаемой запылённости газов рекомендуется учитывать склонность прилипания пыли к стенкам циклона, зависящую от физико-химических свойств, дисперстного состава пыли, влажности газов, материала и состояния поверхности стенок. В качестве общего правила следует иметь в виду, что, чем тоньше пыль, тем легче она прилипает. Пыль у которой 60-70% частиц имеют диаметр меньше 10 мкм, ведут себя, как липкие, хотя та же пыль крупнее 10 мкм обладает хорошей сыпучестью.
Для обеспечения надёжной работы циклонов при работе очистке газов от среднеслипающихся пылей допустимая запылённость газов должна быть уменьшена в 4 раза, а для сильно слипающихся в 8-10 раз.
Длительная надёжная работа циклонов ЦН-15 в значительной степени зависит от интенсивности абразивного износа. При улавливании крупной абразивной пыли, концентрацию её надо снизить в 2-3 раза против допустимой с помощью предварительной очистки газов в пылеотстойниках, разгрузителях и других простейших пылеуловителях.
Уменьшению степени абразивного износа также способствует снижение скоростей газового потока на входе в циклон, хотя и будет иметь место и некоторое уменьшение эффективности очистки.
На эффективность работы ЦН-15 существенное влияние оказывает режим работы аппарата. Для обеспечения наиболее высоких показателей очистки газов режим работы ЦН должен быть стабильным. Изменение в расходе газов не должно превышать 10-12%.
ВЫГРУЗКА ПЫЛИ ИЗ БУНКЕРА ЦИКЛОНА.
Удаление пыли из бункеров циклона ЦН производиться через пылевыгружное устройство, состоящее из пылевого затвора и приспособлений для транспортирования пыли. Пылевыгружные устройства должны быть небольших размеров, особенно по высоте, герметичны, способны работать на противодавлении и при пониженном давлении в бункере; безотказны в действии. Негерметичность пылевыгружного устройства при наличии в бункере давления выше атмосферного ведёт к выбросу пыли в окружающую среду, а при наличии в бункере разряжения вызывает резкое снижение коэффициента очистки газов от пыли. При нерегулярном выпуске пыли происходит переполнение бункера пылью, что недопустимо, так как при этом коэффициент очистки уменьшается и создаётся возможность забивания циклонов пылью.
Выгрузка пыли из бункера циклона ЦН может осуществляться либо непрерывно, либо периодически. В первом случае транспортировка производиться с помощью автомашин, мусорных контейнеров, евромешков. При непрерывном пневматическом удалении, пыль может транспортироваться непосредственно из бункера, при этом требуются специальный пылевой затвор с электроприводом.
Бункер для пыли, а также опору, можно изготовить любых размеров по желанию заказчика.
ОБЕСПЫЛИВАНИЕ В ЦЕМЕНТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ.
Производство цемента связано со значительным пылевыделением. Больше всего пыли выделяется с отходящими из вращающихся печей газами. Наряду с этим пыль выделяется при дроблении, сушке и помоле сухого сырья, угля и клинкера, при охлаждении клинкера в холодильниках вращающихся печей, а также при упаковке и в процессе погрузочно – разгрузочных работ на складах сырья, угля, клинкера и добавок. Пылеобразование вызывает также большие потери в производстве и уменьшает срок службы вращающихся частей машины. Предельно допустимые концентрации пыли в воздухе рабочей зоны производственных помещений 4 – 10 мг/м3 в зависимости от вида пыли(цементная, угольная и т. д.) и содержания в ней SiO2. Концентрация пыли в газах и воздухе, выбрасываемых в атмосферу после очистки их в пылеулавливающих установках, не должна быть более 80 мг/м3. В населенных пунктах, находящихся в близи цементных заводах, запыленность воздуха не должна превышать 0,5 мг/м3.
Чтобы обеспылить заводские помещения, необходимо в первую очередь обеспечить полную герметизацию производственных агрегатов и транспортных устройств и создать, внутри аппаратов разрежение. Для уменьшения пылеобразования, кроме герметизации заводской аппаратуры, целесообразно уменьшать высоту падения пылящих материалов, увлажнять и охлаждать пересыпаемые и транспортируемые материалы. Все газы, отсасываемые дымососами из вращающихся печей и сушильных барабанов, а также воздух, отбираемый аспирационными установками, подаются в пылеуловительные устройства. Здесь из них выделяется пыль, которая возвращается в производство, а очищенные газы выбрасываются наружу. Запыленность газов, отходящих из вращающихся печей и сушильных барабанов и аспирируемого воздуха мельниц, составляет 10 – 100 г/м3 и выше.
