Politechnika Wrocławska Rok akademicki 2013/2014
Wydział Inżynierii Środowiska
Kierunek Ochrona Środowiska
Technologie oczyszczania gazów
Projekt
Część A: Odpylanie
Wykonanie:
Zuzanna Chudyk
Nr albumu 191802
Prowadzący:
Dr hab. inż. Anna Musialik-Piotrowska
Spis treści
1. Koncepcja technologiczna instalacji.............................................................................................................................. 4
2 Przeliczenie wszystkich parametrów na warunki rzeczywiste. .......................................................................................4
2.1 Temperatura gazów odlotowych. ..................................................................................................................................4
2.2 Strumień objętości gazów w warunkach rzeczywistych............................................................................................... 4
2.3 Stężenie pyłu w warunkach rzeczywistych. ..................................................................................................................5
2.4 Gęstość gazu w warunkach normalnych. ......................................................................................................................5
2.5 Gęstość gazów w warunkach rzeczywistych. ...............................................................................................................5
2.6 Dynamiczny współczynnik lepkości............................................................................................................................ 6
2.7 Określenie składu granulometrycznego pyłu na wlocie do odpylacza......................................................................... 6
3. Obliczenie niezbędnej skuteczności odpylania całej instalacji....................................................................................... 6
4 Obliczenie komory osadczej............................................................................................................................................ 7
4.1 Obliczenie prędkości opadania ziarna granicznego...................................................................................................... 8
4.2 Strumień masy frakcji <60 na wlocie do komory. & ...................................................................................................9
4.3 Strumień masy pyłu frakcji <60 zatrzymany w komorze. ...........................................................................................9
4.4 Strumień masy pyłu <60 na wylocie z komory. ..........................................................................................................10
4.5 Udział masowy frakcji ziarnowej <60 pyłu opuszczającego komorę......................................................................... 10
4.6 Stężenie pyłu w gazie opuszczającym komorę. ...........................................................................................................11
4.7 Całkowita skuteczność komory osadczej.................................................................................................................... 11
5 Wymiary komory osadczej...... ................................................................................................................13
5.1Szerokość i wysokość komory osadczej...................................................................................................................... 13
5.2 Obliczenie długości komory bezpółkowej................................................ .......................................................13
5.3 Obliczenie liczby przestrzeni międzypółkowej .........................................................................................14
5.4 Obliczenie wysokości przestrzeni między półkami.................................................................................................... 14
5.5 Wymiary rzeczywiste. .................................................................................................................................................14
5.6 Dyfuzor i konfuzor................................................................... ...................................................................................15
5.7 Wymiary zasobnika na pył...................... .................................................................................................17
