Проектирование технологической линии газоочистки МСЗ №4 "Руднево"

186

Содержание

1. Введение

2. Характеристика дымовых газов МСЗ

3. Технология процесса мусоросжигания на примере МСЗ №4

4. Компоновка оборудования отделения газоочистки

4.1 Общие положения

4.2 Циклоны

4.3 Транспортировка золы кола и летучей золы

4.4 Дозировка адсорбента

4.5 Рукавный фильтр

4.6 Подогрев фильтра

4.7 Дымосос

4.8 Измерение эмиссии

5. Материальные и тепловые расчеты

5.1 Материальный баланс процесса подготовки ТБО перед сжиганием

5.1.1 Отбор крупногабаритного мусора

5.1.2 Расчет основных физико-химических характеристик ТБО

5.1.3 Материальный и тепловой балансы печи при сжигании ТБО после подготовительного отделения с ручной сортировкой

6. Циклоны

6.1 Назначение

6.2. Технические характеристики аппарата

6.3 Технологический расчет

6.3.1 Исходные данные

6.3.2 Расчетная часть

6.4 Оптимизация решений по сухому отводу пыли из газоочистных аппаратов

6.5 Выбор схемы пылевыгрузки

6.6 Прочностные расчеты

6.6.1 Расчет прямоугольных наружных фланцев

6.6.2 Расчет опор

7. Распылительный абсорбер

7.1 Назначение

7.2 Технологический расчет

7.3 Материальный и тепловой балансы

7.3.1 Материальный баланс

7.3.2 Тепловой баланс

7.4 Расчет центробежного механизма

7.5 Расчет высоты распылительного абсорбера

7.6 Прочностные расчеты

7.6.1 Расчет обечаек

7.6.2 Расчет круглых наружных плоских фланцев

7.6.3 Расчет прямоугольных наружных фланцев

7.6.4 Расчет укрепления отверстий под штуцер в конической обечайке

7.6.5 Расчет опор

8. Рукавный фильтр

8.1. Назначение

8.2. Технологический расчет

8.3 Расчет производительности и типоразмера рукавного фильтра

8.4 Расчет эффективности работы рукавного фильтра

8.5 Тепловые расчеты

8.6 Прочностные расчеты

8.6.1 Расчет укрепляющих ребер

8.6.2 Расчет фланцев, соединяющих газоход из трубы Вентури и рукавный фильтр

8.6.3 Расчет укрепления отверстия при входе газохода в рукавный фильтр

9. Экологический анализ работы установки очистки дымовых газов

9.1 Проведение расчетов и определение ПДВ

9.2 Уточнение размеров санитарно-защитной зоны. Исследование изменения содержания веществ в дымовых газах до очистки и после

10. Список используемой литературы

1. Введение

Сложившаяся в настоящее время в большинстве крупных городов мира экологическая ситуация ведет к реальному возникновению на территории города и вблизи него необратимых процессов деградации природной среды и представляет реальную угрозу здоровью городского населения. [28]

Задачи охраны окружающей среды состоят не в том, чтобы остановить прогресс, а в том, чтобы планировать производственную деятельность с учетом природных, технических, экономических, социальных и других ограничений. Решение задач охраны природы в такой постановке реализует модель «устойчивого развития». Россия относится к странам с высоким уровнем урбанизации. В 164 городах с населением свыше 100 тысяч человек проживает свыше 60% городского населения и более 45% всего населения страны. В настоящее время в Российской Федерации экологическая обстановка в крупных городах сохраняется напряженной.

Повсеместно возникающие вокруг городов плохо организованные, а порой и просто «стихийные», свалки являются серьезными загрязнителями поверхностных и грунтовых вод. В результате миграции с территорий действующих и рекльтивированных полигонов (свалок) химических веществ, содержащихся в фильтрате ТБО (твердые бытовые отходы), в поверхностные и грунтовые воды происходит загрязнение почвы и водоисточников.

Создание нормальных условий жизни людей в городе - первоочередная задача коммунальных служб, занятых санитарной очисткой и уборкой городских территорий. В мировой практике известно более 20 методов обезвреживания и утилизации ТБО по конечной цели делятся на ликвидационные (решающие, в основном, санитарно-гигиенические задачи) и утилизационные (решающие и задачи экономики - использование вторичных ресурсов); по технологическому принципу - на биологические, термически, химические, механические, смешанные. Большинство этих методов не нашли сколько-нибудь значительно распространение в связи с их технологической сложностью и сравнительно высокой себестоимостью переработки ТБО. [29]

Наибольшее практическое распространение в мировой и отечественной практике получили следующие методы экономически и экологически наиболее оправданные методы:

· Складирование на полигоне,

· Термическое обезвреживание,

· Аэробное биотермическое компостирование,

· Комплексная технология сортировки, компостирования и сжигания (или пиролиза) различных фракций ТБО.

Мусоросжигание - это наиболее сложный и «высокотехнологичный» вариант обращения с твердыми бытовыми отходами (ТБО). Сжигание требует предварительной обработки ТБО (с получением топлива, извлеченного из отходов). При разделении из ТБО стараются удалить крупные объекты, металлы (как магнитные, так и немагнитные) и дополнительно его измельчить. Для того, чтобы уменьшить вредные выбросы из отходов, также извлекают батарейки и аккумуляторы, пластик, листья. Сжигание неразделенного потока отходов в настоящее время считается чрезвычайно опасным. Таким образом, мусоросжигание может быть только одним из компонентов комплексной программы утилизации.

Термические технологии переработки ТБО позволяют гарантированно обезвреживать бактериальную микрофлору отходов. Сжигание позволяет примерно в 3 раза уменьшить вес отходов, устранить некоторые неприятные свойства: запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, привлекательность для птиц и грызунов, а также получить дополнительную энергию, которую можно использовать для получения электричества или отопления. Практически все мусоросжигательные заводы оснащены оборудованием для утилизации тепла. Главной проблемой мусоросжигательных заводов является необходимость очистки выходящих в атмосферу газов от вредных примесей.

В мировой и отечественной практике используют различные методы термического обезвреживания и утилизации ТБО.

Для так называемых установок массового сжигания (производительностью от 100 до 3000 тонн в сутки) капитальные затраты в США колеблются от 80 до 100 тыс. долларов на единицу мощности (тонна сжигаемых отходов в день). В эту цену не входит цена устройств подготовки отходов. Эксплуатационные расходы составляют около 20 долларов за тонну ТБО. При выборе вариантов утилизации ТБО следует также иметь в виду, что время, необходимое на проектирование и постройку МСЗ в США, в среднем занимает 5-8 лет. С удорожанием цен на энергоресурсы затраты на получение 1 кВт при сжигании топлива стремительно растут, поэтому предполагается использовать ТБО, как альтернативный вид топлива.

Функционирование МСЗ, эксплуатирующий охарактеризованные выше технологии и по своему существу представляющих собой предприятия природоохранного профиля, сопровождается различного уровня негативным воздействием на биосферу. Это воздействие в наибольшей степени связано с дымовыми газами и твердыми продуктами термической переработки ТБО. Ниже освещен круг наиболее важных сведений, касающихся такого воздействия, и мероприятий, связанных с его минимизацией и упразднением.

Основной трудностью развития этой отрасли является её сложность, отсутствие отечественных аналогов некоторого оборудования. Целью моего дипломного проекта является на примере технологической линии газоочистки МСЗ №4 «Руднево» показать теоретическую возможность отечественного аналога, а так же его экономическую целесообразность.

2. Характеристика дымовых газов МСЗ

В составе дымовых газов МСЗ, помимо названных выше взвешенных веществ и оксидов, могут присутствовать при наличии в сжигаемом ТБО хлор- и фтор- содержащих компонентов (в частности, в массе некоторых пластмассовых отходов) хлорид водорода HCl и фторид водорода HF. Наряду с этим, отходящие газы МСЗ отличаются от дымовых газов энергетических установок, работающих на природном топливе, высоким (от 10 до 20%) содержанием водяных паров, что обусловлено значительной влажностью ТБО. [26]

Среди загрязняющих дымовые газы МСЗ веществ могут присутствовать также полихлоридибензодиоксины (ПХДД) и полихлоридибензофураны (ПХДФ). Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха на уровне дыхания человека выбросами вредных веществ промышленных предприятий и котельных в нашей стране определяют по величине концентрации вредности (загрязнения) при неблагоприятных метеорологических условиях, значение которого не должно превышать максимальной разовой предельно допустимой концентрации.

В странах ЕЭС с 1989 года введены весьма жесткие нормы (таблица №1) содержания вредных веществ в дымовых газах МСЗ (после газоочистных устройств).

Таблица №2.1. Регламентируемые содержания вредных примесей в выбрасываемых в атмосферу дымовых газах мусоросжигательных заводах стран ЕЭС

Результаты прямых аналитических определений свидетельствует, что содержание вредных веществ в выбросах из дымовых труб МСЗ (при отсутствии газоочистного оборудования) превышает охарактеризованные выше нормативы в 3-200 раз в зависимости от состава сжигаемых отходов, конструкции печи и режима ее работы. Дымовые газы отечественных МСЗ содержит от 1500 до 5000 мг/нм? взвешенных частиц.

Примерно такова же концентрация взвешенных в дымовых газах МСЗ и других стран. Например, в США она составляет 2000-5555, в Германии - 1000-12000, в Японии - 1600-4500 мг/м?.

Имеющие место в практике газоочистки концентрации загрязняющих компонентов в выбрасываемых в атмосферу отходящих газов МСЗ характеризуются данными таблицы №2.

Таблица №2.2. Содержание (в мг/м?) токсичных примесей в очищенных в электрофильтрах дымовых газах МСЗ.

Необходимо отметить, что МСЗ не являются крупными (по сравнению с предприятиями теплоэнергетики, функционирующими на твердом и жидком топливе) источниками загрязнения атмосферного воздуха оксидами серы из-за сравнительно малого ее содержания в ТБО - 0,05-0,3% от общей массы (содержание серы в мазутах, сланцах и подмосковных углях составляет соответственно 0,5-5, 3-4 и 2,5-4%). Кроме того, при сжигании ТБО часть ее переходит в сульфаты, остающиеся в шлаке.

Содержание оксидов азота в дымовых газах МСЗ определяется температурой в топках соответствующих агрегатов, обычно находящейся в интервале 850-1000?С, в то время, как интенсивное образование оксидов азота имеет место при температурах выше 1100?С.

Среди других газообразных токсикантов дымовых газов МСЗ следует отметить альдегиды и органические кислоты, образующиеся при неполном окислении пищевых отходов, жиров, масел и некоторых других компонентов ТБО.

Кроме того, следует иметь в виду возможность поступления в окружающую вреду при сжигании ТБО канцерогенных веществ. Наиболее известными в настоящее время бластомогенными углеводородами являются бенз(а)-пирен, бенз(е)-пирен, бенз(а)-антрацен, керонен, фенантрен и пирен.

Однако с учетом улавливания современными пылеулавливающими устройствами до 99; летучей золы, сорбирующей названные канцерогены, а также ее рассеивание через дымовые трубы, концентрация этих веществ в приземном слое воздуха оказывается существенно меньше величин действующих ПДК.

Кроме указанных загрязняющих веществ, в дымовых газах МСЗ присутствует аммиак, озон и некоторые другие вредные вещества, но их количество крайне незначительно.

Сложной проблемой при сжигании ТБО является образование диоксинов и фуранов.

Органическая химия насчитывает 75 соединений класса ПХДД и 135 соединений ПХДФ. Эти соединения можно встретить во многих искусственно полученных продуктов, таких, как средства защиты растений (пестициды, гербициды), а также в минимальных количествах в изделиях, технология которых способствует образованию ПХДД и ПХДФ.

ПХДД при нормальных условиях представляет собой твердое вещество с молекулярной массой 321,8, имеющие температуру плавления 303-305?С и растворимость в воде 0,2 мкг/л. Она устойчиво в процессах оксидации и редукции, инертно к кислотам и щелочам, является стабильным до определенного уровня температур. При температуре 600?С начинает разлагаться, а при выдержке более 3 секунд при температуре свыше 1000?С полностью распадаются.

Источником образования диоксинов являются химические процессы сжигания и термообработки сырья, содержащего хлорированные углеводороды, реализуемые на электростанциях, сжигающих бурый уголь, каменный уголь и мазут, мусоросжигательных заводах, установках огневого обезвреживания ряда промышленных и специфичных отходов, а также работающие бензиновые и дизельные двигатели, процессы жарения и копчения, сжигания древесины, топливных брикетов, кокса, масел, различные виды пожаров. Включая возгорания электрических трансформаторов, заполненных маслами, содержащими полихлорированные бифенилы. Кроме того, доказано, что смет на улицах крупных городов содержит диоксины.

Необходимо отметить, что обнаружение диоксинов весьма затруднено, так как обычно речь идет об их количествах, измеряемых нано- и пикограммами на единицу массы или объема. Например, содержание (в пг/г) 2,3,7,8-ПХДД составляет в саже выхлопных газов бензиновых двигателей - 1-4, в саже дымовых отопительных печей - 1-100, в пепле сигарет - 1, в смете городских улиц - 6-50.

ТБО содержит как диоксины (например, в составе отработанных масел и некоторых других веществ), так и вещества, из которых могут образовываться диоксины при охлаждении дымовых газов после сжигания отходов. Такими веществами являются, в частности, ПВХ, уголь, древесина, NaCl, HCl.

Образующийся при сжигании ТБО шлак вследствие избытка воздуха и быстрого охлаждения не содержит диоксинов. Охлаждаемые же дымовые газы уже при температуре 450?С содержат диоксины, фиксируемые золой-уносом. Кроме того, зола-унос содержит тяжелые металлы. В этой связи улавливаемую из отходящих газов МСЗ золу необходимо складировать в отвалах, защищенных от воздействий влаги и ветра, или подвергать специальной обработке (переводя, в частности, в связанную и нерастворимую форму, например, путем остекловывания).

Чем совершеннее организован процесс сжигания в топке, тем меньше запыленность уходящих дымовых газов и мельче взвешенные в них частицы.

Таблица №2.3. Химический состав золы отечественных МСЗ.

3. Технология процесса мусоросжигания на примере МСЗ №4

Мусоросжигательный завод №4 является коммунально-экологическим производством по переработке и термическому обезвреживанию (сжиганию) твердых бытовых отходов жизнедеятельности населения города Москвы и коммерческих отходов торгового и гостиничного сектора города Москвы. [19]

Завод расположен в производственной зоне «Руднево» и включает в себя комплекс различных основных и вспомогательных производств, взаимосвязанных по технологической схеме.

Проектная мощность завода составляет:

ь По переработке отходов 275 тыс. тонн за год,

ь По термическому обезвреживанию 235 тыс. тонн за год.

В процессе переработки отходов из них для последующей утилизации осуществляется отбор наиболее ценных компонентов:

ь картона и бумаги,

ь тканевых материалов,

ь стекла,

ь черных металлов,

а также хлорсодержащих пластмасс, исключение которых из процесса сжигания позволяет значительно снизить нагрузки на газоочистное оборудование.

В результате эксплуатации мусоросжигательного завода №4 ГУП «Экотехпром» в промзоне «Руднево» образуются отходы в виде смеси котла-утилизатора (52,6%), циклонов (26,4%), абсорбера (4,6%), а также летучей золы (золы уноса) или золы рукавного фильтра (16,4%).

Зола как вторичный токсичный отход, относящийся к 3 классу (смесь золы котла-утилизатора, циклонов, абсорбера и золы рукавного фильтра) опасности, подлежит вывозу на полигоны захоронения отходов с соблюдением соответствующих требований безопасности.

