Расчет циклона и оценка улавливания промышленных выбросов

Размещено на http: //www. allbest. ru/

1. Теоретическая часть

1.1 Источники и состав пылевых выбросов металлургических предприятий

1.1.1 Черная металлургия

Наиболее важные источники выбросов - агломерационные фабрики, доменное, коксохимическое, сталеплавильное производства.

Агломерационные фабрики. Основными видами выбросов пыли и газов на агломерационных фабриках являются технологические и вентиляционные газы агломерационных машин.

Химический состав агломерационной пыли зависит от состава руды. Обычно пыль содержит: 40 - 50 % Fe и его оксидов, 9 - 15 % SiO2, 7 - 12 % СaO, 5 - 6 % С, 2 - 8 % Al2O3 и другие компоненты.

Дисперсный состав агломерационной пыли: 72 - 81 % частиц размером > 20 мкм, 11 - 18 % частиц размером < 10 мкм.

Для очистки агломерационных газов применяют батарейные циклоны, центробежные скрубберы, скрубберы Вентури, сухие электрофильтры.

Доменное производство. В доменном производстве очистке подвергают доменный газ, используемый в качестве топлива.

Примерный химический состав пыли доменного газа: 6,02 % FeO, 12,9 % Fe2O3, 14,6 % SiO2, 4,35 % Al2O3, 4,35 % MgO, 11,85 % СaO, 0,74 % S, 3,75 % MnO.

Примерный дисперсный состав пыли доменного газа: 34,5 % частиц размером > 200 мкм, 12,3 % частиц размером 200 - 100 мкм, 19 % частиц размером 100 - 60 мкм, 25 % частиц размером 60 - 20 мкм, 7,5 % частиц размером 20 - 10 мкм, 1,65 % частиц размером 10 - 1 мкм, 0,05 % частиц размером < 1 мкм.

Для улавливания пыли из доменного газа применяют многоступенчатую очистку:

- грубая очистка в сухих пылеуловителях типа пылевых мешков;

- полутонкая очистка в мокрых пылеуловителях (полых скрубберах и скрубберах Вентури);

- тонкая очистка в дроссельной группе или мокрых электрофильтрах.

Коксохимическое производство. При производстве кокса образуется коксовый газ, содержащий ценные пары масел и ароматических углеводородов, аммиак, сернистые соединения и др. Очистку газа от этих примесей и их извлечение осуществляют в скрубберах промывкой различными поглощающими растворами.

Сталеплавильное производство. Используются мартеновские, конверторные и электросталеплавильные печи. Газы печей выносят большое количество пыли.

Примерный состав пыли газов мартеновских печей: 92,7 % Fe2O3, 0,9 % Al2O3, 1,65 % СaO, 0,9 % MgO, 1,1 % MnО, 0,8 % SiO2.

Пыль конверторных газов содержит 60 - 70 % Fe и его оксидов, 5 - 17 % СaO, 0,7 - 3 % SiO2.

Пыль электросталеплавильных печей содержит, в основном, оксиды железа.

Газы мартеновских, конверторных и электросталеплавильных печей охлаждают в котлах-утилизаторах и очищают по двум схемам: сухая очистка в электрофильтрах или мокрая - в скрубберах Вентури.

1.1.2 Цветная металлургия

Пыль содержащаяся в технологических и вентиляционных газах заводов цветной металлургии, делится на две основные группы: механическая пыль и возгоны. Эффективное улавливание возгонов возможно лишь при использовании средств тонкого пылеулавливания. Во многих случаях газы, содержащие SO2 и SO3, используют для получения серной кислоты.

Свинцовые заводы. На свинцовых заводах очищают в основном технологические газы агломерационных машин, шахтных печей, купеляционных печей и шлаковозгонки. Газы отличаются высоким содержанием свинцовой возгонной пыли и низким содержанием SO2. Тонкую очистку газов свинцовых заводов осуществляют в рукавных фильтрах.

Цинковые заводы. На цинковых заводах основными видами технологических газов, очищаемых от пыли являются газы обжиговых печей кипящего слоя и газы трубчатых печей. Газы печей КС проходят систему грубой очистки от пыли в циклонах и охлаждение в котлах-утилизаторах, после чего их очищают в сухих электрофильтрах. Кроме того эти газы, используемые для производства H2SO4 дополнительно очищают от тумана серной кислоты в мокрых электрофильтрах. Газы трубчатых печей очищают в рукавных фильтрах, предварительно пропуская их через пылевую камеру и охлаждаемые воздухом поверхностные холодильники.

