Проектирование систем очистки выбросов цеха литья пластмасс

| |(10-15%-ный раствор); растворы К3РО4 (40-50%-ный |

| |раствор); растворы К3Р04 (40-50%-ные), NH4OH, |

| |К2СОз, CaCN2, натриевая соль |

| |антрахинондисульфокислоты |

|Оксид углерода СО |Жидкий азот; медно-аммиачные растворы [Сu(NНз)]nх |

| |хСОСН |

Продолжение таблицы 6.4

|1 |2 |

|Диоксид углерода С02 |Водные растворы Na2C03, К2СОз, NaOH, КОН, Ca(OH)2, |

| |NH4OH, этаноламины RNH2, R2NH4 |

|Хлор Cl2 |Растворы NaOH, КОН, Са(ОН)2, Na2C03, К2СОз, МgСОз, |

| |СаСОз, Na2S203; тетрахлоридметан CCI4 |

|Хлористый водород НСl|Вода, растворы NaOH, КОН, Ca(OH)2, Na2C03, К2СОз |

|Соединения фтора |Na2C03, NaOH, Са(ОН)2 |

|HF, SiF4 | |

Требования, которым должна удовлетворять абсорбционная аппаратура,

вытекают из физического представления явлений массопереноса в системах газ

- жидкость. Так как процесс массопереноса протекает на поверхности раздела

фаз, то в конструкциях аппаратов необходимо ее максимально развивать.

Для поверхностных абсорберов характерным является конструктивно

образованная поверхность, по которой в пленочном режиме стекает абсорбент

(жидкость). Наиболее распространенной конструкцией таких противоточных

абсорберов являются хорошо известные насадочные. В качестве насадки

применяют кольца Рашига, кольца Палля, седла Берля и другую насадку.

Насадочные аппараты сложны, так как необходимо создать опорную решетку,

оросители, обеспечить эффективное улавливание капель абсорбента.

В распиливающих абсорберах межфазная поверхность образуется мелкими

каплями путем дробления, распыления жидкости. В объеме аппарата с помощью

форсунок создаются капли, контактирующие с газовым потоком.

В механических абсорберах жидкость распыляется в результате подвода

извне механической энергии, например, вращения валков или специальных

распылителей. Эти конструкции достаточно сложны.

В поверхностных и распыливающих абсорберах сплошной фазой является

газ, а распределенной - жидкость. В барботажных абсорберах в сплошном

потоке жидкости распределяется газ, что достигается на так называемых

тарелках. Режим, в котором работают такие абсорберы, называют барботажным.

При создании промышленных систем очистки газов абсорбционными

методами необходимо различать схемы с одно- и многократным использованием

абсорбента. В последней схеме абсорбция сочетается с десорбционными

процессами. Однократное использование абсорбента характерно для процессов с

низкой стоимостью поглотителя или когда после поглощения образуется готовый

(целевой) продукт. Так как в очищаемом газе содержится незначительное

количество улавливаемого компонента, то осуществляется циркуляция

абсорбента, но без его регенерации.

Расчет процессов абсорбции основывается на материальном балансе, из

которого определяют расходные параметры по абсорбенту и размеры аппаратов.

Объем очищаемого газа Gi известен, известна также и начальная концентрация

поглощаемого компонента в газовом потоке yi и в абсорбенте, подаваемом на

очистку, x1. Необходимо знать конечную концентрацию x2 абсорбента, то есть

степень насыщения потока абсорбента L поглощаемым компонентом. Тогда

количество поглощаемого компонента Gk определяют по формуле:

[pic]

где у2 - концентрация компонента в отходящем газовом потоке. Общее

уравнение материального баланса имеет вид:

[pic]

Конечное содержание поглощаемого компонента у2 в газовом потоке

должно быть согласовано с равновесной концентрацией его в жидкости, которую

определяют по формуле:

[pic]

где Хг* - равновесная концентрация компонента в жидкости,

отвечающая его содержанию в газовой фазе у2; т - константа фазового

равновесия (константа Генри).

