атмосфера. 1. Характеристика промышленной вентиляции Требования, предъявляемые к вентиляции
 Скачать 486.27 Kb.
|
|
Содержание Введение 1. Характеристика промышленной вентиляции 2. Требования, предъявляемые к вентиляции 3. Расчет вентиляционного устройства 3.1 Метод расчета 4. Устройства очистки воздуха 4.1 Сухие пылеуловители 4.2 Мокрые пылеуловители 4.3 Тканевые пылеуловители 4.4 Электрические пылеуловители 4.5 Фильтры 4.5.1 Сухие пористые фильтры 4.5.2 Смоченные пористые фильтры 4.5.3 Фильтрующие материалы ФП 4.5.4 Фильтры для тонкой и сверхтонкой очистки воздуха от пыли, микроорганизмов и радиоактивных аэрозолей 4.6 Индивидуальные агрегаты для очистки воздуха от пыли 5. Методы очистки от вредных примесей Заключение Список использованной литературы Приложение А Приложение Б Приложение В Приложение Г Приложение Д Приложение Е Приложение Ж Приложение З Приложение И Приложение К Приложение Л Приложение М Введение Воздух необходим для жизнедеятельности людей, любое его загрязнение неблагоприятно влияет на самочувствие и состояние здоровья человека. Постоянное воздействие загрязненного воздуха на организм человека может привести к тяжелым недугам. Поэтому так необходимо постоянно следить за состоянием атмосферы Земли, уменьшать количество загрязняющих веществ выбрасываемых в воздух. Под термином атмосферное загрязнение следует понимать присутствие в наружном воздухе различных газов и аэрозолей, которые неблагоприятно влияют на живые организмы, ухудшая их жизненные условия, и причиняют ущерб материальным ценностям. Огромный вред, наносимый загрязнением атмосферы, и большая стоимость мероприятий по борьбе с ним придают проблеме предупреждения загрязнения атмосферы кроме социальной также и экономическую значимость. В настоящее время эта проблема приобрела международный характер и стала общей практически для всех стран мира. Количество и ассортимент веществ, загрязняющих внешнюю среду (выбросы промышленного производства и бытовые отходы), настолько возросли, что сама природная среда не в состоянии обезвредить их естественным путем. Наибольшее загрязнение окружающей среды происходит в высокоразвитых в промышленном отношении странах и странах, в которых сельское хозяйство широко использует удобрения, гербициды и другие химикаты. Основными источниками загрязнения атмосферы являются природные, производственные и бытовые процессы; выделяемые при этом загрязнители могут быть сведены в следующие четыре группы: 1) естественные загрязнители минерального, растительного, животного или микробиологического происхождения; 2) загрязнители, образующиеся при сжигании топлива для нужд промышленности, отопления зданий и сооружений, при работе автомобильного, железнодорожного, авиационного, морского, речного транспорта и т.п.; 3) загрязнители, образующиеся в результате промышленных производственных процессов; 4) загрязнители, образующиеся при сжигании и переработке бытовых и промышленных отходов. Например, при сжигании топлива в атмосферу могут поступать большое количество твердых частиц несгоревшего топлива и золы, вредные газы, в том числе окись углерода СО, несгоревшие углеводороды, или окисленные вещества (альдегиды и кислоты), соединения серы (S02, S03, H2SO4), окислы азота (NO, N02), аэрозоли — мельчайшие частицы сажи и пыли, взвешенные в воздухе. Опасность для окружающей среды иногда представляют выбросы, сопровождающие металлургические процессы. При производстве цветных металлов кроме вредных примесей, образующихся при сжигании топлива, выделяются сернистый и углекислый газ, окись углерода и окислы различных металлов. Большое количество пыли и вредных веществ — окислов свинца, ртути, мышьяка и др. — выделяется при производстве меди, цинка и других цветных металлов. Все процессы дробления, переработки, пересыпки и транспортирования сыпучих материалов сопровождаются выделением пыли, которая может загрязнять окружающую территорию и атмосферу. Предприятия химической промышленности отличаются чрезвычайно большим разнообразием выделяемых вредных веществ. Обусловлено это широким ассортиментом выпускаемой продукции, темпами развития этой промышленности, и постоянным увеличением производства. В атмосферу от этих предприятий могут поступать различные газообразные, жидкие и твердые химические вещества. Так, в процессе получения серной кислоты в воздух поступают сернистый газ, аэрозоль серной кислоты, окислы азота и пыль. На