Медеплавильные заводы. На медеплавильных заводах основными видами технологических газов, очищаемых от пыли являются газы обжиговых печей, шахтных печей, электропечей, печей факельной плавки, отражательных печей, конверторов, сушилок концентратов и гранул. Газы охлаждают в котлах-утилизаторах, после чего подвергают грубой очистке (в пылевых камерах и циклонах), а затем тонкой очистке в сухих электрофильтрах.

Перед сухими электрофильтрами устанавливают полый скруббер для кондиционирования газов. Очищенные газы направляют на получение H2SO4 с дополнительной очисткой в мокрых электрофильтрах.

Никелевые заводы. Основные технологические газы, очищаемые от пыли на никелевых заводах - это газы спекательных машин, шахтных печей, электропечей для переработки руд и концентратов, конверторов и печей КС для обжига никелевого концентрата. Пыли технологических газов никелевых заводов практически не содержат возгонов, а их частицы относительно крупны.

Газы спекательных машин, шахтных печей и электропечей для переработки руд и концентратов охлаждают в котлах-утилизаторах, очищают в испарительных скрубберах и дочищают в батарейных циклонах. Газы конверторов и печей КС для обжига никелевого концентрата после очистки в сухих электрофильтрах для улавливания никелевой пыли используют для получения H2SO4.

Оловянные заводы. Основные виды очищаемых от пыли технологических газов на оловянных заводах: в плавильных цехах - газы отражательных печей, электропечей и шахтных печей, в цехах обжига - газы обжиговых печей, в цехах рафинирования - газы рафинировочных котлов и отражательных печей. Наиболее широко применяются на оловянных заводах для тонкой очистки сухие электрофильтры с предварительным охлаждением и увлажнением в скрубберах.

Ртутные заводы. Обжиг мелких ртутных руд в трубчатых печах сопровождается значительным выносом пыли. Осаждение большого количества пыли в конденсаторах вместе с металлической ртутью затрудняет последующие процессы выделения ртути. Поэтому газы перед поступлением в конденсаторы должны быть возможно более полно очищены от пыли. На большинстве ртутных заводов газы очищают от пыли по схеме пылевая камера - батарейный циклон.

Производство алюминия. При электролитическом получении алюминия анодные газы, выделяющиеся из ванн, содержат газообразные примеси - HF, СО, а также смолистые погоны и пыль, в состав которой входят глинозем и криолит. В смолистых погонах содержится 3,4-бензопирен. Концентрации этих веществ зависят от типа электролизера, вида анодов, способа загрузки глинозема и др. Газы электролизеров очищают от газообразного HF, пыли и смолистых веществ в полых скрубберах с циклонными каплеуловителями, орошаемых слабым содовым раствором. В ряде схем газы предварительно очищают от пыли и смолистых веществ в электрофильтрах.

Магниевое производство. Пыль производства магия сильно гигроскопична и сыпуча только в сухом виде при температуре свыше 100 0С.

Во всех технологических газах (газах трубчатых печей, хлораторов, печей КС, катодных отсосов электролизеров) значительная часть пыли представляет собой возгоны. Для ее улавливания применяют последовательную пылевую камеру и батарейный циклон.

1.2 Методы очистки пылевых выбросов, критерии выбора пылеулавливающих аппаратов

1.2.1 Циклоны

Циклоны - наиболее распространенные аппараты газоочистки, широко применяемые для отделения пыли от газов и воздуха (в том числе и аспирационного). Применяются на предприятиях черной и цветной металлургии, химической и нефтяной промышленности, промышленности строительных материалов, в энергетике и др.

В основном рекомендуется использовать их для предварительной очистки газов и устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например, фильтрами). В ряде случаев достигаемая циклонами эффективность очистки оказывается достаточной для выброса газов или воздуха в атмосферу.

Основными элементами циклонов являются корпус, выхлопная труба и бункер. Запыленный газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок, приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и выхлопной трубой. Уловленная пыль ссыпается в бункер, а очищенный газ выбрасывается через выхлопную трубу в камеру очищенного газа.

Конструктивная особенность батарейных циклонов состоит в том, что закручивание газового потока и улавливание пыли в них обеспечивается размещенными в корпусе аппарата циклонными элементами.

В зависимости от производительности циклоны можно устанавливать по одному (одиночное исполнение) или объединять в группы из двух, четырех, шести или восьми циклонов (групповое исполнение).

Одиночные циклоны изготовляют с «левым» и «правым» вращением газового потока. Обычно «правым» принято называть вращение потока в циклоне по часовой стрелке (если смотреть со стороны выхлопной трубы), «левым» - вращение потока против часовой стрелки. Направление вращения выбирают, исходя из условий компоновки циклона в схеме, а также расположения циклонов в группе.

Расчетная эффективность очистки может быть достигнута при условии соответствия между типоразмером циклона и его производительностью, а также при соблюдении правил эксплуатации циклона.

Степень очистки газов от пыли в циклонах составляет для частиц диаметром 5 мкм 30 - 85 %, диаметром 10 мкм - 70 - 95 %, диаметром 20 мкм - 95 - 99 %.

В батарейных циклонах степень очистки газа в несколько меньшей степени зависит от размера частиц: для размеров частиц 5, 10 и 20 мкм она составляет соответственно 65 - 85 %, 85 - 90 % и 90 - 95 %.

К достоинствам циклонов относятся простота конструкции, компактность, небольшие капиталовложения, отсутствие движущихся частей, возможность обработки химически агрессивных сред.

К недостаткам циклонов относятся сравнительно высокое гидравлическое сопротивление (400 - 700 Па), невысокая степень улавливания частиц размером менее 10 мкм, механическое истирание корпуса аппарата твердыми частицами, чувствительность к колебанию нагрузки по газу.

1.2.2 Электрофильтры

Осаждение дисперсных твердых и жидких частиц в электрическом поле позволяет эффективно очистить газ от очень мелких частиц. Оно основано на ионизации молекул газа электрическим разрядом.

По форме электродов электрофильтры делятся на трубчатые и пластинчатые, а в зависимости от вида удаляемых из газа частиц - на сухие и мокрые.

Трубчатый электрофильтр представляет собой аппарат, в котором расположены осадительные электроды, выполненные виде труб диаметром 0,15 - 0,3 м и длиной 3 - 4 м. По оси труб проходят коронирующие электроды из проволоки диаметром 1,5 - 2 мм, которые подвешены к раме, опирающейся на изоляторы. Коронирующие электроды присоединяют к отрицательному полюсу источника тока, а осадительные - к положительному. Запыленный газ входит в аппарат через штуцер внизу и далее двигается внутри труб. Образующиеся в области «короны» положительно зараженные ионы движутся к коронирующему электроду и нейтрализуются на нем. Отрицательно заряженные ионы и свободные электроны перемещаются к осадительному электроду. Соприкасаясь со встречными пылинками и капельками, находящимися в газе, они сообщают им свой заряд и увлекают к осадительному электроду. В результате дисперсные частицы оседают на осадительном электроде. Некоторая, очень небольшая, часть частиц, столкнувшихся с положительно заряженными ионами в области «короны», оседает на коронирующем электроде. Очищенный газ выходит из аппарата через штуцер вверху. В сухих электрофильтрах пыль удаляется периодически путем встряхивания электродов с помощью специального устройства. В мокрых электрофильтрах осевшие частицы удаляются периодически ил непрерывно промывкой внутренней поверхности электродов водой.

Аналогично устроены и работают пластинчатые электрофильтры. Основное отличие их от трубчатых состоит в том, что осадительные электроды выполнены в виде прямоугольных пластин или сеток, натянутых на рамы.

Пластинчатые электрофильтры более компактны, чем трубчатые, с них легче удаляется пыль. В свою очередь трубчатые электрофильтры более производительны и обеспечивают лучшее отделение трудноулавливаемых пылей и туманов.

К достоинствам электрофильтров относят высокую степень очистки газа (95 - 99 %), небольшое по сравнению с другими аппаратами газоочистки гидравлическое сопротивление (150 - 200 Па).

К недостаткам электрофильтров относят высокую стоимость, сложность в эксплуатации, непригодность для очистки газов от частиц с малым электросопротивлением.

1.2.3 Фильтры

В зависимости от типа фильтровальной перегородки различают следующие фильтры для очистки газов:

- с гибкими пористыми перегородками из природных, синтетических и минеральных волокон (тканевые материалы), нетканых волокнистых материалов (войлок, картон), металлоткани и т.п.;

- с полужесткими пористыми перегородками (слои из волокон, металлических сеток и др.);

- с жесткими пористыми перегородками (из керамики, пластмасс, спеченных или спрессованных металлических порошков);

- с зернистыми перегородками (слой кокса, гравия, песка и др.).

