Разработка установки очистки для отходящих газов обжига известняка

2 Технологическая часть

1.  Выбор и обоснование аппаратно-технологической схемы пылеочистки

Воздух, выбрасываемый в атмосферу из системы местных отсосов и обще обменной вентиляции производственных помещений, содержащий загрязняющие вещества, должен очищаться и рассеиваться в атмосфере с учетом требований санитарных норм проектирования промышленных предприятий.

Проблемой, с точки зрения экологической безопасности, является то, что при производстве извести образуется большое количество отходов – отсевы извести и известняка (0-8 мм), аспирационная известково-известняковая пыль, которые ввиду своих специфических свойств не находят полного применения в различных отраслях народного хозяйства. Выход и свойства этих отходов, в основном, определяются качеством обжигаемого сырья: его прочностью, влажностью, наличием примесей и содержанием полезных компонентов; технологией подготовки сырья, а также видом применяемого топлива и его расходом.

Таблица 2.1.25 – Химический состав пыли известково-обжиговых печей

Вещество	CaO	MgO	Al2O3	FeO	Fe2O3	C	S	P2O5	MnO
Содержание,%	36,8	2,34	4,1	2,5	4,36	48,14	1,3	0,08	0,39

 

Таблица 2.1.26 - Фракционный состав пыли известково-обжиговых печей

Размер фракции, мм	1	1-0,6	0,6-0,315	0,315-0,16	0,16-0,074	0,074-0,04	< 0,04
Содержание,%	7	4,1	7,7	11,7	16,6	11.0	41,9

 

При выборе схем газоочистки расчет эффективности ведем по остаточной запыленности газов. В случае невозможности обеспыливания газов до требуемой остаточной запыленности в одном аппарате приходится использовать многоступенчатые схемы очистки газов

Для очистки газов от пыли известкового производства в основном применяют сухие способы очистки, так как в присутствии влаги известковая пыль слипается.

Циклоны предназначены для сухой очистки газов от пыли со средним размером частиц 10…20 мкм. Все практические задачи по очистке газов от пыли с успехом решаются циклонами НИИОГАЗа: цилиндрическим серии ЦН и коническим серии СК. Избыточное давление газов, поступающих в циклон, не должно превышать 2500 Па. Температура газов во избежание конденсации паров жидкости выбирается на 30…500С выше температуры точки росы, а по условиям прочности конструкции - не выше 4000С. Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличиваясь с ростом последнего. Цилиндрические циклоны серии ЦН предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем. Их рекомендуется использовать для предварительной очистки газов при начальной запыленности до 400 г/м3 и устанавливать перед фильтрами и электрофильтрами.

Среди сухих способов очистки промышленных газов от пыли наибольшая эффективность улавливания тонкодисперсных частиц (размером до 5 мкм) достигается практически только при использовании рукавных фильтров и электрофильтров.

 Рукавные фильтры обеспечивают  более устойчивую и эффективную  очистку, чем электрофильтры. К тому  же рукавные фильтры выдерживают  температуру при синтетических  тканях 130 °С и стеклотканях 230 °С  и исходной запылённостью до 100 г/м³ (подходит по заданному условию) . Запыленность на выходе после процесса фильтрации составляет не более 10 мг/куб.м, а чистота воздуха после очистки более 99%.

2 . Описание технологической схемы

 

Для очистки отходящих газов от известковой пыли, образующейся в результате обжига  известняка в печи, в работе предлагается установить циклон ЦН-15 и рукавный фильтр типа ФР-500. Разработанная технологическая схема представлена на чертеже лист 2.

Запыленный газ от печи собирается в единую аспирационную систему в V=6780 м3/ч с t=180 0С по газоходу поступает в циклон ЦН-15 и рукавный фильтр конструкции типа ФР-518.

Печной газ при обжиге известняка с температурой 180 С выносится в циклон. После очистки от пыли в циклонах печные газы поступают дымососом  по газоходу в рукавный фильтр . Очищенные в рукавном фильтре  дымовые газы через трубу с помощью дымососа выбрасывается в атмосферу.

Выпавшие в бункера циклона, рукавного фильтра и газохода частицы пыли ленточными транспортерами отправляются шнекохранилище.

Циклон ЦН-15состоит из вертикального цилиндрического корпуса и конической части . Запыленный газ входит в циклон по касательной к корпусу через патрубок и закручивается в нем. Под действием центробежных сил частицы пыли отбрасываются к стенке корпуса и по ней ссыпаются в коническую часть, где находится бункер для сбора улавливаемой пыли. Обеспыленные газы уходят из циклона через выходной патрубок.

Рукавный фильтр конструкции типа ФР-518 предназначен для улавливания вредных веществ из газов температурой до 500 °С в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности и состоит из корпуса фильтра, внутри корпуса размещены фильтрующие элементы каркасного типа; камера очищенного газа разделена на секции вертикальными перегородками. Каждая секция имеет патрубок, на котором установлено устройство для регенерации фильтрующих элементов секции.

Запыленный газ поступает в нижнюю часть фильтра, фильтруется тканой сеткой. В качестве фильтрующей перегородки в работе предлагается использовать высокоэффективные нетканые фильтрующие волокна из стекловолокна. он характеризуется большой прочностью, хорошей воздухопроницаемостью в запыленном состоянии, значительной устойчивостью к высоким температурам и химическим реагентам, высокой механической прочностью, малой гигроскопичностью и невысокой стоимостью.

Фильтрующие элементы регенерируются обратной продувкой сжатым воздухом давлением от 150 до 200 кПа (от 1,5 до 2 кгс/см2) в течение 2—4 с. Регенерация производится периодически. В момент регенерации секция автоматически отключается. Периодическая обратная продувка рукавов осуществляется вентелятором  ВЦ-8М через патрубок.

Вкачестве материала для рукавов применяем стекловолокно  для температуры газа при 1800 С Пыль задерживается на фильтрующей поверхности стекловолокна под действием инерционного дифференциального и ситового механизмов, а очищенные газы удаляются через верхние открытые части рукавов в камеру очищенного газа и через газоход выбрасывается в атмосферу ..Отфильтрованный материал собирается в бункре, откуда через лопасный затвор выгружается шнеком.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчёт  аппаратов очистки от выбросов.

3.1 Среднее количество выбрасываемых газов Q,

35т / 8ч = 4375 кг/ч

При 1 кг = 1,55м3

За 1ч =4375*1,55= 6780 м3/ч

3.2 Среднее количество загрязняющих веществ в газах qз.в., г/с

В процессе обжига известняка из 1 кг в печах обжига образуется примерно 0,036 кг известковой пыли. Количество отходящих газов печей обжига в среднем составляет 1,55 м3 на 1 кг известняка.

0,036 кг – 1 кг

       Х – 4375 кг/ч = 1215,27 г/с

q з. в  = 43,75 г/с =157,5 кг/ч

3.3 Расчет величины ПДВ вредных веществ в атмосферу из одиночного источника

Алгоритм расчета ПДВ составлен на основании разработанной Госкомгидрометом методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах промышленных предприятий, изложенной в ОНД-86 .

Определим величину ПДВ вредного вещества из одиночного источника при заданных высоте дымовой трубы и фоновой концентрации данного вредного вещества в приземном слое воздуха, г/с:

,

ПДК - предельно допустимая (максимальная разовая) концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха (определяется в соответствии с приложением А), мг/м3; Сф - фоновая концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха, мг/м3; Н - высота источника выброса (дымовой трубы) над уровнем земли, м; V1 - расход газовоздушной смеси, м3/с; Dt - разность температур газовоздушной смеси и атмосферного воздуха; А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, с2/3 град1/3 мг/г (принимаем равным 160 в соответствии с приложением А), F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздуха (принимаем равным 1, в соответствии с приложением А); m, n - безразмерные коэффициента, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

ПДК= 0,5 мг/м3 по справочнику.

Находим Сф - фоновая концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха, мг/м3;

Сф =90%*ПДК/100%

Сф=90*0,5/100=0,1, мг/м3

Расход газовоздушной смеси V1, м3/с определим по формуле:

,

гдеQ - среднее количество выбрасываемой газовоздушной смеси, тыс. м3/ч.