Определение эффективности реальных аппаратов должно быть основано

на кинетических закономерностях процессов массопередачи, что можно записать

через скорость растворения газа в жидкости за время через поверхность

контакта фаз F, м2:

[pic]

Каждая из независимых переменных (К - коэффициент массопередачи и А

- движущая сила процесса) зависит от многих параметров (технологических

режимов, конструкций аппаратов) и может измеряться в различных единицах.

Широко применяют выражение для коэффициента массопередачи Ks как отношение

его к площади поверхности контакта фаз или к площади насадки, тарелки. Если

при этом движущая сила выражена через дельта, кг/м3, то единица измерения

Ks - м/с.

Коэффициент массопередачи относят также к объему аппарата, получая

объемный коэффициент массопередачи Кv, с-1 или ч-1:

[pic]

где а - удельная поверхность контакта фаз.

Так как интенсивность переноса массы в газовой фазе (частный

коэффициент массоотдачи вг) и в жидкой (частный коэффициент массоотдачи рж)

различна, то значение (г и (ж определяют по разным зависимостям, и их

соотношение для различных процессов также различно. Тогда выражение общего

коэффициента массопередачи через частные имеет вид:

[pic]

Соотношение между 1/(г и 1/m(ж позволяет определить долю

сопротивления в газовой и жидкой фазе в зависимости от т, зависящей от

абсорбента, степени его насыщения, температуры и др.

Значения (г и (ж находят по экспериментальным зависимостям,

рекомендуемым для определенных конструкций массообменных аппаратов.

В случае прямолинейной равновесной зависимости и постоянства рг и

pж по высоте абсорбера количество переданной массы

[pic]или

[pic]

Последнее выражение называют числом единиц переноса. По аналогии с

записью коэффициентов массопередачи можно записать

[pic]

где Nг и Nж - число единиц переноса в газовой и жидкой фазах

соответственно.

Число единиц переноса через объемные коэффициенты массопередачи:

[pic]

где Van - объем аппарата; S - площадь поперечного сечения; Н -

высота аппарата.

Тогда высота аппарата

[pic]

причем G/(Kv) отвечает высоте аппарата, для которого число единиц

переноса равно единице и называется высотой единицы переноса.

Число единиц переноса N можно определить графически. Площадь,

ограниченная кривой на таком графике, соответствует общему числу единиц

переноса, а угол ее наклона позволяет определить константы b и к.

Существенным недостатком сорбционных методов очистки (абсорбционных

и адсорбционных) выбросных газов является необходимость многократной

регенерации поглощающих растворов или частичной замены твердого сорбента,

что значительно усложняет технологическую схему, увеличивает капитальные

вложения и затраты на эксплуатацию.

Комбинированные методы и аппаратура очистки газов

Комбинированные методы и аппаратура очистки газов являются весьма

экономичными и наиболее высокоэффективными. Рассмотрим конструкции

аппаратов и технологическую схему очистки на примере очистки запыленного

воздуха и газов стекольного производства.

Для обеспыливания процессов сушки, измельчения, просеивания,

смешивания и транспортирования сырьевых материалов разработан

гидродинамический пылеуловитель ГДП-М (рисунок 6.14) производительностью по

очищаемому воздуху от 3000 до 40000 м3/ч. Принцип работы аппарата основан

на барботаже запыленного воздуха (газа) через слой пены, образующейся на

газораспределительной решетке. Решетка при этом погружена в пылесмачивающую

жидкость. Запыленный газ поступает в подрешеточное пространство и, вытеснив

на решетку часть воды, образует на ней слой высокотурбулентной пены. Пройдя

через отверстия, газ очищается от пыли в момент контакта с пылесмачивающей

жидкостью. Очищенный газовый поток поступает в центробежный

каплеотделитель, а затем выбрасывается в атмосферу. Пылеуловитель имеет

следующие характеристики:

|Производительность, м3/ч |3000-40000 |

|Удельная нагрузка по газу, м3/(м2ч) |6500 |

|Гидравлическое сопротивление. Па |1400-1900 |

|Температура очищаемых газов, °С |до 300 |

|Расход воды на очистку 1000 м3 газа, |15-50 |

|л |2,5 |

|Установочный объем, м3 |120 |

|Масса, кг | |

Аппарат ГДП-М максимальной эффективностью обладает на второй

ступени очистки (после циклонов) газов от мелкодисперсной пыли.

[pic]

1 - входной патрубок; 2 - газораспределительная решетка; 3 -

корпус; 4 -каплеотделитель; 5 - выходной патрубок; 6 -

регулятор подачи воды; 7 - разгрузочное

устройство.

Рисунок 6.14 - Гидродинамический пылеуловитель ГДП-М:

[pic]

1 - железнодорожный вагон; 2 - приемный бункер; 3 - щековая

дробилка;

4 - элеватор; 5 - сушильный барабан; б - дробилка; 7 - ситобурат;

8 - ленточный конвейер; 9 - отстойник; 10 - бункер сырья; 11 -

весы:

12 - смеситель шихты; 13 - бункер шихты; 14 - дюбель; 15 - циклон

ЦН-15;

16- пылеуловитель ГДП-М.

Рисунок 6.15 - Схема очистки технологических выбросов

На рисунке 6.15 показан один из вариантов принципиальной схемы

комплексной очистки технологических выбросов составных цехов (дозировочно-

смесительных отделений). Уловленная циклоном пыль возвращается в расходный

бункер соответствующего сырьевого материала. Шлам, образующийся при работе

мокрого пылеуловителя, отстаивается и высушивается, после чего может

использоваться как добавка к шихте после соответствующей корректировки ее

состава. Осветленная вода из отстойника возвращается для повторного

использования в пылеуловитель.

6.2 Обоснование выбора методов и технологической схемы

очистки выбросов цеха литья пластмасс от вредных примесей

Произведя расчеты выбросов цеха литья из пластмасс в разделе 4.1

настоящего дипломного проекта, были установлены качественные и

количественные параметры вредных веществ в выбросах при литье пластмасс

(таблица 4.1).

Сравнив данные расчетов выбросов за 2002 год и предельно-допустимые

выбросы, установленные для цеха при разработке проекта ПДВ для предприятия,

выяснилось, что превышение ПДВ происходит по валовым выбросам пыли

органической:

- пыль полиамида в 5 раз;

- пыль полипропилена в 12 раз;

- пыль полистирола – 8 раз.

Превышение ПДВ по газовым выбросам незначительно, поэтому

разработка и внедрение систем очистки газов не представляется необходимой.

Рассмотрев различные способы очистки промышленных выбросов и на

основании выше приведенных данных, учитывая небольшие масштабы производства

предлагается в цехе литья из пластмасс установить новые сети принудительной

воздушной вентиляции (включая, местные отсосы на рабочих местах) с

установкой циклона, типа ЦОЛ.

Эффективность циклона ЦОЛ составляет 70 – 85 % [ , стр.48].

После очистки концентрация пыли в выбросах цеха снизится и будет

находится в пределах показателя ПДВ или будет превышать его незначительно.

6.3 Описание технологической схемы очистки выбросов

цеха литья пластмасс

В цехе литья пластмасс основными источниками загрязнения

атмосферного воздуха являются термопластавтоматы в количестве 12 штук и

сушильные шкафы, в которых ведется подготовка материала к переработке.

Исходя из многочисленности оборудования, его расстановки на

территории цеха, целесообразнее было разделить воздухопроводы на 2 сети,

расположенные на 3 метрах над уровнем пола цеха.

