Область применения, принцип действия, устройство, выбор параметров цилиндрического циклона НИИОГАЗ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИСТЕТ

«МАМИ»

 

 

 

 

Кафедра «Экология и Безопасность Жизнедеятельности»

 

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине «Процессы и аппараты очистки атмосферных выбросов»

на тему «Область применения, принцип действия, устройство, выбор параметров цилиндрического циклона НИИОГАЗ»

 

 

Выполнила студентка группы 7-МИО-6

Агафонова Ольга Юрьевна

                                                                                                      

 

 

                                                                                                         Преподаватель:

                                                                                                        Михайлов   В.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва

2011

Содержание

                Введение

    1. Устройство аппарата и принцип действия аппарата
    2. Область применения
    3. Выбор параметров

     Заключение

     Список  используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Пылеулавливание - это очистка газов от взвешенных в них мелкодисперсных твердых частиц пыли или дыма. Оно производится для защиты от загрязнений атмосферного воздуха (особенно при выбросе отходящих промышленных газов), технологической подготовки газов и извлечения из них ценных продуктов. Пылеулавливание осуществляют с помощью пылеуловителей, встроенных в основное технологическое оборудование.

В технике пылеулавливания  применяют большое число аппаратов, отличающихся конструкцией и принципом осаждения взвешенных частиц. Работа любого пылеуловителя основана на использовании одного или нескольких механизмов осаждения взвешенных в газах частиц. По способу их отделения от потока газа пылеуловители обычно подразделяют на аппараты электрической и механической (сухой и мокрой) очистки. Среди аппаратов механической очистки значительное место занимают циклоны НИИОГАЗ. Они относятся к сухим пылеуловителям и подразделяются на:

  • Цилиндрические
  • Конические

Кроме того, к  сухим пылеуловителям относятся все аппараты, в которых отделение частиц примесей от воздушного потока происходит механическим путем за счет сил гравитации, инерции, Кориолиса. Конструктивно сухие пылеуловители разделяют на циклоны, ротационные, вихревые, радиальные, жалюзийные пылеуловители и др.

В данной  курсовой работе я рассмотрю цилиндрический циклон НИИОГАЗ.

 

 

1.Устройство  аппарата и принцип действия

  Все практические задачи по очистке газов от пыли с успехом решаются

цилиндрическими и коническими циклонами НИИОГАЗа. В своей курсовой работе я рассмотрю цилиндрические циклоны.

 К цилиндрическим  относят циклоны типа: ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24. Отличительной особенностью  этой группы аппаратов является  наличие удлиненной цилиндрической  части, наклон крышки и входного  патрубка соответственно α 11º ,15º и 24º и одинаковое соотношение диаметра выхлопной трубы – d к диаметру циклона D= d/D = 0,59. Циклон ЦН-15У отличается меньшей высотой.

Цилиндрические  циклоны являются высокопроизводительными  аппаратами. Их диаметр обычно не превышает 2000 мм. Шаг изменения диаметра циклонов в пределах 40-100 мм составляет 20 мм, в пределах 100-200 мм – 50 мм, в пределах 200-1000 мм – 100 мм, далее – 200 мм.

Цилиндрические  циклоны относятся к 5 классу пылеуловителей. Группа очищаемой пыли первая и вторая.

Циклоны предназначены  для очистки газов от пыли со средним  размером

частиц 10…20 мкм. Избыточное давление газов, поступающих  в циклон, не

должно превышать 2500 Па. Температура газов во избежание  конденсации паров жидкости выбирается на 30…50 °С выше температуры точки росы, а по условиям прочности конструкции – не выше 400 °С. Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличиваясь с ростом последнего.

Допускаемая запыленность очищаемых газов зависит от диаметра цикло-

на и для  слабослипающихся пылей может иметь значения, представленные ниже (см. табл. 1).

 

 

Таблица 1

Диаметр циклона, мм

800

600

500

400

300

200

100

Допускаемая запыленность, кг/м3

2,5

2,0

1,5

1,2

1,0

До 0,8

До 0,6


 

Цилиндрические циклоны  серии ЦН предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем. Их рекомендуется использовать для предварительной очистки газов при начальной запыленности до 400 г/м3 и устанавливать перед фильтрами и электрофильтрами.

Габаритные размеры и  технические данные циклонов различны, в зависимости от типа циклона, от требований, предъявляемых к очистке газа и от условий применения.

Принцип действия цилиндрического циклона  НИИОГАЗа

Принцип действия циклона  заключается в следующем.

Газовый поток вводится в  циклон через патрубок 1 по касательной к внутренней поверхности корпуса 3 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к конической части циклона 4. Под действием центробежной силы частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа через патрубок выхода пыли 5 попадает в бункер для приема пыли.

