Аэродинамический расчет газоотводящего тракта

Газовый тракт предназначен для:

· организации отвода отходящих газов от источника выбросов;

· подготовки пылегазового потока (изменение температуры газа, состава газа, концентрации частиц) перед газоочистными аппаратами;

· очистки газов в пылеулавливающих аппаратах;

·  рассеивания вредных веществ в атмосфере с целью обеспечения значения ПДК в приземном слое.

Целью расчета является определение потерь давления на трение, местное сопротивление, геометрических потерь, потерь давления в газоочистных аппаратах, потерь давления в дымовой трубе и выбор дымососа обеспечивающего отвод газов с расходом 183750 м³/ч и преодоление аэродинамического сопротивления всего газового тракта.

Газоотводящий тракт чугунолитейной вагранки состоит из последовательно включенных: газоочистной установки (пластинчатый электрофильтр), дымососа и дымовой трубы, соединенных газоходами. Рассчитаем и вы­берем дымосос, обеспечивающий отвод газов от чугунолитейной вагранки, их очистку и выброс через дымовую трубу в атмосферу. Газоотводящий тракт рассчитан на отвод и очистку Vo = 183.75 тыс. м3/ч запыленных газов и оборудован прямоугольными газоходами размером 2,4х4,2 м. Газо­ход металлический, имеет 3 поворота на 90° на участке длиной l = 50 м от дуговой стлеплавильной печи до пластинчатого электрофильтра и два поворота на участке длиной l=43 м от пластинчатого электрофильтра до дымовой трубы. В газоходе имеется участки с вертикальным направ­лением движения газов: до пластинчатого электрофильтр газы поднимаются на 10 м и опускаются на 10 м, высота ды­мовой трубы Н= 120 м.

Расчет

1. Плотность газов на участках при рабочих условиях:

Плотность газа на участке от печи до электрофильтра:

 кг/м³

Плотность газа на участке от электрофильтра до вентилятора:

 кг/м³

2. Объемный расход газов на участках при рабочих условиях

Объемный расход газов на участке от печи до электрофильтра:

Объемный расход газов на участке от электрофильтра до вентилятора:

3. Скорость газов в газоходе принимаем равной на всех участках w₁ = 20 м/с, а исходя из расчета высоты дымовой трубы, в ней скорость будет равна w₂ = 30 м/с.

4. Для прямоугольного сечения газохода определим эквивалентный диаметр:

                        

 

d_э= м

4. Потери давления на местные сопротивления в газоходе

где w_i – скорость газов в местном сопротивлении м/с;

ρ_г – плотность газа при рабочих условиях, кг/м³;

-коэффициент местного сопротивления,отнесенный к скорости газов w_i

Используем коэффициенты местных сопротивлений (Таблица №9)

Таблица №9

Коэффициенты местных сопротивлений:
вход газа из печи в воздуховод - конфузор, ξм.с.1	0,218
плавный поворот на 900, ξм.с.2	0,322
вход газа в электрофильтр - диффузор, ξм.с.3	0,099
выход газа из электрофильтра - конфузор, ξм.с.4	0,228
выход газа в пустое пространство, ξм.с.5	1
резкий поворот на 900 при выходе газа в дымовою трубу, ξм.с.6	1,1

5. Потери давления на трение в газоходах

где λ – коэффициент трения, (λ₁= 0,03 - для движения газов по ме­таллическим газоходам и трубам; λ₁ = 0,05 - для движения газов в кирпичных боровах и трубах);

d _э - эквивалентный диаметр газохода, м;

l - длина участка газохода, м.

Коэффициент трения для движения газов по железобетонной дымовой трубе при турбулентном режиме, λ₂ определяется с помощью формулы:

 

Приведенная линейная шероховатость, k, м:

 

Величина выступов шероховатости: ∆ = 0,8 мм для железобетонной дымовой трубы. Вязкость газа, ν, м²/с: при температуре 250 ⁰С равна 2,6*10^-5.

Число Рейнольдса, Re:

 

Подставляя все уже найденные величины в формулы, получим:

Газовый тракт, проектируемый нами, состоит размерных участков (таблица №10):

Таблица №10

длины прямоугольных участков от печи до электрофильтра
l1, м	15
l2, м	20
l3, м	10
l4, м	5
длина участка от электрофильтра до вентилятора, l5, м	8
длины прямоугольных участков от вентилятора до дымовой трубы
l6, м	10
l7, м	15
l8, м	10

6. Потери геометрического напора при движении газов

где Н- расстояние по вертикали между центрами рассматриваемых

сечений, м;

g = 9,81 м/с² - ускорение силы тяжести;

ρ_ви ρ_г- плотности соответственно окружающего воздуха и газа, кг/м³.