5.8 Odbiór pyłu z zasobnika.............................................................................................................................................. 20
6 Dobór odpylacza II stopnia. ............................................................................................................................................20
6.1 Dobór filtra tkaninowego na podstawie materiałów KOWENT S.A w Końskich  filtry pulsacyjne........................ 21
7 Komin. ............................................................................................................................................................................21
8 Wentylator. .....................................................................................................................................................................23
8.1 Wyznaczenie całkowitych oporów przepływu. ...........................................................................................................23
8.2 Dobór wentylatora. ......................................................................................................................................................26
9. Opis techniczny. ............................................................................................................................................................28
10. Spis rysunków i tabel.................................................................................................................................................. 29
1. Koncepcja technologiczna instalacji
Instalacja odpylająca składa się kolejno z :
- komory osadczej
- filtra tkaninowego
- wentylatora
- komina
Rys 1. Schemat technologiczny instalacji odpylającej
2. Przeliczenie wszystkich parametrów na warunki rzeczywiste
2.1. Temperatura
T =t+273
rz
T =124+273=397 K
rz
2.2. Stężenie pyłu
T
0
Sprz=Sp0�"
T
rz
g
Sprz=6,7�"273 =4,607
397
mn3
2.3. Strumień objętości gazów
o o
T
rz
Vgrz=Vg�"
T
0
o
Vgrz=16500�"397 =23995 mn3/ h=6,6653 mn3/ s
273
2.4. Gęstość gazów w warunkach normalnych
(1+x) p
�0=
(0,622+ x) Rw�"T
0
(1+0,045)101300
�0= =1,2597 kg /mn3
(0,622+0,045)461,5�"273
2.5. Gęstość gazów w warunkach rzeczywistych
T
o
� =� �"
rz 0
T
tz
� =1,2597�"273 =0,8662 kg/ mrz 3
rz
397
2.6. Dynamiczny współczynnik lepkości
1,5
T +C T
0 rz
źrz=ź0�" �"( )
T +C T
rz 0
1,5
397
źrz=17,08�"10-6�"273+112�"( ) =22,835�"10-6 kg /m�"s
397+112 273
2.7. Określenie składu granulometrycznego pyłu na wlocie do odpylacza (na podstawie
podanego w temacie udziału masowego skumulowanego)
Nr Rozmiar ziaren, Zakres Średnia średnica, Główna granica Udział masowy Udział masowy,
frakcji
ź m ź m zakresu, ź m skumulowany, A , % a
j 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
Ł =1
Tabela 1. Skład granulometryczny pyłu na wlocie do odpylacza
3. Obliczanie niezbędnej skuteczności odpylania całej instalacji
�c=U -E
U
o
U =S �"V U =4,607�"23995=110544,965 g /h=30,707 g / s
- ,
pw g
o
E=S �"V E=0,040�"23995=959,8 g /h=0,267 g /h
- ,
po g
30,707-0,267
�c= =0,9913
30,707
�c=99,13
%
4. Obliczenia komory osadczej
" 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
4.1. Obliczanie prędkości opadania ziarna granicznego.
R e�"źrz
u =
pg
d �"�
pg rz
R epg dla ziarna granicznego
 przybliżona liczba Reynoldsa
Ar
pg d �"� �"(� -� )�"g
pg rz p rz
R epg=
, gdzie
Ar =
pg źrz
2
18+0,61( Ar )0,5
pg
-4
Ar =(0,6�"10 )3�"0,8662�"(1990-0,8662)�"9,81 =7,0017
pg
(22,835�"10-6)2
7,0017
R epg= =0,357
18+0,61(7,0017)0,5
Ruch laminarny bo Re << 2
Ar 7,0017=0,389
R e= =
18 18
0,389�"22,835�"10-6 =0,1709 m/ s
u =
pg
0,6�"10-4�"0,8662
4.2. Strumień masy pyłu frakcji < 60 ź m na wlocie do komory
. .
mwi=mw�"awi
.
mw6=30,707�"0,17=5,22 g / s
ź m
4.3. Strumień masy pyłu frakcji < 60 zatrzymany w komorze
. .
mzi=mwi�"�i
gdzie:
upi
�i=
upg
u
Obliczenia :
pi
-4
Ar =(0,5�"10 )3�"0,8662�"(1990-0,8662)�"9,81 =4,05
pg
(22,835�"10-6)2
4,05
R epg= =0,211
18+0,61(4,05)0,5
Ruch laminarny bo Re << 2
4,05
R e= =0,225
18
0,225�"22,835�"10-6 =0,119 m/ s
u =
p6
0,5�"10-4�"0,8662
0,119
�i= =0,7
0,1709
. .
mz6=mw6�"�6=5,22�"0,07=0,366 g /s
ź m
4.4. Strumień masy pyłu frakcji < 60 na wylocie z komory
. . .
mo6=mw6-mz6=5,22-0,366=4,85 g / s
ź m
4.5. Udział masowy frakcji ziarnowej < 60 pyłu opuszczającego komorę
.
mo6 4,85
aoi= = =0,1885
.
