Очистка газов от пыли

У рабочих доменного  и мартеновского производств  наблюдается нарушение обоняния.

Среди электросварщиков, сталеваров часты воспалительные заболевания  верхних дыхательных путей.

У рабочих железорудных шахт и горнообогатительных фабрик особенно часты хронические бронхиты, иногда осложненные астмой, эмфиземой легких.

Встречаются стоматиты, воспаления десен, поражения зубов, поражения слизистой рта.

Мероприятия, обеспечивающие безопасность работы в атмосфере  с повышенным содержанием частиц железа и его соединений, заключаются в очистке воздуха от вредных примесей, в эффективной вентиляции помещений, в применении спецодежды, респираторов, очков.

Реальную опасность  при приеме внутрь представляют железо, поступающее в организм в составе  лекарственных веществ и сульфат железа (II).

Токсические дозы FeSO4 или чистого железа (для человека ЛД = 200-250 мг/кг) приводят к смертельному исходу в результате химического ожога внутренних органов.

Токсичность соединений железа в воде зависит от pH. В щелочной среде токсичность возрастает. От избыточного содержания железа в воде могут гибнуть рыбы, водоросли. Большую опасность представляют сточные воды и шламы производств, связанных с переработкой железосодержащих продуктов.

Подпороговые  концентрации в воде водоемов:

сульфат и нитрат железа (III), гидроксид железа (II) - 0,5 мг/л;

хлорид железа (III) - 0,9 мг/л.

Соединения железа (II) обладают общим токсическим действием. Соединения железа (III) менее ядовитые, но действуют прижигающе на пищеварительный канал и вызывают рвоту.

ПДК железа в  питьевой воде 0,3 мг/л.

В природных  водоемах, например, в Ладожском  озере, в Неве, содержание железа меньше 0,3 мг/л. Перед поступлением в сети городского водоснабжения вода из водоемов подвергается фильтрации и действию коагулянтов, которые вместе с органическими примесями удаляют и часть железа.

Обработка воды с повышенным содержанием железа заключается в фильтровании на механических фильтрах (антрацит), коагуляции (коагулянт - глинозем Al2(SO4)3), иногда - в обработке магнитными полями (в случае магнитных форм железа).

Профилактические  мероприятия, обеспечивающие безопасные условия труда при воздействии  на работающих железа и его соединений определяются нормативными документами  применительно к конкретным условиям производства.[50] 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6.Расчет пенного газопромывателя для очистки газа от пыли. [57] 

Определить основные размеры пенного газопромывателя  для очистки от пыли 63000 м³/ч газа при 80 ⁰С. Запыленность газа при входе в аппарат

С_вх=0,02 кг/м³. 

Решение.

Поскольку скорость газа в полном сечении аппарата является основным фактором от которого зависти  хорошее пенообразование и, следовательно, эффективность очистки, важно правильно  выбрать расчетную скорость. Верхним пределом допустимой скорости газа является такая его скорость, при которой резко усиливается унос воды в виде брызг. По экспериментальным данным в газопромывателях, имеющих слой пены высотой 30-100 мм, струйный прорыв газа, вызывающий разрушение пены и сильный брызгоунос, начинается при скоростях газа в полном сечении аппарата (под решеткой) от 2,7 до 3,5 м/с.

Чем выше слой пены на решетке и чем больше свободной  сечение решетки, тем большая  скорость газа возможна без брызгоуноса. Уменьшение диаметра отверстий (при сохранении постоянного свободного сечения решетки) также способствует уменьшению брызгоуноса. Обычно верхним пределом является скорость газа под решеткой ~3 м/с.

Нижним пределом скорости газа для пенного аппарата является такая скорость при которой сильно уменьшается пенообразование.

Для пенных газопромывателей с большим свободным сечением решетки и большим диаметром отверстий нижним пределом является такая скорость газа, при которой большая часть жидкости протекает через отверстия, в результате чего высота пены становиться ничтожно малой. Для обычных условий нижним пределом расчетной скорости можно считать 1 м/с.

Примем среднюю  скорость газа w=2,3 м/с. Определяем площадь поперечного сечения аппарата:

                                                     ¦= 63000/3600*2,3=7,6 м² 

Газопромыватель может быть круглого или прямоугольного сечения. В круглом аппарате обеспечивается более равномерный поток газа, в прямоугольном- лучшее распределение  жидкости.

Примем аппарат  прямоугольного сечения размером 3,3´2,2 м с подачей воды посередине. Для лучшего распределения газа по площади аппарата ввод газа осуществляется через диффузор.

Расчет количества подаваемой воды проводиться различно, в зависимости от температуры  поступающего газа. Для холодного газа наибольшее влияние на расход воды оказывают гидродинамические факторы, для горячего газа расход воды определяется тепловым балансом.

При очистки  от пыли газов, имеющих температуру  ниже 100⁰С, расчет количества подаваемой воды проводят, исходя их гидродинамики процесса  и материального баланса газоочистки. В обычных условиях для сохранения достаточной равномерности пенообразовании по всей решетке необходимо, чтобы через отверстия протекало не больше 50% подаваемой воды, так как слишком сильная утечка создает неравномерность высоты слоя на решетке.