Рис. 1. Схема  циклона:

1 – входной  патрубок; 2 – выхлопная труба; 3 –  цилиндрическая часть; 4 – коническая  часть; 5 – патрубок выхода пыли.

Отделение частицы  газа от пыли, попавшего в бункер, происходит при повороте газового потока в бункере на 180°. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную трубу 2. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу

 

 

 

 

 

Геометрический размер

Тип циклона

ЦН-15

ЦН-15У

ЦН-24

ЦН-11

Угол наклона крышки и входного патрубка циклона α  град

15

15

24

11

Высота входного патрубка hu

0,66

0,66

1,11

0,48

Высота выхлопной трубы hт

1,74

1,5

2,11

1,56

Высота цилиндрической части циклона Hц

2,26

1,51

2,11

2,06

Высота конуса циклона Hк

2,0

1,50

1,75

2,0

Общая высота циклона  Н

4,56

3,31

4,26

4,38

Высота внешней части  выхлопной трубы hв

0,3

0,3

0,4

0,3

Внутренний диаметр выхлопной трубы d

-

0,59

-

-

Внутренний диаметр  пылевыпускного отверстия d1

-

0,3-0,4

-

-

Ширина входного патрубка в циклоне

-

0,2

-

-

Ширина входного патрубка на входе

-

0,26

-

-

Длина входного патрубка

-

0,6

-

-

Высота фланца hфл

-

0,1

-

-


Высота входного патрубка hп

0,535

0,2-0,3

0,4

Длина входного патрубка l

0,6

0,6

0,6

Текущий радиус улитки p

D/2+bφ/2π

-

D/2+bφ/π


 

 

 

2.Область применения

Циклоны - наиболее распространенные аппараты для очистки  пыли. Применяются на предприятиях металлургии, химической и нефтяной промышленности, в энергетике, деревообработке и других отраслях.

При небольших  капитальных затратах и минимальных  эксплуатационных расходах, циклоны  обеспечивают стабильную очистку воздуха  от частиц и пыли размером более 10 мкм  с эффективностью 80% - 95%.

Циклоны НИИОГАЗ  рекомендуется применять для  улавливания:

1) золы из  дымовых газов котельных установок;  
2) пылевидных продуктов, уносимых из различного типа сушилок;  
3) зернистого катализатора в процессах каталитического крекинга;  
4) пыли, удаляемой после помола;  
5) зернистых и пылевидных продуктов, перемещающихся пневмотранспортом;  
6) пыли, уносимой из аппаратов, в которых протекают процессы со взвешенными в газах частицами; 
7) пыли, выбрасываемой вентиляционными установками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Выбор  параметров

 

     Основным параметром расчёта цилиндрических циклонов является оптимальная скорость газа ωопт.

    Также необходимы следующие исходные данные:

    • количество очищаемого газа QV, м3/с;
    • плотность газа при рабочих условиях ρ, кг/м3;
    • вязкость газа при рабочей температуре μi, Па•с;
    • дисперсный состав пыли dm и lg σч;
    • входная концентрация пыли Свх, г/м3;
    • плотность частиц пыли ρч, кг/м3,
    • требуемая эффективность очистки газа η.

Расчет циклонов ведется методом последовательных приближений в следующем порядке:

1. Задавшись  типом циклона, определяют оптимальную  скорость газа ωопт в сечении циклона диаметром D по данным, приведенным ниже:

Тип циклона

ЦН-24

ЦН-15У

ЦН-15

ЦН-11

ωопт, м/c

4,5

3,5

3,5

3,5


2. Вычисляют  диаметр циклона D (в м) по формуле:

 D=√4QV/(πωопт)                                                                             (1.1)

 Полученное  значение D округляют до ближайшего  типового значения внутреннего  диаметра циклона. Если расчетный  диаметр циклона превышает его максимально допустимое значение, то «необходимо применять два или более параллельно установленных циклона.

3. По выбранному  диаметру циклона находят действительную  скорость движения газа в циклоне,  м/с:

 ω=4QV/π nD2 ,                                                                                  (1.2)

где n - число  циклонов.

 Действительная  скорость в циклоне не должна  отклоняться от оптимальной более  чем на 15%.

4. Определяют  коэффициент гидравлического сопротивления  одиночного циклона :

ζ=k1k2ζ500,                                                                                           (1.3)

 где k1 - поправочный коэффициент на диаметр циклона; k2 - поправочный коэффициент на запыленность газа;

Тип циклона

Значение k1 для D (в мм)

150

200

300

450

500

ЦН-11

0,94

0,95

0,96

0,99

1,0

ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24

0,85

0,90

0,93

1,0

1,0


 

Тип циклона

Значение k2 при Свх, г/м3

0

10

20

40

80

120

150

ЦН-11

1

0,96

0,94

0,93

0,90

0,87

0,5

ЦН-15

1

0,93

0,92

0,91

0,90

0,87

0,86

ЦН-15У

1

0,93

0,92

0,91

0,89

0,88

0,87

ЦН-24

1

0,95

0,93

0,92

0,90

0,87

0,86


ζ500 - коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм. Значение ζ500 выбирается из таблицы ниже.