Выбор фильтровальной перегородки определяется размером дисперсных частиц, температурой газа, его химическими свойствами, а также допустимым гидравлическим сопротивлением.

Рукавный фильтр (фильтр с гибкими пористыми перегородками) представляет собой корпус, в котором находятся тканевые мешки (рукава). Нижние открытые концы рукавов закреплены на патрубках трубной решетки. Верхние закрытые концы рукавов подвешены на общей раме. Запыленный газ вводится в аппарат через штуцер и попадает внутрь рукавов. Проходя через ткань, из которой сделаны рукава, газ очищается от пыли и выводится через верхний штуцер. Пыль осаждается на внутренней поверхности и в порах ткани, при этом гидравлическое сопротивление возрастает. Когда оно достигает максимально допустимого значения, рукава очищают. Для этого их встряхивают с помощью специального устройства, пыль падает в разгрузочный бункер и удаляется из аппарата шнеком. Кроме того, рукава продувают воздухом, подаваемым с наружной стороны, т.е. в направлении обратном движению очищаемого газа. Для того, чтобы рукава при продувке не сплющивались, они снабжены кольцами жесткости. Чтобы обеспечить непрерывность процесса газоочистки, рукавные фильтры делают состоящими из нескольких секций: пока в одних секциях происходит фильтрование, в других проводится регенерация рукавов.

Для изготовления рукавов обычно используют хлопчатобумажные и шерстяные ткани.

Основным достоинством рукавных фильтров является высокая степень очистки газов от тонкодисперсной пыли (частицы размером 1 мкм улавливаются на 98 - 99 %.

К недостаткам относятся высокое гидравлическое сопротивление (до 2500 Па), сравнительно быстрый износ ткани и закупоривание пор, непригодность для очистки влажных газов, имеющих высокую температуру.

1.2.4 Мокрая очистка газов

Мокрую очистку газов применяют для очистки газов от пыли или тумана. В качестве промывной жидкости обычно используют воду, реже - водные растворы соды, серной кислоты и других веществ. Поверхностью контакта фаз между газом и жидкостью может являться поверхность стекающей жидкой пленки (насадочные и центробежные скрубберы), поверхность капель (полые скрубберы, скрубберы Вентури), пузырьков газа (барботажные пылеуловители).

Простейшими аппаратами мокрой очистки и одновременно охлаждения газов являются полые скрубберы - вертикальные колонны круглого или прямоугольного сечения. Колонна орошается водой, которая разбрызгивается через форсунки. Запыленный газ может подается снизу колонны. Жидкость с уловленной пылью выводится из конического днища. Степень улавливания пыли в полых скрубберах тем больше, чем больше расход орошающей жидкости, запыленность газа и размер частиц пыли, но обычно не превышает 60 - 75 %. Гидравлическое сопротивление полых скрубберов невелико и составляет 150 - 250 Па.

В насадочных скрубберах сечение колонны заполнено насадкой, по которой виде пленки стекает жидкость. Противотоком к ней движется газ. Для очистки запыленных газов используют регулярную насадку с крупными элементами или хордовую насадку. Гидравлическое сопротивление насадочных скрубберов невелико (200 - 300 Па), хотя больше, чем полых скрубберов. В них обычно улавливается 70 % частиц размером 2 - 5 мкм, более крупная пыль улавливается на 80 - 90 %. Частицы размером 1 мкм и менее улавливаются плохо.

В центробежных скрубберах процесс мокрой очистки интенсифицируется благодаря проведению его в поле центробежных сил. Гидравлическое сопротивление центробежных скрубберов составляет 500 - 800 Па. Степень улавливания пыли больше, чем насадочных скрубберах: частицы размером 2 - 5 мкм улавливаются примерно на 90 %, а размером 15 - 20 мкм - более чем на 95 %.

Барботажные пылеуловители используют для очистки сильно запыленных газов. В таких аппаратах жидкость, взаимодействующая с газом, приводится в состояние подвижной пены, что обеспечивает большую поверхность контакта фаз. Гидравлическое сопротивление барботажных пылеуловителей составляет 50 - 1000 Па.

Пыль с частицами размером более 20 - 30 мкм улавливается в барботажных пылеуловителях практически полностью. Частицы размером 5 мкм улавливаются на 80 - 90 %. Частицы меньших размеров улавливаются хуже, особенно в случае гидрофобной пыли.