При расчете ∆р_геом следует обращать внимание на то, что при движении нагретых газов вниз величина самотяги прибавляется к потерям [знак плюс в формуле] и вычитаются при движении нагретых газов вверх [знак минус в формуле].

7. Полное расчетное сопротивление газоотводящего тракта

Выбор дымососа

1. Требуемая производительность дымососа с учетом 10%-ного запаса

2. Коэффициент пересчета на каталожные условия дымососа:

Создаваемое дымососом разрежение, приведенное к условиям каталога,

3. Используя справочные данные, приведенные в Приложении Б (Таблица Б.4), для отвода газа выбираем вентилятор типа ДН-15, имеющий каталожные характеристики: ∆р_кат⁼ 2260 Па, V _кат = 50 тыс. м³/ч, затрачиваемая мощность на валу которого N _кат = 40 кВт.

 

 

                                                       

 

Список литературы

 

1. Петров В.И. Основы теории процессов и аппаратов очистки газов. Учеб. пособие: СТИ (МИСиС). Старый Оскол, 2000. – 164 с.

2. Петров В.И. Приложения для практических и лабораторных занятий по курсу: “Основы теории процессов и аппаратов очистки газов”: СТИ (МИСиС), Старый Оскол, 2002. – 84 с.

3. Петров В.И. Учебное пособие по проектированию систем очистки газов: СТИ (МИСиС), Старый Оскол, 2000. – 81 с.

4. Петров В.И. Системы аспирации и очистки газов. Учебное пособие: СТИ (МИСиС), Старый Оскол, 2000. – 134 с.

5. Биргер М.И., Вальдберг А.Ю., Мягков Б.И. и др. Справочник по пыле- и золоулавливанию./ Под общ. ред. А.А. Русанова: 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 312 с.

6. Алиев Г.М.-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов: Справ. изд. – М.: металлургия, 1986. – 544 с.

7. Старк, С. Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве : учеб. для вузов / С. Б. Старк. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Металлургия, 1990. - 400 с. : ил.

8. Юдашкин М.Я. Пылеулавливание и очистка газов в черной металлургии./ Изд. 2-е, перераб.и доп. –М.: Металлургия, 1984, -320 с.

 

Приложение А

Таблица А. 1 – Значения нормативной удельной газовой нагрузки

 

Материалы пыли	Значение qн, м3/(м2*мин)
Комбикорм, мука, зерно, жмыховая смесь, пыль кожи, опилки, табак, картонная пыль, поливинилхлорид после распылительной сушилки.	3,5
Асбест, волокнистые и целлюлозные материалы, пыль при выбивке отливок из форм, гипс, известь гашеная, пыль от полировки, соль, песок, пыль пескоструйных аппаратов, тальк, кальцинированная сода.	2,6
Глинозем, цемент, керамические красители, уголь, плавиковый шпат, резина, каолин, известняк, сахар, пыль горных пород	2
Кокс, летучая зола, металлопорошки, оксиды металлов, пластмассы, красители, силикаты, крахмал, смолы сухие, химикаты из нефтесырья	1,7
Активированный уголь, технический углерод, моющие вещества, порошковое молоко, возгоны цветных и черных металлов	1,2

 

Таблица А.2 – Физические свойства некоторых веществ

 

Вещество	Молекулярная масса      М, кг/моль	Плотность при Т=273К, р=100кПа, ρ, кг/м3	Динамическая вязкость при Т=273К, р=100кПа, μ*106, Па*с	Постоянная Сатерленда, Cat
N2	28,00	1,25	1,65E-05	104,00
О2	32,00	1,43	1,91E-05	133,00
H2O	18,00	0,80	8,20E-06	673,00
СО2	44,00	1,98	1,37E-05	254,00
СО	28,00	1,25	1,66E-05	101,00
Н2	2,00	0,09	8,30E-06	30,00
СН4	16,00	0,71	1,01E-05	164,00
SО2	64,00	2,93	1,17E-05	396,00
NO2	46,00	3,40	1,11E-05	433,00
N2O	44,00	3,10	1,31E-05	271,00
NO	30,00	1,34	1,83E-05	178,00
NH3	17,00	0,77	9,30E-06	503,00
HF	20,00	0,94	1,16E-05	360,00
He	4,00	0,18	1,90E-05	6,00
Kr	84,00	3,72	2,32E-05	176,00
Xe	131,00	5,86	2,11E-05	243,00
Ne	20,00	0,90	2,94E-05	40,00
O3	48,00	2,14	1,40E-05	237,00
С5Н12	72,00	3,22	2,83E-04	454,00
С3Н8	44,00	2,02	7,50E-06	340,00
H2S	34,00	1,54	1,16E-05	331,00
SF6	146,00	6,52	1,49E-05	308,00
CCl4	154,00	6,87	9,00E-06	335,00
С2Н6	30,00	1,36	8,60E-06	252,00