Завод построен с использованием современных и отработанных зарубежных и отечественных технологий в области термического обезвреживания отходов и утилизации образующейся теплоэнергии. Технологическое оборудование для сжигания отходов и очистки дымовых газов полностью изготовлено в Германии. Оборудование для утилизации вырабатываемого пара, производства электрической и тепловой энергии, а также все вспомогательное оборудование произведено в РФ.

На заводе установлены три технологические линии по сжиганию отходов с производительностью по 13,5 тонн/час каждая. Сжигание предварительно подготовленных отходов производится в печах с вихревым кипящим слоем инертного материала.

Сжигание бытовых отходов с вихревым кипящим слоем позволяет:

- исключить механические устройства в зоне сжигания отходов;

- обезвреживать отходы в широком диапазоне изменения их влажности и зольность;

- достигать высокие удельные тепловые нагрузки при равномерном распределении температур в кипящем слое;

- обеспечивать пониженное содержание оксидов азота в дымовых газах.

Технологическим регламентом завода предусматриваются следующие операции:

· прием ТБО;

· подготовка ТБО;

· термическая обработка ТБО;

· газоочистка;

· утилизация тепла;

· подготовка и подача аддитивов;

· переработка образующихся твердых остатков (шлака, золы).

Схема технологического процесса представлена в приложении №1.

Прием ТБО.

Поступающие на завод отходы взвешиваются на участке подвоза (2 линии с производительностью 25 машин в час). Основная нагрузка на весовую приходится на промежуток времени 8:30-13:30 (первый рейс мусоровозов). В весовой установлены приборы для контроля радиоактивности. Для обеспечения равномерной разгрузки мусоровозного транспорта в приемном отделение предусмотрено 8 постов разгрузки. Мусоровоз выгружается непосредственно на ленту питателя (4 поста) участка подготовки ТБО, либо в промежуточный бункер объемом 1000 м? (4 поста), и краном подаются в четыре приемные воронки системы подготовки ТБО.

Подготовка ТБО.

Участок подготовки ТБО состоит из 4 линий производительностью 25 т ТБО/ч каждая. Работа осуществляется в одну смену (12 часов, 305 суток в году).

ТБО принимается на ленту питателя типа 2-24-90Б электростальского завода тяжелого машиностроения (ширина ленты - 2,4 м, длина - 9 м, угол наклона - 150, скорость ленты 0,06-0,17 м/с) укомплектованного поперечной балкой, регулирующей выходящий слой. Над лентой питателя размещены 2 крана грузоподъемностью 5 тонн для обслуживания питателя и извлечения с ленты крупногабаритных (более 1 м) предметов. Крупногабаритные предметы складируются в бункеры и вывозятся.

С питателя ТБО поступает на наклонный ленточный конвейер. На наклонной конвейерной ленте (ширина - 1600 мм, скорость, регулируемая около 0,2 м/с) поступающие на завод ТБО (250 тыс. тонн в год) проходят стадию ручной сортировки. Толщина слоя отходов на ленте транспортера составляет 100 - 400 мм, что не позволяет обеспечить высокую степень извлечения целевых фракций. Количество извлекаемых из ТБО утилизируемых компонентов (бумага, картон, текстиль, стекло, полимеры), а также балласта и мешающих компонентов (камни, керамика, строительный мусор, хлорсодержащие полимеры) оценивается в 117 т/сут. (14,3% от исходных ТБО). Ценные фракции прессуются с формированием обвязных тюков (2 пресса для легких фракций). Каждый пресс оснащен счетчиком обвязных тюков. Вес выделенных фракций регистрируется лишь в момент их отгрузки потребителю или на захоронение. Планируется строительство цеха переработки утилизируемых фракций.

Остальные отходы проходят грохочение (4 барабанных грохота - 7,3 м, диаметр - 2,5 м, ячейки 250 мм, скорость вращения - 15 об/мин, паспортная производительность - 20 т/ч), после чего подрешетный продукт (60,8%) проходит магнитную сепарацию с отделением черного металла (0,9%), а надрешетный продукт подвергается дроблению (роторные ножницы из двух валов с фрезерами фирмы Линдеман, производительностью 30 - 40 т/ч) и повторному грохочению (250 мм). Надрешетный продукт (2,3%) проходит повторное дробление, после чего соединяется с подрешетным продуктом первого и второго грохочения. Из общего потока (84,8% исходных ТБО) отделяется черный (1,2%) и цветной металл (0,3%). Выделенный металл прессуется (пресс для металла Азовского ПО «Донпрессмаш», усилие прессования 90-100 тс, время цикла пакетирования 1,5 мин, размер тюка 400*320*320 мм). Остаток сортировки (683 т/сут, 83,3% массы исходных ТБО) направляется в основной бункер, из которого происходит загрузка топок ROWITEC.

Термическая обработка.

Сжигание отходов осуществляется в топке ROWITEC, которая разделена на зону вихревого кипящего слоя и зону дожигания (надслоевое пространство). Зона вихревого кипящего слоя формируется разделенной на две половины колпачковой сопловой решеткой с 36 напорными камерами для подачи первичного воздуха:

1) Динамическая зона в центре включает в себя 12 напорных камер. Предварительная установка расхода возможна в каждой группе камер с помощью установленных вручную заслонок с жесткой фиксацией.

2) Зоны завихрения с обеих сторон динамической зоны включают в себя по 6 напорных камер, воздушные потоки которых также регулируются при помощи заслонок с жесткой фиксацией.

3) Зоны выгрузки негорючих материалов снаружи обеих сторон завихрения и в нижней наклонной части распределительного коллектора включают в себя по 6 напорных камер. Расход воздуха контролируется с помощью заслонок.

Расход первичного воздуха (подается из помещения приемного бункера) в первые две зоны устанавливается на уровне, обеспечивающем эффект стабильного вихревого кипящего слоя. Расход воздуха устанавливается в зависимости от нагрузки. Дроссельные заслонки установлены вручную в зонах 1 и 2 таким образом, что в зону 2 постоянно в определенном соотношении подается больше воздуха, чем в зону 1.

В надслоевое пространство вводится вторичный воздух (подается из помещения приемного бункера), расход которого определяется заданной концентрацией кислорода в домовых газах.

Воздухозаборные отверстия расположены справа и слева над бункером ТБО, каждое из которых снабжено всасывающим фильтром и шумоглушителем. Всасывающие фильтры регулируются с помощью регулятора перепада давления.

Воздух, поступающий в зону 1 и 2, в случае необходимости нагревается при помощи пароподогревателя.

Температурный режим для топки ROWITEC : температура в слое - около 650° С, в надслоевом пространстве и на выходе дымовых газов из топки - около 950° С. Газы выдерживаются при этой температуре не менее 2 секунд за счет длинного газохода.

Для снижения температуры в сжигательном устройстве и содержания существует возможность рециркуляции дымового газа в нижний ярус распределения вторичного воздуха в сжигательном устройстве.

Система удаление шлака, подпитка песком.

Для направления золы из топочного устройства в зону выгрузки используется воздух, подаваемый в зону выгрузки через 12 напорных камер, расположенных снаружи обеих зон завихрения. Выгрузка золы осуществляется поочередно двумя разгрузочными водоохлаждаемыми шнеками. Температура золы на входе в шнек составляет 600-650° С. Смесь песка и золы слоя подается шнеком (скорость вращения шнеков 2,3-23,3 об /мин.) на один из двух двухдечных виброгрохотов фирмы Mogensen (максимальная температура материала - 500°С, максимальный размер фракций на входе - 300 мм, на деках колосников установлена ситовая ткань с квадратным переплетением). Частицы более 1,6 мм направляют транспортером на участок переработки шлака, а мелкие, шнековым транспортером, а затем ковшовым элеватором (длина цепи 29,75 м), направляют в перепускную емкость (объем 5 м³, максимальная температура материала 500°С). Туда же по мере необходимости добавляют свежий песок из силоса песка (объем 7,5м³), куда он поступает с помощью пневмотранспорта из участка подготовки аддитивов. Выгрузка перепускной емкости в топку управляется уровнемерами минимального и максимального уровня. При достижении максимального уровня слоя открывается клапан выгрузки, который закрывается после разгрузки емкости до минимального уровня. Предусмотрено, что в случае превышения перепада давления в слое выше 140 мбар, содержимое перепускной емкости направляется непосредственно на конвейер силоса золы кипящего слоя.

Расход песка оценивается в 340 кг/ч (при сжигании 24 т/ч ТБО) или 10,18 кг/т ТБО. Регулируемым параметром, определяющим подачу песка в топку, является высота слоя в топке, определяемая по перепаду давления. Регистрация количества песка, загружаемого в перепускную емкость, не предусмотрена. Оценить средний расход песка возможно лишь по времени расходования партии, загруженной в силос песка.

Для формирования кипящего слоя, по данным ТЭО, необходима единовременная загрузка 40 т песка. Фактическое количество загружаемого в топку песка составило величину порядка 90-95 т.

Утилизация тепла в котле-утилизаторе

За каждым сжигательным устройством установлено по котлу утилизатору. Дымовые газы сжигательного устройства направляются к котлу по обмурованному газоходу круглого сечения (диаметр - 4050 мм). На выходе дымовых газов сжигательного устройства и на входе в котел установлены компенсаторы. После выхода из сжигательного устройства газоход расположен наклонно вверх и, в последней части, вниз в направлении входа в котел, что предотвращает значительное отложение пыли. В высшей точке газохода находится заслонка с противовесом для сброса избыточного давления из сжигательного устройства.

Котёл-утилизатор барабанный с Г-образной горизонтальной компоновкой, с естественной циркуляцией, имеет две ступени экомайзера и две ступени пароперегревателя.

Подготовка известкового молока

Подготовка известкового молока осуществляется централизовано для трех линий в двух емкостях, где происходит смешивание гидроксида кальция с водой. Заданная концентрация (15%) обеспечивается дозированием гидроксида кальция в заполненной водой смеситель до заданной плотности известкового молока. Гидроксид кальция из силоса, объемом 200 м3, барабанным дозатором через шнековый транспортер подается в одну из емкостей приготовления известкового молока. Силос гидроксида кальция периодически подается из бункера, расположенного на участке подготовки аддитивов.

Выработка электроэнергии

Дымовые газы на выходе из топки, имея температуру около 900°С, направляются в котел утилизатор, вырабатывающий за счет отбора тепла газов пар, давлением 1,6МПа, температурой310°С.

Выработанный котлами пар используется частично для получения электроэнергии, в том числе для собственных нужд завода, а частично отбирается для покрытия нужд завода в тепле.

Для сглаживания возможных колебаний паропроизводительности котлов-утилизаторов и параметров пара установлены два паровых котла ПО «Белэнергомаш» БЭМ-25/1,6-310Г.

Цех переработки золовых отходов.

В составе золы, присутствуют (подвижные) водорастворимые формы токсичных металлов, а также мышьяка и селена, которые при утилизации являются чрезвычайно опасными источниками вторичного приземного атмосферного воздуха, почвы, поверхностных и грунтовых вод.

Существует несколько способов обезвреживания золовых отходов.

· Стеклование в электродуговых печах .

· Капсулирование с использованием различных марок цемента

· Метод применения гумино-минерального концентрата (ГМК)

Для реализации на МСЗ№4 принят метод обезвреживания золы гумино-минеральным концентратом (ГМК) с последующим получением технологического грунта. Данный метод экологически безопасен, а применяемый гумино-минеральный концентрат, изготавливаемый из природных продуктов, не вступает в конфликт с окружающей средой.

Технология обезвреживания золоотходов путем применения ГМК разработано и освоено ООО «ЭФАТ».

Применение гуминовых кислот в форме модифицированного гумино-минерального концентрата обеспечивает эффективную детоксикацию золовых отходов за счет связывания тяжелых металлов, а именно образование таких соединений гуминовых кислот с тяжелыми металлами, подвижность которых в природных объектах существенно ограничена. Кроме этого гуминовые кислоты ускоряют протекание биогеохимических процессов, в результате которых нейтрализуется и обезвреживается большое количество органических и неорганических экотоксикантов.

Рекомендуется производить смешивание смеси зол котла-утилизатора, циклона, абсорбера и рукавного фильтра, при этом оптимальная доза ГМК составляет до 30% от массы смеси зол, а объем воды 70% от массы ГМК. В пересчете на техногенный грунт оптимальная масса смеси зол составляет 66%, масса ГМК до 20% и масса воды - 14%.

4. Компоновка оборудования отделения газоочистки

4.1 Общие положения

Для снижения эмиссии при термической утилизации отходов немецким законодателем было издано 17-е постановление об исполнении федерального закона о защите окружающей среды от загрязнения. В нем для мусоросжигательных заводов предписывается соблюдение следующих граничных значений эмиссии (исходное содержание кислорода 11 %). [19]

Установки газоочистки мусоросжигательного завода состоит технологической линии, которая оснащена системой очистки дымовых газов от загрязняющих веществ.

Принципиальная технологическая схема системы газоочистки одной линии изображена на рис. 4.1.

Технологическая схема состоит из четырех последовательно связанных аппаратов.

циклона,

мокро-сухого абсорбера, с узлом приготовления известкового молока,

реактора,

рукавного фильтра.

Запыленные дымовые газы после котла поступают в циклон, где происходит первичная очистка дымовых газов от золы. Далее дымовые газы поступают в мокро-сухой абсорбер, где за счет контакта с распыленным известковым молоком, происходит очистка от HF, HCL, SO₂. После абсорбера дымовые газы поступают в реактор, где контактируют с твердым сорбентом, состоящим из 90% масс. извести и 10% активированного угля и далее поступают в рукавный фильтр. В реакторе и в рукавном фильтре происходит дополнительная очистка дымовых газов от HF, HCL, SO₂ , а также очистка дымовых газов от органических загрязнителей -- диоксинов и фуранов и паров ртути. HF, HCL, SO₂ химически связываются с известью, диоксины, фураны и пары ртути адсорбируются на активированном угле, кроме того в рукавном фильтре дымовые газы очищаются от золы и твердых продуктов газоочистки.

Для соблюдения предельных значений эмиссии каждая из 3-х технологических линий МСЗ для г. Москва оснащена установкой 'квазисухой' газоочистки, содержащей по ходу дымовых газов следующие технологические участки:

o Распыление известковой муки в сжигательном устройстве для частичного связывания кислотных компонентов дымовых газов

o Частичное удаление пыли посредством 2-х параллельно работающих циклонов (включая системы транспортировки и промежуточного хранения летучей золы)

o Осаждение преимущественно кислотных компонентов дымовых газов посредством реакции с известковой мукой и охлаждения в распылительном абсорбере

o Дозировка адсорбента в реакторе летучей золы и окончательное осаждение пыли, полихлорированные дибензодиоксины / полихлорированные дибензофураны и кислотных / Нg компонентов дымовых газов в рукавном фильтре (включая систему удаления и промежуточного хранения остаточных продуктов)

o Дымосос

o Устройство измерения эмиссии для контроля ПДК

4.2 Циклоны

Циклоны являются центробежными осадителями и состоят в основном из входной улитки, придающей дымовым газам спиралевидное движения, и цилиндрической части, имеющей по направлению вниз конусную форму и входящей в осадительную емкость.

Оба циклона служат для предварительного осаждения твердых частиц из дымовых газов топки кипящего слоя.

После выхода из котла-утилизатора поток пылесодержащих дымовых газов разделяется и по касательной направляется в параллельно работающие циклоны. В результате спиралеобразного движения содержащих твердые частицы дымовых газов там возникают центробежные силы, которые способствуют отделению части твердых включений из дымовых газов. В то время, как твердые частицы в зависимости от их гранулометрических свойств отжимаются под действием центробежных сил к обечайке циклона, находящиеся внутри завихрения частично обеспыленные дымовые газы отсасываются через погружную трубу вверх и направляются в распылительный абсорбер.