Скрубберы Вентури применяются для очистки газов от пылей с преимущественным содержанием фракций мелких частиц. Запыленный газ вводится через конфузор в трубу Вентури. Через отверстия в стенке конфузора туда впрыскивается вода с помощью распределительного устройства. В горловине трубы скорость газа достигает порядка 100 м/с.Сталкиваясь с газовым потоком, вода распыляется на мелкие капли. Высокая степень турбулентности газового потока способствует коагуляции пылинок с каплями жидкости. Относительно крупные капли жидкости вместе с поглощенными частичками проходят через диффузор трубы Вентури, где их скорость снижается до 20 - 25 м/с, и попадают в циклонный сепаратор. Здесь капли под действием центробежной силы отделяются от газа и виде суспензии удаляются из нижней конической части. Гидравлическое сопротивление скруббера Вентури больше у других аппаратов мокрой очистки: 3000 - 7000 Па. Однако в скрубберах этого типа эффективно улавливаются весьма мелкие частицы: на 95 - 99 % - твердые частицы размером 1 - 2 мкм и капельки тумана диаметром 0,2 - 1 мкм.

2. Основная часть

2.1 Оценка улавливания промышленных выбросов. Расчет циклона

Для очистки воздуха от твердых взвешенных частиц на промышленных предприятиях широко используются циклоны. Циклон представляет собой цилиндрический резервуар с конусом внизу. Неочищенный воздух поступает внутрь цилиндра в его верхней части, где воздушный поток закручивается вокруг центральный трубы. Под действием центробежной силы твердые пылевые частицы удаляются о стенки, и, теряя свою энергию, падают в нижнюю половину конусообразной части циклона, где располагается пылесборник. Хотя воздушный поток и теряет свою мощность, его давление остается постоянный за счет сужения поперечного сечения в нижней части циклона. Очищенный воздух по центральной трубе удаляется в атмосферу или поступает в другое устройство, предназначенное для более тонкой очистки.

Исходные данные для расчета циклона приведены в таблице 1.

Таблица 1 Исходные данные для расчет циклона

Параметр	Единица измерения	Значение
Наименование оборудования	-	Электролизер алюминия
Объем очищаемого газа Q	м3/с	5
Плотность газа при рабочих условиях с	кг/м3	1,29
Вязкость при рабочей температуре м	Па?с	17,3?10-6
Медианный диаметр частиц dм	мкм	10
Среднее квадратичное отклонение в функции распределения частиц по размерам lgд	-	0,352
Входная концентрация пыли Свх	г/м3	1
Плотность частиц пыли сч	кг/м3	2700
Эффективность очистки з	-	0,85

Выбираем циклон, для которого диаметр частиц пыли ориентировочно:

(2.1)

где dм - медианный диаметр размера частиц, который представляет такой размер, при котором количество частиц крупнее dм, равно количеству частиц мельче dм;

- диаметр частиц, улавливаемых в аппарате на 50 % (приложение 5).

Принимаем циклон СДК-ЦН-33, для которого .

Для выбранного типа циклона условие (2.1) выполняется:

По выбранному типу циклона, определяем оптимальную скорость движения газа щопт в сечении циклона диаметром D.

Для циклона СДК-ЦН-33:

щопт = 2,0 м/с (приложение 1)

Рассчитываем диаметр циклона D, по формуле:

(2.2)

Полученное значение D округляем до ближайшего типового значения внутреннего диаметра циклона.

Типовое значение внутренних диаметров D, мм: 200, 300, 400, 500, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1800, 2000, 2400, 3000.

Ближайшее типовое значение внутреннего диаметра циклона:

Dтип = 1800 мм

По диаметру циклона находим действительную скорость движения газа в циклоне по формуле:

(2.3)

где n = 1 - число циклонов.

Действительная скорость движения газа в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15 %.

Для выбранного нами циклона отклонение действительной скорости газа от оптимальной составляет:

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления точного циклона:

(2.4)

где k1 = 1,0 - поправочный коэффициент, учитывающий диаметр циклона (приложение 2);

k2 = 0,981 - поправочный коэффициент, учитывающий запыленность газа (приложение 3);

ж500 = 520 - коэффициент гидравлического сопротивления циклона диаметром 500 мм (приложение 4).

Определяем значение гидравлического сопротивления циклона по формуле:

 (2.5)

где с - плотность газа в расчетном сечении аппарата;

? - действительная скорость газа в расчетном сечении аппарата.