V1=  м3/с

Разность температур Dt газовоздушной смеси и атмосферного воздуха определим по формуле:

,

гдеtг, tв - температура соответственно выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси и атмосферного воздуха, °С.

Dt = 180- 22.8 = 187.2 (°С).

Коэффициент m зависит от параметра f и определяется по формуле:

гдеω0 - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с; D - диаметр устья источника выброса, м.

Средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса определяется по формуле:

= м/с2

Тогда коэффициент f будет равен:

f =

.При f < 100 коэффициент m будет  равен:

=

Коэффициент n при f < 100 зависит от величины Vм, которая определяется по формуле:

=0.65*∛

При Vм > 2 коэффициент п равен: 1

ПДВ = г/с

 

3.4 Концентрация газообразных веществ

Определим начальную запыленность или концентрацию газообразных вредностей по формуле, г/м3:

= 43,75/1,88 = 23,23 г/м3

Где q - среднее количество выбрасываемой вредности, кг/ч; Q - среднее количество выбрасываемых газов, м3/ч.

Определить требования к концентрации вредных веществ на выбросе системы пылегазоулавливания с учетом ПДВ, г/м3:

=3600*1,125/6780 = 0,597≈0,6 г/м3

Где ПДВ - предельно допустимый выброс, г/с.

Из проведенных расчетов, очевидно, что zдоп < zнач для пыли, следует сделать вывод о необходимости очистки газов от данного ингредиента.

 При этом необходимо  выбрать ту схему очистки, в  состав которой входят аппараты  очистки, позволяющие улавливать  вредные вещества заданной дисперсности  и химического состава. Изначально  произведем грубую очистку дымовых  газов от пыли (более 10 мкм) инерционым методом, применив цыклон (эффективность очистки для крупно дисперсной пыли 80-97%), затем с помощью турбулентных промывателей (эффективность 95-98%) осуществим  очистку газов от пыли (5-10мкм)..

Проверим, удовлетворяет ли общая эффективность требованиям к концентрациям вредных веществ в газах на выбросе. Для этого необходимо определить потребную эффективность очистки системы пылеулавливания

3.5 Эффективность очистки системы пылеулавливания

=1-

Ƞтр =97,4%

В нашем случае = , требования к концентрациям вредных веществ в газах на выбросе выполняются.

3.6 Выбор и расчет циклона

Циклоны НИИОГаз подразделяются на высокоэффективные и высокопроизводительные. Циклоны СДК ЦН-33, СК ЦН 34, ЦН-1 1 относятся к высокоэффективным циклонам. Циклоны СДК ЦН-33, СК ЦН 34 – очищают от мелкой пыли со средним медианным диамтром 5 -6 мкм, но имеют большие энергетические затраты. При диаметрах менее 1 м они обеспечивают степень очистки 85-95% при улавливании частиц диаметром более 5 мкм. Циклоны типа ЦН-24 при невысоких требованиях к степени очистки, а также для очисти пыли со средним медиальным диаметром 20 мкм. Циклоны типа ЦН-15 занимают среднее положение и обеспечивают несколько меньшую степень очистки, чем циклоны ЦН-11, но обладают большей надежностью при работе в условиях повышенной запыленности и склонны к налипанию, поэтому оправданны при очистки газов  с высокой концентрацией пыли (по данным 29г/м3) и улавливанию сильнослипающих пылей (известковая пыль по условию).  В табл. 3.27 приведены характеристики, определяющие эффективность  применяемых циклонов

По этому выбираем циклон ЦН-15.

Расчет циклона производится методом последовательных приближений в следующем порядке:

Задавшись типом циклона (ЦН-15), по таблице 2.8 [7] определяем оптимальную скорость газа в аппарате ωопт = 3,5 м/с.

Таблица 3.27 - Параметры, определяющие эффективность циклонов НИИОГАЗ

Параметр	Тип циклона
	ЦН-24	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М
dT50, мкм	8,50	6,00	4,50	3,65	2,31	1,95	1,13
lg т	0,380	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308	0,34
ωопт,м/с	4,5	3,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0