лакокрасочных заводах в воздух выделяются пары разнообразных растворителей — бензина, ксилола, толуола, изопропанолового спирта и др. Для предприятий химической промышленности характерно содержание в выбросах одновременно большого количества разнообразных по своим свойствам химических веществ. Попадая в атмосферу, они взаимодействуют друг с другом и могут превращаться в другие соединения, иногда даже более вредные для организма, чем исходные. Все эти загрязнители прямым образом влияют на наше здоровье, приводя к таким тяжелым недугам, как раковые заболевания. Возникновению злокачественных опухолей способствуют канцерогены, содержащиеся в продуктах сгорания и выхлопных газах к двигателей внутреннего сгорания, выбросы некоторых промышленных... предприятий, пыль промышленных центров. Болезни дыхательных путей—бронхиты, астма, эмфизема — вызываются загрязнителями, раздражающими органы дыхания. Раздражение слизистой оболочки глаз приводит к слезотечению и заболеванию конъюнктивитом. Дети наиболее подвержены влиянию различных загрязнителей. Нормативы чистоты приземного слоя воздуха — это так называемые предельно допустимые концентрации (ПДК) атмосферных загрязнителей. ПДК следует понимать такую концентрацию химического соединения, которая при ежедневном в течение длительного времени воздействии на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений в нем или заболеваний, обнаруживаемых современными методами исследования. Для каждой сферы промышленности приняты определенные значения ПДК. В данном курсовом проекте представлены основные устройства по очистки воздуха от загрязняющих веществ, их принцип работы и эффективность очистки. 1. Характеристика промышленной вентиляции вентиляция очистка воздух примесь фильтр В помещении все вредности (за исключением радиационного тепла) переносят воздухом, движение которого определяется струйными течениями. Воздушные струи имеют различное происхождение. При наличии в помещении нагретых поверхностей оборудования воздух, соприкасаясь с ним, нагревается, его плотность становится меньше плотности окружающих масс воздуха и он вытесняется вверх. Так образуются тепловые струи. Аналогично происходит образование струй охлажденного воздуха у поверхностей, имеющих температуру ниже температуры окружающей среды, с той лишь разницей, что струи холодного воздуха, имея большую плотность, падают вниз. Для поддержания в помещении требуемых санитарно-гигиенических параметров воздушной среды необходимо постоянно удалять "отработанный" (загрязненный) воздух и предусматривать поступление чистого воздуха, т.е. осуществлять воздухообмен. Удаление из помещения загрязненного воздуха осуществляется вытяжной вентиляцией (вытяжкой), подача чистого воздуха – приточной вентиляцией (притоком). В зависимости от способа побуждения воздуха к движению вентиляция подразделяется на естественную (аэрацию) и механическую. При естественной вентиляции перемещение воздуха осуществляется вследствие разности давления столбов наружного и внутреннего воздуха и действия ветра. При механической вентиляции воздух приводится в движение специальными установками – вентиляторами. В помещениях устраивают как механическую, так и естественную вентиляцию, возможны также комбинации названных способов. Как правило, помещения не герметичны, поэтому, если в них нагнетать какое-то количество воздуха, то такое же количество воздуха и уйдет из помещения. При механической вытяжке удаляемое количество воздуха будет компенсироваться поступлением наружного воздуха через неплотности в строительных ограждениях здания. Устройства для удаления и подачи воздуха в помещение, осуществляемые организованным путем, носят название приточно-вытяжной вентиляции. Вентиляция может быть местной и общеобменная. При удаление вредностей непосредственно у места их выделения достигается наибольший эффект действия вентиляции, так как при этом не происходит загрязнения больших объемов воздуха и можно удалить малыми объемами воздуха выделяемые вредности. Такой способ вентилирования носит название местной вытяжной вентиляции. В качестве местных отсосов применяются различные конструкции: укрытия, бортовые отсосы, панели равномерного всасывания, зонты и др. Наибольшей эффективностью обладают укрытия. Выделение вредностей происходит внутри укрытия, из которого они забираются и отводится за пределы здания. Укрытия имеют дверцы и проемы. Когда технологический процесс не позволяет применить укрытие, устраиваются бортовые отсосы или панели равномерного всасывания. В целях сокращения расхода удаляемого от бортовых отсосов воздуха может устраиваться передувка. Бортовыми отсосами оборудуются гальванические ванны, столы для пропитки и обработки изделий и т.