•Техника защиты окружающей среды

Обеспыленный поток из центральной части элемента отводится в камеру очищенного газа. Периферийный слой газа, обогащенный пылью, через торцевое кольцо элемента отсасывается вентилятором и, пройдя пылеуловитель 6 (циклон), возвращается в камеру запыленных газов. Батарейные циклоны с прямоточными элементами дают меньшую степень очистки, чем обычные, поэтому они редко применяются как самостоятельные пылеуловители. Их чаще устанавливают в качестве предвключенныхаппаратов перед высокоэффективными пылеуловителями — электрофильтрами или рукавными фильтрами.

1.2 Выбор модели циклона, его расчёт и схема конструкции

Исходные данные:

Крекинговая установка

Для расчёта циклона необходимы следующие данные:

Объёмный расход воздуха, подлежащий обеспыливаниюQг= 11 м3/сТемпература обрабатываемого воздуха =90оСПлотность частиц ρг=2,24 г/м3Плотность пыли ρч= 1150 кг/м3Медианный размер частиц dm= 17 мкм

Начальная концентрация пыли Сн= 10 г/м3 Эффективность очистки газов ηц=87%Динамическая вязкость газа при рабочей температуре = 22,2 * 10−6 Па*сПри расчёте циклонов должна быть обеспечена необходимая эффективность при минимальных энергетических затратах (при минимальном гидравлическом сопротивлении), т. е. необходимо определять как эффективность очистки, так и потери давления. По современным представлениям, фракционные смеси улавливания пыли в циклоне подчиняются логарифмически-нормальному закону распределения (кривая фракционной эффективности аппарата η=f (dч) при построении в вероятностно- логарифмической системе координат приобретает вид прямой линии). Если дисперсный состав пыли на входе в циклон подчиняется нормальному закону распределения, то эффективность циклона может быть рассчитана с использованием метода расчёта, основанного на вероятностном подходе к процессу пылеулавливания. Для расчёта циклонов необходимы следующие данные: объёмный расход газов, подлежащих обеспыливанию при рабочих условиях, Qг, м3/ч; динамическая вязкость газа при рабочей температуре μ, Па· с; плотность газа при рабочих условиях ρг, кг/м3; дисперсный состав пыли, задаваемый медианным диаметром dm, мкм, и среднее квадратическое отклонение в функции данного распределения частиц lgσч; концентрация пыли в газах Свх, мг/м3; плотность частиц пыли ρч, кг/м3.Выбор необходимой модели циклона осуществляется с помощью графиков на рис.

6 с учётом приведённых выше исходных данных, имея ввиду, что размер пылевых частицd=17 мкм, а требуемая степень очистки воздуха от такой пыли должна быть не менее 0,99 (ε=99%). Тогда при соответствующем построении на рис.

6 определим (кривая 5), что в нашем случае можно принять конический циклон типа ЦН-15Последовательность расчёта циклона.

1. Выбрав тип циклона по табл.

3 (ниже) определяем оптимальную скорость газа в аппарате Таблица 3 — Параметры, определяющие эффективность работы циклонов конструкции

НИИОгаза

ПараметрыЦН-24ЦН-15УЦН-15ЦН-11СДК-ЦН-33СК-ЦН-34d50T, мкм8,506,004,503,652,311,95lgση0,3080,2830,3520,3520,3640,308νопт, м/с4,53,53,53,52,01,72.Рассчитываем необходимую площадь сечения циклона, исходя из его производительности по воздуху Q=39 600м3/ч (11 м3/с):= =3,14 (1)3.Определим диаметр циклона:==0,5 м (2)4.Диаметр циклона округляем до величины стандартного ряда диаметров по таблице 4 (указана ниже) Таблица 4 — Стандартный ряд диаметра циклонов

Тип циклона

Стандартный ряд диаметра циклонов

ЦН, СК, СДК0,2; 0.3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0ВЦНИИОТ0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,370; 0,455; 0,525; 0,585; 0,645; 0,695СИОТ0,703; 1,015; 1,242; 1,428; 1,593; 1,698;1,943УЦ-380,2; 0.3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5;1,6; 1,8; 2,0Гипродревпроматипа Ц0,25; 0,3; 0,375; 0,45; 0,55; 0,6; 0,675; 0,730; 0,8; 0,87; 0,95; 1,05; 1,15; 1,225; 1,32; 1,4; 1,5; 1,6ЦКТИ0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8Примем величину D=0,5 м.