Падение напора в циклоне (сопротивление) составляет для расчетного случая 10 мбар. Отделенные пылевые частицы собираются в осадительных емкостях циклонов и направляются через спускные желобы по общему шкековому транспортеру через шлюзовый затвор в приемный резервуар пневмотранспорта. О недопустимом скоплении пыли в конусе циклона сообщают приборы аварийной сигнализации.

Следующие параметры режима работы оказывают влияние в основном на степень обеспыливания (коэффициент пофракционного осаждения, коэффициент общего осаждения) циклонов:

дымовые газы:

- объемный ток

плотность

вязкость

запыленность

пыль:

- гранулометрической состав

-плотность

Для расчетного случая за основу принимается степень обеспыливания в циклонах примерно 70 %.

4.3 Транспортировка золы котла и летучей золы

Осажденная в котле-утилизаторе зола подается по различным транспортирующим агрегатам и через дробилку комков совместно с осажденной в циклонах летучей пылью выборочно к одному из двух силосов золы.

Транспортировка золы котла и летучей золы происходит пневматически (аэрозольный транспорт).

При этом транспортируемый материал подается в сжатый воздух в напорном резервуаре. Частицы золы вследствие аэродинамического сопротивления ускоряются сжатым воздухом и транспортируются по пневмопроводу (течение смеси газа с твердыми частицами).

Следующие существенные факторы оказывают влияние на характер течения

· Скорость- сжатого воздуха

- частиц золы

· Загрузка транспортируемого материала

· Скорость оседания частиц золы

· Геометрия участка транспортировки

· Свойства материалов: транспортируемый материал / трубопровод

· Распылительный абсорбер

В распылительном абсорбере производится распыление абсорбента (известковое молоко) на мельчайшие капельки с большой удельной поверхностью и приведение его в интенсивный контакт с горячими дымовыми газами. Протекание абсорбции дымовых газов характеризуется в первую очередь высокой скоростью реакции в течение жидкой фазы. После этого происходит химическая сорбция в течение сухой фазы. Связывание кислотных вредных веществ дымовых газов протекает по следующим основным реакциям:

SO₂ + Са(ОН)₂ CaSO₃ + Н₂О

SO₃ + Са(ОН)₂ CaSO₄ + Н₂О

2HCI + Са(ОН)₂ СаСl₂ + 2Н₂О 2HF + Ca(OH)₂ CaF₂ + 2H₂O

Размеры распылительного абсорбера выбраны таким образом, что обеспечивается достаточная продолжительность химических реакций и одновременного испарительного охлаждения. Преобладающая часть продуктов реакции выносится с потоком дымовых газов из распылительного абсорбера и осаждается в послевключенном рукавном фильтре. Другая часть остаточного продукта выпадает в сухой остаток на конусе распылительного абсорбера.

Принципиально распылительный абсорбер состоит из входной улитки, расположенной в его верхней части, установленного в ней по центру центробежного распылителя (распылительное устройство фирмы 'ЗЕГЕРС') с высокочастотным приводом, цилиндрических реакционной и испарительной камер, а также газовыводящей нижней части, выполненой в виде конуса.

С помощью вращающегося со скоростью примерно 12 тыс. об/мин центробежного диска известковое молоко диспергируется на мелкие капли и распыляется в дымовых газах (температура прим. 190°С). Подача суспензии Са(ОН)₂ (известкового молока) через центробежный распылитель регулируется с помощью измерительных приборов содержания HCI и SO₂ в очищенных дымовых газах.

В случае необходимости дальнейшего испарительного охлаждения дымовых газов до требуемой температуры на выходе подается дополнительная вода. Регулировка осуществляется при помощи измерения температуры дымовых газов на выходе из распылительного абсорбера. Минимальная температура дымовых газов на выходе из распылительного абсорбера в 150°С определяется гигроскопичностью образующегося в результате реакции хлорида кальция.

Для приготовления и распределения известкового молока служит продублированный смесительный узел с двумя кольцевыми трубопроводами, по которым производится снабжение абсорбентом всех 3-х распылительных абсорберов.

4.4 Дозировка адсорбента

Для осаждения кислотосодержащих остатков в дымовых газах, а также диоксинов, фуранов и тяжелых металлов предусмотрен реактор летучей золы, в котором эти вредные вещества связываются сухим адсорбентом ('Вюльфрасорп С'). С этой целью адсорбент, представляющий собой смесь из гидроксида кальция и активированного угля с большей удельной поверхностью, впрыскивается перед рукавным фильтром в противотоке в дымовые газы.

Сужение типа трубы Вентури в газоходе после распылительного абсорбера служит для равномерного распределения адсорбента по сечению газохода. Выше названные вредные вещества вступают в реакцию с адсорбентом и, прежде всего, со слоями твердых частиц, агломерирующимися на внешней стороне рукавов рукавного фильтра (лепешка). Адсорбент подается пневматически из силоса (200 м³) соответственно к местам распыления в газоходе.

4.5 Рукавный фильтр

Скомпонованный в виде модульной конструкции рукавный фильтр служит для улавливания содержащихся в дымовых газах

летучей золы, не осаженной в циклонах,

остаточных веществ после распылительного абсорбера и реактора летучей золы.

Для предотвращения прямого набегания потока на фильтрующие элементы дымовые газы направляются через входное отверстие на дефлектор в успокоительной камере. Одновременно достигается лучшее распределение дымовых газов в рукавной камере.

Пыль осаждается на наружной поверхности рукавов фильтра, в то время как обеспыленные дымовые газы выводятся из фильтра через камеру очищенного газа.

Корпус рукавного фильтра разделяется на: камеру очищенных газов, рукавную камеру с интегрированным в нее распределительным газоходом неочищенных газов и пылевой бункер

Очистка рукавов фильтра (4 модуля, в каждом по 192 рукава) производится по достижении определенного значения перепада давления в процессе эксплуатации (оперативная система управления) при помощи сжатого воздуха. Дифференциальным манометром давлений очищенного и неочищенного дымовых газов подается управляющий сигнал на соленоидные клапаны. Каждым соленоидным клапаном управляется ряд из 16 рукавов. Очистка производится при перепаде давления, составляющем примерно 15-20 мбар. Заданное значение перепада давления определяет образование лепешки на поверхности рукавов. Она имеет решающее воздействие на степень осаждения в реакторе летучей золы / рукавном фильтре. Для обеспечения достаточного количества адсорбента на рукавах фильтров процесс очистки прерывается по достижении минимального значения АР.

Если значение перепада давления превышает или снижается ниже предельно допустимого, на щит управления поступает сигнал тревоги. Необходимое абсолютное давление очищающего воздуха (прим. 5,5 бар) устанавливается регулирующим клапаном.

Для обеспечения бесперебойного удаления пыли и предотвращения образования налипания производится отопление конической нижней части бункера.

Уровень заполнения рукавных фильтров контролируется в двух точках с целью предотвращения образования скоплений материала в бункере, которые могут привести к возникновению очагов тления в рукавных фильтрах. Выпадающая в осадок пыль транспортируется к силосу остатков.

4.6 Подогрев фильтра

Гигроскопичность хлорида кальция CaCl₂, образующегося в результате абсорбции HCl, может привести к налипаниям на рукавных фильтрах при прохождении точки росы вследствие отложений кристаллизационной воды. Чтобы снизить опасность снижения температуры дымовых газов ниже точки росы, особенно при пуске, рукавные фильтры подогреваются. Для этого имеются две возможности:

Перед зажиганием газовых горелок котел-утилизатор нагревается при помощи пара обоих вспомогательных котлов. При подогреве котла-утилизатора до температуры, близкой к 200°С, начинается разогрев сжигательного устройства. При сжигании природного газа в первые три часа образуется приблизительно 7.200 Нм³/ч дымовых газов. Температура дымовых газов в предварительно прогретом котле-утилизаторе поднимается приблизительно до 150°С.

Рукавные фильтры всех 3-х линий оснащаются общей системой подогрева. Посредством закрытия соответствующих заслонок в газоходах рукавные фильтры могут быть прогреты до прибл. 150°С за счет циркуляции дымовых газов по контуру подогрева или, в случае необходимости (напр, при кратковременном останове), поддерживаться в прогретом состоянии. Для этого служат заслонка и вентилятор подогрева.

В режиме подогрева или поддержания в прогретом состоянии заслонка воздуха, подсасываемого через неплотности, закрыта. При отключении контура подогрева эта заслонка должна открываться с целью предотвращения возможной утечки дымовых газов через неплотные заслонки.

С началом прогрева котла-утилизатора или перед включением контура циркуляционного электроподогрева дополнительно включаются контуры сопроводительного отопления компонентов газоочистки (циклонов, распылительного абсорбера, рукавных фильтров) (температура стенки прим. 130°С). Это приводит к снижению потерь тепла в дымовых газах. В месте застоя потока (мертвая зона) в рукавном фильтре контролируется эффективность подогрева при помощи измерения температуры. При кратковременном останове или же останове завода на выходные дни следует оставлять включенными контуры сопроводительного отопления установки газоочистки, насколько это является возможным при проведении ремонтных работ или технического освидетельствования.

4.7 Дымосос

На каждой технологической линии МСЗ за рукавным фильтром установлен центробежный дымосос, поставляемый Покупателем.

Объемный ток дымовых газов, зависящий от нагрузки сжигательного устройства, направляется тягой, создаваемой дымососом, по тракту через аппараты и газоходы к дымовой трубе, общей для всех трех газоходов.*

Дымосос рассчитан таким образом, чтобы при отсосе соответствующего объемного тока дымовых газов на выходе из сжигательного устройства поддерживалось статическое разрежение в 15 мбар при нормальном режиме эксплуатации.

Регулирование объемного тока дымовых газов и давления в сжигательном устройстве осуществляется направляющим аппаратом посредством пневмопривода. Управляющий сигнал поступает от барометрического регулятора, считывающего действительное значение давления с манометра на выходе из сжигательного устройства.

На дымососах контролируются следующие параметры:

*температура подшипников

* температура обмотки электродвигателей

*вибрация

При отказе дымососа (регистрируется расходомером) производится вывод соответствующего сжигательного устройства из эксплуатации (сигнал «Пламя ОТКЛ.»).

4.8 Измерение эмиссии

Мусоросжигательный завод для г. Москвы состоит из трех линий мусоросжигания с соответствующими установками газоочистки. Общая дымовая труба имеет 3 газохода, у ее основания расположен павильон измерений эмиссии. Мусоросжигательный завод спроектирован на соблюдение ПДК по 17 федеральному предписанию по защите окружающей среды от загрязнения.

Измерение и анализ выбросов производится в соответствии с ТУ 'Воздух' (издание 1986). Производится измерение и регистрация следующих компонентов дымовых газов: пыль, HCI, С_общ, СО, Н₂О, О₂ , SO₂, NO_X

Отбор проб дымовых газов для измерения выбросов, а также измерение объемного тока, температуры и давления дымовых газов производится на газоходе (отметка +11,5 м) перед входом в дымовую трубу. Измерениями HCI и SO₂ регулируется подача известкового молока к распылительному абсорберу.

Диапазон измерения регистрируемых параметров имеет согласно 17 федеральному предписанию по защите окружающей среды от загрязнения следующие граничные значения:

5. Материальные и тепловые расчеты

5.1 Материальный баланс процесса подготовки ТБО перед сжиганием

5.1.1 Отбор крупногабаритного мусора [19]

В соответствии с расчетом ежегодно будет реализовываться сжигание примерно Gтбо = 280 тысяч тонн ТБО в год. На предварительном этапе, до начала сортировки, осуществляется отбор крупногабаритного мусора (например холодильники, телевизоры) в размере 3% от исходной массы ТБО. [9] Масса крупногабаритного мусора Gкгм, :

Gкгм =

где Gтбо - масса мусора от населения,

К - процентное содержание крупногабаритного мусора в основной массе ТБО, %

Gкгм = =8400

Соответственно масса ТБО поступающая в отделение подготовки Gна подг, :

Gна подг. = Gтбо - Gкгм

где Gтбо - масса мусора от населения,

Gкгм - масса крупногабаритного мусора,

Gна подг. = 280000 - 8400 =271600

Состав ТБО поступающего в отделение подготовки.

Масса отбираемого компонента ТБО на сортировке , :

где Gна подг. - масса ТБО поступающая в отделение подготовки,

- массовая доля отбираемого компонента, %

- массовая доля фракции с м., масс. доли

После отбора крупногабаритного мусора состав ТБО имеет следующий морфологический и фракционный состав, представленный в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Рекомендуемый для технологических расчетов морфологический и фракционный состав ТБО от жилого сектора.

a) Масса отбираемого черного металлома G1,

G1 = =6529

b) Масса отбираемого цветного металла G2,

G2 = = 1143

c) Масса отбираемого стекла G3,

G3 = =11426

d) Масса отбираемого пластмассы G4,

G4 = =9794

e) Масса всех отбираемых вторичных материальных ресурсов Gотб,

Gотб =G1 +G2 + G3 + G4

где G1 - масса отбираемого черного металлома,

G2 - масса отбираемого цветного металла,

G3 - масса отбираемого стекла,

G4 - масса отбираемого пластмассы,

Gотб = 6529 +1143 +11426 + 9794 =28892

f) Масса предварительно подготовленных ТБО поступающих на сжигание G0,

G0 =Gна подг. - Gотб

где Gна подг - масса ТБО поступающая в отделение подготовки,

Gотб - масса всех отбираемых вторичных материальных ресурсов,

G0 = 271600 - 28892 = 242708 или 27706,4

g) Получаем новый морфологический состав ТБО представленный в таблице 5.2.

Таблица 5.2 Масса и морфологический состав ТБО до и после подготовки

5.1.1 Расчет основных физико-химических характеристик ТБО

Определение основных физико-химических характеристик ТБО необходимо для проведения расчета теплового и материального баланса печи кипящего слоя и заключается в определении покомпонентного состава и теплотворной способности ТБО

1) Элементный состав, влажность, зольность и выход летучих продуктов различных фракций ТБО на горючую массу приведен в таблице 5.3.

Таблица 5.3 Элементный покомпонентный состав ТБО.

где n - номер (от 1 до 12) отдельного компонента ТБО соответствующий № из таблицы 5.2.

in - массовая доли соответствующих компонентов в общей массе ТБО.

Срn ,Hрn ,Oрn ,Nрn ,Sрn - содержание на горючую массу в каждом компоненте ТБО соответственно углерода, водорода, кислорода, азота и серы, %.

Wn, Aсn - соответственно влажность и зольность каждого компонента ТБО, %

2) Общая влажность ТБО , %,

где Wn, - влажность n-го компонента ТБО, %

in - массовая доля n-го компонента общей массе ТБО., масс. доля

%

3) Общая зольность на сухую массу Асn, %

,

где Асn - зольность на сухую массу n-го компонента ТБО, %

in - массовая доля n-го компонента общей массе ТБО., масс. доля

%

4) Зольность на рабочую массу для каждого компонента Арn, %

,

где Асn - зольность на сухую массу n-го компонента ТБО, %

Wn, - влажность n-го компонента ТБО, %

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

5) Общая зольность на рабочую массу Ар, %

где Арn - зольность на рабочую массу n-го компонента ТБО, %

in - массовая доля n-го компонента общей массе ТБО., масс. доля

%

6) Содержание углерода в каждом компоненте ТБО на рабочую массу

,

где Сn - содержание углерода на горючую массу в каждом компоненте ТБО, %

Wn, - влажность n-го компонента ТБО, %

Арn - зольность на рабочую массу n-го компонента ТБО, %

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

7) Общее содержание углерода в ТБО на рабочую массу , %

где Срn - содержание углерода на рабочую массу n-го компонента ТБО, %

in - массовая доля n-го компонента общей массе ТБО., масс. доля

%

8) Содержание водорода в каждом компоненте ТБО на рабочую массу

,

где Нn - содержание водорода на горючую массу в каждом компоненте ТБО, %

Wn, - влажность n-го компонента ТБО, %

Арn - зольность на рабочую массу n-го компонента ТБО, %

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

9) Общее содержание водорода в ТБО на рабочую массу , %

где Нрn - содержание водорода на рабочую массу n-го компонента ТБО, %

in - массовая доля n-го компонента общей массе ТБО., масс. доля

%

10) Содержание кислорода в каждом компоненте ТБО на рабочую массу

,

где Оn - содержание кислорода на горючую массу в каждом компоненте ТБО, %

Wn, - влажность n-го компонента ТБО, %

Арn - зольность на рабочую массу n-го компонента ТБО, %

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

11) Общее содержание кислорода в ТБО на рабочую массу ,%

где Орn - содержание кислорода на рабочую массу n-го компонента ТБО, %

in - массовая доля n-го компонента общей массе ТБО., масс. доля

%

12) Содержание азота в каждом компоненте ТБО на рабочую массу

,

где Nn - содержание азота на горючую массу в каждом компоненте ТБО, %

Wn, - влажность n-го компонента ТБО, %

Арn - зольность на рабочую массу n-го компонента ТБО, %

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

13) Общее содержание азота в ТБО на рабочую массу , %

где Nрn - содержание азота на рабочую массу n-го компонента ТБО, %

in - массовая доля n-го компонента общей массе ТБО., масс. доля

%

14) Содержание серы в каждом компоненте ТБО на рабочую массу

,

где Sn - содержание серы на горючую массу в каждом компоненте ТБО, %

Wn, - влажность n-го компонента ТБО, %

Арn - зольность на рабочую массу n-го компонента ТБО, %

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

%

15) Общее содержание серы в ТБО на рабочую массу , %

где - содержание серы на рабочую массу n-го компонента ТБО, %

in - массовая доля n-го компонента общей массе ТБО., масс. доля

%

16) Удельная низшая теплота сгорания ТБО на рабочую массу Qнр определяется по формуле Менделеева, кДж/кг.

где - общее содержание углерода в ТБО на рабочую массу, %

- общее содержание водорода в ТБО на рабочую массу, %

- общее содержание кислорода в ТБО на рабочую массу, %

- общее содержание серы в ТБО на рабочую массу, %

- общая влажность ТБО , %

5.1.1. Материальный и тепловой баланс печи при сжигании ТБО после подготовительного отделения с ручной сортировкой

I) Исходные продукты:

1й - Твердые бытовые отходы (ТБО)

2й - Топливо (природный газ)

3й - Кварцевый песок (рециркуляция)

4й - Воздух

5й - Известняк

II) Конечные продукты:

6й - зола слоя

7й - летучая зола

8й - дымовые газы

III) Исходные данные

1) Массовая производительность по ТБО, кг/час

где - масса предварительно подготовленных ТБО поступающих на сжигание, кг/ч

2) Низшая теплота сгорания сухой массы ТБО, МДж/кг

3) Элементный состав ТБО,%

Таблица 5.4. Элементный состав ТБО

4) Массовая доля компонента в воздухе:

Кислород

Азот

5) Температура исходных ТБО, ⁰С Кислород

⁰С

6) Температура известняка на входе в печь, ⁰С

⁰С

7) Температура воздуха на входе в печь, ⁰С

⁰С

8) Температура материала слоя на входе в печь, ⁰С

⁰С

9) Температура материала слоя на выходе из печи ⁰С

⁰С

10) Температура золы слоя на выходе из печи, ⁰С

⁰С

11) Температура золы уноса на выходе из печи, ⁰С

⁰С

12) Температура дымовых газов на выходе из печи, ⁰С

⁰С

IV) Расчетные данные

1) Производительность печи на сухую массу ТБО, кг/час

2) Массовая производительность печи по испаряемой влаге, кг/час

3) Массовый расход известняка, кг/час

4) Массовый выход золы, кг/час

в том числе:

a) золы слоя

b) золы уноса

5) Общий массовый выход твердых частиц, кг/час

в том числе:

a) выход из слоя

b) унос частиц

где Кун, Кпр - коэффициенты, для печи кипящего слоя равны;

6) Теоретический массовый расход воздуха на сжигание ТБО, кг/час

7) Коэффициент избытка воздуха на сжигание ТБО

в том числе

a) первичного и взрыхляющего воздуха

b) вторичного воздуха

8) Действительный массовый расход воздуха на сжигание ТБО, кг/час

9) Массовый выход газообразных продуктов сгорания ТБО, кг/час

в том числе

a) трехатомных газов (СО₂ +SO₂)

b) азота N₂

c) водяного пара Н₂О

d) кислорода О₂

10) Тепловая мощность, расходуемая на испарение влаги ТБО, Вт

где Qисп - удельная теплота испарения воды, принимаем

11) Тепловая мощность, теряемая с газообразными продуктами сгорания, Вт

где Сi - удельная теплоемкость i-го компонента продуктов сгорания при температуре 861 ⁰С, Дж/кгК

12) Тепловая мощность, теряемая с выносимой из печи золой и пылью, Вт

где Сун - удельная теплоемкость золы при температуре 861 ⁰С, Дж/кгК Принимаем:

13) Тепловая мощность, теряемая с провалом золы и продуктов нейтрализации из кипящего слоя, Вт

где Спр - удельная теплоемкость золы при температуре 650 ⁰С, Дж/кгК Принимаем:

14) Тепловая мощность, теряемая за счет рециркуляции материала кипящего слоя, Вт

где mрц - расход материала кипящего слоя на рециркуляцию.

Принимаем mрц = 16000 кг/час

Ссл - удельная теплоемкость материала слоя, Дж/кг.К

Принимаем: Ссл = 0,810 ³

15) Прочие потери тепловой мощности (в окружающую среду, недожог ТБО, разрушение связанной влаги и пр.), Вт

16) Тепловая мощность, выделяемая при горении ТБО, Вт

17) Тепловая мощность, выносимая ТБО

где Стбо - удельная теплоемкость ТБО при температуре 20 ⁰С, Дж/кг*К

18) Тепловая мощность, вносимая дутьевым воздухом, Вт

19) Суммарная вносимая тепловая мощность (приход), Вт

20) Суммарная расходуемая тепловая мощность (расход), Вт

21) Тепловой баланс печи (проверочный расчет)

Условие не удовлетворяется

Необходим подвод дополнительного тепла. При розжиге печи необходимо дополнительно подводить природный газ, а в установившемся режиме используется тепло отходящих дымовых газов.

22) Необходимое количество природного газа.

Природный газ поставляется из г. Оренбург с месторождения «Совхозное» и имеет следующие состав и физические характеристики, которые приведены в таблице 5.5.:

Таблица 5.5. Состав и свойства природного газа месторождения г. Оренбург.

Определяем теоретический объём воздуха необходимый для сжигания 1 м³ природного газа, м³

Подставляя значения из таблицы, получаем:

м³

Действительный объем воздуха необходимого для сжигания 1 м³ природного газа , м³

где - теоретический объем воздуха необходимый для сжигания 1 м³ природного газа м³/ч

1,21 - коэффициент избытка по сравнению со стехиометрическим соотношением

м³

Определяем массу воздуха т0, кг

,

где - действительный объемный расход воздуха необходимого для сжигания, м³

- плотность воздуха, кг/м³

кг

Определяем массовый выход газообразных продуктов сгорания

Диоксида углерода

Подставляя значения из таблицы, получаем:

кг

Водяного пара

Подставляя значения из таблицы, получаем:

кг

Азота

Подставляя значения из таблицы, получаем:

кг

Из теплового баланса горения определяем необходимое количество природного газа, кг/ч

где - тепловой поток выходящий из печи, Вт

- тепловой поток вносимый в печи, Вт

- теплотворная способность природного газа, кДж/кг

- массовый выход диоксида углерода, азота, воды (газ) при сгорания п.г., кг

- удельные теплоемкости диоксида углерода, азота, воды (газ)

- температура выходящих дымовых газов, ⁰С

- массовый расход воздуха на сжигание., кг/кг

кг или 2,88 м³

Данное количество природного газа используется при прогреве печи, а затем используется тепло отходящих дымовых газов.

23) Термический коэффициент полезного действия печи

24) Суммарный массовый расход поступающих в печь материалов, кг/час

25) Суммарный массовый расход выходящих из печи продуктов, кг/час

26) Материальный баланс (проверочный расчет)

условие удовлетворяется

27) Удельный расход тепла на 1 кг испаренной влаги, Вт/кг (ккал/ч-кг)

28) Объём отходящих дымовых газов, нм³/час

где mCO2, mSO2, mO2, mN2, mH2O - массовый расход соответствующего компонента дымовых газов

CO2, SO2, O2, N2, H2O - плотность соответствующего компонента дымовых газов при нормальных условиях.

Вклад остальных компонентов не учитываем, т.к. их суммарное содержание в дымовых газах менее 1 %.

29) Состав дымовых газов в % об.

6. Циклон. Аппарат очистки от твердых частиц

6.1 Назначение

Циклонные аппараты благодаря дешевизне и простоте устройства и обслуживания, сравнительно небольшому сопротивлению и высокой производительности являются наиболее распространенным типом сухого механического пылеуловителя. [23]

Циклонные пылеуловители имеют следующие преимущества: [24]

· отсутствие движущихся частей в аппарате;

· надежное функционирование при температурах газов вплоть до 500°С без каких-либо конструктивных изменений (если предусматривается применение более высоких температур, то аппараты нужно изготовлять из специальных материалов);

· возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями;

· пыль улавливается в сухом виде;

· гидравлическое сопротивление аппаратов почти постоянно;

· аппараты успешно работают при высоких давлениях газов;

· пылеуловители весьма просты в изготовлении;

· рост запыленности газов не приводит к снижению фракционной эффективности очистки.

Правильно спроектированные циклоны могут эксплуатироваться надежно в течение многих лет. Вместе с тем необходимо иметь в виду, что гидравлическое сопротивление высокоэффективных циклонов достигает 1250-1500 Па, и частицы размером меньше 5 мкм улавливаются циклонами плохо.

Основными элементами циклонов являются корпус, выхлопная труба и бункер. Газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок, приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и выхлопной трубой. Уловленная пыль попадает в бункер, а очищенный газ выбрасывается через выхлопную трубу.

Конструктивной особенностью батарейных циклонов является то, что закручивание газового потока в них обеспечивается розетками или улитками, размещенными вдоль оси циклонных элементов.

В зависимости от производительности циклоны можно устанавливать по одному (одиночные циклоны) или объединять в группы из двух, четырех, шести или восьми циклонов (групповые циклоны).

Циклоны (не батарейные) изготовляют с «левым» и «правым» вращением газового потока. Обычно «правым» принято называть вращение потока в циклоне по часовой стрелке (если смотреть со стороны выхлопной трубы), «левым» - вращение потока против часовой стрелки.

Эффективность очистки газа в циклоне в основном определяется дисперсным составом и плотностью частиц улавливаемой пыли, а также вязкостью газа, зависящей от его температуры. При уменьшении диаметра циклона и повышении до определенного предела скорости газа в циклоне эффективность очистки возрастает. Для пыли заданного дисперсного состава она может быть рассчитана исходя из кривых фракционной эффективности, приведенных в соответствующих нормативных материалах.

В технических характеристиках приведены значения эффективности очистки, относящиеся к пыли, дисперсный состав которой характеризуется двумя параметрами логарифмически-нормального распределения частиц по размерам: медианным диаметром d_m (указан в таблице) и средне-квадратичным отклонением =3З,5. Эффективность очистки, указанная в технических характеристиках, может быть достигнута лишь при условии соответствия между типоразмером циклона и его производительностью, а также соблюдения правил эксплуатации циклона. Эффективность очистки резко снижается при подсосе атмосферного воздуха внутрь циклона, особенно через бункер, поэтому подсос должен быть сведен к минимуму (не превышать 5--7% по объему).

Тип циклона выбирают исходя из требуемой эффективности очистки с учетом гидравлических потерь и габаритных размеров аппарата. Типоразмер циклона выбирают исходя из производительности с учетом оптимальной скорости в цилиндрической части циклона (или циклонного элемента в случае батарейных циклонов).

Значения коэффициента гидравлического сопротивления циклонов, приведенные в каталоге, отнесены к скорости газов в цилиндрической части аппаратов. Значения давления (разрежения) являются расчетными величинами, характеризующими механическую прочность корпуса аппарата.

6.2 Технологические характеристики аппарата. [23]

Циклоны типа ЦН-15 являются наиболее универсальным типом циклонов. Они предназначены для сухой очистки газов, выделяющихся при различных технологических процессах (сушке, обжиге, агломерации, сжигании топлива и т. д.), а также воздуха в разных отраслях промышленности (черной и цветной металлургии, химической, нефтяной и машиностроительной промышленности, промышленности строительных материалов, энергетике и т. д.). Применение циклонов типа ЦН-15 недопустимо в условиях взрывоопасных сред; не рекомендуется также применять их для улавливания сильнослипающихся пылей, особенно при малых диаметрах циклонов.

В зависимости от производительности по газу и условий применения выбирают циклоны одиночного исполнения или в виде группы из двух, четырех, шести и восьми циклонов одинакового диаметра.

Циклоны в группе изготовляют с «левым» и «правым» вращением газового потока, одиночные -- только с «правым» вращением.

Исходя из компоновочных соображений, групповые циклоны изготовляют с камерой очищенного газа в виде «улитки» или в виде сборника, а одиночные -- только в виде «улитки».

При работе циклонов должна быть обеспечена своевременная выгрузка пыли. При этом уровень пыли в бункерах должен быть не ниже плоскости, отстоящей от крышки бункера на расстоянии, равном половине диаметра циклона.

Рекомендации по расчету и выбору циклонов типа ЦН-15 приведены в сборнике «Руководящие указания по проектированию, изготовлению, монтажу и эксплуатации циклонов НИИОгаз». [23] Циклоны типа ЦН-15 изготовляют в соответствии с ОСТ 26-14-1385 -- 76 и ОСТ 26-14-1268 -- 75. Циклоны изготовляют из углеродистой стали. В данном случае мы используем сталь марки Ст3сп5 ГОСТ 380-94.

6.3 Технологический расчет.

6.3.1 Исходные данные

Для расчетов конструкции циклонов НИИОГАЗ необходимы следующие исходные данные:[23]

· количество очищаемого газа при рабочих условиях V_p, м³/с;

· количество очищаемого газа при нормальных условиях Vn, м³/с;

· плотность газа при рабочих условиях , кг/м³;

· динамическая вязкость газа при рабочей температуре _p, ;

· дисперсный состав пыли, задаваемый двумя параметрами: и ( -- медианный диаметр, при котором масса всех частиц пыли меньше или крупнее составляет 50%; -- стандартное отклонение величины );

· запыленность газа Z, г/нм³

· плотность частиц р_ч, кг/м^?>;

· требуемая эффективность очистки газа , %.

Таблица 6.1. Параметры дымовых газов.

Таблица 6.2. Параметры пыли

Таблица 6.3.Параметры определяющие эффективность циклонов

6.3.2 Расчетная часть

На первом этапе определяем недостающие исходные данные, а затем рассчитываем циклон.[23]

1.) Определяем плотности чистых газов при н.у.