Процесс движения воздуха осуществляет вентилятор, подобранный по

расходу воздуха в сети и ориентировочному давлению вентилятора.

Загрязненный воздух от термопластавтомата удаляется через вытяжной

зонт установленный в зоне впрыска ротора инжекции и по сети воздухопровода

тангенциально попадает через входную трубу циклона в его корпус.

В результате действия центробежных сил частицы пыли перемещающиеся

в пристенную область корпуса циклона, участвуют в нисходящем вращательном

движении газового потока и вместе с частью газов попадают через

пылевыпускное отверстие в бункер циклона. В бункере циклона частицы пыли

отделяются от газов под действием сил инерции, возникающих из-за того, что

газы изменяют направление своего движения на 1800. После этого часть газов,

попавшая в бункер циклона, возвращается в корпус циклона через центральную

часть пылевыпускного отверстия, образуя восходящий вращательный вихрь.

Очищенные газы удаляются из корпуса циклона через выхлопную трубу.

К нижней части бункера присоединяется пылевой затвор, при помощи

которого происходит удаление массы пыли из аппарата.

6.4 Подбор и расчет технологического оборудования

Вентиляционную систему из-за многочисленности источников выбросов

загрязняющих веществ целесообразнее разделить на две сети для повышения

эффективности очистки вентсистемы от загрязняющих веществ.

6.4.1 Подбор и расчет технологического оборудования

сети №1 вентсистемы цеха литья из пластмасс

Участок АБ

По расходу воздуха Q, скорости воздушного потока V, по номограмме [

, стр.322], определяем диаметр воздухопровода Д:

Q = 1800 м3/ч

Vрек = Vфакт = 9 м/с

Дрек = 200 мм

Дфакт = 280 мм

1 Длина конфузора Lк:

Lк = ( b – Д) / (2 tg (/2), мм

(6.22)

где: b - наибольший длина стороны конфузора, мм;

Д – фактический диаметр воздухопровода, мм;

( - угол раскрытия конфузора; принимаем ( = 600

Lк = ( 500 – 280) / (2 tg 60/2) = 256,5 мм

2 Длина отвода 1 – Lо1:

( х ( х n х Д

Lо = -----------------, мм

(6.23)

1800

где: - угол поворота отвода;

Rк

n = ----- = 1 (3 ( 2

(6.24)

Д

3,14 х 90 х 2 х 280

Lо = -------------------------- = 879,2 мм

1800

3 Длина отвода №2 – Lо2: ( = 900

Lо2 = Lо1, т.к. (1 =(2 = 900

Lо2 = 879,2 мм

4 Общая длина участка АБ – LАБ:

LАБ = Lк + 1150 + Lо1 + 2200 + Lо2 + 2750 =

256,5 + 1150 + 879,2 + 2200 + 879,2 + 2750 = 8114,9

мм = 8,12 м

5 Сопротивление участка - (АБ:

(АБ = (к + (о1 + (о2 + (Тп

а) (к: Lк/Д = 256,5 / 280 = 0,9 ( 1 по [ , стр. 332]: (к = 0,11

б) (о1: (1 = 900 Rк = 2Д, то по [ , стр.329]: (о1 = 0,15

в) (о2: (2 = 900 Rк = 2Д, то по [ , стр.329]: (о2 = 0,15

г) (Тп: VБб / VАБ = 9,7 / 9,8 ( 1 ДАБ / ДБб = 280 / 250 ( 1, по [

, стр.330]:

(Тп=0,45

(АБ = 0,11 + 0,15 + 0,15 + 0,45 = 0,86

6 Потери давления на участке АБ – НАБ:

НАБ = LАБ х R + (АБ х Ндоп, Па

(6.25)

где: R и Ндоп – находятся по номограмме: R = 2,69 Па/м

Ндоп = 53,08 Па

НАБ = 8,12 х 2,69 + 0,86 х 53,08 = 67,49 Па

Участок Бб:

