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