Расчет системы газоочистки

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Процессы пневматической классификации

сыпучих материалов и очистки воздуха от пыли.

Цель работы

Ознакомиться с теоретическими основами и математическим моделированием процесса разделения сыпучих материалов по крупности в пневматических классификаторах и процесса очистки воздуха от порошкообразного материала.

Провести расчеты для конкретных условий и требований по заданию.

Технологическая схема процесса

Расчет процесса пневмоклассификации

Пневматические классификаторы предназначены для разделения по крупности на два продукта (мелкий и крупный) порошкообразных материалов в воздушном потоке.

При пневмоклассификации мелкий продукт удаляется из классификатора воздушным потоком. Параметр степени фракционного извлечения в мелкий продукт (Ф_М, %) показывает, в каком процентном соотношении частицы определенного размера извлеклись в мелкий продукт. Типичный график зависимости Ф_М от размера частиц (кривая разделения или кривая извлечения) имеет следующий вид (см. рис.). Как видно из рисунка, чем больше размер частиц, тем с меньшей степенью они извлекаются в мелкий продукт.

Основные количественные параметры процесса разделения – это:

1) Эффективность разделения, оцениваемая по критерию Эдера-Майера C_75/25, определяемого крутизной кривой разделения Ф_М=f(X):

C_75/25 = Х₇₅/Х₂₅ *100 , %

где Х₇₅ и - Х₂₅ размер частиц, соответствующий степени фракционного извлечения Ф_М, равной 75 и 25 %.

2) Граница разделения C₅₀ - размер частиц, соответствующий степени фракционного извлечения Ф_М, равной 50 %.

Частицы с размером, равным границе разделения C₅₀, разделяются между крупным и мелким продуктам пополам.

Для математического описания кривой разделения наиболее часто используется формула Плитта, которая, как правило, имеет минимальное отклонение от экспериментальных данных:

Ф_М = 100 / (1 + ( Х / X₅₀)^Р ), %

где Х – текущий размер частиц, мкм;

Х₅₀ - граница разделения, мкм;

P - показатель эффективности разделения, связанный с критерием

Эдера-Майера C_75/25 соотношением C_75/25 = (1/9)^1/Р.

Чем выше эффективность разделения (показатель Р), тем более круто проходит кривая. При идеальном разделении она приобретает вид вертикальной прямой, проходящей параллельно оси Х через точку Х₅₀.

С гранулометрическим составом степень фракционного извлечения в Ф_М связана следующим образом

Ф_М = (rм · Gм + rк · Gк) · 100 / rи, %

где rм, rк, rи – содержание фракций крупности (частные остатки на

ситах) соответственно в мелком, крупном продуктах и

исходном материале, %;

Gм, Gк – выход мелкого и крупного продуктов, %.

Полный остаток для конкретного размера частиц Х – сумма частных остатков всех фракций крупнее Х. Таким образом, для Х=0 - R=100 %.

С помощью аппроксимации Плитта можно математически моделировать процесс разделения, задавая параметры Х₅₀ и P и определяя гранулометрический состав и выход продуктов разделения.

Основные технологические параметры работы пневмоклассификатора:

1) Расходная концентрация материала mв воздушном потоке, которая значительно влияет на эффективность разделения:

m=Q_М/Q_B , кг/м³

где Q_М - производительность по исходному материалу, кг/ч;

Q_B - расход воздуха через аппарат, м³/ч.

2) Скорость воздушного потока в аппарате W, м/с, подбираемая опытным путем по заданной границе разделения.

Расчет системы газоочистки

Отработанный воздух установки пневмоклассификации рекомендуется очищать в трехступенчатой системе, включающей:

1-ая ступень - циклон типа ЦН-15 или ЦН-24;

2-ая ступень - циклоны типов СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СЦН-40;

3-ая ступень - рукавный фильтр для санитарной очистки.

Расчет системы очистки проводится на ПЭВМ по программе расчета системы пылеулавливания "GАS" по стандартной методике.

Основные параметры определяются по приведенным ниже формулам.

Входная концентрация материала:

где - поток улавливаемого твердого продукта, кг/м³;

- расход очищаемого воздуха, м³/ч.

Диаметр циклонов D:

где - оптимальная скорость газа в циклонах, м/с;

N_Ц - число циклонов, принимаем N_Ц=1 на каждой ступени.