где - плотность n-го компонента дымового газа при н.у., кг/м³

n - номер компонента из таблицы

M - молекулярная масса n-го компонента дымового газа, кг/кмоль

Vn - мольный объём n-го компонента дымового газа, кмоль/м³

1.1.) Плотность азота при н.у.

1.2.) Плотность углекислого газа при н.у.

1.3.) Плотность кислорода при нормальных условиях (н.у.)

1.4.) Плотность водяного пара при н.у.

1.5.) Плотность диоксида серы при н.у.

2.) Определяем плотности смеси газов при н.у.

где - объёмная доля n-го компонента дымового газа, %

1,253

3.) Определяем плотности смеси газов при рабочих условиях t = 190 ^oC

4.) Определяем расход смеси газов при рабочих условиях t = 190 ^oC

м³/с

5.) Определяем вязкость смеси газов при рабочих условиях

где- вязкость n-го компонента дымового газа при рабочих условиях

6.) Конструкцию циклона рассчитывают методом последовательных приближений в следующем порядке.

6.1.) Выбрав тип циклона, по таблице определяем оптимальную скорость газа в аппарате, :

Для циклона ЦН-15 = 3,5 м/с

6.2.) Определяют необходимую площадь сечения циклонов F. м²

м²

6.3.) Определяют диаметр циклона, задаваясь числом циклонов (в м):

где N - число циклонов, шт.

Диаметр циклона округляют до величин 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000 мм.

Округляем диаметр циклона до 3000 мм.

6.4.) Вычисляем действительную скорость газа в циклоне:

м/с

Скорость газа в циклоне не должна отклоняться более чем на 15% от оптимальной скорости. Условие выполняется.

6.5.) Определяем коэффициент гидравлического сопротивления циклона или группы циклонов.

где -- коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм; выбираемый по таблице

К1-- поправочный коэффициент, зависящий от диаметра циклона;

К2-- поправочный коэффициент, учитывающий запыленность газа;

К3 -- коэффициент, учитывающий дополнительные, потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу (для одиночных циклонов Кз=0):

=144

6.6.) Определяют потери давления в циклоне (в Па):

Па

Потери давления оказались приемлемыми, переходим к расчету полного коэффициента очистки газа в циклоне.

6.7.) Определяют диаметр частиц, улавливаемых на 50%:

где индекс «Т» означает стандартные условия работы циклона.

-- диаметр частиц, улавливаемых на 50% в стандартных условиях, значения соответствуют следующим условиям работы циклонов:

средняя скорость газа в циклоне =3,5 м/с;

диаметр циклона =0,6 м;

плотность частиц = 1930 кг/м³;

динамическая вязкость газа =

-- величина, характеризующая дисперсию () величины в функции фракционной степени очистки .

м

6.8.) Определяют параметр х по формуле

6.9.) Определяют функцию распределения Ф(х) по таблице и полный коэффициент очистки газа по формуле (в %)

%

При установке циклонов необходимо учитывать начальную концентрацию пыли в газах. Допустимая запыленность газов зависит от диаметра циклона и для слабослипающихся пылей имеет следующие значения:

Согласно ГОСТ 9617--87 для циклонов принят следующий диаметр: 3000 мм. Для всех одиночных циклонов бункера выполняют цилиндрической формы. Рекомендуемые диаметры бункеров для цилиндрического циклона: Высоту цилиндрической части бункера принимают равной 0,8 D. Днище бункера выполняют по ГОСТ 1260--67 с углом наклона стенок 60°.

6.4 Оптимизация решений по сухому отводу пыли из газоочистных аппаратов

Обеспечение оптимальных условий отвода уловленной пыли из аппаратов газоочистки играет весьма важную роль в системах пылеулавливания. [2] От надежности работы пылеотводящих устройств зависит как достигаемая эффективность очистки газов, так и возможность вторичного загрязнения воздуха за счет уноса уже уловленной пыли. Известны случаи, когда негерметичность устройств выгрузки пыли из {правильно рассчитанной циклонной установки снижала ее эффективность по улавливанию пыли практически до нуля. Существуют два метода удаления пыли: сухой .и мокрый. Первый метод применяется исключительно в аппаратах сухой очистки: осадительных камерах, циклонных установках, рукавных фильтрах, электрофильтрах; второй -- в аппаратах мокрой очистки газов, а. также в ряде сухих пылеуловителей (например, в энергетике используется гидрозолоулавливание с помощью золосмывных аппаратов).

Преимущества получения пыли в сухом виде, т.е. посредством сухого удаления из сухих пылеуловителей очевидны, однако в этом случае приходится сталкиваться с рядом достаточно сложных проблем, определяемых параметрами уловленной пыли и технологическими особенностями непосредственно процесса пылеулавливания.

Схема удаления из пылеулавливающего аппарата уловленной пыли в общем случае включает следующие звенья:

1) бункер, в котором собирается пыль, осевшая в аппарате или отряхиваемая с осадительных элементов пылеуловителя;

2) пылевой затвор, с помощью которого выводится из бункера без нарушения герметичности аппарата;

3) транспортер пыли, необходимый для сбора пыли из многобункерных аппаратов и подачи ее в накопительный бункер (силос), в средства перевозки или на утилизацию;

4) накопительный бункер пыли (силос);

5) увлажнитель, окомкователь, приводящий пылевую массу в непылящее состояние, удобное для подачи на ленты конвейеров и погрузки в транспортные средства общего назначения.

Схемы удаления уловленной пыли в разных производствах включают разное число звеньев. При этом обязательными элементами схемы являются бункер и пылевой затвор. Для обеспечения, надежной выгрузки плохотекучих и слипающихся пылей применяют свободообрушители различного типа (вибрационные, пневматические, сопловые и др.). Выбор схемы пылевыгрузки и видов применяемого оборудования диктуется целым рядом факторов -- типом пылеулавливающего аппарата, способом утилизации или захоронения пыли, количеством и свойствами пыли, условиями и специальными требованиями производства.

Влияние свойств уловленной пыли, параметр очищаемого газового потока и технологически, особенностей пылеулавливания на выбор схемы пылеудаления и рекомендации по выбору схем пылевыгрузки приведены в таблицах.

6.5 Выбор схемы пылевыгрузки

Выбор схемы пылевыгрузки зависит от параметров пыли. Трудностями при выгрузке и транспортировке для пыли со средней слипаемостью, слабой текучестью и сильной насыпной плотностью являются сводообразование и слеживание. Бункер для такой пыли рекомендуется клиновидный, пирамидальный и конический. Необходимо предусмотреть средства сводообрушения (свободооорушитель), т.к. покрытие стенок бункера антиадгезионным материалом, механический и вибрационный методы. Затвор пылевой для бункера винтовой или шлюзовой. Выгрузка происходит при помощи скребковых конвейеров. Далее пыль обрабатывается такими способами, как окомкование, брикетирование и увлажнение.

6.6 Прочностные расчеты циклона

6.6.1Расчет прямоугольных наружных фланцев

Из всех разъемных неподвижных прочноплотных соединений, применяемых в химическом машиностроении, наибольшее распространение имеют фланцевые соединения. С помощью фланцев соединяют всевозможные крышки, трубы, соединяются между собой составные корпуса и отдельные части аппарата, трубопроводы и т.д. [8]

Такие фланцы из стали различных марок, цветных металлов и сплавов, а также чугуна и других хрупких материалов применяются в сварной и литой аппаратуре для до 2.5 МПа и до 300° С.

Литые фланцы, как правило, должны иметь утолщение горловины по типу конической горловины у круглых фланцев. При этом величину утолщения рекомендуется принимать аналогично круглым фланцам, считая

[12]

Для ужесточения тонких плоских стенок коробчатой обечайки на ней рекомендуется размещать снаружи в непосредственной близости от фланца параллельно ему ребро (рис. 6.2.).

Средняя длина уплотняемой поверхности:

- длина прокладки, м

Эффективная ширина уплотнения

Расчетная сила осевого сжатия прокладки, МПа

- коэффициент, учитывающие свойства материала прокладки,

Расчетная сила от давления среды в аппарате, МПа

Расчетное растягивающее усилие в болтах, МПа

Проверим минимальное значение растягивающего усилия в болтах, МПа

Расчетное растягивающее усилие в болтах при рабочих условиях, МПа

Определим отношение

Определим соотношение

Для отношения мм

Расчетное количество болтов, шт

=79

Расчетное расстояние между крайними осями болтов в продольном и поперечном направлениях

Принимаем и

Расчетное количество болтов из условия максимального шага 5

Принимаем

Плечо изгибающего момента в м (см) определяется по формуле

Расчетную высоту фланца в м (см), рассматривая его упрощенно как консольную балку шириной , равномерно нагруженную силой по болтовому периметру , рекомендуется определять при условии достаточной жесткости плоских стенок,. образующих коробчатую обечайку, по формуле

где -- плечо изгибающего момента в м (см);

и -- размеры горловины в м (см);

и -- средние размеры уплотнения в м (см);

и -- расчетное и принятое количество болтов;

-- допускаемое напряжение на изгиб для материала фланца в МПа (кгс/см²);

-- расчетное растягивающее усилие в болтах в МПа (кгс).

Учитывая неравномерную нагрузку на болты в прямоугольном фланце, а также приближенный характер формулы рекомендуется расчетную толщину фланца увеличивать не менее чем в 1,5 раза.

Высоту фланца принимаем h = 14 мм

Расчетные наружные диаметры фланца

Расчетные наружные размеры фланца Lф и Вф в м (см) определяются по формулам:

и

где и -- расстояния между крайними осями болтов в продольном и поперечном направлениях фланца в м (см);

а -- принимается по таблице в м (см).[8]

6.6.2 Расчет опор

Расчет балок производят по двум предельным состояниям. По первому предельному состоянию ведут расчет на прочность, общую и местную устойчивость, а по второму предельному состоянию производят расчет по деформациям. [8]

6.6.2.1 Расчет прочности

Расчетная схема представлена на рис 6.3.

Рис. 6.3. Расчетная схема

Определяем опорные реакции

Для всех балок, т.к. деформации балок равны по сравнению с размерами поперечного сечения

Строим эпюры поперечных сил .

Разбиваем балку на участки и вводим переменные координаты Z

1-ый участок - левая отсеченная часть

2-ой участок - правая отсеченная часть

Максимальное значение изгибающего момента при

MH*м

Расчет прочности заключается в ограничении напряжений, возникающих в балке при ее работе. Нормальные напряжения проверяются по формуле

где М -- изгибающий момент, действующий в расчетном сечении; W_nmin -- минимальный момент сопротивления. При отсутствии ослаблений в рассчитываемом сечении момент сопротивления нетто равен моменту сопротивления брутто, W_{n min} = W_x; -- расчетное сопротивление стали (Сталь Ст3сп5 ГОСТ 380-94), взятое по пределу текучести;

м³

Выбираем двутавр №22а W=0.000254 м³

Касательные напряжения проверяются по формуле

где Q -- поперечная сила, действующая в расчетном сечении; S_x -- статический момент инерции относительно оси х--х; 1_х -- момент инерции сечения относительно оси х--х; t -- толщина стенки; -- расчетное сопротивление сдвигу,

= 0,58.

= 0,58=70

МПа

Неравенство верно, следовательно опоры отвечают основным требованиям прочности.

6.6.2.2 Расчет по деформациям

Часто балки, в которых обеспечена прочность и устойчивость, не могут быть использованы, так как они не .удовлетворяют требованиям жесткости. Прогибы таких ,балок больше предельно допустимых, что затрудняет их эксплуатацию.

Прогиб l определяется по формуле

где Е -- модуль упругости стали; I_Х -- момент инерции, взятый относительно оси изгиба балки; q_n -- нормативная распределенная по длине балки (погонная) нагрузка.

Прогибы балок ограничиваются предельными прогибами f_u = l/150

Для другой горизонтальной балки следующая расчетная схема на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Расчетная схема для горизонтальной балки.

Определяем опорные реакции

Для всех балок, т.к. деформации балок равны по сравнению с размерами поперечного сечения

Строим эпюры поперечных сил .

Разбиваем балку на участки и вводим переменные координаты Z

1-ый участок - левая отсеченная часть

2-ой участок - левая отсеченная часть

3-ой участок - правая отсеченная часть

Максимальное значение изгибающего момента при

MH*м

Минимальный момент сопротивления по формуле

м³

Выбираем двутавр №30a W=0.000518 м³

Касательные напряжения проверяются по формуле

МПа

Расчет по деформациям происходит по формуле

Расчет стержневой вертикальной опоры.

Рис. 6.5. Расчетная схема вертикальной опоры

При расчете стержня колонны строительные нормы предписывают выполнение следующих расчетов: по прочности, по потере общей устойчивости, а также при этом необходимо ограничивать гибкость.

Расчет прочности выполняют по формуле

где -- нормальное напряжение в сечении колонны. МПа;

N -- расчетная продольная сила, МН;

А_п -- площадь сечения нетто, т.е. площадь сечения за вычетом площади ослаблений, например при наличии отверстий для болтов и др., м²;

-- расчетное сопротивление стали по пределу текучести, МПа;

Выбираем двутавр №10 = 0,0012

Как уже отмечалось, обычно несущая способность колонн теряется в результате продольного изгиба. Поэтому размеры сечения стержня принимают из расчета на устойчивость.

6.6.2.3 Расчет на устойчивость

выполняют по формуле

Определяем гибкость стержня

где для этой схемы =1

Определяем критической силе из формулы Эйлера, т.к.

Для этой схемы =1

Выбираем двутавр №45

6.6.2.4 Проверка гибкости

выполняется по формуле

где l -- расчетная длина колонны; i -- радиус инерции сечения

7.Распылительный абсорбер. Аппарат очистки от кислых компонентов

7.1 Назначение

Абсорбцией называется процесс поглощения газа или пара жидким поглотителем (абсорбентом). Обратный процесс -- выделение поглощенного газа из поглотителя -- называется десорбцией. [14]

В промышленности абсорбция с последующей десорбцией широко применяется для выделения из газовых смесей ценных компонентов (например, для извлечения из коксового газа аммиака, бензола и др.), для очистки технологических и горючих газов от вредных примесей (например, при очистке их от сероводорода), для санитарной очистки газов (например, отходящих газов от сернистого ангидрида) и т. д. В некоторых случаях десорбцию не проводят, если извлекаемый компонент и поглотитель являются дешевыми или отбросными продуктами или если в результате абсорбции получается готовый продукт (например, соляная кислота при абсорбции хлористого водорода водой).

В распылительных абсорберах поверхность соприкосновения, фаз создается путем распыления жидкости в массе газа на мелкие капли. Такие абсорберы изготовляются обычно в виде колонн, в которых распыление жидкости производится сверху, а газ движется снизу вверх. Применяются они главным образом для поглощения хорошо растворимых газов. [15]

Общая поверхность капель возрастает с увеличением плотности орошения и с уменьшением их размера и скорости движения. Поэтому для эффективной работы абсорбера большая плотность орошения имеет решающее значение.

Распыление жидкости производят механическими или пневматическими форсунками и центробежными распылителями. [16]

Центробежные распылителя изготовляют в виде турбинок или дисков, вращающихся с большой скоростью. Число оборотов дисков 4000--20 000 об/мин. Диски в отличие от форсунок могут распыливать суспензии и загрязненные жидкости.

Преимуществами распиливающих абсорберов являются их простота и дешевизна, низкое гидравлическое сопротивление и возможность использования при абсорбции газов, сильно загрязненных механическими примесями.

