V006070 Курсовая работа Системы защиты среды обитания. Расчет циклона ЦН-15

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

Глава 1.Характеристика аппаратов - пылеуловителей ………………………...4

1.1.Барботажные и пенные пылеуловители……………………………………..4

1.2.Скрубберы Вентури…………………………………………………………...5

1.3. Фильтрование…………………………………………………………………5

Глава 2.Принцип работы пылеуловителей……………………………………...8

2.1. Барботажные пенные пылеуловители………………………………………8

2.2. Скрубберы Вентури…………………………………………………………10

2.3.Фильтрование………………………………………………………………..12

Глава 3.Характеристика циклона.………………………………………………17

3.1.Основные параметры циклона: ЦН-15……………………………………..17

3.2.Расчет циклона ЦН-15…………………….. ………………………………..19

Заключение……………………………………………………………………….25

Литература……………………………………………………………………….26

Введение

Актуальность работы. Стремительное промышленное развитие нарушает  неприкосновенность природы, ломает экологическое равновесие, постепенно заменяя естественные условия жизни искусственными, к которым человек не успевает приспособиться. Наиболее неблагоприятно отражается на его здоровье засорение воздушного бассейна химическими веществами, которые,  попадая в органы и ткани организма и накапливаясь в них, порождают патологические процессы.

Защита атмосферного воздуха и формирование микроклиматических  характеристик в пределах рекомендованных показателей ПДК является одной из важнейших задач при проектировании и реконструкции систем безопасности промышленных объектов.

Промышленные выбросы отрицательно влияют на окружающую среду. Снижение их количества и изменение их качества должно обеспечить охрану здоровья населения Земли. Необходимо оперативное вмешательство в процесс загрязнения природы, иначе уже в середине настоящего столетия человечество может оказаться на грани экологической катастрофы.

Исходя из выше сказанного, мы определили цель и задачи данного курсового проекта.

    Цель курсового проекта – расчет эффективности очистки воздуха с помощью циклона ЦН-15.

При  этом решались следующие задачи:

- анализ литературных данных по системам очистки воздуха;

- изучить принцип работы пылеуловителей;

  - изучить общие характеристики циклонов;

  - рассчитать эффективность очистки циклона ЦН-15.

Глава 1.Характеристика аппаратов пылеуловителей.

1.1. Барбатажные и пенные пылеуловители.

            Удаление пыли в аппаратах мокрой очистки происходит благодаря смачиванию частичек пыли жидкостью. Процесс протекает тем эффективнее, чем больше поверхность контакта фаз между газом и жидкостью, что достигается, например, диспергированием жидкости на капли или газа - на множество пузырей, формирующих пену.

Среди аппаратов мокрой очистки широкое распространение получили пенные пылеуловители ЛТИ. Они бывают однополочные и двухполочные, с отводом воды через сливное устройство над решеткой и с полным протеканием воды через отверстия решетки (провальные). Аппараты со сливными устройствами позволяют работать при больших колебаниях нагрузки по газу и жидкости. Выбор числа полок зависит главным образом от запыленности газа (А.Н. Голицын)[1, с. 336].

В зависимости от скорости движения газов пылеуловитель может работать в следующих режимах: барбатажном, пенном и волновом. При барбатажном режиме газовые пузыри с невысокой скоростью проходят через слой жидкости на решетке. При подаче газов с большой скоростью на решетке образуется слой турбулизованной жидкости (пены)- пылеуловитель работает в пенном режиме. Если скорость потока газов велика, то происходят колебательные изменения высоты слоя пены, образуются газовые струи, возрастают гидравлическое сопротивление и унос брызг - все это характеризует волновой режим работы пылеуловителя. Наиболее эффективен пенный режим, обеспечивающий наилучшие условия для подвода частиц пыли к турбулизованным пленкам жидкости.

К недостаткам пенных аппаратов относят: неполное улавливание частиц с диаметром менее 2 мкм, необходимость установки брызгоуловителей при прохождении газов через решетку со скоростью более 1,5 м/с, трудность обеспечения равномерного пенного слоя по всей поверхности решетки, коррозия корпуса и решеток при очистке агрессивных газов, необходимость стабилизации подачи газов на очистку.

