Процессы и аппараты защиты окружающей среды при обращении с ТБО

6. Расчет образования загрязняющих веществ при при биотермической переработке ТБО

Рассчитываются твердые (пыль органического и минерального происхождения) и газообразные (окись углерода, толуол, ксилол, углеводороды нефти, бензол, ацетон и др.) выбросы в массовых единицах на каждый биотермический барабан или на все биобарабаны завода в единицу времени (г/с. т/год) и концентрация загрязняющих веществ в выходящий из биобарабана газах ().

Учитывая, что состав и количество выбросов зависят от состава ТБО, сезона года, активности биотермического процесса и других факторов, расчет носит ориентировочный характер.

Выбросы загрязняющих веществ от других аппаратов МПЗ рассчитываются по методике, предложенной для биобарабанов, а их количественные и качественные показатели будут определенны в ходе дальнейших исследований.

Объем выходящих из биобарабана газов определяется по формуле:

Где: - интенсивность выхода газов из биобарабана, ;

- суточная производительность биобарабана, ;

К - удельная подача воздуха в биобарабан, ;

-температура поступающего в биобарабан воздуха, К;

Т- температура выходящих газов, К;

- годовая производительность биобарабана, ;

Удельную подачу воздуха рассчитывают с учетом производительности биобарабана и интенсивности подачи воздуха вентиляторами-наездниками. Более достоверные данные получают при непосредственных замерах расхода, выходящих из биобарабана газов.

Удельная масса выбросов (кг) на 1 т ТБО определяется по формуле:

;

Где: - концентрация загрязняющего вещества в выходящих из биобарабана газах, , определяется в соответствии с существующими методами.

Ориентировочные значения концентрации загрязняющих веществ в выходящих из биобарабана приведены в табл..

Ориентировочные значения концентрации загрязняющих веществ в выходящих из биобарабана

Примечание. Приведенные в табл. 6.1 данные получены при производительности биобарабана ТБО в год. . В период проведения замеров

Если замер Vб производился непосредственно, то удельная масса выброса определяется по формуле:

Массовая концентрация выброса за единицу времени Mic (т/с) и Miгод (т/год) определяется по следующим формулам:

=0.267*

;

Для определения массы выброса всеми биобарабанами завода полученные значения Mi умножаются на количество биотермических барабанов.

Исходные данные:

Тип биотермических барабанов -- КМ-101 А;

Количество барабанов, шт -- см. Приложение 1;

Среднегодовая производительность каждого биобарабана Qб, т/год -- см. Приложение 1;

Коэффициент использования биобарабана по времени зф -- 0,8;

Удельная подача воздуха K, м/кг -- 0,3;

Температура подаваемого воздуха Т0, К (°С) -- 293 (20);

Температура выходящих газов T, K (°C) -- 323 (50);

Массовая концентрация за 1 с определяется по формуле:

Масса выбросов за год определяется по формуле:

Результаты расчетов занести в табл. 6.2.

Расчет выбросов биотермических барабанов

7. Аппараты физико-химической очистки газов. Расчет процессов и аппаратов адсорбции газов

Адсорбцией (газов) называют процесс концентрирования одной или нескольких компонентов (адсорбента) из газовой среды на поверхности раздела между газом и адсорбентом.

В качестве твердых адсорбентов применяют микропористые вещества, имеющие большую площадь поверхности на единицу массы.

При расчете и проектировании адсорбера необходимо наличие следующих исходных данных:

§ объемный расход очищаемого газа (выбросов) Q, м3/с;

§ концентрация примеси на входе адсорбера C0, кг/м3;

§ свойства очищаемого газа (температура, плотность, вязкость);

§ свойства предполагаемого типа сорбента (плотность, поглотительная способность, форма зерен и т.п.).

Методика расчёта:

1. Выбирают рабочую температуру (минимально возможную) и тип сорбента. Выбор проводится по изотерме адсорбции при данных t и co. В данной расчётной работе параметры сорбента приведены в таблице исходных данных (вариантов).

2. Рассчитывают коэффициент диффузии примеси в воздухе:

где ф - температура потока (принимаем 293К):

P - давление. Па (принимаем 105 Па):

Vma, Vmb, Ma и Mв - мольные объёмы (см3*моль) и массы (кг*кмоль) соответственно примеси (А) и воздуха (В).

Для воздуха Vmb=29.9 см3*моль: Mв=29 кг*кмоль.

3. Рассчитывают коэффициента массопередачи:

=

где D - коэффициент диффузии. м2*с:

V0 - скорость газового потока поступающего в адсорбер, принимаем V0=0,5м/с:

V - кинематическая вязкость очищаемого газа, м2/с (для воздуха, при 200С: кинематическая вязкость V= 16*10-6 м2*с.

Плотность с=1,2 кг*м3)

d1 - размер зерна сорбента. М

4. Время процесса адсорбции:

=

Где c - концентрация адсорбируемого вещества в адсорбенте равновесная с концентрацией потока c=бсn=0,16*400=64 кг*м3:

L - высота слоя адсорбента. Принимаем L=1м.

Коэффициент b определяем в зависимости от концентрации примеси на входе адсорбента c0 (кг/м3) и требуемой концентрации примеси на выходе адсорбента c1 ( табл. 7,1). Принимаем c1 =1мг*м3=10-6кг*м3

Значения коэффициента b

с1/c0=10-6/100=10-8

b=1.84

5. Минимально необходимая масса сорбента:

где б-статическая поглотительная способность сорбента в рабочих условиях. кг/кг: K3=1.2 - коэффициент запаса.

6. Коэффициент формы зёрен учитывающий неровную доступность всей поверхности зерна обдувающему потоку:

Где d3 и l3 - диаметр и длинна зерен. мм. При d3=l3 получим:

=.

7. Пористость слоя сорбента: ==0.38

Где - рк и рн - кажущаяся и насыпная плотность сорбента. кг*м3.

8. Эквивалентный диаметр зерен:

==0.0024

Где - диаметр зерен в [м]:

П - пористость слоя сорбента.

9. Коэффициент гидравлического сопротивления:

10. Критерий Рейнгольдса Re учитывающий характер потока:

===75

; ; м=19,2*10-6 Па*с

11. Определяют скорость потока газа через адсорбент в зависимости от падения давления, параметром сорбента и газа:

;

Где - - падение давления. Па.

12. Диаметр адсорбера:

=м.

13. Длинна (высота) слоя сорбента:

=84,0 м.

14. Высота аппарата: Н=(1,2…1,5)D=1,3*4,58=5,9 м.

Список используемой литературы

1. Кольцов В.Б. Процессы и аппараты защиты окружающей среды : учебник и практикум для академического бакалавриата / В.Б Кольцов, О.В. Кольцова ; под общ. ред. В.И. Каракеяна. - М. : Издательство Юрайт, 2014 - 588 с. - Серия : Бакалавр. Академический курс.

2. Будыкина Т., Емельянова С., Процессы и аппараты защиты гидросферы. Издательство Academia, 2010 - 288 с. - Серия : Высшее профессиональное образование.

3. Бобович Б.Б. Процессы и аппараты переработки отходов : Учебное пособие.

4. Вальдберг А.Ю. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. Защиты Атмосферы. М. Дрофа 2008 - 239 с.

Размещено на Allbest.ru