Аспирационные установки ставят для каждого пылеобразующего агрегата. С вентилятором, отсасывающим запыленный воздух, они связаны газоходами. При аспирации мельниц аспирационная установка должна создавать соответствующее разрежение для просасывания воздуха через мельницу с нужной скоростью (примерно 2 м/с) и препятствовать попаданию пыли в помещение.
В качестве пылеуловительных аппаратов на цементных заводах обычно применяют пылеосадительные камеры, циклоны, рукавные фильтры и электрофильтры. Пылеосадительные камеры служат для обеспыливания газов, отходящих от вращающихся печей и сушильных барабанов. Для более интенсивного осаждения пыли к камерах устраивают перегородки. Степень очистки газов в пылеосадительных камерах невелика (3-15%).
Циклоны могут обеспыливать газы с температурой до 400 С. Степень очистки газов в них 80 – 95%. Циклоны полностью улавливают только крупные частицы пыли. Частицы размером менее 5мкм практически не улавливаются.
Батарейные циклоны представляют собой группу из большого (не менее25) числа циклонов малого диаметра. Запыленный газ последовательно проходит через все их секции. Степень очистки запыленного воздуха доходит до 95%. Циклоны и батарейные циклоны можно применять для обеспыливания газов, отходящих из вращающихся печей и сушильных барабанов, а также аспирируемого воздуха из мельниц и транспортного оборудования.
Преимущества рукавных фильтров заключается в высокой степени очистки воздуха (97-99,9%) и в простоте обслуживания. Их недостаток – большое гидравлическое сопротивление ткани, составляющее 600 – 1000 Па.
Рукавные фильтры применяют для обеспыливания дробильных устройств, мельниц для помола сухого сырья или цемента, а также упаковочных машин и транспортного оборудования.
Принцип действия электрофильтров основан на использовании явления ионизации газа при воздействии коронного разряда электрического тока высокого напряжения.
В зависимости от направления движения газов электрофильтры бывают вертикальные и горизонтальные. Электрофильтры могут быть одно – или двухсекционными, которые состоят из двух соединенных и работающих параллельно электрофильтров. Возможно и большее число секций.
Электрофильтры отличаются конструкцией осадительных (карманные, волнистые, игольчатые, и др.) электродов. Максимально допустимая температура газов в электрофильтре в зависимости от его конструкции 150 –
400 С.
Для снижения температуры поступающих в электрофильтр газов и увеличение влажности, что повышает эффективность очистки, применяют форсунки для тонкого распыления воды или скруббера, которые устанавливают перед электрофильтрами.
Степень очистки газов в электрофильтрах доходит до 85 – 99%. В них улавливают частицы пыли размером менее 10 мкм. Производительность электрофильтров до 500 тыс. м3/ч. Электрофильтры широко применяют в цементной промышленности. Это наиболее эффективные пылеулавливающие аппараты. Их можно использовать для обеспыливания отходящих газов вращающихся печей, сушильных барабанов и аспирируемого воздуха угольных, сырьевых и цементных мельниц.
Для индивидуальной защиты людей, обслуживающих обеспыливающие устройства, используют респираторы и ряд других средств.
ЦИКЛОНЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В практике химических производств нередко приходится подвергать разделению неоднородные газовые системы (пыли и туманы). Газы можно очищать от взвешенных в них твердых или жидких частиц под действием сил тяжести, центробежных и электростатических сил, а также промывкой и фильтрацией газов. Промышленное осуществление каждого из этих способов связано с применением соответствующей аппаратуры: газовых отстойников, центробежных пылеосадителей, электрических фильтров, гидравлических пылеуловителей и газовых фильтров.
Выбор аппарата для очистки газов определяется рядом факторов, главными из которых являются размеры улавливаемых частиц и заданная степень очистки газов. Исходя из этих параметров, можно ориентировочно выбирать газоочистительные устройства по данным, приведенным в таблице.
Таблица
| Аппарат
|
Размеры улавливаемых частиц в мкм
|
Степень очистки в %
|
| Пылеосадительные камеры | 5—20000 |
40—70 |
| Центробежные пылеосадители | 3—100 |
45—85 |
| Электрофильтры | 0,005—10 | 85—99 |
| Гидравлические пылеуловители | 0,01—10 | 85—99 |
| Газовые фильтры | 2—10 | 85—99 |
Приведенные данные дают представление лишь о порядке соответствующих величин, которые могут изменяться в широких пределах в зависимости от состояния, состава и свойств поступающего на очистку запыленного газа. Как видно из таблицы, пылеосадительные камеры и центробежные пылеосадители можно применять только для сравнительно грубой очистки газа. При этом следует отдавать предпочтение циклонам как более компактным аппаратам, обеспечивающим относительно высокую степень очистки.