Определяем эффективность очистки газов в циклоне по формуле:

(2.6)

где (2.7)

(2.8)

lgдт - среднеквадратичное отклонение распределения фракционной эффективности циклона.

Для циклона СДК-ЦН-33 lgдт = 0,364 (приложение 5).

Значения , приведенные в приложении 5, определены по условиям работы типового циклона, для которого справедливы следующие значения:

Dт = 0,6 м

счт = 1930 кг/м3

мт = 22,2?106 Па?с

щт = 3,5 м/с

В случае отклонений условий работы циклона от типовых:

(2.9)

Полученное значение d50 должно быть меньше значения, требуемого по условиям допустимого выброса пыли в атмосферу. В противном случае необходимо выбрать другой тип циклона с большим значением коэффициента гидравлического сопротивления.

Для циклона СДК-ЦН-33 с D = 1,8 м условие выполняется:

Концентрация пыли на выходе из циклона определяется по формуле:

(2.10)

В ходе расчета выбран циклон СДК-ЦН-33 с диаметром D = 1800 мм.

По приложению 6 рассчитываем размеры выбранного циклона СДК-ЦН-33 с диаметром D = 1800 мм. Расчеты сведены в таблицу 2.

Таблица 2 Размеры выбранных циклонов СДК-ЦН-33 с диаметром D = 1800 мм

Параметр	Единица измерения	Значение
Внутренний диаметр циклона D	мм	1800
Высота цилиндрической части циклона Нц	мм	0,535?1800 = 963
Высота конической части циклона Нк	мм	3,0?1800 = 5400
Внутренний диаметр выхлопной трубы d	мм	0,334?1800 = 601
Внутренний диаметр пылевыпускного устройства d1	мм	0,334?1800 = 601
Ширина входного патрубка b	мм	0,264?1800 = 475
Высота внешней части выхлопной трубы hв	мм	0,25?1800 = 450
Высота установки фланца hфл	мм	0,1?1800 = 180
Высота входного патрубка a	мм	0,535?1800 = 963
Длина входного патрубка l	мм	0,6?1800 = 1080
Величина заглубления выхлопной трубы hт	мм	0,535?1800 = 963
Текущий радиус улитки с		900 + 76?

2.2 Расчет класса предприятия по степени воздействия на атмосферный воздух

Таблица 3 Исходные данные для расчета класса предприятия по степени воздействия на атмосферный воздух

Параметр	Единица измерения	Значение
Высота источника над уровнем земли Н	м	10
Диаметр устья источника D	м	0,4
Объем выбрасываемой из источника газовоздушной смеси V	м3/с	6
Количество вещества, выбрасываемого источником M:
- уксусная кислота	г/с	4,8

По степени воздействия на атмосферный воздух источники выбросов подразделяют на 6 классов: IА-V (по степени убывания). Отнесение того или иного источника выброса к определенному классу производится через расчет параметров R и ТПВ. Параметр разбавления R приближенно показывает, во сколько раз нужно разбавить чистым воздухом выбрасываемую смесь для того, чтобы концентрация примеси в ней стала равной ПДКм.р.:

 (2.11)

где D - диаметр устья источника;

H - высота источника над уровнем земли;

ПДКм.р. = 0,2 мг/м3 - максимальная разовая предельно допустимая концентрация вещества (уксусная кислота);

C - концентрация вещества в устье источника, мг/м3;

(2.12)

М - количество вещества, выбрасываемого источником;

V - объем выбрасываемой из источника газовоздушной смеси.

Параметр требуемого потребления воздуха (ТПВ) показывает расход чистого воздуха, который требуется для разбавления выбросов до концентрации, соответствующих предельно допустимым:

(2.13)

где ПДКм.р. = 0,2 мг/м3 - максимальная разовая предельно допустимая концентрация вещества (уксусная кислота);

M - количество вещества, выбрасываемого из циклона.

Расчетные параметры R и ТПВ определяют класс источника выброса. В случае, когда из источника выбрасывается несколько ЗВ, класс источника определяется по наибольшему значению.

Класс источника выбросов ЗВ по степени воздействия на загрязнение воздушного бассейна - II.

Определение класса предприятия по степени его воздействия на атмосферный воздух производится через расчет параметра П:

(2.14)

Класс предприятия по степени воздействия на загрязнения воздушного бассейна - II.

2.3 Расчет границ санитарно-защитной зоны

При разработке санитарно-защитной зоны (СЗЗ) принимается следующий ряд занятии:

- зона загрязнения;

- разрыв от источников производственных выбросов;

- санитарно-защитная зона.

Под понятием «зона загрязнения» имеется в виду территория вокруг источника загрязнения, в пределах которой приземный слой атмосферы загрязнен вредными веществами, содержащимися в производственных выбросах в концентрациях превышающих допустимые нормы.

Под понятием «разрыв от источников производственных выбросов» имеется в виду расстояние от источника выбросов, на котором достигается уровень допустимой концентрации вредных веществ, в приземном слое атмосферы.

Под понятием СЗЗ понимается особая функциональная зона, определяющая предприятие от селитебной зоны либо о иных зон функционального использования территории с нормативно закрепленными повышенными требованиями к качеству окружающей среды.

СЗЗ предназначена для:

- обеспечения требуемых гигиенических норм содержания в приземном слое атмосферы загрязняющих веществ, уменьшения отрицательного воздействия предприятий транспортных коммуникаций, линий электропередач на окружающее население, факторов физического воздействия - шума, повышенного уровня вибрации, инфразвука, электромагнитных волн и статического электричества;

- создания архитектурно-эстетического барьера между промышленной и жилой частью при соответствующем ее благоустойчивости;

- организации дополнительных озеленений площадей с целью усиления ассимиляции и фильтрации загрязнителей атмосферного воздуха, а также повышения активности процесса диффузии воздушных масс и локального благоприятного влияния на климат.

Существует нормативная СЗЗ и расчетная СЗЗ. СанПиН 2.2.1/2.1.1. 1200-03 устанавливает понятие нормативной СЗЗ, ширина которой определяется санитарной классификацией предприятий и устанавливается от источника (группы источников) загрязнения атмосферного воздуха или от границ промплощадки.

Размеры СЗЗ в зависимости от розы ветров определяются по формуле:

(2.15)

где L - расстояние от источника выбросов до границы СЗЗ в рассчитываемом румбе розы ветров, м;

P - среднегодовая повторяемость направлений ветра рассматриваемого румба (для г. Кирова юго-восточная роза ветров Р = 19 %);

P0 - повторяемость направлений ветров одного румба при круговой розе ветров (например, при восьми румбовой розе ветров P0 = 12,5 %);

х - расстояние до участка местности в данном направлении, где концентрация загрязняющего вещества равна 1 ПДКс.с., м, (рассчитывается при 1 < х/хmax < 8) используя формулу:

(2.16)

ПДКс.с. = 6,06 мг/м3 - среднесуточная предельно допустимая концентрация вещества (уксусная кислота);

хmax - расстояние от источника выбросов, на котором достигается максимальная концентрация ЗВ, рассчитывается по формуле:

(2.17)

где k - безразмерный коэффициент, рассчитываемый с помощью формул:

Для r < 100:

при q ? 0,5 (2.18)

при 0,5 < q ? 2 (2.19)

при q > 2 (2.20)

Для r ? 100:

при q ? 0,5 (2.21)

при 0,5 < q ? 2 (2.22)

при q > 2 (2.23)

(2.24)

(2.25)

Н = 10 м - высота источника над уровнем земли;

См - максимальное значение приземной концентрации вредного вещества при выбросе газо-воздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем, мг/м3;

ПДКс.с. - средняя суточная ПДК веществ в атмосфере.

Расчет ведем по формуле, согласно методике ОНД-86 Госкомгидромета:

(2.26)

где - коэффициент, учитывающий вероятность возникновения неблагоприятных метеоусловий в различных регионах страны (для Кировской области );

- мощность выброса (количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени);

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

Для мелкодисперсных аэрозолей F = 1.

з - безразмерный коэффициент, учитывающий рельеф местности;

Для равнинной местности з = 1.

- разность между температурой выбрасываемой пылевоздушной смеси Тг и температурой окружающего воздуха Тв, последняя принимается как средняя максимальная температура наружного воздуха в 13 часов наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01 - 82 «Строительная климатология и геофизика»;

Принимаем

?T = Тг - Тв = 80 - 27 = 53 0С.

m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода пылевоздушной смеси из устья источника выброса;

Величину коэффициента m определим по формуле:

(2.27)

где (2.28)

D = 0,4 м - диаметр устья источника;

Н = 10 м - высота источника над уровнем земли;

- средняя скорость выхода пылевоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;

(2.29)



Величину коэффициента n определим по формулам (2.31) - (2.33) в зависимости от параметра Vм:

(2.30)

При (2.31)

При (2.32)

При (2.33)

Заключение

В ходе выполнения первой части работы по исходным данным проведены расчет циклона и оценка улавливания промышленных выбросов. В ходе расчета выбран циклон СДК-ЦН-33 с диаметром D = 1800 мм. Установлено, что концентрация пыли на выходе из циклона соответствует условиям допустимого выброса пыли в атмосферу.