1.2.Скрубберы Вентури.

Скрубберы Вентури, предназначены для очистки газов от примесей, от смолистых веществ, от газообразных составляющих, а также для охлаждения газов в различных химико- технологических процессах. Принцип работы его заключается в дробление воды турбулентным потоком газа, захвате каплями воды частиц пыли с последующим осаждением в каплеуловителе инерционного типа. Очистка газов с помощью скрубберов относят к мокрым способам очистки.

Высокая степень очищения, достигается путем извлечения пыли из газа. В процессе охлаждения влажного газа происходит конденсация водяных паров на частицах пыли. Таким образом, происходит возрастание веса пылинок,и они легко выделяются из газа путем действия сил тяжести.

Преимущества скрубберов: Улавливание частиц, размер которых составляет 0,1 мкм. Невысокая стоимость аппаратов, высокая эффективность очистки в отличие от сухого метода очистки. Использование скрубберов при высокой температуре газов, и жидкостей. Возможность увлажнения и охлаждение воздуха.

Однако мокрые пылеуловители обладают рядом недостатков, ограничивающих область применения: образование в процессе очистки шлама, что требует специальных систем для его переработки; вынос влаги в атмосферу и образование отложений в отводящих газоходах при охлаждении газов до температуры точки росы; необходимость создания оборотных систем подачи воды в пылеуловитель.

1.3. Фильтрование

Фильтрация - один из старейших и наиболее широко используемых методов удаления частиц из запыленных газовых потоков. В современном виде фильтрация обеспечивает улавливание самых разнообразных частиц размером от видимого до околомолекулярного. Фильтрация вне конкуренции, когда речь идет об обеспечении исключительно высокой эффективности улавливания очень мелко частиц ценой умеренных затрат.

Тканевые фильтры изготовляют из тканых или валяных набивных материалов, которые служат подложкой для слоя пыли. В большинстве случаев именно слой пыли обеспечивает высокую интенсивность захвата частиц, после того как образуется однородный слой на поверхности фильтра. Ткань периодически очищается от накопившихся частиц.

Очистка газов может быть осуществлена с помощью отдельно гранулированных фильтров, в которых газ пропускается через один или множество слоев гранул, имеющих размер, много больший размера улавливаемых частиц. Гранулированные фильтры также периодически очищают от накопившихся частиц.

Хотя волокнистые фильтры во многих отношениях напоминают тканевые, они обладают высокой эффективностью и до накопления слоя пыли. В зависимости от плотности и (или) толщины слоя волокон можно достичь относительно высокой эффективности улавливания ~ 90 % в отсутствие накопленного пылевого слоя. Такие фильтры заменяют, а не очищают, за исключением проволочных экранов большой емкостью.

Тканевые фильтры используют там, где необходимо достичь высокой эффективности и где условия позволяют использовать фильтр без его повреждения или нанесения ущерба процессу. Применение фильтров ограниченно температурами, превышающими 500 -600К, при которых разрушается ткань или укорачивается срок ее службы до экономически невыгодного, а также составом газа или частиц, которые могут разрушать ткань или не поддаются удалению из фильтра. Например, не удаляются клейкие частицы, поскольку невозможно заранее покрыть волокна абсорбирующим, но не клейким материалом. Часто отмечают, что фильтры непригодны для улавливания жидкостей, тем не менее при правильном выборе фильтра можно задерживать и жидкие капельки. С помощью фильтров улавливаются и малые частицы размерами вплоть до молекулярных, оседающие благодаря высоким коэффициентом диффузии. Многие технологические трудности могут быть решены изменением условий работы фильтра, например, охлаждением газового потока до температуры, безвредной для фильтра.

Для первичной фильтрации при температурах, превышающих 500-600К, используют гравийные фильтры. Эти фильтры громоздки и тяжелы. Высокая эффективность улавливания обеспечивается при правильном выборе конструкции и режима эксплуатации.