5.Вычисляем действительную скорость газа в циклоне, которая не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15%: = м/с (3)6.Рассчитываем коэффициент гидравлического сопротивления циклона:

1= 151(4)где κ1- поправочный коэффициент на диаметр циклона. Выбираем по таблице 5.κ2- поправочный коэффициент на запылённость газа. Выбираем по таблице 6. Таблица 5 — Поправочный коэффициент κ1 на диаметр циклона

Диаметр циклона, мм

ЦН-11ЦН-15; ЦН-24CДК-ЦН-33; СК-ЦН-342 000,950,901,3 000,960,931,4 000,991,01,5 001,01,01,0Таблица 6 — Поправочный коэффициент κ2 на запылённость газа

Тип циклона

Поправочный коэффициент κ2 при запылённости газа, г/м3 010 204 080 120 150ЦН-1110,960,940,920,90,870,5ЦН-1510,930,920,910,90,870,86ЦН-15У10,930,920,910,890,880,87ЦН-2410,950,930,920,90,870,86CДК-ЦН-3310,810,7850,780,770,760,745СК-ЦН-3410,980,9470,930,9150,910,9СК-ЦН-34М10,990,970,95---κ3- коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу. В нашем случае κ3=0, т.к. циклон одиночный. -коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона. Индекс «с» означает, что циклон работает в гидравлической сети. Коэффициент выбираем по таблице 7. Таблица 7 — Значения коэффициентов сопротивления одиночного циклона

Тип циклонаd/DБез дополнительных устройств

С кольцевым диффузором

С выходной улиткой

С отводом 90оR/d=1,5ξцсξцпξцсξцпξцс1/d=0÷12ξцс1/d= >12ξцс

ЦН-110,59 245 250 207 215 236 677 632ЦН-15−155 163 132 140 150 161 408ЦН-15У-165 170 140 148 158 169 088ЦН-24−7 580 647 073 7580CДК-ЦН-330,33 520 600--500−560СК-ЦН-340,3 410 501 150-----Находим отклонение действительной скорости газопылевого потока от оптимальной:(5)Находим плотность газов при := 1.2932 = 0,22 кг/м3 ,(6)где — плотность воздуха при температуре очищаемого газопылевого потока, кг/м; - плотность воздуха при стандартных условиях (кг/м3 при =101,325 кПа); - стандартное значение температуры, равное 273,15 К; t- температура очищаемых газов, .Находим величину потерь давления в циклоне:==4,1 Па (7) Произведем перерасчет динамической вязкости газа носителя (воздуха) на рабочую температуру :==22,2*10−6 =15,1(9)где k- эмпирическая константа, равная для азота 107, кислорода 138, воздуха 122, водяного пара 673, диоксида углерода 255, оксида углерода 102, метана 200, этана 300, пропана 320, бутана 340. 10. По параметрам (и) характеризующим парциальную эффективность выбранного циклона согласно условиям, указанным в примечании к табл. 8, определяем значение диаметра при рабочих условиях = 4,5 = 2,8.(10)Находим параметр осаждения x:=1,1(11)Найдя соответствующее значение интеграла вероятности Ф (ч) видим, что эффективность составляет 85,99%.Такой результат позволяет использовать циклон для предварительной очистки каталитической пыли заданного состава, в чем можно убедиться, подсчитав суточный валовый выброс пыли после циклона в атмосферу:

М = 0,01 • 10 000 • 24 (1 — 0,8599) = 336,24 кг (12)Попытаемся увеличить коэффициент очистки, выбрав циклон с более высоким сопротивлением, чтобы коэффициент очистки был не ниже 99%, для чего определим требуемую величину коэффициента сопротивления:=151(= 2417

Па (13)Отечественной промышленностью такие циклоны серийно не выпускаются. Следовательно, для заданных условий выбранный циклон приемлем лишь для предварительной очистки в качестве первой ступени перед аппаратами тонкой очистки. Заключение

В данном курсовом проекте были приобретены навыки по расчету сепарационного оборудования. На основании расчетаподобран циклон ЦН-15 для очистки каталитической пыли в крекинговой установке. Принимаем 14 циклонов с с эффективностью очистки 85,99%. На основе полученных данных делаем вывод, что данный тип циклона будет первой ступенью очищения воздуха перед фильтрами тонкой очистки.

Список использованных источников

1 Алиев Г. М. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов: справочник / Алиев. — М.:Металлургия, 1986.-544 с. 2 Тимонин А. С. Инженерно-экологический справочник. Т.

1.-Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003.-917 с. 3 Белевицкий А. М. Проектирование газоочистительных сооружений/ А. М. Белевицкий. Л.:Химия, 1990.-228с.

4 Тимонин А. С. Инженерно-экологический справочник. Т.

2.-Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003.-884 с. 5 Инженерная защита окружающей среды. Учебное пособие/ Под ред. О. Г. Воробьева. — СПб.: изд-во «Лань», 2002.-288 с. 6 Тимонин А. С. Инженерно-экологический справочник. Т.

3.-Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003.-1024 с. 7 Штокман Е. А. Очистка воздуха: Учебн. пособ.- М.: Изд-во АСВ, 1998- 320 с.