В центробежных пылеосадителях (циклонах) осаждение взвешенных в газовом потоке частиц происходит в поле центробежных сил.
Поступающий на очистку газ подводится к центробежному пылеосадителю по трубопроводу, направленному по касательной к цилиндрической части аппарата. В результате газ вращается внутри циклона вокруг выхлопной трубы. Под действием центробежной силы, возникающей при вращательном движении газа, твердые частицы большей массой отбрасываются от центра переферии, осаждаются на стенке, а затем через коническую часть удаляются из аппарата. Очищенный газ через выхлопную трубу поступает в производство или выбрасывается в атмосферу.
С уменьшением радиуса циклона значительно увеличиваются центробежная сила и скорость осаждения частиц. На основе этой зависимости созданы конструкции батарейных циклонов, более эффективных, чем обычные циклоны. Батарейные циклоны состоят из параллельно включенных элементов малого диаметра (150— 250 мм). Их применяют в широком диапазоне изменения температур очищаемого газа (до 400° С) при относительно небольшой концентрации взвешенных в нем твердых частиц. Батарейные циклоны имеют прямоугольный корпус и состоят из одной или нескольких секций.
Общие недостатки центробежных пылеосадителей — недостаточная очистка газа от тонкодисперсной пыли, высокое гидравлическое сопротивление, а следовательно, и большой расход энергии на очистку газа, быстрое истирание стенок пылью, а также чувствительность аппаратов к колебаниям нагрузки.
1- корпус; 2,3 -решетки;
4- патрубок для ввода запыленного газа; 5- элементы ;
6 – патрубок для вывода очищенного газа; 7 –конусное днище
батарейный циклон
Теоретическая скорость осаждения:
w = d2 (r1 - r2)wг2 / 9 v r2 D
где: d – диаметр частицы;
r1 -плотность улавливаемых частиц;
r2 -плотность газовой среды;
wг – окружная скорость газа в циклон;
D –диаметр циклона.
Высота цилиндрической части циклона:
h = 2Vсек / (D - D1) wг
где: Vcек – объем газа, постуающего в циклон в секунду;
D1 – наружный диаметр выхлопной трубы.
ВЫВОДЫ
Таким образом, при рассмотрении такого промышленного объекта как асфальтобетонный завод, необходимо отметить следующие основные источники загрязнения окружающей среды: дымовая труба, загрузочная и разгрузочная коробки сушильного барабана, места загрузки, разгрузки, грохочения сухих минеральных материалов. Помимо этого выделение отработавших газов при работе автомобильной базы завода и при сгорании топлива, используемого в технологическом процессе приготовления асфальтобетонной смеси.
Природоохранные мероприятия на подобных объектах должны реализовываться при разработке плана производства таким образом, чтобы рост производственных мощностей выпуска продукции сопровождался соответствующим ростом производительности очистных сооружений, повышением качества очистки.
В качестве сооружения для защиты атмосферного воздуха от загрязнений, выделяемых АБЗ, используют аппараты сухой и мокрой очистки отходящих газов и запыленного вентиляционного воздуха. К первым относятся циклоны, а ко вторым - скрубберы Вентури в комплексе с каплеуловителями.
В данной расчетной работе была разработана система очистки газов на АБЗ, в которую вошли группа циклонов марки ЦН-15 в прямоугольной компоновке, скруббер Вентури типа СВ 400/250-2200 с производительностью 50-30 тыс.м3
/ч в комплексе с каплеуловителем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Методические указания по курсу «Процессы пылегазоулавливания».
2. Охрана окружающей среды: Учеб. Для техн. Спец. Вузов/ С.В. Белов,Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьяков и др.- М.: Высшая школоа.,1991
3. Техника защиты окружающей среды. - Родионов и др.-М.:Химия,1989
4. Охрана окружающей среды: Учеб. Для техн. Спец. Вузов/ С.В. Белов,Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьяков и др.- М.: Высшая школоа.,1991
5. Техника защиты окружающей среды. - Родионов и др.-М.:Химия,1989
6. Асфальтобетонные и цементобетонные заводы. Справочник В.И.Колышев, П.П. Костин-м: Транспорт, 1982
7. Циклоны НИИОГАЗ, Руководство, указания по проектированию,изготовлению, монтажу, эксплуатации. Ярославль: Ярославскоеиздательство, 1970
8. http://works.tarefer.ru/98/100246/index.html#_Toc9509484
http://www.spishy.ru/download/t2/f16233
http://www.bestreferat.ru/referat-61878.html