25,724
Ł mo6
4.6. Stężenie pyłu w gazie opuszczającym komorę
.
mo 15,123
S= = =6,3026�"10-4 g /m3=0,063026 mg /m3
.
23995
V
g
4.7. Całkowita skuteczność
� =Ł awi�"�i=0,1623=16,23
%
KO
. .
R epi R ei u �i awi �i�"awi . aoi
Lp. Rozmia Średnica Ar
pi
mwi mzi moi
r ziaren średnia
m/s
g/s g/s g/s
ź m ź m
1 < 2 1 0,0000324 0,000001800 0,0000018 0,0000474744 0,000277791 0,04 0,0000111116 1,22828 0,000341 1,227939 0,081195
5
2 < 5 3,5 0,001389803 0,000077114 0,000077211 0,000581561 0,003402934 0,06 0,000204176 1,84242 0,00627 1,83615 0,121412
3 < 10 7,5 0,013675177 0,00075673 0,000759732 0,002670435 0,015625717 0,11 0,001718829 3,37777 0,05278 3,32499 0,219859
4 < 20 15 0,109401412 0,006010484 0,006077856 0,01068174 0,062502867 0,12 0,007500344 3,68484 0,230313 3,454527 0,228424
5 < 40 30 0,8752113 0,047128683 0,04862285 0,04272696 0,250011468 0,16 0,040001835 4,91312 1,228336 3,684784 0,24365
6 < 60 50 4,051904166 0,210730569 0,225105787 0,118686 0,6944763 0,17 0,118060971 5,22019 3,625298 1,594892 0,105459
7 <100 80 16,59659946 0,810180093 0,922033303 0,303836159 1 0,09 0,09 2,76363 2,76363 0 0
8 < 150 125 63,31100259 2,770278376 3,517277922 0,741787498 1 0,14 0,14 4,29898 4,29898 0 0
9 > 150 150 109,4014125 4,487286838 6,077856249 1,068173997 1 0,11 0,11 3,37777 3,37777 0 0
1 0,507497266 30,707 15,58372 15,12328 1
suma
Tabela 2. Parametry frakcji pyłu
5. Obliczanie wymiarów komory osadczej.
Rysunek 2 Komora osadcza - rysunek poglądowy
5.1. Obliczanie szerokości i wysokości komory.
.
V
grz
B=H =
wg
"
gdzie:
.
-rzeczywisty strumień objętości gazów
m3/ s
V
grz
m/ s
w
m/ s
g - założona prędkość przepływu gazu przez komorę . Przyjęto 1,2
6,6653
B=H = =2,356 m
1,2
"
5.2. Obliczanie długości komory bez półek
H�"wg
L=
u
pg
2,356�"1,2
L= =16,543 m
0,1709
5.3. Obliczanie przestrzeni pomiędzy półkami:
L 16,543=7,022
n= =
H 2,356
teoretyczna liczba półek (n-1)= 6,022
przyjęto liczbę półek: 6
5.4. Obliczanie wysokości przestrzeni między półkowej
H
h=
n
H 2,356
h= = =0,336 m
n 7,022
5.5. Wyznaczanie skorygowanych rzeczywistych wymiarów komory:
- długość rzeczywista:
L
Lrz=(1,1-1,15)
n
przyjęto: 1,1
1,1�"L 1,1�"16,543
Lrz= = =2,591 m
n 7,022
 wysokość rzeczywista:
H = H +(n-1)�"0,002
rz
przyjęto grubość blachy: 2mm
H =2,356+(7,022-1)�"0,002=2,368 m
rz
Brz=B+4z
przyjęto szerkość przestrzeni zsypowej (z): 50mm
Brz=2,356+4�"0,05=2,556m
B> 1200mm
przyjęto 2 rzędy półek.