Q = 1450 м3/ч, по номограмме:

Vрек = 9 м/с Vфакт = 9,7 м/с

Дрек = 200 мм Дфакт = 250 мм

1 Длина конфузора Lк:

Lк = ( 500 – 250) / (2 tg 60/2) = 217,4 мм

2 Длина отвода 1 – Lо1: ( = 900

3,14 х 90 х 2 х 250

Lо1 = -------------------------- = 785 мм

1800

3 Длина отвода №2 – Lо2: ( = 600

3,14 х 60 х 2 х 250

Lо2 = -------------------------- = 523,3 мм

1800

4 Общая длина участка Бб – LБб:

LБб = Lк + 1030 + Lо1 + 2200 + Lо2 =

217,4 + 1030 + 785 + 2200 + 523,3 = 4755,7 мм = 4,76 м

5 Сопротивление участка - (Бб:

(Бб = (к + (о1 + (о2 + (Тб

а) (к: Lк/Д = 217,4 / 250 = 0,86 ( 1 по [ , стр. 332]: (к = 0,11

б) (о1: (1 = 900 Rк = 2Д, то по [ , стр.329]: (о1 = 0,15

в) (о2: (2 = 600 Rк = 2Д, то по [ , стр.329]: (о2 = 0,12

г) (Тб: VБб / VАБ = 9,7 / 9,8 ( 1 ДАБ / ДБб = 280 / 250 ( 1, по [

, стр.330]:

(Тб=0,15

(Бб = 0,11 + 0,15 + 0,12 + 0,15 = 0,53

6 Потери давления на участке Бб – НБб:

НБб = LБб х R + (Бб х Ндоп, Па

где: R и Ндоп – находятся по номограмме: R = 3,64 Па/м

Ндоп = 53,08 Па

НБб = 4,76 х 3,64 + 0,53 х 53,08 = 45,46 Па

Участок БВ:

Q = 1800 + 1450 = 3250 м3/ч

Vрек = 9,5 м/с Vфакт = 9,7 м/с

Дрек = Дфакт = 355 мм

1 Общая длина участка БВ – LБВ:

LБВ = 2000 мм = 2 м

2 Сопротивление участка - (БВ:

(БВ = (Тп

а) (Тп: VВв / VБВ = 9,9 / 9,7 = 1,02 ( 1

ДБВ / ДБб = 355 / 280 = 1,26 ( 1,3 , по [ , стр.330]:

(Тп=0,2

(БВ = 0,2

3 Потери давления на участке БВ – НБВ:

НБВ = LБВ х R + (БВ х Ндоп, Па

где: R и Ндоп – находятся по номограмме: R = 2,57 Па/м

Ндоп = 57,72 Па

НБВ = 2 х 2,57 + 0,2 х 57,72 = 16,684 Па

Участок Вв:

Q = 1800 м3/ч, по номограмме:

Vрек = 9 м/с Vфакт = 9,9 м/с

Дрек = 200 мм Дфакт = 280 мм

1 Длина конфузора Lк:

Lк = ( 500 – 280) / (2 tg 60/2) = 256,5 мм

2 Длина отвода 1 – Lо1: ( = 900

3,14 х 90 х 2 х 280

Lо1 = -------------------------- = 879,2 мм

1800

3 Длина отвода №2 – Lо2: ( = 600

3,14 х 60 х 2 х 280

Lо2 = -------------------------- = 586,13 мм

1800

4 Общая длина участка Вв – LВв:

LВв = Lк + 1050 + Lо1 + 2200 + Lо2 =

256,5 + 1050 + 879,2 + 2200 + 586,13 = 4971,83 мм =

4,97 м

5 Сопротивление участка - (Вв:

(Вв = (к + (о1 + (о2 + (Тб

а) (к: Lк/Д = 256,5 / 280 = 0,9 ( 1 по [ , стр. 332]: (к = 0,11

б) (о1: (1 = 900 Rк = 2Д, то по [ , стр.329]: (о1 = 0,15

в) (о2: (2 = 600 Rк = 2Д, то по [ , стр.329]: (о2 = 0,12

г) (Тб: VВв / VБВ = 9,9 / 9,7 ( 1 ДБВ / ДВв = 355 / 280 ( 1,3 ,

по [ , стр.330]:

(Тб=0,34

(Вв = 0,11 + 0,15 + 0,12 + 0,34 = 0,72

6 Потери давления на участке Вв – НВв:

НВв = LВв х R + (Вв х Ндоп, Па

где: R и Ндоп – находятся по номограмме: R = 3 Па/м

Ндоп = 60,04 Па

НВв = 4,97 х 3 + 0,72 х 60,04 = 58,14 Па (Вв = 0,11 + 0,15 + 0,12 +

0,34 = 0,72

Участок ВГ

Q = 3250 + 1450 = 4700 м3/ч

Vрек = 10 м/с Vфакт = 10,4 м/с

Дрек = Дфакт = 400 мм

1 Общая длина участка ВГ – LВГ:

LВГ = 3200 мм = 3,2 м

2 Сопротивление участка - (ВГ:

(ВГ = (Тп

а) (Тп: VГг / VВГ = 9,7 / 10,4 = 0,93

ДВГ / ДГг = 400 / 250 = 1,6, по [ , стр.330]: (Тп=0,27

(ВГ = 0,27

3 Потери давления на участке ВГ – НВГ:

НВГ = LВГ х R + (ВГ х Ндоп, Па

где: R и Ндоп – находятся по номограмме: R = 2,2 Па/м

Ндоп = 57,72 Па

НВГ = 3,2 х 2,2 + 0,27 х 57,72 = 22,62 Па

Участок Гг

Q = 1450 м3/ч, по номограмме:

Vрек = 9 м/с Vфакт = 9,7 м/с

Дрек = 200 мм Дфакт = 250 мм

1 Длина конфузора Lк:

Lк = ( 500 – 250) / (2 tg 60/2) = 217,4 мм

2 Длина отвода 1 – Lо1: ( = 900

3,14 х 90 х 2 х 250

Lо1 = -------------------------- = 785 мм

1800

3 Длина отвода №2 – Lо2: ( = 600

3,14 х 60 х 2 х 250

Lо2 = -------------------------- = 523,3 мм

1800

4 Общая длина участка Гг – LГг:

LГг = Lк + 650 + Lо1 + 2200 + Lо2 =

217,4 + 650 + 785 + 2200 + 523,3 = 4375,7 мм = 4,38 м

5 Сопротивление участка - (Гг:

(Гг = (к + (о1 + (о2 + (Тб

а) (к: Lк/Д = 217,4 / 250 = 0,86 ( 1 по [ , стр. 332]: (к = 0,11

б) (о1: (1 = 900 Rк = 2Д, то по [ , стр.329]: (о1 = 0,15

в) (о2: (2 = 600 Rк = 2Д, то по [ , стр.329]: (о2 = 0,12

г) (Тб: VГг / VВГ = 9,7 / 10,4 = 0,93 ДВГ / ДГг = 400 / 250 = 1,6

, по [ , стр.330]:

(Тб= -0,1

(Гг = 0,11 + 0,15 + 0,12 –0,1 = 0,28

6 Потери давления на участке Гг – НГг:

НГг = LГг х R + (Гг х Ндоп, Па

где: R и Ндоп – находятся по номограмме: R = 3,64 Па/м

Ндоп = 53,08 Па

НГг = 4,38 х 3,64 + 0,28 х 53,08 = 30,8 Па

Участок ГД

Q = 4700 + 1450 = 6150 м3/ч

Vрек = 10,5 м/с Vфакт = 10,6 м/с

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12