Волокнистые фильтры обычно не очищают. Их используют, когда концентрация частиц низка(

Если необходима высокая эффективность улавливания, то вместо фильтров можно использовать электрофильтры и мокрые скрубберы. Механические сепараторы играют второстепенную роль и применяются для предварительной очистки. Электрофильтры могут конкурировать с тканевыми фильтрами, если электрическое сопротивление частиц лежит в пределах 1013-1014 Ом*м; требуемая эффективность улавливания менее 99,9 %, поток газа не превышает~105 м3*ч-1,а доля субмикрометровых частиц относительно мала. Скрубберы конкурентоспособны, когда необходимо обрабатывать большой поток газа с помощью малогабаритного оборудования, нет проблем, связанных с отводом жидкости и шлама, а требования по улавливанию мелких частиц невысоки. Механические сепараторы используются для улавливания крупных частиц с относительно небольшими затратами, когда не требуется высокая эффективность улавливания частиц диаметром менее 5-10 мкм. [Теверовский Е.Н,С.760]

Глава 2.Принцип работы пылеуловителей.

2.1 Барботажные пенные пылеуловители.

В барботажных пылеуловителях запыленные газы подают в объем жидкости, в которой происходит образование пузырьков диаметром 3-7 мм. Пузырьки всплывают со скоростью 0,25-0,35 м/с, поэтому производительность таких аппаратов незначительна. Степень очистки газов в таких пылеуловителях не превышает 50-60 %, так как при всплывании пузырька смачиваются только частицы, находящиеся у его поверхности. Частицы пыли, находящиеся внутри пузырька, практически не смачиваются.

, Принцип действия противоточного циклона заключается в том, что поток запылённого газа поступает в циклон через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате создается вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата. В результате действия силы инерции (центробежной силы) частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть, через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли (на рисунке не показан). Очищенный от пыли газовый поток, затем двигается снизу вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу (В.С. Иванов, Д.Ю. Суслов) [4. с. 68].

Более эффективны пенные пылеуловители - в слое пены с развитой поверхностью контакта газов с жидкостью происходит интенсивное смачивание частиц. Пылеуловитель ТБИОТ-ПВП  (рис 2.1 а) состоит из корпуса 4,конического сборника шламовых вод 1,решеток 2,3, входного 6 и выходного патрубков. Внутри корпуса в два слоя расположены решетки. Причем на нижнюю решетку подают воду. Запыленные газы по закругленному патрубку подают сверху вниз на слой шламовых вод, при этом осуществляется улавливание относительно крупных частиц, опускающихся под действием сил инерции. Мелкие частицы пыли улавливаются при прохождении газов через нижнюю решетку, на которой создается пенный слой, а затем и через верхнюю решетку.

Производительность пылеуловителя по очищаемым газам 3000-100 000 м3/ч, к.п.д. 92-99%, гидравлическое сопротивление 800 Па.

Пылеуловитель с коагулянтом Вентури (рис 2.1 б) состоит из корпуса 6, трубы Вентури 2, брызгал 1 и 5, камеры 3, пылеуловителя 4, насадки 7 и шламового бункера 8. Запыленный воздух подают в трубу Вентури, на входе которой установлено брызгало для распыления подаваемой воды. Крупные частицы, ударяясь о поверхность воды, выпадают в осадок. Воздух, изменив траекторию движения, проходит через решетку и насадку, смачиваемую водой из брызгал. В насадке улавливается основная масса мелких частиц пыли. Очищенный газ проходит через каплеуловитель в камеру и отводится из пылеуловителя.К.п.д. пылеуловителя достигает 99%, производительность 4000 м3/ч по очищаемому воздуху.

Пенные пылеуловители могут работать со свободным сливом пены или с подпором пены с помощью сливной перегородки.

Рис 2.1 Пылеуловитель с орошаемой насадкой:

а - ТБИОТ-ПВП;  б-с коагулятором Вентури

Пенный пылеуловитель с переливной решеткой (рис 2.2 а) имеет цилиндроконический корпус 1. Вентури корпуса установлена решетка 2, на которую по патрубку 3 подают воду. Нижняя коническая часть корпуса является сборником пульпы, для отвода которой предусмотрен разгрузочный патрубок. Корпус снабжен входными и выходными патрубками и патрубком 5 с порогом 4 для удаления пены. Запыленный воздух или газ по входному патрубку подают под решетку. При прохождении им через решетку на ней образуется слой пены высотой 100-200 мм.