п. Над рабочими столами, где технологический процесс ведется по всей площади стола, устраиваются панели равномерного всасывания. В тех случаях, когда выделение вредностей происходит по всему объему помещения или устройство местных отсосов невозможно, предусматривается общеобменная вытяжная вентиляция. Для возмещения удаляемого из помещения воздуха подается наружный чистый воздух, что осуществляется приточной вентиляцией, которой может быть местной и общеобменной. Общеобменные приток должен направляться в наиболее "грязные" места производственного помещения в таких количествах, чтобы разбавить производственные вредности до предельно допустимых концентраций или понизить температуру до требуемой при избытках тепла в помещении. Местная приточная вентиляция может выполняться в виде воздушных душей и воздушных оазисов с целью создания в ограниченном объеме помещения требуемых метеорологических параметров. Воздушный душ выполняется в виде струи воздуха, направленной на человека. Воздушный оазис предусматривает "затопление" части рабочего помещения свежим воздухом. Этот участок может быть по периметру выгорожен из общего помещения легкими конструкциями. В отличии от воздушного душа при устройстве воздушного оазиса подача свежего воздуха осуществляется с небольшими скоростями. В холодный период года воздух, подаваемый приточной вентиляцией, подогревается. Расход тепла на нагрев приточного воздуха составляет значительную часть эксплуатационных расходов, поэтому зачастую целесообразно применять подмешивание внутреннего (нагретого) к наружному воздуху, т.е. осуществлять частичную рециркуляцию при вредностях (газы, аэрозоли и пр.) ограничивается санитарными нормами. Организованный естественный воздухообмен называется аэрацией. Для аэрации в промышленных зданиях служат оконные проемы в стенах и створки (поворотные) в фонарях. Оконные проемы в стенных предусматриваются для притока, а фонари – для вытяжки. В жилых и части административных помещений проветривание осуществляется с помощью форточек. Вытяжная установка состоит из забора загрязненного воздуха, воздуховоды для транспортирования воздуха, вентилятор и очистное устройство. Воздух поступает в воздухоприемные устройства, проходит по воздуховодам и после очистки удаляется в атмосферу. Как правило, в системах вентиляции при обработке воздуха достаточно применять устройства для очистки и нагревания воздуха. Наружный воздух до подачи в помещение подвергается обработке. Сначала он очищается от пыли в фильтрах. В холодный период года воздух подогревается в калориферах и увлажняется в камере орошения, в которой форсунками распыляется вода, вступающая в контакт с проходящим воздухом. 2. Требования, предъявляемые к вентиляции Во всех производственных и вспомогательных помещениях предусматривают вентиляцию: естественную, механическую или смешанную. При расчетах вентиляции требуемые метеорологические условия и предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочих помещений определяют по санитарным нормам проектирования промышленных предприятий. При расчете систем приточной вентиляции в холодный период принимают следующие расчетные параметры наружного воздуха: Для естественной и механической вентиляции, предназначенной для борьбы с избытками тепла, влаги и выделениями газов, предельно концентрации которых более 100 мг/м3, - расчетные параметры наружного воздуха для вентиляции; для общеобменной вентиляции, предназначенной для борьбы с вредными выделениями газов, ПДК которых 100 мг/м3 и менее , или для компенсации количества воздуха. Удаляемого местными отсосами и технологическим оборудованием, - расчетные параметры наружного воздуха для отопления. Объем неорганизованного притока наружного воздуха из смежных помещений для возмещения вытяжки в холодный период не должен превышать однократный воздухообмен в час, при этом в смежных помещениях должны отсутствовать вредные выделения. Приточно-вытяжную вентиляцию сообщающихся между собой помещений устраивают так, чтобы исключалась возможность поступления воздуха из помещений с большим количеством вредных выделений в помещения с меньшим