Фактическая скорость потока в циклоне:

Гидравлическое сопротивление (потери давления) в циклонах:

где - коэффициент сопротивления циклона при D=500 мм;

K₁ - поправочный коэффициент на диаметр циклона;

K₂ - поправочный коэффициент на запыленность газа;

- плотность газа, кг/м³;

Для определения концентрации пыли после циклонов рассчитывается фракционный КПД - ηi, который для циклонов типа НИИОГАЗ аппроксимируется зависимостью:

где di - средний размер фракций, мкм;

d₅₀- граница разделения циклона:

s_T - табличный статистический коэффициент;

табличные данные для расчета;

r_M - плотность частиц улавливаемого материала, кг/м³;

m_Г - фактическая вязкость газа, Па*с.

Суммарный КПД одной ступени очистки:

где i, n - соответственно номер и число фракций;

- содержание фракций в улавливаемом продукте, %.

Гранулометрический состав улавливаемого продукта, принятый на основании экспериментальных исследований (табл. 2.4, цикл помола 9) приведен в табл. 4.1.

Фракционный h_i и суммарный h_S К.П.Д. после второй ступени:

где - фракционный и суммарный К.П.Д. каждой ступени.

Остаточная запыленность m_Ц, выброс g_Ц и гранулометрический состав r_Bi выбрасываемой пыли:

m_Ц= m_ВХ* (1 - h_S/100), г/м³

g_Ц= m_ВЫХ* Q_B * K_Q, г/с или кг/ч

r_Bi = r_i * (1 - h_Si/100) / (1 - h_S/100), %

Выходная концентрация пыли после циклонов, как правило, превышает допустимые нормы, что требует санитарной очистки отработанного воздуха.

Для этого рекомендуется применить рукавные фильтры типа ФРКИ с регенерацией рукавов импульсной подачей сжатого воздуха.

Необходимая площадь поверхности фильтрации рассчитывается по формуле:

, м²

где - расход запыленного воздуха, м³/ч;

- скорость фильтрации, м/мин.

Данные об эксплуатации фильтров ФРКИ в промышленности, показывают, что их КПД высок и составляет не менее = 98 %.

Концентрация пыли m_Ф в потоке и ее выброс g_Ф после фильтра:

Рекомендуемый типоразмер фильтра выбирается с площадью фильтрации, ближайшей к расчетной с большей стороны.

Отработанный воздух после очистки в циклонах и рукавном фильтре сбрасывается в атмосферу через трубу рассеяния. Согласно нормам проектирования предприятий предельно допустимая концентрация (ПДК) кварцсодержащей пыли в атмосфере населенных пунктов не должна превышать 0,15 мг/м³.

В соответствии с СН-369-74 ПДК в приземном слое после выброса газов через трубу рассеяния определяется по формуле:

,

где f - коэффициент, равный

,

где - диаметр трубы, м, рекомендуется стандартный ряд диаметров;

- скорость воздуха в трубе, м/с, рекомендуется 12-17 м/с.

Величина приземной концентрации пыли после очистки отработанного воздуха в рукавном фильтре и выброса его через трубу рассеяния должна быть в 2-3 раза меньше допустимых санитарных норм ПДК.

Это обуславливается тем, что в реальных условиях концентрация пыли в приземном слое выше расчетной на величину естественного фона запыленности, определяемого большим числом факторов: местом расположения трубы, метеорологическими условиями, наличием посторонних источников выбросов и т.д.

4. Исходные данные и порядок выполнения работы (вариант 1)

1. Подробно ознакомится с теоретической частью по разделам 2-3 методического пособия.

2. Провести моделирование процесса классификации по программе “KLASS” в среде “MS Excel” в соответствии с конкретными требованиями.

Разделяемый материал – глинозем, плотность частиц r_M =3900 кг/м³.

Гранулометрический состав исходного продукта в полных остатках:

Производительность классификатора по исходному материалу Q_М=12 т/ч.

Эффективность разделения Х_75/Х25=60 %.

Расходная концентрация материала μ=1,7 кг/м³.

Задача классификации – получить обеспыленный крупный продукт с содержанием фракции менее 50 мкм не более 3 % с наибольшим возможным выходом.

При этом основные задачи:

1) Смоделировать процесс классификации, подбирая границу разделения Х₅₀. Для этого можно воспользоваться процедурой «Подбор параметра» «MS Excel». Определяется гранулометрический состав и выход продуктов разделения.

2) Обеспечить при этом требуемое содержание фракции в получаемом продукте на уровне 80% от предельного и определить гранулометрический состав и выход продуктов разделения. Основные параметры в таблице расчета, на которые обратить внимание - гранулометрический состав крупного продукта Rк в полных остатках на ситах, и его выход.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: