TECHNOLOGIE OCZYSZCZANIA GAZÓW

Z.Chudyk

OBLICZANIA: ODPYLACZ

1. Przeliczenie wszystkich parametrów na warunki rzeczywiste

1.1.

Temperatura

T

rz

=

t+273

T

rz

=

124+273=397[ K ]

1.2.

Stężenie pyłu

Sp

rz

=

Sp

0

⋅

T

0

T

rz

Sp

rz

=

6,7⋅

273
397

=

4,607 [g /m

n

3

]

1.3.

Strumień objętości gazów

Vg

o

rz

=

Vg

o

⋅

T

rz

T

0

Vg

o

rz

=

16500⋅

397
273

=

23995 m

n

3

/

h=6,6653 m

n

3

/

s

1.4.

Gęstość gazów w warunkach normalnych

ρ

0

=

(

1+x) p

(

0,622+ x) R

w

⋅

T

0

ρ

0

=

(

1+0,045)101300

(

0,622+0,045)461,5⋅273

=

1,2597 kg /m

n

3

1.5.

Gęstość gazów w warunkach rzeczywistych

ρ

rz

=

ρ

0

⋅

T

o

T

tz

ρ

rz

=

1,2597⋅

273
397

=

0,8662 [kg / m

rz

3

]

1.6.

Dynamiczny współczynnik lepkości

μ

rz

=

μ

0

⋅

T

0

+

C

T

rz

+

C

⋅(

T

rz

T

0

)

1,5

μ

rz

=

17,08⋅10

−

6

⋅

273+112
397+112

⋅(

397
273

)

1,5

=

22,835⋅10

−

6

[

kg /m⋅s]

1.7.

Określenie składu granulometrycznego pyłu na wlocie do odpylacza (na

podstawie podanego w temacie udziału masowego skumulowanego)

Nr
frakcji

Rozmiar ziaren,

μ

m

Zakres

Średnia średnica,

μ

m

Główna granica
zakresu,

μ

m

Udział masowy
skumulowany,

A

j

, %

Udział masowy,

a

j

1

< 2

0-2

1

2

4

0,04

2

< 5

2-5

3,5

5

10

0,06

3

< 10

5-10

7,5

10

21

0,11

4

< 20

10-20

15

20

33

0,12

5

< 40

20-40

30

40

49

0,16

6

< 60

40-60

50

60

66

0,17

7

<100

60-100

80

100

75

0,09

8

< 150

100-150

125

150

89

0,14

9

> 150

>150

-

-

100

0,11

Σ =

1

2. Obliczanie niezbędnej skuteczności odpylania całej instalacji

η

c

=

U −E

U

- U =S

pw

⋅

V

g

o

,

U =4,607⋅23995=110544,965[ g /h]=30,707[ g / s ]

- E=S

po

⋅

V

g

o

,

E=0,040⋅23995=959,8[ g /h]=0,267 [g /h]

η

c

=

30,707−0,267

30,707

=

0,9913

η

c

=

99,13 %

3. Obliczenia komory osadniczej

•

Ziarna mają kształt kulisty

•

Ziarna nie zderzają się ze sobą ani ze ściankami komory

•

Przepływ gazu jest jednorodny i jednakowy w całym przekroju komory

•

Prędkość gazu w przewodach 15-18 (20),

•

Prędkość gazu w komorze osadczej0,5-15,

•

Średnica ziarna granicznego 60 lub 40

3.1. Obliczanie prędkości opadania ziarna granicznego.

u

pg

=

R e⋅μ

rz

d

pg

⋅

ρ

rz

–

przybliżona liczba Reynoldsa R e

pg

dla ziarna granicznego

R e

pg

=

Ar

pg

18+0,61( Ar

pg

)

0,5

, gdzie Ar

pg

=

d

pg

⋅

ρ

rz

⋅(

ρ

p

−

ρ

rz

)⋅

g

μ

rz

2

Ar

pg

=

(

0,6⋅10

−

4

)

3

⋅

0,8662⋅(1990−0,8662)⋅9,81

(

22,835⋅10

−

6

)

2

=

7,0017

R e

pg

=

7,0017

18+0,61(7,0017)

0,5

=

0,357

Ruch laminarny bo Re << 2

R e=

Ar
18

=

7,0017

18

=

0,389

u

pg

=

0,389⋅22,835⋅10

−

6

0,6⋅10

−

4

⋅

0,8662

=

0,1709 m/ s

3.2.