К их недостаткам, относятся трудность применения загрязненных жидкостей в качестве поглотителей, необходимость затраты энергии на распыление жидкости и применения больших плотностей орошения, а также трудность регулирования количества подаваемой жидкости.

Привод

Конструкция привода, а также требования к его отдельным узлам, зависят от частоты вращения механизма. В высокоскоростных механизмах особое значение придается системе смазки трущихся элементов и опор.

Распыливающие элементы

Геометрические формы рабочих элементов обусловливаются созданием тонкой пленки равномерно по всему смоченному периметру и образованием факела распыленных частиц по возможности с минимальной разницей в размерах. Рабочие элементы формируют пленку жидкости и режим ее течения, предопределяя степень ее турбулизации и величину внутренних пульсаций, что способствует лучшему дроблению. Эти явления в настоящее время еще недостаточно исследованы, однако прямо или косвенно они наблюдались на практике, в результате чего появились различные конструкции распылительных элементов.

Более широкий и равномерно заполненный по сечению факел при сравнительно малой склонности к засорению создают лопастные диски, на которых жидкость перед распыливанием сильно турбулизируется.

Возможны конструкции диска с лопастями в виде зубьев; кроме треугольных, их иногда выполняют в виде роликов или лопаток, установленных в один или несколько рядов по периметру диска. При распиливании жидкостей, содержащих абразивные включения, диски иногда выполняют с защитными пластинами из износостойкого материала -- стеллита марки ВЗК или карбида кремния

7.2 Технологический расчет распылительного абсорбера

Абсорбер представляет собой полый, прямоточный аппарат циклонного типа с центральным вводом дымовых газов через закручивающее устройство. Распылительная машина (РМ) установлена по оси абсорбера в месте ввода газов. РМ абсорбера работает в условиях свободного слива реагента на рабочий диск. Механизм разбрызгивания жидкости основан на разрушении пленки жидкости под действием центробежной силы, образующейся при высокооборотном вращении диска.[18]

В мокро-сухом абсорбере протекают одновременно два процесса:

· процесс улавливания газообразных загрязнителей;

· процесс испарения капель разбрызганной жидкости.

Первый процесс оказывает влияние на степень очистки газов от загрязнителей, протекание второго процесса может повлечь за собой образование отложений на стенках абсорбера. Поэтому для мокро-сухих абсорберов важными моментами являются хорошая аэродинамика потоков в абсорбере и тонкий, монодисперсный распыл жидкости.

Задачей данного расчета является определение расхода суспензии, необходимой для нейтрализации кислых компонентов дымовых газов и охлаждения дымовых газов до температуры 150°С

В абсорбере происходит три наиболее значимые химические реакции

1.

2.

3.

По данным уравнениям определяем минимальное количество гидроксида кальция в i-ой реакции для проведения процесса нейтрализации дымовых газов от кислых компонентов , кг/ч

,

где - молекулярная масса гидроксида кальция , кг/моль

- расход i-го кислого компонента дымовых газов, кг/ч

- количество молей i-го кислого компонента дымовых газов. моль

- молекулярная масса i-го кислого компонента дымовых газов, кг/моль.

1. Количество гидроксида кальция необходимое для нейтрализации

кг/ч

2. Количество гидроксида кальция необходимое для нейтрализации

кг/ч

3. Количество гидроксида кальция необходимое для нейтрализации

кг/ч

Общее минимальное количество гидроксида кальция необходимое для нейтрализации дымовых газов от кислых компонентов, кг/ч

кг/ч

Из производственной практики известно, что необходимое количество известняка значительно больше, примерно в четыре раза. [19]

Определяем теплоту выделяющуюся при химических реакциях,: кДж/ч

где - теплота выделяющаяся при взаимодействии с 1 молем гидроксида кальция в i-ой химической реакции кДж/моль

- количество молей гидроксида кальция , вступивших в реакцию с i-ым кислым компонентом дымовых газов, моль

Эту теплоту можно определить из формулы:

,

где - энтальпия образования продуктов реакции, кДж/моль

- энтальпия образования исходных веществ, кДж/моль

1. Количество теплоты, выделившееся при нейтрализации

,

где - стандартная теплота образования 1 моля гидроксида кальция . кДж/моль

- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль

- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль

- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль

кДж/моль

2. Количество теплоты, выделившееся при нейтрализации

,

где - стандартная теплота образования 1 моля гидроксида кальция . кДж/моль

- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль

- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль

- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль

кДж/моль

3. Количество теплоты, выделившееся при нейтрализации

,

где - стандартная теплота образования 1 моля гидроксида кальция . кДж/моль

- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль

- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль

- стандартная теплота образования 1 моля , кДж/моль

кДж/моль

Реакции экзотермические, т.к. - реакция с выделением тепла.

кДж/ч или 39383 Вт

7.3 Материальный и тепловой балансы охлаждения дымового газа

7.3.1 Материальный баланс

Пусть количество влажного материала, поступающего в аппарат, равно кг/с, Материальный баланс по всему количеству вещества выразится равенством:

,

где - количество высушенного материала, кг/ч

- количество испаренной влаги, кг/ч

Баланс по абсолютно сухому веществу, количество которого не меняется в процессе

,

где - влажность материала, вес. долей

- влажность высушенного материала, вес. долей.

Из этих уравнений определяют количества высушенного материала и испаренной влаги W. Определяем по формуле количество высушенного материала относительно количество влажного материала, поступающего в аппарат

Определяем по формуле количество испаренной влаги относительно количество влажного материала, поступающего в аппарат

Для теплового расчета сушилки необходимо знать расход воздуха на сушку, который определяется из баланса влаги.

Если на сушку расходуется L кг дымового газа (сушильного агента), причем влагосодержание влажного воздуха на входе в сушилку кг/кг сухого воздуха, а на выходе из сушилки кг/кг сухого воздуха, то с воздухом поступает кг влаги. Из материала испаряется кг влаги, с отработанным воздухом уходит кг влаги.

Баланс влаги в аппарате выражается равенством

где L - расход абсолютно сухого воздуха, кг/ч

- влагосодержание влажного воздуха на входе в аппарат кг/кг сухого воздуха,

- влагосодержание влажного воздуха на выходе в аппарат кг/кг сухого воздуха

7.3.2 Тепловой баланс

Составим тепловой баланс относительно тепла, переданного в аппарате.

Баланс тепла может быть выражен следующим образом

где - средние удельные теплоемкости сушильного агента (на 1 кг сухого), пара, шлака влаги, удаляемой из материала влаги, высушенного материала,

- температуры сушильного агента перед и после аппарата, °С;

- температуры материала на входе и выходе из аппарата, °С;

- энтальпия водяного пара отработанном сушильном агенте, .

Уравнение теплового баланса выражается равенством:

Энтальпия водяного пара отработанном сушильном агенте

где - теплота парообразования при Дж/кг

Из этого выражения видно, что подводимое в сушилку тепло расходуется следующим образом:

1) потери тепла с уходящим сушильным агентом

2) на испарение влаги из материала

3) потери тепла на нагревание высушенного материала

4) потери тепла в окружающую среду .

Преобразуем уравнение теплового баланса:

Определяем необходимое количество суспензии для охлаждения дымового газа:

Пренебрегаем потерями в окружающую среду

Средняя температура дымового газа в аппарате:

°С

Средняя удельная теплоемкость сушильного агента , определяется

где n - номер компонента из таблицы

- объёмная доля n-го компонента дымового газа, %

- удельная теплоемкость n-го компонента дымового газа при ,

Подставляем данные в формулу

кг/ч

7.4 Расчет центробежного механизма

Исходные данные и условия. [16]

На распыливающий диск подается суспензия гидроксида кальция; Распыление производится центробежным диском делающим 12000 об/мин, угловая скорость диска рад/с, плотность жидкости кг/м³; коэффициент поверхностного натяжения Н/м. Учитывая абразивность жидкости, принимаем сопловую конструкцию диска. Число сопел , сопла имеют прямоугольное поперечное сечение, внутренний размер сопел м.

Смоченный периметр равен:

,

где - число сопел, шт.

- эффективный диаметр прямоугольного сечения сопла, м

- число Пи, равное 3,14.

Эффективный диаметр прямоугольного сечения сопла определяется по формуле:

,

где - площадь сечения сопла, м²

Р - периметр по сечению, м

В случае прямоугольного сечения равно:

,

где а и b -ширина и высота внутреннего прямоугольного сечения сопла соответственно, м

м

Тогда смоченный периметр:

м

Расход жидкости принимаем равным кг/с; коэффициент кинематической вязкости м²/с.

Диаметр диска выбирается в первую очередь, исходя из требований к дисперсности. Тонкодисперсное распыление обеспечивается при окружной скорости 100 м/с. Окружная скорость 130 м/с. Тогда диаметр диска , м:

,

где - окружная скорость диска, м/с

- угловая скорость диска рад/с

м

Исходя из заданных параметров, по уравнению: определим средний объемно-поверхностный диаметр , м:

где - угловая скорость диска рад/с

- плотность жидкости кг/м³

- коэффициент поверхностного натяжения Н/м.

- cмоченный периметр, м

- расход жидкости принимаем равным кг/с;

- коэффициент кинематической вязкости суспензии м²/с.

- диаметр диска, м:

м

Для расчета радиуса факела применительно к рассматриваемому случаю исходные данные необходимо дополнить следующими значениями параметров: коэффициент кинематической вязкости газа м²/с. температура газа перед сушилкой 463 К; температура отработанного газа 423 К; температура мокрого термометра 378 К; теплота парообразования (при 2350 кДж/кг; теплоемкость газа ; плотность газа при кг/м³

Подставив заданные значения в формулу А. А. Долинского: определяем радиус факела распыла , м:

где - средний объемно-поверхностный диаметр, м:

- окружная скорость диска, м/с

- коэффициент кинематической вязкости газа, м²/с.

- температура газа на входе в абсорбер, К

- температура мокрого термометра, К

- теплоемкость газа,

- эффективный диаметр прямоугольного сечения сопла, м

- количество испаренной влаги, кг/ч

- теплота парообразования при температуре, кДж/кг

- плотность жидкости кг/м³

- плотность дымового газа кг/м³

м.

получим 3,83 м.

Диаметр сушильной камеры определяем из соотношения:

м.

После получения результата, используя нормативные материалы, выбирается окончательно диаметр аппарата, который для нашего случая равен 8,5 м

Из практики известно, что аппараты с центробежным распылением при диаметре камеры 8--10 м успешно эксплуатируются при использованных в расчете исходных параметрах, что свидетельствует о достаточной точности приведенных выше соотношений для определения диаметра аппарата.

7.5 Определение высоты абсорбера [18]

При расчете дисковых распылительных сушилок определяют диаметр D_K сушильной камеры, пользуясь опытными данными и требуемый объем сушильной камеры V_K (в м³),, исходя из объемного коэффициента теплоотдачи , Найдем по эмпирическому уравнению: объемного коэффициента теплоотдачи ,

где - средняя теплопроводность сушильного агента, в;

- объемная производительность сушилки по исходному раствору, приходящаяся на 1 м² сечения сушильной камеры, м³/м²;

- средний диаметр капель, м;

- средние скорости сушильного агента и витания сухих частиц (при средней температуре сушильного агента), м/с.

Уравнение применимо при м., 0,19 -- 0,35 м/с (в пересчете на н.у.), 0,06 -- 0,25 м/с и температуре сушильного агента в пределах 117--600° С.

Средний диаметр образующихся основных капелек, исходя из условий равенства (или пропорциональности) действующей на капельку центробежной силы и силы поверхностного натяжения выражается зависимостью:

где - плотность жидкости кг/м³

- угловая скорость диска рад/с

- коэффициент поверхностного натяжения Н/м.

- радиус диска, м:

м

Справедливость соотношения, проверена различными исследователями в достаточно широких пределах изменения угловой скорости вращения диска, плотности и поверхностного натяжения жидкости и диаметра основных капелек.

Количество испаряемой из материала влаги составляет кг/ч.

Количество тепла, передаваемого топочными газами суспензии: Вт

При средней температуре топочных газов °С их плотность кг/м³ и вязкость .

Определяем критерий Архимеда по формуле:

,

где - ускорении свободного падения

- средний диаметр капель, м;

- плотность жидкости кг/м³

- плотность дымового газа при кг/м³

- вязкость дымового газа при ,

Тогда критерий Рейнольдса Re, при равен

где - критерий Архимеда

Скорость витания , м/с

где Re - критерий Рейнольдса

- вязкость дымового газа при ,

- средний диаметр капель, м;

- плотность дымового газа при кг/м³

м/с

Диаметр абсорбера D_K = 8,5 м. Отсюда площадь сечения камеры составляет: , м²

где - диаметр абсорбера, м

м²

Расход дымовых газов L = 119000 нм³/ч.

Скорость газов в камере сушилки составляет:

где L - расход дымовых газов, нм³/ч.

- площадь сечения камеры составляет:, м²

м/с

Полученные значения близки к пределам применимости уравнения, а размер частиц сухого материала близок к нижнему пределу .

Производительность сушилки по высушиваемому материалу на 1 м² сечения сушильной камеры составляет:,

где - расход жидкости кг/с;

- плотность жидкости кг/м³

- площадь сечения камеры:, м²

Средняя теплопроводность топочных газов . Тогда по уравнению объемный коэффициент теплоотдачи . от топочных газов к частицам материала:

Определяем средний температурный напор ., °С.

где - температуры сушильного агента перед и после аппарата, °С;

- температура мокрого термометра, °С

°С

Определяем объем аппарата , м³

где - количество тепла, передаваемого топочными газами суспензии, Вт

- средний температурный напор., °С

- объемного коэффициента теплоотдачи ,

м³

Следовательно, высота камеры Н, м.:

где - объем аппарата:, м³

- площадь сечения камеры:, м²

м

По конструктивным соображениям (учитывая величину диаметра камеры сушилки) принимаем Н -- 8 м. Предусматриваем дополнительно коническую часть, для окончательного проведения процессов осушки и нейтрализации.

6.6 Прочностные расчеты распылительного абсорбера

6.6.1Расчет обечаек, нагруженных наружным давлением

Толщина стенки приближенно определяется по формулам:[8]

Коэффициент К₂ =f(K_l; K₃) определяется по номограмме из ГОСТ 14249-89 в зависимости от значений коэффициентов K₁ и K₃:

где - коэффициент запаса устойчивости

- Расчетное внутреннее избыточное или наружное давление, МПа

- Модуль продольной упругости при расчетной температуре, МПа

При определении расчетной длины обечайки длину примыкающего элемента l₃ следует определять по формулам

- для выпуклых днищ, м,

- для конических обечаек (днищ) без отбортовки, но не более длины конического элемента;

м

м

K2=0.075

Тогда

м

Из конструктивных соображений принимаем толщину стенки обечайки мм, учитывая возможную коррозию

м.

Допускаемое наружное давление определяется по формуле:

где допускаемое давление из условия прочности определяется по формуле:

а допускаемое давление из условий устойчивости в пределах упругости определяется по формуле:

Расчетная длина обечайки принимается в зависимости от ее конфигурации.

Полученное значение толщины стенки по (1) и (2) должно быть проверено по формуле (6).

Принимаем тогда

МПа

0,4 МПа

МПа > 0.001

Условие допустимого давления выполняется

Обечайки с кольцами жесткости, нагруженные наружным давлением

Расчетные параметры подкрепленной обечайки:

Эффективную длину стенки l_е обечайки, учитываемую при определении эффективного момента инерции, следует определять из условия

l_е = min{l₁; t + 1,1 };

м

эффективный момент инерции I расчетного поперечного сечения кольца жесткости следует определять по формуле

;

коэффициент жесткости обечайки k, подкрепленной кольцами жесткости

.

