Разработка технических мероприятий, направленных на снижение влияния загрязняющих веществ на состояние окружающей среды

Литературный обзор

 

Существует много способов очистки воздуха от загрязнений.

Циклоны широко применяются для очистки от пыли вентиляционных и технологических выбросов во всех отраслях. Циклоны являются наиболее распространенным видом пылеулавливающего оборудования. Они имеют многие преимущества - простота устройства, надежность в эксплуатации при сравнительно небольших капитальных и эксплуатационных затратах.

Скрубберы-Вентури имеют распыливающие элементы в виде орошаемых труб Вентури или аналогичных устройств для ускорения газового потока. Эффект очистки достигает до 99,99%.

Сточные воды производства фосфорных удобрений в основном загрязнены взвешенными веществами.

Существуют следующие способы очистки сточных вод от взвешенных веществ.

Гидроциклон - открытые гидроциклоны применяются для выделения из сточных вод оседающих, преимущественно тяжелых и грубодисперсных примесей. Открытые гидроциклоны относятся к сооружениям отстойного типа с вращательным движением потока в рабочей зоне.

Выбор методов, обоснование технологической схемы и расчет необходимого оборудования для очистки газовых выбросов:

 

Так как в состав газового выброса, преимущественно входит неорганическая пыль, то выбираем следующую схему очистки:

- циклон ЦН-15;

- скруббер-Вентури;

После первой ступени концентрация пыли снизится до 2148,1 ; после второй ступени концентрация пыли снизится до 2,15 .

Данные установки позволят обезвредить газовый выброс до установленных нормативов и выброс их в окружающую среду не нанесет вреда природе и человеку.

Теоретическая часть:

Циклоны предназначены для сухой инерционной очистки газов от дисперсных загрязнителей. Средний размер частиц максимально удаляемых циклоном 10-20 мкм. Избыточное давление газов поступающих на очистку в циклоны не должно превышать 2500 Па, температура газов не должна превышать 400 С, исходная запыленность не должна превышать 400 г/м³.

Наиболее применяемыми являются циклоны цилиндрические и конические. Типовые размеры циклонов начинаются с диаметра 200 миллиметра и заканчиваются диаметром 4000 миллиметров.

Расчетная часть:

Выбираем газ-носитель воздух

 

Компоненты	N2	CO2	O2
ri	0.82	0,11	0,07
r	1.251	1.977	1.429
h	17 14.7 19.3
TCR	126	132.9	154.3

 

1. рассчитаем плотность газоносителя:

 

r=

r= кг/м³

 

2. рассчитаем плотность газоносителя при заданных условиях:

кг/м³

 

3. рассчитаем вязкость газоносителя:

 

Па

h=16,95 Па

 

4. рассчитаем вязкость газоносителя при заданных условиях:

 

 

5. По справочным данным задаемся типом циклона и определяем оптимальную скорость движения газового выброса в циклоне и среднюю дисперсность очищаемого газового выброса (W_opt, s_p).

6. Определим диаметр циклона по следующему выражению:

 

 , м.

 

Где, W - расход газового выброса, м³/с;

W_opt - оптимальная скорость движения газового выброса в циклоне, м/с

n - число секций.

, м.

 

Принимаем стандартный диаметр 1000 мм.

7. Принимаем ближайшее стандартное значение диаметра и определяем действительную скорость движения газового потока

 

, м/с.

W-W_opt 15%.

 м/с

 

8. Определим коэффициент гидравлического сопротивления циклона

 

 

Где, К₁ - коэффициент, учитывающий уменьшение диаметра циклона.

Если d>500 мм, то К₁=1.

К₂ - поправочный коэффициент, учитывающий запыленность газа, К₂=0,93

x₅₀₀ - сопротивление одиночного циклона диаметром 500 мм.

К₃ - коэффициент, учитывающий группировку циклона.

Если число секций циклона равно 1, то К₃=0.

 

x=

9. Определим потери давления в циклоне

 

, Па

Где, r_G - плотность газового выброса при заданных условиях, кг/м³;

w - действительная скорость движения газового потока в циклоне, м/с.