Bilans masy pyłu dla komory osadniczej, wyznaczanie skuteczności opadania ziarna.

•

Strumień masy pyłu frakcji < 60 μ m na wlocie do komory

m

.

wi

=

m

.

w

⋅

a

wi

Dla frakcji granicznej 60 μ m :

m

.

wi

=

30,707⋅0,17=5,22 g /s

•

Strumień masy pyłu frakcji < 60 μ m zatrzymany w komorze

m

.

zi

=

m

.

wi

⋅

η

i

, gdzie

η

i

=

u

pi

u

pg

Obliczenia

u

pi

:

Ar

pg

=

(

0,17⋅10

−

4

)

3

⋅

0,8662⋅(1990−0,8662)⋅9,81

(

22,835⋅10

−

6

)

2

=

0,1593

R e

pg

=

0,1593

18+0,61(0,1593)

0,5

=

0,02145

Ruch laminarny bo Re << 2

R e=

Ar
18

=

8,85⋅10

−

3

u

pi

=

8,85⋅10

−

3

⋅

22,835⋅10

−

6

0,6⋅10

−

4

⋅

0,8662

=

0,0389 m/ s

η

i

=

0,0389

1,709

=

0,0228

m

.

zi

=

m

.

wi

⋅

η

i

=

5,22⋅0,0228=0,119 g /s

•

Strumień masy pyłu frakcji < 60 μ m na wylocie z komory

dla frakcji 60 μ m :

m

.

oi

=

m

.

wi

−

m

.

zi

=

5,22−0,119=5,101 g / s

•

Udział masowy frakcji ziarnowej < 60 μ m pyłu opuszczającego komorę

a

oi

=

m

.

oi

Σ

m

.

oi

=

5,101

15,123

=

0,3373

•

Stężenie pyłu w gazie opuszczającym komorę

S=

m

.

o

V

.

g

=

15,123

23995

=

6,3026⋅10

−

4

g /m

3

=

0,063026 mg /m

3

•

Całkowita skuteczność

η

KO

=

Σ

a

wi

⋅

η

i

=

0,5075=50,75 %

Lp.

Rozmia

r ziaren

μ

m

Średnica

średnia

μ

m

Ar

R e

i

R e

pi

u

pi

m/s

η

i

a

wi

η

i

⋅

a

wi

m

.

wi

g/s

m

.

zi

g/s

m

.

oi

g/s

a

oi

1

< 2

1

0,0000324

0,0000018

0,0000018005 0,0000474744 0,000277791 0,04

0,0000111116 1,22828 0,000341 1,227939 0,081195

2

< 5

3,5

0,001389803 0,000077211 0,0000771139 0,000581561 0,003402934

0,06

0,000204176 1,84242

0,00627

1,83615 0,121412

3

< 10

7,5

0,013675177 0,000759732 0,000756733

0,002670435 0,015625717

0,11

0,001718829 3,37777

0,05278

3,32499 0,219859

4

< 20

15

0,109401412

0,006077856 0,006010484

0,01068174

0,062502867

0,12

0,007500344 3,68484 0,230313 3,454527 0,228424

5

< 40

30

0,8752113

0,04862285

0,047128683

0,04272696

0,250011468

0,16

0,040001835 4,91312 1,228336 3,684784 0,24365

6

< 60

50

4,051904166

0,225105787 0,210730569

0,118686

0,6944763

0,17

0,118060971 5,22019 3,625298 1,594892 0,105459

7

<100

80

16,59659946

0,922033303 0,810180093

0,303836159

1

0,09

0,09

2,76363

2,76363

0

0

8

< 150

125

63,31100259

3,517277922 2,770278376

0,741787498

1

0,14

0,14

4,29898

4,29898

0

0

9

> 150

150

109,4014125

6,077856249 4,487286838

1,068173997

1

0,11

0,11

3,37777

3,37777

0

0

suma

1

0,507497266 30,707 15,58372 15,12328

1

3.3.

Obliczanie wymiarów komory osadczej.

Rysunek 2 Komora osadcza - rysunek poglądowy

•

Obliczanie szerokości i wysokości komory. Założenie- przekrój kwadratowy

B=H =

√

V

.

grz

w

g

gdzie:

V

.

grz

-rzeczywisty strumień objętości gazów

[

m

3

/

s ]

w

g

- założona prędkość przepływu gazu przez komorę [m/s ] . Przyjęto 1,2 [m/s]

B=H =

√

6,6653

1,2

=

2,356[m]

•

Obliczanie długości komory bez półek

L=

H⋅w

g

u

pg

L=

2,356⋅1,2

0,1709

=

16,543 m

Liczba przestrzeni pomiędzy półkami:

n=

L

H

=

16,543

2,356

=

7,022

teoretyczna liczba półek (n-1)= 6,022
przyjęto liczbę półek: 6

•

Obliczanie wysokości przestrzeni między półkowej

h=

H

n

h=

H

n

=

2,356
7,022

=

0,336 m

•

Wyznaczanie skorygowanych rzeczywistych wymiarów komory:

- długość rzeczywista:

L

rz

=(

1,1−1,15)

L
n

przyjęto: 1,15

L

rz

=

1,15⋅L

n

=

1,15⋅16,543

7,022

=

2,686 m

–

wysokość rzeczywista:

H

rz

=

H +(n−1)⋅0,002

przyjęto grubość blachy: 2mm

H

rz

=

2,356+(7,022−1)⋅0,002=2,368 m

B

rz

=

B+6z

przyjęto szerkość przestrzeni zsypowej (z): 40mm

B

rz

=

2,356+6⋅0,04=2,596 m

B> 1200mm

przyjęto 2 rzędy półek.

•

Dyfuzor i konfuzor

- kąt rozwarcia w płaszczyźnie poziomej 45°C

–

prędkość gazu na wlocie do dyfuzora υ

g

=

15−18(20)

m

s . Przyjęto

17

m

s .

A

d

=

V

g

w

gpow

=

6,6653

17

=

0,3921 m

3

b

d

=

√

A

d

=

√

0,3921=0,6262 m

–

przyjęto wymiar przewodo prostoktnego 630mm x 630mm

A

drz

=

0,63⋅0,63=0,3969 m

2

w

gporz

=

V

g

A

drz

=

6,6653
0,3969

=

16,793

m

s

•

Wymiary zasobnika na pył

Założenia:

- wymiary górnych krawędzi zasobnika L

rz

x B

rz

- kąt nachylenia ścian względem poziomu γ ≥60

o

I. Obliczenie wymiarów zasobnika na pył według dłuższego boku komory odpylania

B

rz

=

2356mm

L

rz

=

2686mm

B

rz

<

L

rz

II. Ze wzoru na wysokość trójkąta równobocznego została obliczona wysokość H

H =

L

rz

⋅

√

3

2

=

2686⋅

√

3

2

=

2326 mm

h=

200⋅

√

3

2

=

173 mm

Przyjęto wymiary dozownika celkowego 200mm x 200mm.
Przyjęto dozownik celkowy firmy Końskie.SA B200

Rysunek 5 Dozownik celkowy- rysunek poglądowy

Objętość czynną liczymy odejmując 500 mm od góry zasobnika.

