|
|
|
Alegerea separatorului de particule solide de prima treapta
Particulele solide continute in gazele de ardere se compun din:
- cenusa zburatoare;
- cocs zburator;
- funingine.
In prima treapta de separare (separarea grosiera) se retin particulele mai mari pentru a usura sarcina separatorului final ce realizeaza separarea particulelor fine.
Selectia echipamentelor de control a poluantilor necesita cunoasterea caracteristicilor de performanta inclusiv capacitatea de a realiza limitarea impusa de norme a emisiilor. Caracteristica cea mai importanta a unei tehnologii de control (reducere) si a echipamentului este eficienta de colectare (grad de retinere), care este definit ca raportul dintre cantitatea de praf (pulbere) si/sau gaz colectata sau retinuta si cantitatea de praf (pulbere) si/sau gaz din curentul de gaze de ardere:
[%]
unde: Ci - concentratia poluantului la intrarea in sistemul de curatare [mg/m3N];
Cf - concentratia poluantului la iesirea din sistemul de curatare [mg/m3N].
![Text Box: Eficienta de colectare, [%]](../../files/instalatii/23_poze/image004.gif){kind=small}
Gradul
de desprafuire a gazelor de ardere este determinat in cea mai mare
masura de principiul de colectare si marimea particulelor.
Cele mai folosite principii de colectare sunt cele bazate pe sedimentarea
gravitationala, pe forta de inertie sau centrifuga,
filtrare cu medii filtrante, filtrare electrostatica si filtrare
umeda.
Variatia gradului de colectare cu marimea particulei pentru un echipament de filtrare este prezentata in fig. 2. se observa ca gradul de colectare scade foarte mult pentru particule mici, iar pentru particule mari acesta se aproprie de 100%.
Asa cum se vede in figura 2, gradul de colectare are o scadere pronuntata in domeniul diametrelor mai mici de 10mm. Paradoxal, tocmai aceste particule mici au cel mai mare efect negativ asupra sanatatii omului.
Pentru prima treapta de separare vom alege ciclonul, iar pentru treapta a doua, electrofiltrul.
Fig. 21. Dimensiunile
ciclonului.
Dimensionarea
ciclonului
Un ciclon de inalta eficienta are
diametrul particulelor cu eficienta de retinere de 50% se calculeaza cu formula Lapple:
[m]
unde: μ - viscozitatea dinamica a gazelor [kg/(m·s)]. Se calculeaza cu relatia:
in care:
μz(t) - viscozitatea dinamica componentului z la temperatura t, [Pa·s] (tab. 8);
Tab. 8. viscozitatea dinamica a gazelor.
t
[°C]
106 μ [Pa·s]
CO2
ρ=1,963kg/m3N
SO2
ρ=2,858kg/m3N
H2O
ρ=0,803kg/m3N
N2
ρ=1,25kg/m3N
aer
ρ=1,283kg/m3N
O2
ρ=1,428kg/m3N
0
13,77
16,54
17,23
19,20
100
18,28
16,17
12,55
21,02
21,81
24,40
200
22,41
20,24
16,35
24,91
25,82
29,00
rz - participatia volumica a componentului z in amestecul de gaze:
1,43+1,38+0,539+0,25+6,81=15,26 m3N/kg
ρp - densitatea particulelor [kg/m3];
kg/m3
ρg - densitatea gazelor corespunzator temperaturii la intrare in ciclon [kg/m3]. Se calculeaza cu relatia:
K
=
Ne - numarul efectiv de rotatii a gazelor in ciclon:
rot/s
Alegem un ciclon de inalta eficienta. Deci Dc=0,9m. Celelalte dimensiuni ale ciclonului rezulta conform tabelului de mai jos.
Dimensiune
[m]
Diametru corp Dc
0,9
Inaltime intrare ciclon Hc
0,45
Latime intrare ciclonBc
0,18
Ghidaj turbion Sc
0
Diametru iesire gaze Dc
0,45
Lungime corp Lc
1,35
Lungime con Zc
2,25
Diametru iesire praf Jc
0,225
Daca viteza gazelor la intrare in ciclon este mai mare decat 30 m/s se va alege multiciclon.
-viteza de intrare in ciclon
[m/s]
unde 
este volumul al gazelor corespunzator
temperaturii de intrare in ciclon tciclon=165°C:
[m3/kg]
-volumul de gaze de ardere
;
49,03 m3N/kg
m3/kg
m/s
nc - numarul de cicloane:
10buc.
B - debitul de combustibil [kg/s]:
12,78kg/s
m
Eficienta de colectare a particulelor din domeniul dimensional "j" se calculeaza cu formula Theodore si DePaola:
unde dpj este diametrul caracteristic al domeniului "j" de dimensiuni ale particulelor [µm].
Eficienta totala de colectare a ciclonului este o medie ponderata a eficientelor de colectare pentru diferite domenii de dimensiuni:
unde mj este masa particulelor din domeniul de dimensiuni "j".
%
%
%
%
%
%
pentru calculul eficientei globale a ciclonului vom folosi tabelul de mai jos.
Domeniul de marimi, [µm]
Marimea medie
dp [µm]
Eficienta
η [%]
Fractia masica
m
η·m
0-2
1
2,238
0,01
0,022
2-4
3
17,084
0,09
1,537
4-6
5
36,401
0,10
3,640
6-10
8
59,435
0,30
17,830
10-18
14
81,776
0,30
24,532
18-30
24
92,951
0,14
13,013
30-50
40
97,342
0,05
4,867
50-100
75
99,229
0,01
0,992
Σm=1,00
Ση·m=73,12%
concentratia initiala a prafului (cenusii) este:
0,024kg/s
12,78kg/s
kg/m3N
49,03m3N/kg
Cunoscand eficienta globala a ciclonului putem calcula concentratia de praf la iesirea gazelor din ciclon:
[kg/m3N]
kg/m3N
Daca Ce depaseste valoarea limita de emisie pentru instalatiile de ardere de 100 mg/m3N stabilita prin Ordinul Nr. 462 din 01.07.1993 al Ministerului Apelor, Padurilor si Protectiei Mediului se va folosi si a doua treapta de desprafuire si anume electrofiltrul.
Pierderea de presiune in ciclon se calculeaza cu relatia:
[Pa]
in
care: 
=130.300,se adopta 
Pa