количеством вредных выделений. Приточный воздух не следует подавать через зоны с большим загрязнением воздуха в зоны с меньшим загрязнением. Воздух подаваемый системами с механическим побуждением, забирается в наименее загрязненной зоне с содержанием вредных выделений не более 30% от предельно допустимой нормы их содержания в рабочей зоне. В противном случае приточный воздух подвергается очистке. В системах приточной вентиляции следует применять рециркуляции воздуха. Рециркуляционный воздух не должен содержать вредных примесей (газов, паров, пыли), количество которых превышает 30% от предельно допустимой концентраций, для того чтобы общее содержание вредных примесей в воздухе рабочей зоны не превышало предельно допустимых концентраций. В производственных зданиях любого типа не допускается применение полной или частичной рециркуляции для вентиляции, воздушного отопления, совмещенного с приточной вентиляцией и кондиционированием воздуха при наличии ряда ядовитых газов, паров, пыли. При вредных выделениях газов вентиляцию крановых кабин осуществляют наружным воздухом, а в остальных случаях применяют крановые кондиционеры, работающие на рециркуляцию. Аварийную вытяжную вентиляцию предусматривают в соответствии с ведомственными указаниями. При включении аварийной вентиляции вытяжка специальным протоколом не компенсируется. Рекомендуют применять автоматическое включение аварийной вентиляции от газоанализаторов, настраиваемых на допустимую концентрацию газов или паров. Приточный воздух системами механической вентиляции подают: в рабочую зону – при совместном выделении в помещениях с выделениями тепла и пыли при устройстве вытяжки в зоне, в которой наблюдаются максимальные концентрации пыли выше, чем в рабочей зоне (сварочные цехи и др.); в верхнюю зону помещений с выделениями газов и пыли, которые удаляются местными отсосами – при отсутствии значительных избытков явного тепла; в верхнюю зону помещений – при нижней вытяжке в помещениях с выделением паров летучих растворителей и пыли; в верхнюю зону с подачей при необходимости части объема воздуха в рабочую зону – в помещениях с выделениями тепла и влаги или только выделениями влаги; в верхнюю зону – в помещениях общественных и вспомогательных зданий; в верхнюю зону минимальным количеством струй – при рассредоточенном выделении влаги с температурой жидкости менее 400 С и без значительных выделений тепла. Удаление воздуха при общеобменной механической вентиляции предусматривают: из верхней зоны – при выделении газов с плотностью меньше плотности воздуха и водяных паров; при выделении газов независимо от их плотности, когда в помещении имеются избытки явного тепла; при выделении пыли с одновременным выделением тепла от сосредоточенных источников высокой температуры ( например, плавильные цехи); из верхней и нижней зоны – при выделении газов с плотностью больше плотности воздуха, когда избыток явного тепла в холодный период отсутствует; из нижней зоны – при выделении в помещении пыли. Очистку воздуха от пыли в системах механической приточной вентиляции рекомендуют предусматривать: по условиям технологического процесса и в случае, когда запыленность воздуха превышает 30% от допустимых концентраций пыли в рабочей зоне помещения; в системах воздушного душирования и при подаче воздуха в зону дыхания работающих. 3. Расчет вентиляционного устройства Циклон ЛИОЭТ. Высокая степень очистки получается в циклонах системы ЛИОЭТ (Ленинградский институт организации и экономики труда). После входа в циклон благодаря поверхности верхней крышки при первом же своем повороте воздушный поток получает винтовое движение, которое и сохраняется вплоть до выхода воздуха в выхлопную трубу. При поступательно-вращательном движении пыль, находящаяся в воздухе, под действием центробежной силы движется к наружной стенке циклона и, ударяясь об нее, оседает вниз. Наиболее мелкие частицы, не успевшие дойти до наружной стенки циклона, уносятся из циклона через внутреннюю выхлопную трубу. Для расчета основных размеров циклона принимаются следующие допущения: 1) частицы пыли имеют форму шара; 2) траектория движения шаров принимается плоской; 3) центробежная сила направлена по радиусу циклона (в действительности она направлена нормально к спиралеобразной траектории частицы); 4) отделение пыли происходит после удара ее о наружную стенку циклона. Сопротивление воздуха движущемуся в нем телу выражается