Примечание. При определении момента инерции кольца жесткости следует учитывать прибавку с₁ для компенсации коррозии.

Допускаемое наружное давление следует определять из условия

[р] = min {[р]₁; [р]₂}.

Допускаемое наружное давление возрастет

7. Расчет укрепления отверстий под штуцер в конической обечайке

Этот расчет производится следующим образом

Определяется наибольший диаметр отверстия в обечайке

м

Поскольку внутренний диаметр штуцера d = 1.5 м. то необходимо укрепление

Номинальная расчетная толщина стенки штуцера

м

Длину части штуцера участвующего в укреплении отверстия

Проверим достаточно ли укрепление отверстия в обечайке штуцером по условию

левая часть

правая часть

Условие выполняется, следовательно, дополнительного укрепления не требуется

7.6.5Расчет опор

Расчетная схема

Рис. 7.6.. Расчетная схема опор

Определяем опорные реакции

Для всех балок, т.к. деформации балок равны по сравнению с размерами поперечного сечения

Строим эпюры поперечных сил .

Разбиваем балку на участки и вводим переменные координаты Z

1-ый участок - левая отсеченная часть

2-ой участок - правая отсеченная часть

Максимальное значение изгибающего момента при

MH*м

момент сопротивления определяется по формуле (7.3.3.1.)

м³

Выбираем двутавр №40 W=0.000953 м³

Касательные напряжения проверяются по формуле (7.3.3.2)

МПа

Прогиб l определяется по формуле (7.3.3.3.)

Расчет стержневой вертикальной опоры.

При расчете стержня колонны строительные нормы предписывают выполнение следующих расчетов: по прочности, по потере общей устойчивости, а также при этом; необходимо ограничивать гибкость.

При расчете стержня колонны строительные нормы предписывают выполнение следующих расчетов: по прочности, по потере общей устойчивости, а также при этом; необходимо ограничивать гибкость.

Расчет прочности выполняют по формуле

где -- нормальное напряжение в сечении колонны. МПа;

N -- расчетная продольная сила, МН;

А_п -- площадь сечения нетто, т.е. площадь сечения за вычетом площади ослаблений, например при наличии отверстий для болтов и др., м²;

-- расчетное сопротивление стали по пределу текучести, МПа;

Выбираем двутавр №10 = 0,0012

Расчет на устойчивость выполняют по формуле

Определяем гибкость стержня

где для этой схемы =1

Определяем критической силе из формулы Эйлера, т.к.

Для этой схемы =1

Выбираем двутавр №45

Проверка гибкости выполняется по формуле

где l -- расчетная длина колонны; i -- радиус инерции сечения

8.Рукавный фильтр

8.1 Назначение [4]

Рукавный фильтр служит для улавливания содержащихся в дымовых газах:

- летучей золы, не осажденной в циклонах;

- остаточных веществ после распылительного абсорбера и реактора летучей золы.

Фильтрация запыленных промышленных газов в тканевых фильтрах является радикальным техническим решением для достижения эффективного пылеулавливания при относительно умеренных капитальных и эксплуатационных затратах. Возросшие требования к степени очистки газов выявили тенденцию к увеличению доли применяемых аппаратов фильтрации по сравнению с аппаратами мокрой очистки газов и электрофильтрами.

Развитие техники фильтрации направлено в основном по двум путям: создание способов регенерации для фильтровальных материалов войлочного типа, позволяющих работать на повышенной скорости с сохранением эффективности пылеулавливания, и разработка новых видов фильтровальных материалов, прежде всего войлочного типа, позволяющих снизить гидравлическое сопротивление, повысить производительность аппаратов по газу и увеличить срок службы фильтровальных элементов. При конструировании фильтров проявляется тенденция к модульному исполнению аппаратов, упрощающему их монтаж, изготовление и транспортирование, а также к компактному размещению фильтровального материала в объёме аппарата при облегчении доступа к фильтровальным элементам для их монтажа и замены.

Тканевый фильтр состоит из корпуса прямоугольной формы, выполненного из листовой стали, в котором размещены все узлы фильтра. Существенным элементом корпуса является бункер, имеющий коническую или пирамидальную форму, угол наклона стенок которого должен быть больше угла естественного откоса улавливаемой пыли. В нижней части бункера устанавливаются шнековый транспортёр и шлюзовой затвор, предназначенные для выгрузки уловленной пыли. Бункер и корпус разделены горизонтальной решёткой, в которой сделаны отверстия с патрубками для крепления рукавов. Корпус вертикальными стенками разделяется на секции с целью уменьшения перегрузки фильтровального материала и более эффективной регенерации. На корпусе находится механизм управления регенерацией, клапанная коробка переключения секций на продувку с калорифером для подачи в фильтр (во избежание залипания фильтровального материала) подогретого продувочного воздуха, а также коллекторы, через которые запыленный газ и продувочный воздух подводятся к фильтру, а очищенный воздух отводится от него.

Фильтровальная ткань представляет собой материал с определённым видом переплетения нитей (пряжи), скрученных из коротких (штапельных) или непрерывных волокон диаметром от 6 до 20-30 мкм. Более толстые (тяжёлые) ткани из естественных или синтетических волокон часто подвергаются начёсыванию, а шерстяные ещё и валке. В результате на поверхности переплетения образуется ворс или застил из расположенных в различных направлениях волокон. Более тонкие (лёгкие) ткани из стеклянных и синтетических непрерывных или штапельных волокон ворсованию не подвергаются, но степень закручивания нитей и плотность их расположения значительно выше, чем в толстых тканях. В типичных фильтрованных тканях размер сквозных пор между нитями утка и основы диаметром 300-700 мкм достигает 100-200 мкм. Волокна ворса и нитей частично перекрывают отверстия между нитями.

Осаждение частиц пыли в начальный период работы фильтра за счёт механизмов касания, инерции, диффузии и электростатического взаимодействия происходит на волокнах, расположенных на поверхности нитей, а также в ворсе. Волокна, находящиеся внутри кручёных нитей, в осаждении частиц практически не участвуют, так как поток газа проходит в основном через отверстия между нитями. В последующем наблюдается процесс соосаждения частиц и формирования мостов над порами и в самих порах, в результате чего образуется сплошной слой пыли, который сам становится «вторичной» фильтрующей средой, и эффективность очистки значительно возрастает. Осаждение частиц в поверхностном пылевом слое и внутри запылённой ткани основано в значительной степени на ситовом эффекте, так как поры в слое, обтекаемые элементы (осаждённые пылинки) и улавливаемые частицы имеют близкие размеры.

Таким образом, в тканевых фильтрах ткань выполняет роль несущей поверхности, т.е. служит основой для формирования удержания фильтрующего пылевого слоя. Пористость и стабильность пылевых слоёв в зависимости от размеров, формы и других свойств частиц, а также от скорости фильтрации, структуры ткани и способов её регенерации изменяются в широких пределах.

В тканевых фильтрах целесообразно использовать небольшие скорости фильтрации, обычно 0.5-1.2 см/с .При большой скорости происходит чрезмерное уплотнение пылевого слоя, сопровождающееся резким увеличением его сопротивления. При повышенных перепадах давления и скорости частицы проникают в глубь слоя и ткани, наблюдается нарушение первоначально сформированного пылевого слоя, сопровождающееся вторичным уносом пыли, особенно через отверстия между нитями.

Фильтровальный материал выполняет не только подложки, а от его свойств зависит эффективность фильтрации и гидравлическое сопротивление аппарата. Поэтому к фильтровальным материалам для обеспыливания промышленных газов и аспирационного воздуха предъявляются определённые требования.

Тефлоновые волокна отличаются высокой химической стойкостью, превосходящей все известные материалы, устойчивы к изгибу и трению. Под действием больших механических нагрузок материал из тефлона вытягивается, «течет». Тефлоновые ткани могут выдерживать температуру до 230⁰ С.

8.2 Технологический расчет рукавного фильтра

Исходные данные

Для вычисления эффективности очистки газов в фильтрах, их гидравлического сопротивления и размеров располагаем следующими исходными данными:

- аппарат работает под разряжением, которое составляет до 5000 Па;

- температура газов на входе в аппарат 160 С;

- температура газов на выходе из аппарата 150 С;

- запыленность газов, поступающих на очистку ~2 - 7 г/м³;

- запыленность газов, после очистки ~5 мг/м³;

- требуемая степень очистки дымовых газов в фильтре ~ 99 %.

- диаметр частиц 5 - 10 мкм

Определение плотности газообразной смеси, поступающей на рукавный фильтр:

- содержание n- го компонента в смеси (в долях)

- плотность n- го компонента

газообразные вредные вещества в дымовом газе на входе в рукавный фильтр:

- 49

- 77

- 51

- 195

- 4

- 4

- 10%

расчет плотности и процентного содержания отдельных компонентов, входящих в состав газообразной смеси:

1. :

определяем плотность при нормальных условиях:

- молярная масса

22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л

2. :

определяем плотность при нормальных условиях:

- молярная масса

22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л

3.

определяем плотность при нормальных условиях:

- молярная масса

22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л

4.

определяем плотность при нормальных условиях:

- молярная масса

22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л

5.

определяем плотность при нормальных условиях:

- молярная масса

22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л

6.

определяем плотность при нормальных условиях:

- молярная масса

22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л

7.

определяем плотность при нормальных условиях:

- молярная масса

22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л

8.

определяем плотность при нормальных условиях:

- молярная масса

22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л

9.

определяем плотность при нормальных условиях:

- молярная масса

22.4- объем 1 моля любого газа при нормальных условиях, л

Определение содержания в газовой смеси:

100%- 10%-0.000064%-0.000044%-0.000051%-0.000155%-0.0000073%-0.000002%=89.99%

Плотность газовой смеси:

Определение объемного расхода газов, поступающих на очистку в рукавный фильтр:

- объемный расход дымовых газов,

G - массовый расход газов,

Так как доля таких компонентов как диоксид серы, диоксид углерода, соляная кислота и т.д. очень мала, то при расчете массового расхода дымовых газов, поступающих на очистку в рукавный фильтр, их вкладом в массовый расход пренебрегаем.

G= =3,4+8,1=36546

0,899 и 0,1- соответственно доля содержания в дымовых газах азота и кислорода.

Q= 36546 .73=49863

Примем расход очищаемых газов Q=50000 .

7.2 Расчет производительности и подбор типоразмера рукавного фильтра

Разработка и расчет фильтра начинаются с выбора удельной газовой нагрузки, которая представляет собой отношение объема очищаемого газа в единицу времени к площади поверхности фильтрации.

Правильный подбор удельной газовой нагрузки является непростой задачей. Она должна выбираться исходя из оптимального соотношения между гидравлическим сопротивлением фильтра и занимаемой им площади. При высокой скорости фильтрации увеличиваются гидравлические потери гидравлические потери, износ, возникает большая вероятность забивания рукавов пылью, уменьшается эффективность пылеулавливания. В результате возрастают эксплуатационные затраты на фильтр. Выбор неоправданно низких скоростей фильтрации приводит к большим габаритным размерам фильтра и завышенным капитальным затратам.

При выборе величины удельной газовой нагрузки обычно ориентируются на практический опыт эксплуатации тканевых фильтров на промышленных установках. Как правило, результаты испытаний на этих установках рассматриваются как ориентир для окончательного выбора величины удельной газовой нагрузки, который производится с учетом характеристик очищаемого газа, свойств улавливаемой пыли, режима работы фильтра.

Рассчитаем удельную газовую нагрузку:

,

где - константа удельной нагрузки, зависящая от вида улавливаемой пыли, определяемая как среднее арифметическое из максимального и минимального значений нагрузки;

= 2;

А - коэффициент, учитывающий влияние размера частиц;

А = 0,9 для частиц размером 5 - 10 мкм;

В - коэффициент, учитывающий влияние технологического передела;

В = 0,9;

С - коэффициент, учитывающий влияние температуры газов;

С = 0,71 для температуры 140 - 150 ⁰С

D - коэффициент, учитывающий влияние концентрации пыли в очищаемом газе;

D = 1,2 для концентрации 2 - 7 г/м³

На практике для мусоросжигательных заводов удельная газовая нагрузка не должна быть больше 1,1

Рассчитаем необходимую площадь поверхности фильтрации:

где F_Р - поверхность фильтрации в одновременно работающих секциях, м²;

F_С - поверхность фильтрации в регенерируемых секциях, м²;

V₁ - объемный расход очищаемого газа с учетом подсоса воздуха, м³/мин;

V₂ - объемный расход очищаемого продувочного воздуха, м³/мин;

q_Ф - удельная газовая нагрузка, м³/м² * мин;

Поверхность фильтрования единичного рукавного фильтра составляет 757. Выбираем стандартный рукавный фильтр с поверхностью фильтрования 808 .

8.4 Расчет эффективности работы рукавного фильтра

Процесс фильтрации состоит из двух стадий. На первой начальной стадии (стационарная фильтрация) уловленные частицы практически не изменяют структуры фильтра во времени. На второй стадии процесса (нестационарная фильтрация) в фильтре происходят непрерывные структурные изменения вследствие накопления уловленных частиц в значительных количествах. В соответствии с этим все время изменяются эффективность очистки и сопротивление, что осложняет течение процесса фильтрации и связанные с этим расчеты. Вторичные процессы многообразны по своей природе и сложны, поэтому они менее изучены, хотя применительно к промышленным условиям они имеют определяющее значение вследствие кратковременности первой стадии.

Теория фильтрации разработана в основном применительно к волокнистым материалам с более или менее упорядоченным расположением волокон. Для аналитического определения эффективности волокнистого фильтра используют метод изолированного цилиндра, заключающийся в том, что фильтр рассматривается как однородная система, состоящая из отдельных волокон, расположенных перпендикулярно потоку, достаточно далеко друг от друга. Сначала рассматривают гидродинамику обтекаемого изолированного цилиндра и, решая уравнения движения частиц по линиям тока, рассчитывают эффективность осаждения частиц на нем под действием различных механизмов.

Работа рукавного фильтра основана на использовании механизмов инерционного осаждения, зацепления (эффекта касания) и диффузионного осаждения. Для улавливания частиц размером 5 - 10 мкм силы диффузионного осаждения очень малы и ими можно пренебречь.

Определим значение критерия Стокса для инерционного осаждения:

где - диметр частиц, мкм;

плотность газа, кг/м³;

скорость газа, м/сек;

динамическая вязкость газа, Н * с/м²;

диаметр обтекаемого тела, м;

Определим критерий R для эффекта зацепления:

Для расчета коэффициента захвата частиц в режиме вязкого обтекания изолированного цилиндра за счет совместного действия механизмов инерции и касания была предложена следующая зависимость:

_У = _Stk+R = 0,16*[R+(0,25+0,4*R)*Stk - 0,0263*Stk]

_Stk+R = _У = 0,16*[0,38+(0,25+0,4*0,38)*0,18-0,026*0,18*0,18] = 0,07

Эффективность осаждения частиц на одиночном волокне длиной 1 м за счет суммарного действия различных механизмов осаждения _У связана с эффективностью всего фильтра соотношением:

где d_В - диаметр волокна, м;

d_В = 20*10⁶;

- общая длина волокон, приходящаяся на единицу

Н_ф - толщина слоя фильтра, м;

Н_ф = 0,02 м;

- плотность упаковки цилиндрических волокон в фильтре;

= 1380 кг/м³;

=5,5*10⁶ м;

Рассчитанная эффективность рукавного фильтра согласуется с известными классическими литературными данными по фильтрации высокодисперсных аэрозолей через тонковолокнистые фильтрующие материалы.