Тип циклона

Значение k2 при Свх, г/м3

0

10

20

40

80

120

150

ЦН-11

1

0,96

0,94

0,93

0,90

0,87

0,5

ЦН-15

1

0,93

0,92

0,91

0,90

0,87

0,86

ЦН-15У

1

0,93

0,92

0,91

0,89

0,88

0,87

ЦН-24

1

0,95

0,93

0,92

0,90

0,87

0,86


 

5. Гидравлическое  сопротивление циклона вычисляют по формуле (1.3)

6. Эффективность  очистки газа в циклоне

η=0,5[1+Ф(x)],                                                                                            (1.4)

где Ф (х)- табличная  функция от параметра х, равного:

x=lg(dm/dт50)/√lg2δη+lg2δч                                                                           (1.5)

Значения dт50 для каждого цилиндрического циклона приведены ниже:

 

Тип циклона

ЦН-24

ЦН-15У

ЦН-15

ЦН-11

dт50, мкм

8,5

6,0

4,5

3,65

lgση

0,308

0,283

0,352

0,352


Значения dт50 для каждого типа циклона Dт=0,6 м; ρчт = 1930 кг/м3; μт=22,2•10-6 Па•с; ωт = 3,5 м/с. Для учета влияния отклонений условий работы от типовых на величину dw используется соотношение

d50=dт50√(D/Dт)(ρчт/ρч)(μ/μт)(ωт/ω)                                                     (1.6)

Определив по формуле (1.5) значение х, находим по данным:

х

-2,70

-2,0

-1,8

-1,6

-1,4

-1,2

Ф(х)

-0,0035

0,0228

0,0359

0,0548

0,0808

0,1151

х

-1,0

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

  

Ф(х)

0,1587

0,2119

0,2743

0,3446

0,4207

-

х

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Ф(х)

0,5000

0,5793

0,6554

0,7257

0,7881

0,8413

х

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,7

Ф(х)

0,8849

0,9193

0,9452

0,9641

0,9772

0,9965


параметр Ф(х), затем по формуле (1.4) расчетное значение эффективности очистки газа циклоном. Если расчетное значение ц окажется меньше необходимого по условиям допустимого выброса пыли в атмосферу, то нужно выбрать другой тип циклона с большим значением коэффициента гидравлического сопротивления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

    Проблема очистки промышленных газовых выбросов от газообразных и дисперсных примесей является очень значительной проблемой на сегодняшний день. Особое значение она приобрела в нашей стране из-за того, что природоохранным мероприятиям не уделялось должного внимания. В связи с несовершенством технологических процессов и оборудования на промышленных предприятиях в атмосферу поступают отходящие газы, содержащие различные по токсичности газы, пары органического происхождения, твердые частицы исходного сырья и др.

      При очистке газов от частиц  пыли и для переработки газообразных  отходов успешно применяются  методы и оборудование, основанные на принципах сухого пылеулавливания.

Сухие пылеуловители ,такие как цилиндрические циклоны  НИИОГАЗа имеют ряд достоинств и  недостатков в сравнении с  аппаратами других типов.

Достоинства:

    • Циклоны просты в разработке и изготовлении,
    • надёжны,
    • высокопроизводительны,
    • могут использоваться для очистки агрессивных и высокотемпературных газов и газовых смесей.

Недостатки:

    • высокое гидравлическое сопротивление,
    • невозможность улавливания пылей с малыми размерами частиц,
    • малая долговечность (особенно при очистке газов от пылей с высокими абразивными свойствами)

Список  используемой литературы:

1.Защита биосферы от  промышленных выбросов. Основы  проектирования  технологических процессов. Родионов  А.И., Кузнецов Ю.П., Соловьёв Г.С.  М: Химия, КолосС, 2007.

2.Оборудование для очистки и обработки газов

     http://www.ru.all.biz

3.Техника и технология защиты воздушной среды. Юшин В.В., Москва :                           “Высшая школа”,2005.

 

 

 

 


Область применения, принцип действия, устройство, выбор параметров цилиндрического циклона НИИОГАЗ 📙 Курсовая → 🆔 144515

Область применения, принцип действия, устройство, выбор параметров цилиндрического циклона НИИОГАЗ 📙 Курсовая → 🆔 144515

Область применения, принцип действия, устройство, выбор параметров цилиндрического циклона НИИОГАЗ