В ходе выполнения второй части работы по исходным данным проведен расчет класса предприятия по степени воздействия на атмосферный воздух. В ходе расчета установлено, что класс источника выбросов ЗВ по степени воздействия на загрязнение воздушного бассейна - II, а класс предприятия по степени воздействия на загрязнения воздушного бассейна - II.

В ходе выполнения третьей части работы по исходным данным проведен расчет границ санитарно-защитной зоны предприятия. В ходе расчета установлено, что величина СЗЗ составляет .

металлургический пыль циклон очистка

Библиографический список

1. Н.А. Бурков, Т.А. Ворожцова и др. Прикладная экология. Практикум по охране окружающей среды для специалистов - экологов и студентов вузов. - Киров: ГИПП «Вятка», 1999.

2. Внутренние санитарно - технические устройства. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1/ Под ред. Н.Н. Павлова. - М.: Стройиздат, 1992.

3. Б.В. Баркалов и др. Внутренние санитарно - технические устройства. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 2. - М.: Стройиздат, 1992.

4. Справочник по пыле- и золоулавливанию/ Под ред. А.А Русанова. - М.: Энергоатомиздат, 1983.

5. В.М. Алешин и др. Пылеулавливание в металлургии. Справочное издание. - М.: Металлургия, 1984.

6. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1989.

7. Охрана окружающей среды/ Под ред. С.В. Белова. - М.: Высш. шк., 1991.

8. Каталог. Газоочистное оборудование. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1988.

Приложение 1

Оптимальная скорость газа в сечении циклона

Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М
щопт, м/с	4,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0

Приложение 2

Поправочный коэффициент на диаметр циклона

Тип циклона	Значение k1 для D, м
	0,2	0,3	0,4	0,5
ЦН-11	0,95	0,96	0,99	1,0
ЦН-15 ЦН-24	0,90	0,93	1,0	1,0
СДК-ЦН-33 СК-ЦН-34 СК-ЦН-34М	1,0	1,0	1,0	1,0

Приложение 3

Поправочный коэффициент на запыленность газа

Тип циклона	Значение k2 при Свх, г/м3
	0	10	20	40	80
ЦН-11	1	0,96	0,94	0,92	0,90
ЦН-15	1	0,93	0,92	0,91	0,90
ЦН-24	1	0,95	0,93	0,92	0,90
СДК-ЦН-33	1	0,81	0,785	0,78	0,77
СК-ЦН-34	1	0,98	0,947	0,93	0,915
СК-ЦН-34М	1	0,99	0,97	0,95	-

Приложение 4

Коэффициент аэродинамического сопротивления циклона диаметром 0,5 м

Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М
500	75	155	245	520	1050	2000

Приложение 5

Параметры пыли для типового циклона

Параметры	Тип циклона
	ЦН-24	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М
, мкм	8,5	4,5	3,65	2,31	1,95	1,13
lgдт	0,308	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340

Приложение 6

Соотношение размеров (в долях внутреннего диаметра D) для циклонов типа СК-ЦН

Наименование	Тип циклона
	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М
Высота цилиндрической части циклона Нц	0,535	0,515	0,4
Высота конической части циклона Нк	3,0	2,11	2,6
Внутренний диаметр выхлопной трубы d	0,334	0,34	0,22
Внутренний диаметр пылевыпускного устройства d1	0,334	0,229	0,18
Ширина входного патрубка b	0,264	0,214	0,18
Высота внешней части выхлопной трубы hв	0,2-0,3	0,2-0,3	0,3
Высота установки фланца hфл	0,1	0,1	0,1
Высота входного патрубка a	0,535	0,515	0,4
Длина входного патрубка l	0,6	0,6	0,6
Величина заглубления выхлопной трубы hт	0,535	0,515	0,4
Текущий радиус улитки с	D/2 + b?/2р	D/2 + b?/р	D/2 + b?/р

Размещено на Allbest.ru