8.5 Тепловые расчеты

Элементы установки подлежат теплоизоляции по санитарным нормам и из условий предотвращения конденсации влаги. Материал теплоизоляции - минеральная вата ГОСТ 4640-93.

Толщину тепловой изоляции _и находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду. Плотность теплового потока через слой изоляции:

Плотность теплового потока от поверхности изоляции в окружающую среду:

Тогда получим:, где

_в - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м²·К), который определяется по формуле:

_в = 9,3 + 0,058 · t_ст2

t_ст2 - температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении, выбирается в интервале от 25 С до 35 С; принимаем 30 С;

t_ст1 - температура изоляции со стороны аппарата; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции t_ст1 принимают равной температуре дымовых газов, т.е. 160 С;

t_в = 25 С - температура окружающего воздуха;

_и = 0,07 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности изоляционного материала.

Тогда

_в = 9,3 + 0,058 · 40 = 11,62 Вт/(м²·К);

м

Принимаем толщину теплоизоляционного слоя 0,160 м или 160 мм.

8.6 Прочностные расчеты

8.6.1 Расчет укрепляющих ребер

Схема укрепления стенки ребрами и количество последних определяются конструктивными соображениями. Для литых стенок применяются ребра, как правило, с поперечным сечением прямоугольной формы.

1. расчетные моменты сопротивления ребер для стенки шириной В= 11м при

? = 12 (закрепление ребра жесткое):

В поперечном направлении:

В- ширина стенки. В=5,85 м

- расстояние между ребрами. = 0.325 м

- давление в рукавном фильтре. =98500 Па

к= 12

- расчетное допускаемое напряжение. =162Па

2. выбираем ребра прямоугольного сечения. Расчетные толщины ребер с отношением толщины к высоте :

Принимаем размеры ребер:

;

3. Площадь принятого поперечного сечения ребра:

4. Момент инерции площади относительно оси, проходящей через центр тяжести ее параллельно стенке:

5. Площадь принятого поперечного сечения элемента плоской стенки:

6. Момент инерции площади относительно оси, проходящей через центр тяжести ее параллельно стенке:

7. Расстояние от стенки до центра тяжести площади в перпендикулярном направлении к стенке:

8. Момент сопротивления поперечного сечения элемента плоской стенки с укрепляющим ребром:

9. максимальные напряжения в рабочих условиях в поперечных ребрах :

В продольном направлении:

L- высота стенки. L=10 м

- расстояние между ребрами. = 0.25 м

- давление в рукавном фильтре. =98500 Па

к= 12

- расчетное допускаемое напряжение. =110·Па

2. выбираем ребра прямоугольного сечения. Расчетные толщины ребер с отношением толщины к высоте :

Принимаем размеры ребер:

;

3. Площадь принятого поперечного сечения ребра:

4. Момент инерции площади относительно оси, проходящей через центр тяжести ее параллельно стенке:

5. Площадь принятого поперечного сечения элемента плоской стенки:

6. Момент инерции площади относительно оси, проходящей через центр тяжести ее параллельно стенке:

7. Расстояние от стенки до центра тяжести площади в перпендикулярном направлении к стенке:

8. Момент сопротивления поперечного сечения элемента плоской стенки с укрепляющим ребром:

максимальные напряжения в рабочих условиях в поперечных ребрах :

Для меньшей стороны обечайки поперечные сечения продольного и поперечного ребер принимаем те же, что и для большей стенки.

8.6.2. Расчет фланцев, соединяющих газоход из трубы Вентури и рукавный фильтр

Расчетное растягивающее усилие в болтах.

Основной расчетной величиной при конструировании фланцевого соединения, необходимой для определения диаметра и количества болтов, а также конструктивных размеров элементов фланцев, является расчетное растягивающее усилие в болтах .

- расчетная сила от давления среды, Н

=

- средний продольный размер уплотнения, м

- коэффициент, зависящий от типа фланцев, =1,3.

- средний поперечный размер уплотнения, м

Средняя длина уплотняемой поверхности:

=+=2(1,2+0,07)+2(1,2+0,07)=5,08 м

- внутренний продольный размер уплотнения, м

-внутренний поперечный размер уплотнения, м

- расчетная ширина уплотнения, =0,07 м

Определяем эффективную ширину уплотнения:

=3,16=3,16=0,0264 м.

Определяем расчетную силу осевого сжатия прокладки:

= =

- эффективная ширина уплотнения, м

- удельная нагрузка на площадь уплотнения, (материал прокладки паронит = 30 ).

Диаметр болтов.

Для прямоугольных наружных фланцевых соединений:

=0,125м

- предел текучести материала уплотняемых поверхностей при температуре 160

- поправочный коэффициент , принимаемый по таблице, =0,75.

Принимаем =М30 ().

Число болтов и размещение их.

Расчетное число болтов во фланцевом соединении:

шт

Принимаем число болтов 46.

Расчетное расстояние между крайними осями болтов в продольном направлении:

м.

Расчетное расстояние между крайними осями болтов в поперечном направлении:

м.

Принимаем и.

Шаг: м

8.6.3 Расчет укрепления отверстия при входе газохода в рукавный фильтр

Присоединяемые с помощью сварки к обечайке или днищу вводы труб являются сами по себе достаточным укреплением отверстия, если толщина стенки их отвечает условиям:

При :

-номинальная расчетная толщина укрепляемой стенки исходя из расчета ее на внутреннее или наружное давление при , , С=0 . =9 мм.

- толщина укрепляемой стенки, =10мм.

- диаметр присоединяемой трубы, =1420 мм.

- расчетная толщина стеки трубы, исходя из расчета ее на внутреннее или наружное давление . =15 мм.

С- прибавка к толщине укрепляемой стенки на коррозию, эрозию и минусовый допуск по толщине листа. С=1 мм.

м

Так как = 0,016м <0,143 м, то сама по себе труба не является достаточным укреплением.

Необходимо дополнительное укрепление.

При соблюдении условия:

Рекомендуется применять укрепление втулочного типа.

Так как условие не выполнено, то применяем укрепление накладочного типа.

Диаметр укрепляющей накладки:

м.

9.Экологический анализ работы установки очистки дымовых газов

9.1 Проведение расчетов и определение ПДВ

Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере. Фоновые концентрации загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы, рекомендованные Московским центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями № Э-1039 от 09.08.2004г. представлены в таблице 9.1.

Таблица 9.1. Фоновые концентрации загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы

Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, представлены в таблице 9.2.

Таблица 9.2. Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания вредных выбросов (ВВ) в атмосфере

Результаты расчетов уровня загрязнения атмосферы

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от Спецзавода № 4 «Экотехпром» рассчитаны согласно общепринятым и утвержденным методикам.

В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 выполнены расчеты концентраций загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы в зоне жилой застройки и на границе санитарно-защитной зоны.

Расчет загрязнения атмосферы выполнен по программе Региональная автоматизированная система «РОСА 2.1». Произведен расчет рассеивания по всем веществам и группам суммации в узлах расчетной сетки 3000*3000м с расчетным шагом 10м в зоне жилой застройки и в точках на границе санитарно-защитной зоны.

Выполнен расчет воздействия загрязняющих веществ, выделяющихся от производства Спецзавода №4 на жилую застройку, расположенную на расстоянии 600м, 800м. Расчет выполнен на существующее положение. Максимальные приземные концентрации веществ на границе санитарно-защитной зоны, полученные в результате расчета, а также источники, дающие наибольший вклад в уровень загрязнения атмосферы приведены в таблице 9.3.

На основании приведенных данных видно, что на границе СЗЗ и в зоне жилой застройки не прогнозируется превышение ПДК по всем загрязняющим веществам и группе суммации. Поэтому предлагается принять в качестве нормативов ПДВ по всем веществам.

Расчет рассеивания произведен по:

· Диоксиду азота,

· Ацетону,

· Оксиду железа,

· Ксилолу,

· Абразивной пыли,

· Оксиду углерода,

· Неорганической пыли,

· Толуолу,

· Суммации взвешенных веществ: ванадия пятиокись+висмута оксид+железа оксид+кадмия оксид+кальция гидроксид+кальция оксид+кобольта оксид+марганца+меди оксид+никеля оксид+олова оксид+пыль абразивная+пыль неорганическая+ртуть металлическая+сажа+свинец+сурьма пятисерная+таллия карбонат+хром шестивалентный+цинка оксид,

· Суммация азота оксид+ангидрид сернастый,

· Суммация азота оксид+ангидрид сернистый+углерода оксид+фенол,

· Суммация фенол+ ацетон,

· Суммация азота диоксид+ангидрид сернистый+аммиак.

По параметру Ф расчет нецелесообразен по оксиду азота, бенз(а)пирену, ванадия нятиокиси, висмута оксиду, водороду фтористому, водороду хлористому, диоксинам и фуранам, кадмию оксиду, кобальта оксиду, марганцу, меди оксиду, мышьяку, никеля оксиду, олова оксиду, ртути, золе, свинцу, сурьме, таллия карбонату, хрому, цинка оксиду, фенолу, углеводородам.

На каждом предприятии рассматриваются те из выбрасываемых вредных веществ, для которых:

Ф = 0,01Н при Н >10м,

Ф = 0,1 при Н< 10м , где

М (г/с) - суммарное значение выброса от всех источников предприятия, соответствующее наиболее неблагоприятным из установленных условий выброса, включая вентиляционные источники и неорганизованные выбросы;

ПДК (мг/м³) - максимальная разовая предельно допустимая концентрация;

Н (м) - средневзвешенная по предприятию высота источника выброса.

Расчет приземных концентраций согласно разрешению ГГО им. Воейкова, изложенного в информационном бюллетене № 1 «Вопросы охраны атмосферы от загрязнения», 1993г., по оксиду азота, бенз(а)пирену, ванадия пятиокиси, висмута оксиду, водороду фтористому, водороду хлористому, диоксинам и фуранам, кадмию оксиду, кобальта оксиду, марганцу, меди оксиду, мышьяку, никеля оксиду, олова оксиду, ртути, золе, свинцу, сурьме, таллия карбонату, хрому, цинка оксиду, фенолу, углеводородам не производился т.к. расчетная приземная концентрация не превышает 0,1 ПДК на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ).

Таблица 9.3. Параметры Ф для загрязняющих веществ промплощадки.

9.2 Уточнение размеров санитарно-защитной зоны

Расчет размера санитарно-защитной зоны проведен в соответствии с 'Методикой расчета концентраций в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятия. ОНД-86'. Л.: Гидрометеоиздат, 1987г. по формуле:

L = Lo * Р/Ро

где, L - расчетный диаметр СЗЗ, м

Lo - расчетное расстояние от источников загрязнения до границы СЗЗ без учета поправки на розу ветров, для которого концентрация вредных веществ превышает ПДК,

Р - среднегодовая повторяемость направления ветров рассматриваемого румба, %;

Ро - повторяемость направлений ветров одного румба при круговой розе ветров, %.

При восьмирумбовой розе ветров: Р₀=100/8=12,5%

Значения L и Lo отсчитываются от границы источников. В связи с тем, что приземные концентрации вредных веществ на границе СЗЗ не превышают ПДК, уточнение размеров санитарно-защитной зоны не проводилось.

Расчеты и анализы, выполненные по инвентаризации источников выбросов загрязняющих веществ и разработке нормативов предельно-допустимых выбросов, показали соответствие воздействия загрязняющих веществ на санитарно-защитную зону и зону жилой застройки установленным санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам:

СанПиН 2.1.6.1032-01 «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест»;

ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) в атмосфере населенных мест»;

ГОСТ 12.2.3.02-78 «Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями ».

Результаты загрязнения атмосферы на границе санитарно-защитной зоны и жилой застройке в приземном слое, полученные расчетным методом следующие:

По углерода оксиду ПДК = 5мг/м³

без учета фона:

0,0д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,0д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По углерода оксиду ПДК = 5мг/м с учетом фона:

0,6д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,6д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По азота диоксиду ПДК = 0,085 мг/м

без учета фона:

0,03 д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,03д. ПДК - на ближайшем жилом доме, с учетом фона:

с учетом фона:

0,87д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,87д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По суммации 6009 азота диоксид + ангидрид сернистый

ПДК = 0,085мг/м³

без учета фона:

0,03 д. ПДК - на границе СЗЗ;

- 0,03 д. ПДК - на ближайшем жилом доме

с учетом фона;

0,87 д. ПДК на границе СЗЗ;

0,87д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По ацетону ПДК = 0,35мг/м³

0,01 д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,03 д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По железа оксиду ПДК = 0,04мг/м³

0,03 д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,16 д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По пыли абразивной ПДК = 0,04мг/м³

0,04 д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,23 д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По ксилолу ПДК = 0,2 мг/м³

0,04 д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,11 д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По пыли неорганической, ПДК = 0,3 мг/м?

0,06 д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,32 д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По толуолу ПДК = 0,6 мг/м?

0,01 д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,03д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По суммации 6000, ПДК = 0,5 мг/м?

0,04 д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,20 д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По суммации 6010 азота диоксид + аммиак сернистый + углерода оксид + фенол ПДК = 0,01 мг/м?

0,03 д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,03 д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По суммации 6013 фенол + ацетон ПДК = 0,01 мг/м?

0,01 д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,04 д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

По суммации 6040 азота диоксид + аммиак + ангидрид сернистый ПДК = 0,085мг/м³

0,03 д. ПДК - на границе СЗЗ;

0,03 д. ПДК - на ближайшем жилом доме.

Анализ расчетов свидетельствует, что ни по одному веществу в приземном слое атмосферы и на ближайшем доме не создаются концентрации, превышающие предельно допустимые. Дополнительных решений по сокращению выбросов не требуется.

К загрязняющим веществам, концентрации которых в выбросах в атмосферу менее 0,1 ПДК на границе СЗЗ относятся: оксид азота, бенз(а)пирен, ванадия пятиокись, висмута оксид, водород фтористый, водород хлористый, диоксины и фураны, кадмия оксид, кобальта оксид, марганец, меди оксид, мышьяк, никеля оксид, олова оксид, ртуть, зола, свинец, сурьма, таллия карбонат, хром, цинка оксид, фенол, углеводороды расчет по которым не производился на основании письма ГГО им. Воейкова, изложенного в информационном бюллетене № 1 «Вопросы охраны атмосферы от загрязнения», 1993 г.

В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Сооружения санитарно-технические, транспортной инфраструктуры, объекты коммунального назначения, спорта, торговли» п.7 «Мусоросжигательные и мусороперерабатывающие заводы мощностью свыше 40 тыс. т/год» Спецзавод № 4 относится к классу I с шириной санитарно-защитной зоны 1000 метров.

10. Список использованной литературы

1. НПБ 105-03. Определение категории помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. - СПб.: ДЕАН, 2003. -48с.;

2. ГН 2.1.6.014-94 Предельно допустимая концентрация (ПДК) полихлорированных дибензодиоксинов и полихлорированных дибензофуранов в атмосферном воздухе населенных мест. - М: Госкомсанэпиднадзор России, 1994. -4 с.;

3. Пожаро - и взрывобезопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочник, в 2-х книгах /Под ред. А.Н. Баратова и А.Я. Корольченко/.-М.: Химия, 1990.;

Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. ПБ 03-576-03. - М.: Омега-Л, 2004 - 168 с.;

СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 'Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов.- М: Госкомсанэпиднадзор России, 2003. -30 с.;

ГОСТ 12.1.005-88 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - М.: Изд-во. стандартов, 1988. - 45 с.;

Михалев М.В., Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств., -Л.: Машиностроение, 1984. - 299 с.;

Лащинский А.А., Конструирование сварных химических аппаратов. Справочник., -Л. Машиностроение, 1981. - 382 с..