Wymiary X1 oraz X2, czyli wymiary niezbędne do obliczenia V

cz

wyliczone zostały z Twierdzenia

Talesa.

x

1

=

L

rz

⋅(

H −500)

H

=

2686⋅(2326−500)

2326

=

2109 mm

x

2

=

B

rz

⋅(

H −500)

H

=

2356⋅(2326−500)

2326

=

1950 mm

•

Objętość czynna zasobnika

V

zas

=

1
3

⋅(

x

1

⋅

x

2

⋅(

H −500)−200⋅200⋅h)

V

zas

=

1

3

⋅(

2109⋅1950⋅(2326−500)−200⋅200⋅173)=2500865433mm

3

=

2,501 m

3

•

Strumień objętości pyłu zatrzymanego na komorze

V

pz

=

m

z

ρ

pus

,

m

3

s

, gdzie

ρ

pus

– gęstość usypowa pyłu

m

z

– zatrzymany strumień masy pyłu

V

pz

=

15,58⋅3600⋅0,001

1
3

⋅

1990

=

56,088

663,333

=

0,089

m

3

h

•

Czas gromadzenia pyłu w zasobniku

τ =

V

zas

⋅

ρ

us

m

z

=

V

zas

V

pz

, h , gdzie

V

zas

-

objętość czynna zasobnika – część zasobnika, w której może być gromadzony pył

τ =

2,501
0,089

=

28,1 h (1 dzień 4h)

Na podstawie czasu gromadzenia pyłu w zasobniku przyjęto opróżnianie zbiornika co 1 dobę.

Pył będzie odbierany z zasobnika przenośnikiem rurowo-łańcuchowym o poziomym układzie
rur typ 160 firmy DEDRIC TECHNIK s.c.

4. Dobór odpylacza II stopnia

η

c

=

1−(1−η

1

)(

1−η

2

) , gdzie

η

c

- całkowia wymagana skuteczność odpylania, 99,13%

η

1

- skuteczność odpylania komory osadniczej, η

1

= 50,7 %

η

2

- skuteczność odpylania odpylacza drugiego stopnia

η

2

=

1

1−η

c

1=η

1

η

2

=

1−

1−0,991
1−0,507

=

0,982

η

2

> 95%

Przyjęto pulsacyjny filtr tkaninowy

4.1.

Dobór filtra tkaninowego na podstawie KONWENT S.A w Końskich- filtry

Strumie objętości gazów:

Vg

o

rz

=

16500⋅

397
273

=

23995 m

n

3

/

h

Przyjęto filtr pulsacyjny typu PI-A-048-111-254
Filtr PI-A, czterokomorowy, ośmiozaworowy, izolowana komora filtracyjna, izolowany zsyp, z
konstrukcją wsporczą, z dachem, dysze aluminiowe, worki filtracyjne o długości 2,5m, włóknina
I/PE-5213.

Przepustowość filtra: 24200 m

3

/

h

5. Komin

Średnica komina musi być tak dobrana, aby prędkość przepływu gazów mieściła się w zakresie
( 10 m/s -12 m/s) . Przyjęto 11 m/s

A=

V

o

w

, m

2

, gdzie

A- pole przekroju komina, m

2

V- strumień objętości gazów,

m

3

/

h

w- prędkość przepływu gazu w kominie, m/s

A=

6,67

11

=

0,61 m

2

D=

√

A⋅4

π

, m , gdzie

D- średnica komina, m

A- pole przekroju komina, m

2

D=

√

0,61⋅4

3,14

=

0,78 m

Średnica komina wynsi 0,9 m, zatem pole przekroju można obliczyć ze wzoru:

A=

π⋅

D

2

4

, m

2

A=

3,14⋅(0,78)

2

4

=

0,48 m

2

Prędkość rzeczywista:

w

g

=

V

g

A

,

m

s

w

g

=

6,67
0,48

=

13,9

m

s

Wysokość komina wynosić będzie:

H

k

=

8,62+5=13,62 m