Rys 3 Wymiary komory osadczej z półkami
5.6. Dyfuzor i konfuzor
 kąt rozwarcia w płaszczyz
nie poziomej 45�C
m m
w =15-18(20) 17
 prędkość gazu na wlocie do dyfuzora . Przyjęto .
g
s s
Rys 4. Rozmiary dyfuzora
V
6,6653
g
Ad = = =0,3921 m3
wgpow 17
bd= Ad = 0,3921=0,6262 m
"
"
 przyjęto wymiar przewodu prostoktnego 600mm x 600mm
Adrz=0,6�"0,6=0,36 m2
V
6,6653 m
g
w = = =18,515
gporz
Adrz 0,36 s
0,5�"bd 0,6 /2
l= = =0,742 m
tg22,5 0,4242
0,5bd 0,5 Brz
=
l L
0,5Brz�"l
L= =3,058 m
0,5bd
ld= L-l=3,058-0,742=2,316 m
Przjęto konfuzor o takich samych parametrach
5.7. Wymiary zasobnika na pył
Założenia:
Lrz x Brz
- wymiary górnych krawędzi zasobnika
- kąt nachylenia ścian względem poziomu ł e"60o
" Obliczenie wymiarów zasobnika na pył według dłuższego boku komory odpylania
Brz=2559mm
Lrz=2591mm
Brz" Ze wzoru na wysokość trójkąta równobocznego została obliczona wysokość H
Lrz�" 3
"
2591�" 3
"
H = = =2244mm
2 2
200�" 3=173 mm
"
h=
2
Przyjęto wymiary dozownika celkowego 200mm x 200mm.
Przyjęto dozownik celkowy firmy KOWENT Końskie.SA B200
Rys 5. Dozownik celkowy- rysunek poglądowy
Objętość czynną liczymy odejmując 500 mm od góry zasobnika.
Wymiary X1 oraz X2, czyli wymiary niezbędne do obliczenia Vzas wyliczone zostały z Twierdzenia
Talesa.
Lrz�"(H -500)
2591�"(2244-500)
x1= = =2014 mm
H 2244
Brz�"( H -500)
2559�"(2244-500)
x2= = =1989 mm
H 2244
" Objętość czynna zasobnika
V =1�"(x1�"x2�"(H -500)-200�"200�"h)
zas
3
V =1�"(2014�"1989�"(2244-500)-200�"200�"173)=2326425141mm3=2,326 m3
zas
3
" Strumień objętości pyłu zatrzymanego na komorze
mz m3
V = ,
, gdzie
pz
� s
pus
�
 gęstość usypowa pyłu
pus
mz  zatrzymany strumień masy pyłu
15,58�"3600�"0,001= 56,088 m3
V = =0,089
pz
1�"1990 663,333 h
3
" Czas gromadzenia pyłu w zasobniku
V �"� V
zas us zas
� = = , h
, gdzie
mz V
pz
V - objętość czynna zasobnika  część zasobnika, w której może być gromadzony pył
zas
2,614
� = =29,4 h
(1 dzień 5h)
0,089
Na podstawie czasu gromadzenia pyłu w zasobniku przyjęto opróżnianie zbiornika co 1 dobę.
Rys 6. Wymiary zasobnika na pył
5.8. Odbiór pyłu z zasobnika
Pył będzie odbierany z zasobnika przenośnikiem rurowo-łańcuchowym o poziomym układzie rur typ 160
firmy DEDRIC TECHNIK s.c.