 

 

Рисунок А.1 – h–x диаграмма влажного воздуха

 

 

Приложение Б

Таблица Б.1 – Фильтры рукавные и фильтроциклоны

 

№ п/п	Характеристики фильтра	Стоимость в руб.	Ссылка на описание
1	ФЦ4000 4000м.куб, фильтроциклон с регенерацией в комплекте с вентилятором ВЦЭП 4,3 N=7,5 квт, шкафом управления.	90 330	описание
2	ФЦ8000 6000м.куб, фильтроциклон с регенерацией в комплекте с вентилятором ВЦЭП 4,3 N=11 квт, шкафом управления.	118 400	описание
3	ФР-1,5 ( 1500м .куб., для шлиф. станков)	51 600	описание
4	ФР-3 ( 3000 м.куб.,для шлиф. станков L=15м	67 850	описание
5	ФР-6(исп.3)6000 м.куб., фильтр рукавный с автоматической регенерацией и емкостью бункерной тележки 1,0м.куб	240 400	описание
6	ФЦ8000, 8000 м.куб,фильтрциклон с регенерацией в комплекте с вентилятором ВЦЭП 6,3 N=15 квт, шкафом управления	131 400	описание
7	ФР 9 (исп.3) 9000 м.куб., фильтр рукавный с автоматической регенерацией и емкостью бункерной тележки 1,7 м.куб	288 760	описание
8	ФЦ12000 10000м.куб, фильтроциклон с регенерацией в комплекте с вентилятором ВЦЭП 6,3 N=18,5 квт, шкафом управления	161 550	описание
9	ФЦ12000 12000м.куб, фильтроциклон с регенерацией в комплекте с вентилятором ВЦЭП 6,3 N=22 квт, шкафом управления	169 600	описание
10	ФР 10 в помещ. (фильтр рукавный с бункером)	под заказ	описание
11	ФР-12 (исп.3) 12000 м.куб., фильтр рукавный с автоматической регенерацией и емкостью бункерной тележки 1,7м.куб	332 500	описание
12	ФР- 15 в помещ.(фильтр рукавный с бункером)	под заказ	описание
13	ФР-16 (исп.3) 16 000 м.куб., фильтр рукавный с автоматической регенерацией и емкостью бункерной тележки 1,7м.куб	410 960	описание
14	ФР-20(исп.3) 2000 м.куб., фильтр рукавный с автоматической регенерацией и емкостью бункерной тележки 1,7м.куб	484 500	описание
15	ФР-20 (компл.4) 20000 м3/час, фильтр рукавный с автоматической регенерацией и шлюзовой перегрузчик	536 332	описание

 

Таблица Б.2 – Центробежные каплеуловители

 

№ п/п	Тип аппарата	Диаметр аппара­та, мм	Производи­тельность, м3/ч	Скорость газа в своб. сечении, м/с
1	КЦТ-400	400	1700	3,5-5
2	КЦТ-500	500	3100-3890	3,5-5
3	КЦТ-600	600	3890-5600	3,5-5
4	КЦТ-700	700	5600-7625	3,5-5
5	КЦТ-800	800	7625-9960	3,5-5
6	КЦТ-900	900	9960-12600	3,5-5
7	КЦТ-1000	1000	12600-15560	3,5-5
8	КЦТ-1200	1200	15560-22410	3,5-5
9	КЦТ-1400	1400	22410-30500	3,5-5
10	КЦТ-1600	1600	30500-39840	3,5-5
11	КЦТ-1800	1800	39840-50420	3,5-5
12	КЦТ-2000	2000	50420-62245	3,5-5
13	КЦТ-2200	2200	62245-75315	3,5-5
14	КЦТ-2400	2400	75315-84000	3,5-5

 

 

Таблица Б.3 – Электрофильтры типа ЭГВ

 