величиной S=kF v2y1= kF v2 p1 (1) 2g 2 где k — коэффициент сопротивления; F — площадь миделевого сечения, т. е. наибольшая площадь сечения тела, перпендикулярного направлению его движения; v — скорость движения частицы; y — удельный вес воздуха; р1 — плотность воздуха. Величина центробежной силы, развивающейся при вращении частицы, равна C = mw2 (2) x где т —- масса частицы; w — скорость вращения частицы; х — расстояние ее от центра циклона. При этом w=Qx (3) где Q — угловая скорость вращения частицы. Поэтому C = m Q2x2 = mQ2x, x масса частицы равна m= пd3 p2 6 где р2 — ее плотность. При равномерном движении частицы от внутреннего цилиндра к наружному существует равновесие между центробежной силой и сопротивлением воздуха движущейся частицы (шара) или С = пd3 p2 Q2 x = k пd2 * v2 p1 (4) 6 4 2 Откуда 4 dQ2xp2 = kp1v2 (5) 3 Коэффициент сопротивления k есть функция числа Рейнольдса Re= vd l где v — скорость пылинки в м/сек; d — диаметр пылинки в м; l —кинематическая вязкость воздуха в м2/сек. Для всех случаев, когда при движении пылинки Re <= l, сопротивление воздуха движущемуся в нем шару изменяется по закону Стокса. В этом промежутке значений, когда Re <= l, коэффициент сопротивления выражается величиной k = 24 (6) Re или k = 24 vd Подставляя значение k в формулу (1) получим S= 24l nd2 v2 p1= 3nvdp1l dv 4 2 Отсюда видно, что при Re <= l сопротивление движению пылинки пропорционально скорости в первой степени и обтекание пылинки потоком соответствует ламинарному режиму. Если l < Re< 103, то коэффициент сопротивления выражается величиной  (7)В этом случае S = 3nvdp1 l1 + 4l 1/3 * nd 2 * v2 _p1 v 1/3 d 1/3 4 2 или S = 3nvdp1 l +1 nd 5/3 v 5/3 p1l 1/3 (8) 2 Таким образом, мы видим, что с увеличением числа Re, т. е. с увеличением скорости, сопротивление воздушной среды начинает зависеть от скорости v 5/3, т. е. постепенно приближается к квадратичной зависимости. В пределах1*103 < Re < 2,5*105 наблюдается квадратичная зависимость сопротивления от скорости и обтекание пылинки соответствует турбулентному режиму. Движение пылинки в пространстве между внутренним и наружным цилиндрами циклона вообще происходит при малых числах Re, однако, не зная размеров циклона, нельзя заранее определить и число Re; по этому при расчете циклона сначала следует задаться характером обтекания пылинок, рассчитать циклон, а затем проверить. Допустим предварительно, что Re <= 1, тогда, подставляя в формулу(5) значение k из формулы (6) 4 dQ2xp2 = 24l p1v2 = 24l vp1 3 vd d Откуда v = dx = d2Q2p2 x dt 1 8lp1 или dt = 18lp1 dx d2Q2p2 x Интегрируя в пределах переменного от R1 до R2 получим t = 18l p1 ln R2 d2Q2p2 R1 Отношение плотностей можно заменить отношением объемных весов воздуха y1 /y2, тогда получим t = 18l y1 ln R2 (9) d2Q2y2 R1 При расчете циклонов сначала принимают скорость в выхлопном отверстии циклона и по расходу пыльного воздуха определяют R1, а затем, сообразуясь с размером нагнетательной трубы, подходящей тангенциально к циклону, определяют R2. Далее, принимая минимальный диаметр частицы осаждаемой пыли равным d и зная объёмные веса y1 и y2 из уравнения (9), определяют время прохождения в циклоне самой невыгодно расположенной частицы пыли, т.е. той частицы, которая в момент поступления пыльного воздуха в циклоне находилась вблизи его внутренней стенки; затем вычисляется путь частицы, число витков воздуха в циклоне и высота цилиндрической части циклона. Если w-средняя окружная скорость воздушного потока в циклоне, то путь воздушного потока будет wt Средний радиус циклона R0 R0 = R1 + R2 2 При числе оборотов воздушного потока в циклоне, равным N, тот же путь потока будет 2n R0N= wt Откуда t=2nR0N = 2nN (10) w Q Подставляем это значение t в уравнение (9) 2nN =18l y1 ln R2 Q d2Q2y2 R1 Откуда получим значение минимальных диаметров пылинок, осаждаемых в циклоне  (11)Пусть имеется циклон с наружным радиусом R2. Считая в формуле (11) величину R2 постоянной и R1 переменной, а также что движущиеся частицы находятся на расстоянии R1, получим переменные величины минимальных диаметров пылинок, осаждаемых в циклоне. Минимальный диаметр будет у частиц, непосредственно прилегающих к наружной стенке циклона, в том случае, когда R1= R2 (d=0). По мере уменьшения величины диаметр осаждающихся частиц увеличивается. Следовательно, у наружной стенки циклона степень очистки составляет 100%; ближе к внутренней стенке степень очистки уменьшается. |