Rys 7. Schemat przenośnika pyłu
6. Dobór odpylacza II stopnia
�c=1-(1-�1)(1-� )
2
gdzie
�c - całkowia wymagana skuteczność odpylania, 99,13%
�1 - skuteczność odpylania komory osadczej, �1
= 50,7 %
�2 - skuteczność odpylania odpylacza drugiego stopnia
1-�c
�2=1
1=�1
�2=1-1-0,991=0,982
1-0,507
�2
> 95%
Przyjęto pulsacyjny filtr tkaninowy
6.1. Dobór filtra tkaninowego na podstawie KOWENT S.A w Końskich- filtry
Strumie objętości gazów:
o
Vgrz=16500�"397 =23995mn3/ h
273
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
m3/h
7. 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
o
V
A= ,m2
w
gdzie
A- pole przekroju komina,
m2
V- strumień objętości gazów,
m3/h
w- prędkość przepływu gazu w kominie, m/s
6,67
A= =0,61 m2
11
A�"4
D= , m
Ą
"
gdzie
D- średnica komina, m
A- pole przekroju komina,
m2
0,61�"4
D= =0,78 m przyjmujemy: 0,8m
3,14
"
Średnica komina wynsi 0,78 m, zatem pole przekroju można obliczyć ze wzoru:
Ą�"D2
A= ,m2
4
3,14�"(0,8)2 =0,5 m2
A=
4
Prędkość rzeczywista:
V
m
g
w = ,
g
A s
6,67 m
w = =13,34
g
0,5 s
Wysokość komina wynosić będzie:
H =8,62+5=13,62 m
k
8. Wentylator
8.1 Wyznaczanie całkowitych oporów przepływu
" pc=Ł " pm+Ł " pl+Ł " Z -" pkom
gdzie:
g
Ł " pm -suma oporów miejscowych ( " pm=ś w2�"� g )
2
w2�"�
l
g g
Ł " pl - suma oporów liniowych (
" pl=�" �" )
d 2
g
wg�"d �"�
0,221
z
 =0,0032+
R e=
źg
R e0,237
d
- średnica zastępcza przewodu,
z
l- długość odcinka przewodu (można sumować przewody o takich samych wymiarach)
" Prędkość gazu w przewodzie o przekroju 600 x 600 mm
o
V
p
w = , m/ s
g
F
gdzie
o
- strumień objętości gazu; = 6,67
V
p
F- pole przekroju poprzecznego przeowdu,
m2
6,67
w = =18,53 m/s
g
(0,6)2
" Dyfuzor II
Prędkość gazu w przewodzie o przekroju 510 x 1510 mm
6,67
w = =8,66 m/s
g
0,51�"1,51
2
F1 2
0,6�"0,6
ś =(1- ) =(1- ) =0,28
F 0,51�"1,51
2
8,662�"0,866
" pm=0,28 =9,09 Pa
2
" Rozgałęzienie I (ą = 30�)
wg=18,53 m/ s
V
1
=0,5 ś =0,25
=>
V
2
18,532�"0,866
" pm=0,25 =37,17 Pa
2
" A
uk (ą = 30�) o przekroju 600x600
R= 786,5mm
ą=600mm
R
=1,31 ś =0,2
=>
1
D
ą = 30� => e =0,46
ś =ś �"e
2 1
ś =0,2�"0,46=0,09
2
18,532�"0,866
" pm=0,09 =13,38 Pa
2
Instalacja zawiera 2 łuki o tych samych wymiarach. A
uk x 2 = 26,76 Pa
" A
uk (ą = 90�) o przekroju 600x600
R= 1265mm
ą =600mm
R
=2,1 ś =0,15
=>
1
D
ą = 90� => e =1,0
ś =ś �"e
2 1
ś =0,15�"1,0=0,15
2
18,532�"0,866
" pm=0,15 =22,3 Pa
2
Instalacja zawiera 2 łuki o tych samych wymiarach. A
uk x 2 = 44,6 Pa
" Suma strat miejscowych
Ł pm=9,09+37,17+26,76+44,6=117,6 Pa
w2�"�
l
g g
" pl - opory liniowe,
2) " pl=�" �"
d 2
z
 -współczynnik tarcia
0,221
 =0,0032+
R e0,237
wg�"d �"�
z
Re=
źg
18,53�"0,6�"0,866
=421642
Re=
22,835�"10-6
0,221
 =0,0032+ =0,0135
4216420,237
d -średnica zastępcza przewodu ,0,6 mm
z
l- dlugość odcinka przewodu
Przewód 600x 600 mm
Suma przewodów l= 7,923m
2
Ł
" pl1=0,0135�"7,923�"18,53 0,866 =26,5 Pa
0,6 2
Komin średnica: 0,8m
Długość komina l= 13,62m
Prędkość gazu w przewodzie o średnicy 800mm
6,67
w = =13,28m/ s
g
3,14�"0,42
wg�"d �"�
z
=13,28�"0,8�"0,866 =402907
Re =
źg
22,835�"10-6
0,221
 =0,0032+ =0,0136
4029070,237
2
" pl2=0,0136�"13,62�"13,28 �"0,866 =17,68 Pa
0,8 2
Suma oporów liniowych:
" pl=26,5+17,68=44,18 Pa
" Z -opory na urządzeniach , przyjęto opór na komorze osadczej, dyfuzorze i konfuzorze 100Pa,
natomiast na filtrze 1300Pa.