№ п/п	Типоразмер электрофильтра	Типоразмер электрофильтра для реконструкции	Производительность по очищаемому газу (при услов­ной скоро­сти 1 м/с), м3/ч, не более	Активный объём, м3	Площадь активного сечения м2,не более	Площадь поверх­ности осажде­ния, м2, не более	Масса механиче­ского оборудо­вания, кг
1	ЭГВ1-6-4-4-2	ЭГА1-10-4-4-2	38520	54,8   82,2   123,3	10,7	260   390   580	11200   16280   20820
2	ЭГВ1-6-4-4-2А
3	ЭГВ1-6-4-4-3	ЭГА1-10-4-4-3
4	ЭГВ1-6-4-4-ЗА
5	ЭГВ1-6-4-6-3	ЭГА1 -10-4-6-3
6	ЭГВ1-6-4-6-ЗА
7	ЭГВ1-6-6-4-2	ЭГА1 -10-6-4-2	56880	80,9     121,3     121,3     182	15,8	380     570     570     860	12880     19320     16100     24150
8	ЭГВ1-6-6-4-2А
9	ЭГВ 1-6-6-4-3	ЭГА1-10-6-4-3
10	ЭГВ1-6-6-4-ЗА
11	ЭГВ1-6-6-6-2	ЭГА1-10-6-6-2
12	ЭГВ1-6-6-6-2А
13	ЭГВ1-6-6-6-3	ЭГА1-10-6-6-3
14	ЭГВ1-6-6-6-ЗА

 

Таблица Б.4 – Техническая характеристика дымососов серии

ДН, ДРЦ и ДЦ

 

Характеристика	ДН-15	ДН-15НЖ	ДН-17	ДН-17НЖ	ДН-19	ДН-19НЖ	ДН-21	ДН-22
Частота вращения, об/мин	1000	1500	1000	1000	1000	1000	1000	750
Производитель ность, тыс. м3/'ч	50	68	76	68	102	106	143	162
Полное давление, Па	2260	3800	3000	2100	4460	2720	5850	3200
Потребляемая мощность, кВт	40	85	73	50	172	98	284	175
Расчетная температура, °С	200	400	200	400	100	400	100	100
Масса (без электродвигателя)	2620	2490	2990	2850	7290	6800	6200	8030

 

Таблица Б.5 - Тягодутьевые машины ДН,ВДН

(Цены указаны без стоимости направляющего аппарата. Цена дымососа с НА +10%)

Марка	Двигат.	Цена с НДС, сх1	Цена с НДС Сх5,сх3	Произв.	Давл.
Д3,5/ВД3,5	2,2-3/1500; 5,5/3000	13200		4,3	800
ВД2,5;Д2.5	1,5х3000	11500		0,62-1,00	1950-2150
	3х3000	12200		0,62-1,20	1950-2250
ВД-2,7;Д-2,7	1,5х3000	11550		0,14-0,33	1545
	3х3000	12245		0,14-0,35	1380
ДН6,3/ВДН6,3	4х1000/5,5х1500	38500	72480	5	1250
ДН/ ВДН8	11х1000	47900	85600	6,7 10,5	970 2200
	15х1500	48200	85600
ДН/ ВДН9	11х1000	50350	98400	9,9	1250
ДН9/ВДН9	15х1500	51000	98400	14,9	2830
ВДН10	11х1000	62000	101600	13,6	990
ДН10	30х1500	79000	112500	20,5	2230
ВДН11,2/ДН11,2	22х1000	87000	134400	19,1	1240
ВДН11,2/ДН11,2	45х1500	96600	134650	28,75	2810
ВДН12,5/ДН12,5	30х1000	104500	154400	26,6	1550
	55х1500	118700	166400
ВДН12,5/ДН12,5	75х1500	131000	180800	39,9	3510
	90х1500	145000	187200
ВДН13/ДН13	без дв	77000	130000	4,3-11,3	3240-2130
Д-12;ВД-12	без дв	75000	129000
Д-13,5;ВД-13,5	без дв		152000
ДН,ВДН-15	без.дв		175900
Д-15,5;ВД-15,5	без дв.		192000
Д-18;ВД-18	без дв		356000
Д-20;ВД-20	без дв		426800
ДН,ВДН-17	без дв.		239600
ВДН-18	без.дв.		365700
ДН,ВДН-19	без дв		307400
ВДН-20	без дв.		435000
ДН,ВДН-21	без дв.		447000
ДН,ВДН-22	без дв.		479500

Www.venstroy.ru