Расход воды в газопромывателе складывается из расхода воды, идущей в утечку, и расхода воды, идущей на слив с  решетки.

Испарением воды при заданной температуре можно  пренебречь.

Количество воды, протекающее через отверстия решетки, определяется массой 1:5 может уловленной пыли и заданным составом суспензии, а затем подбирается решетка  с таким свободным сечением, диаметром отверстий и прочими данными, чтобы обеспечить установленную утечку.

При заданной степени очистки h концентрация пыли в газе после газопромывателя С_вых определяется по формуле:

                          С_вых = С_вх (1- h )=0,02 (1-0,99)=0,0002 кг/м³ 

Количество улавливаемой пыли: 

                     С_ул = V₀ (С_вых  - С_вх )=63000*(273/273+80)*(0,02-0,0002)=965 кг/ч                        

                            

Если известна концентрация суспензии с=Т:Ж ( в  кг/кг ), то утечка                                                                                          L_y,т.е, объем воды, неоходимый для образования суспензии (в м³/ч), определяется по уравнению: 
 

                                                             L_y=KG_ул/1000c 

где K- коэффициент распределения пыли между утечкой и сливной водой, выраженный отношением количества пыли, попадающей в утечку, к общему количеству уловленной пыли; обычно К=0,6¸0,8.

Концентрация  суспензии, как правило, находится  в пределах отношения Т:Ж= (1:5)¸(1:10). Получение суспензии с Т:Ж>1:5 может вызвать забивание отверстий решетки (особенно мелких). Получение суспензий с Т:Ж<1:10 нерационально ввиду ее слишком больших объемов.

Примем с=1:8=0,125кг/кг и К=0,7.Тогда: 

                                 L_y=0,7*965/1000*0,125=5,4 м³/ч 

на всю решетку  или 

                                 5,4/7,6=0,71 м³/( м²*ч) 

на 1 м² решетки.

Вследствие трудности  определения параметров решетки  по заданной утечке, а также учитывая частичное испарения воды после  ее протекания через решетку, возьмем  коэффициент запаса ~1,5, т.е, примем L_y=1,5*5,4=8,1 м³/ч, или 0,55 м³/м²*ч). 

Количество сливной  воды определяется по формуле:

                                          

                                  L_сл = i*b 

где i-интенсивность потока на сливе с решетки, м³/(м*ч); b-ширина решетки перед сливом, равная длине сливного порога, м.

Принимая i=1 м³/(м*ч), находим для выбранного типа аппарата ( слив на обе стороны): 

                                      L_сл =1*2*2=4 м³/ч 

Общий расход воды:

                                           

                                   L=8,1+4=12,1 м³/ч 

Удельный расход воды:

                                 

                                   L_уд=12100/63000=0,192 дм³/м³ 

Утечка составляет от общего расхода воды L: 

                                   L_у= ( 8,1/12,1)*100+67%

что приемлемо (должно быть L³2 L_у).

Основные характеристики решетки (диаметр и шаг отверстий) подбирают, исходя из необходимой утечки.

Установлено, что  утечка воды возрастает с увеличение диаметра отверстий d₀ и высоты слоя жидкости на решетке h_0.

Утечка сильно возрастает при уменьшении скорости газа в отверстиях ниже 4-6 м/с и резко снижается при увеличении скорости свыше 13-15 м/с, что может вызвать забивание решетки пылью. Кроме того, повышение скорости газа в отверстиях при небольшом слое воды (пены) на решетке, характерном для газопромывателей, приводит к струйному прорыву газа и сильному брызгообразованию.

Для обеспечения  нормальной работы газообразователя скорость газа w₀ в крупных отверстиях решеток следует выбирать в пределах 8-13 м/с, а для решеток с более мелкими отверстиями в пределах 7-10 м/с, в зависимости от исходной запыленности газа, возможных колебаний газовой нагрузки и других условий.

Учитывая значительную концентрацию пыли в газе (10 г/м³ при нормальных условиях) и относительно большую легкость изготовления решеток с крупными отверстиями ( меньше отверстий и легче сверловка их), устанавливаем решетку с крупными отверстиями, для которых рекомендуются расчетные скорости газа 8-13 м/с. Считая, что колебания в нагрузке аппарата по грузу будут происходить, в основном, в сторону снижения, выбираем скорость газа w₀=12 м/с.

Тогда отношение  площади свободного сечения решетки  ¦₀ к площади сечения аппарата ¦ составит: 

                                   ¦₀/¦= w/( w₀ *z )=2,3/( 12*0,95)=0,2 

где z=0,95- коэффициент, учитывающий, что 5% площади свободного сечения опоры решетки, переливные стенки и т.д.

при разбивки отверстий  решетки по шестиугольнику с шагом  t заштрихованная площадь на рис. равняется: 

                                     S= t*x=t*2Öt²-( t²/4 )=1,73t² 

На эту площадь  приходиться два отверстия диаметром  d₀. Площадь отверстий: 

                                     S₀=2*0,785d²₀=1,57d²₀

 

Как было найдено  выше, отношение S₀/S должно составлять 0,2: 

                                      1,57d²₀ / (1,73t²)=0,2