 

 Па

 

10. Определим диаметр частиц удаляемых на 50% при заданных условиях

 

, м.

мкм.

 

11. Определим параметр Х

 

.

Ф(х)=88,49%.

 

12. На основании параметра Х определяем эффект очистки.

 

13. Определяем концентрацию загрязнения на выходе из аппарата

мг/м³

 

Выбираем циклон ЦН 15, со следующими техническими характеристиками:

 

Внутренний диаметр выхлопной трубы, м.	0,59
Внутренний диаметр пылевыпускаемого отверстия, м	0,3…0,4
Ширина входного патрубка в циклоне, м	0,2
Ширина входного патрубка на входе, м	0,26
Длина входного патрубка, м	0,6
Высота установки фланца, м	0,1
Высота входного патрубка, м	0,66
Высота выхлопной трубы, м	1,74
Высота цилиндрической части, м	2,26
Высота конической части, м	2,0
Высота внешней части выхлопной трубы, м	0,3
Общая высота циклона, м	4,56

 

Расчет скрубберов Вентури

Теоретическая часть: скрубберы Вентури предназначены для мокрой инерционной очистки газовых выбросов от дисперсных загрязнений. Наибольшую эффективность скрубберы Вентури демонстрируют при удалении частиц с диаметром 1-10 мкм. Условиями применения скрубберов является:

· температура газовых выбросов не должна превышать 220 8С;

·   исходная запыленность не должна превышать 100 г/м³.

Исходные данные для расчета:

Расход очищаемого газа W м³/с; плотность газа при рабочих условиях r_G, кг/м³; давление в системе р, Па; плотность орошающей жидкости r_L =1000 кг/м³; требуемый эффект очистки:

 

 

Алгоритм расчета:

.   По справочным данным определяем коэффициент смачиваемости и слипаемости загрязнителя В, n. В= , n=0,454.

.   По заданному расходу газа подбираем высоконапорный скруббер Вентури ГВПВ и находим его степень очистки:

 

Типо-размер аппарата ГВПВ	Площадь сечения горловины трубы Вентури м^2	Диаметр горловины D, мм	Производительность (по выходным параметрам газа), м^3/с	Расход жидкости на орошение, л/с	Давление жидкости перед форсункой, КПа	Габариты, мм	Масса, кг
0,019	0,019	155	1,55…3,15	1,08…3,55	80…980	645х785х3140	174

 

3. Задаемся удельным расходом орошающей жидкости и определяем массовый расход орошающей жидкости.

 

 л/м³.

 

Принимаем =1,08 л/м³

 

, м³/с

м³/с

 

4. Определим гидравлическое сопротивление сухой трубы Вентури

фосфорный загрязнение экологический природоохранный

 

, Па

 

 - сопротивление сухой трубы Вентури, определяется по справочнику: =0,15.

W - скорость движения газа в горловине W = 100 200 м/с.

 

кг/м³

, Па

 

5. определим гидравлическое сопротивление мокрой трубы Вентури

 

, Па

 

Где,  - коэффициент гидравлического сопротивление мокрой трубы Вентури.

 

 

Где, М_G- массовый расход газа, кг/с.

 

кг/с

 

6. Найдем общее сопротивление системы

 

, Па

 Па

 

7. Определим суммарную энергию сопротивления

 

, Па

Па

V_L - объемный расход жидкости.

, м³/с.

м³/с

8. Определим эффект очистки при рабочих условиях

.

 

9. Сравниваем требуемый и действительный эффект очистки.

 

мкм

 

Так как Y>150, то h=99,99%

10. Определяем концентрацию загрязнения на выходе из аппарата

 

, мг/м³.

мг/м³

 

11. Определим количество и степень загрязненности образующихся сточных вод

 

, м³/с

м³/с

, кг/с.

кг/с

 

Где, G - количество загрязнений переходящих в сточные воды, кг/с.

 

, мг/л.

мг/л

 

С_р - концентрация загрязнителей в сточных водах, мг/л.

w_L - скорость движения орошающей жидкости на входе в сооружение, 1-2 м/с.