Курсовая работа: Проект установки очистки выбросов котельной, работающей на угле

Время зарядки частиц измеряется долями секунды. Скорость движения частиц зависит от напряженности электрического поля и диаметра частиц. Электрофильтры бывают трубчатые и пластинчатые, которые могут быть горизонтальные и вертикальные, сухие и мокрые. Для обеспечения равномерности поступления газа на входе электрофильтра устанавливается распределительная решетка. Удаление слоя пыли осуществляется встряхивающим устройством. При этом пыль ссыпается в бункер, расположенный под электродами. Интервал между встряхивающими импульсами обычно составляет около 3 мин.

В связи с вышесказанным, больше всего подходит электрофильтр типа УГ (П) с эффективностью очистки 98%.

2.2 Подбор скруббера для очистки отходящих газов

Скрубберы Вентури являются наиболее распространенным типом мокрого пылеуловителя, обеспечивающим эффективную очистку газов от частив пыли практически любого дисперсного состава. Помимо пылеулавливания, в скруббере Вентури могут осуществляться абсорбционные и тепловые процессы/

Конструктивно скруббер Вентури представляет собой сочетание орошаемой трубы Вентури и сепаратора. Труба Вентури имеет плавное сужение на входе - конфузор и плавное расширение на выходе - диффузор. Пережим сечения трубы Вентури получил название «горловина». Такая конфигурация трубы Вентури, выполненная с оптимальными с аэродинамической точки зрения соотношениями размеров, положена в основу типоразмерного ряда аппаратов ГВПВ.

В качестве сепаратора наиболее часто используют укороченные циклоны - каплеуловители, положенные в основу типоразмерного ряда КЦТ.

Принцип действия скрубберов Вентури основан на улавливании частиц пыли, абсорбции или охлаждении газов каплями орошающей жидкости, диспергируемой самим газовым потоком в трубе Вентури.

В зависимости от физико-химических свойств улавливаемых пылей, химического состава и температуры газа выбирают режим работы скруббера Вентури. Обычно скорость газа в горловине трубы составляет , а удельное орошение - . Эффективность очистки газов зависит от гидравлического сопротивления скруббера Вентури и величины удельного орошения.

3. Расчет установки очистки выбросов котельной, работающей на угле

3.1 Составление материального баланса электрофильтра типа ЭГТ (П)

Принимаем характеристики электрофильтра типа ЭГТ (П) и отходящих газов следующим:

1. расход очищаемого газа, поступающего на первую стадию очистки,

или ;

2. расход твердого вещество ;

3. температура газа ;

4. рабочие давление в электрофильтре

5. эффективность очистки ;

Плотность газа в действительных условиях составит:

Рассчитаем массовый расход газов:

Массовый расход воздуха без примесей:

Количество твердого вещество, поступающей в бункер в час, составит:

Соответственно вместе с отходящими газами в час улетучивается 0,0052 кг твердый вещество. То есть на вторую стадию очистки поступает твердый вещество Массовый расход газов, поступающих на вторую стадию очистки, составляет:

Таблица 3

Материальный баланс электрофильтра УГ (П)

3.2 Расчет скруббера Вентури

Исходные данные:

1. расход очищаемого газа ;

2. температура воздух на входе в скруббер ;

3. разряжение газа перед скруббером

4. напор поступающей на орошение воды

Рассчитаем концентрацию загрязняющих веществ на входе в скруббер. Масса загрязняющих веществ, поступающих в скруббер в секунду, составит:

Концентрация пыли в газе на входе в скруббер составит:

Концентрация загрязняющих веществ в газе на выходе из скруббера должна составлять

Определяем требуемую степень очистки газа:

Приняв коэффициенты и , вычислим затраты энергии на очистку газа по формуле:

Удельный расход орошающей жидкости принимаем . Общее гидравлическое сопротивление скруббера определим по формуле:

Плотность газа в действительных условиях:

Объемный расход поступающего на очистку газа при действительных условиях:

Гидравлическое сопротивление циклона-каплеуловителя на основании опыта работы аналогичных установок принимается .

Гидравлическое сопротивление трубы Вентури определяем по формуле:

Температура насыщенного влагой газа на выходе из скруббера Вентури определяется по формуле:

Плотность газа на выходе из трубы Вентури:

Выбираем трубу Вентури с центральным подводом орошающей жидкости в конфузор. При этом значение коэффициента гидравлического сопротивления сухой трубы принимаем Приняв коэффициенты и , рассчитаем гидравлическое сопротивление орошаемой трубы:

Скорость газа в горловине трубы Вентури по формуле:

Объемный расход газа на выходе из трубы Вентури составит:

Диаметр горловины трубы Вентури составит:

В соответствии с типоразмерным рядом принимаем диаметр горловины трубы Вентури 155 мм. При этом длина горловины составит:

Скорость газа в горловине трубы в этом случае составит:

Принимается скорость газа в входе в конфузор и на выходе из диффузора трубы Вентури равной . При этой скорости диаметр входного сечения конфузора составит:

а диаметр выходного сечения диффузора составит:

Угол сужения конфузора принимаем . Длина конфузора составит:

Приняв угол раскрытия диффузора , найдем его длину:

Составим материальный баланс скруббера Вентури.

В трубу Вентури в час поступает: диоксида серы , монооксида углерода , оксидов азота и твердых веществ Для улавливания диоксида серы, оксидов азота и твердое вещество используем воду. При пропускании мооксида углерода через скруббер образуется диоксид углерода, который можно поглотить растворами этаноламинов. Обычно для поглощения диоксида углерода используют моноэтаноламин (МЭА) из-за его низкой стоимости, высокой реакционной способности и легкой регенерации.

Таким образом в скруббере будут протекать 3 реакции:

где -

В результате взаимодействия монооксида углерода с водой в час образуется:

На взаимодействие с монооксидом углерода в час расходуется воды:

Поскольку эффективность очистки скруббера Вентури составляет 91%, то в результате работы скруббера количество загрязняющих веществ, соответственно поглощенных орошающей жидкостью и улетучившихся в атмосферу, рассчитаем по формулам:

Например, для диоксида серы:

Аналогично находим для остальных загрязняющих веществ. Результаты расчетов представлены в таблице 5 - количество загрязненных веществ поглощенных и улетучившихся.

Таблица 5

Количество загрязненных веществ, поглощенных и улетучившихся

Количество сернистой и азотной кислот соответственно в шламовых водах составит:

Количество моноэтаноламина (МЭА), необходимого для поглощения диоксида углерода, и бикарбоната (БК), образующегося, в результате реакции, соответственно составит:

Количество воды, пошедшей на реакции, составит:

Результаты расчетов занесем в таблицу материального баланса

Таблица 6

Материальный баланс

4. Конструктивно-механический расчет

4.1 Выбор материала

Материал подбирается исходя из свойств веществ, находящихся в скруббере: отходящие газы и вода. Выбор материалов для изготовления элементов аппарата и определение его основных характеристик - предела прочности (у_в) и предела текучести (у_т), согласно общим принципам выбора материалов с учетом максимальных температур и давлений, а также с учетом свойств сред (агрессивность, коррозионность). В данном случае согласно таблице III.7 [3, c.138] допускается использовать сталь марки 08Х18Н10Т.

По таблице III.5 [3, с.185] определяем основные характеристики этой стали - предел прочности у_в = 509 МПа и предел текучести у_т = 206 МПа.

4.2 Расчет толщины обечайки

Корпус аппарата работает под давлением:

где - плотность воды, H - высота труб.

Проницаемость , среда насыщенный пар при температуре 100. Примем, что отверстия в обечайке укрепленные, сварной шов стыковой двусторонний (. Допускаемое напряжение для стали марки 08Х18Н10Т при 100 у = 130 МПа, взято из таблицы III.6 [3, ст. 138]. Примем толщину обечайки 4 мм.

4.3 Расчет опорных лап

Массу берем по сумме трубы Вентури и каплеуловителя. Технические характеристики даны в томе 2 Тимонин А.С.

Типоразмер трубы Вентури принимаем ГВПВ-0,019-400 массой 175 кг. Выбираем центробежный каплеуловитель типа КЦТ-800 массой 268 кг.

Масса аппарата составляет 443 кг.

Масса воды составляет 35 кг.

Общая масса аппарата:

Общая нагрузка на опоры:

На одну опору:

Рисунок 1 - Опорная лапа типа I

Из таблицы 29.2 [6, ст 674] принимаем опорные лапы типа I для аппаратов без теплоизоляции. Исполнение Б, опоры изготавливаются сварным исполнением.

Таблица 7

Опорные лапы типа I