" Z =1300+100=1400 Pa
" pkom-ciąg kominowy wspomagający pracę wentylatora
" pkom=h�"g (� -� )
pow g
gdzie:
h-geometryczna wysokość komina , m
m
g - przyspieszenie ziemskie , 9,81
s2
kg
� -gęstość powietrzana wylocie z komina. Przyjęto1,25
pow
m3
kg
� -gęstość gazów odlotowych na wylocie z komina ,0,866
g
m3
" pkom=13,62�"9,81(1,25-0,866)=52Pa
Całkowite opory przepływu:
" pc=117,6+44,18+1400-52=1509,8 Pa
8.2. Dobór wentylatora
m3
Q=6,67
s
Opory przepływu: 1509,8 Pa�"1,1=1660,8 Pa
Przyjęto wentylator promieniowy WWOax-80,1155, napęd pasowy, RD270, K
kg
1,2 :
Przeliczenie oporów przepływu dla gęstości
m3
" p1 �1
=
" p2 �2
1660,8 0,866
=
" p2 1,2
" p2=2301,34 Pa
Rys 8: Nomogram doboru wentylatora
Rys 9: Schemat wentylatora z wymiarami
9. Opis techniczny
Zaprojektowano dwustopniową instalację odpylającą. Układ ma za zadanie oddzielić cząstki
stałe od fazy gazowej tak aby stężenie na wlocie do instalacji o wartości 4607 mg/ m3zostało
zredukowane do wartości poniżej 40 mg/m3.
W pierwszym stopniu odpylania komora osadcza z samooczyszczającymi się półkami,
która oczyszcza gaz głównie z frakcji pyłu powyżej 60 . Skuteczność odpylania wynosi 16,23 %.
Pod komorą osadczą zaprojektowano zasobnik pyłu, który wymaga opróżniania co 1 dobę. Pył z
zasobnika transportowany będzie przenośnikiem rurowo-łańcuchowym o poziomym układzie rur
typ 160 firmy DEDRIC TECHNIK s.c. do zbiornika o większej objętości wspólnego dla komory
osadczej i filtra. Następnie pył będzie wywożony pojazdami transportowymi do dalszego
zagospodarowania.
Jako drugi stopień odpylania przewidziano zastosowanie filtra pulsacyjnego typu PI-A-048-
111-254 firmy KOWENT S.A. o przepustowości 24200 . Skuteczność odpylania filtra z frakcji
poniżej 60 wyniesie 98,1 %, natomiast całkowita skuteczność odpylania instalacji wyniesie 98,2 %.
Na podstawie obliczonych oporów przepływu wynoszących 1509,8 Pa dobrano wentylator
promieniowy WWOax-80,1155,napęd pasowy,RD270,K. Będzie się znajdował za odpylaczem
drugiego stopnia i jego zadaniem będzie przetłoczenie gazu o strumieniu objętości 6,66 . Na końcu
instalacji znajdować się będzie komin, czyli emitor o średnicy 0,8m i wysokości 13,62m.