10.2.2. Принципи розрахунку установок термознешкодження

Повнота термоокислення органічних забруднювачів залежить від температури процесу, часу перебування частинок забруднювача і кисню в зоні високих температур, теплонапруги топкового об’єму, физико-хімічних властивостей забруднювачів, параметрів стану і складу відхідних газів, а також безлічі інших чинників.

Пропонована методика розрахунку дозволяє отримати орієнтовні значення параметрів процесу.

Розрахунок складається з наступних стадій: визначення складу продуктів згорання, коефіцієнта надлишку повітря і температури горіння, часу перебування і розмірів топкового пристрою; підбір типорозмірів пальникових пристроїв; розрахунок газопроводів, повітропроводів, димарів, підбір газоустаткування і пристроїв тягодуття.

Початкові дані для розрахунку − витрата відхідних газів W_з (м³/с) і їх склад, виражений об’ємними долями компонентів r_i.

Витрата паливного газу W_п (м³/с) визначається із співвідношення:

,

де N − кількість забруднювачів;

а_В − коефіцієнт надлишку повітря по відношенню до палива;

ν_В − теоретично необхідна кількість повітря, розрахована за складом палива, м³/м³.

При обробці газів з низьким вмістом кисню величину коефіцієнта надлишку повітря за паливом приймають в межах а_В=1,05...1,2. Якщо відхідні гази використовуються як повітря для горіння, то для зменшення споживання палива слід приймати по можливості більший коефіцієнт надлишку повітря (орієнтовно а_В≈3).

Об’єм топки (м³) розраховують за виразом:

,

а її теплове навантаження (кВт) − як

,

де W_i, Q_i − відповідно витрата, м³/с, і теплота згорання, кДж/м³, паливного газу або (і) відхідних газів, що містять горючі речовини;

q_V − допустима теплова напруга топкового об’єму, кВт/м³;

N − кількість видів горючих газів.

При вмісті горючих токсичних забруднювачів у відхідних газах менше 50...100 мг/м³ величину Q можна розраховувати за звичайними співвідношеннями для паливного газу.

Значення q_V для прямоточних конструкцій топок рекомендується приймати не більше 200 кВт/м³. Для циклонних топок ця величина може бути збільшена в 4...5 разів.

Необхідний час перебування τ_пр (с) органічних токсичних сполук в зоні реакції при температурі горіння t_гор=700...1000ºС орієнтовно визначається за емпіричною формулою:

.

За відсутності дослідних даних про температуру горіння її можна оцінити за співвідношенням:

,

де η − пірометричний коефіцієнт, значення якого приймають для неекранованих неізольованих топок в межах 0,75...0,85, для екранованих − в межах 0,5...0,8, для неекранованих ізольованих − в межах 0,8...0,09;

t_кал − калориметрична температура горіння.

При вмісті горючих забруднювачів більше 100...150 мг/м³ необхідно враховувати їх вплив на процес горіння.

По знайденій величині τ_пр проводять перевірку достатності прийнятого раніше об’єму топки:

,

де K_Т − коефіцієнт заповнення топки продуктами згорання, значення якого можна приймати від 0,7 для вертикальних прямокутних до 0,95 для циклонних топок;

W_д.г − витрата димових газів, м³/с.

При вмісті забруднювачів менше 200 мг/м³ величину W_д.г підраховують за виразом:

,

де − об’єми відповідних компонентів продуктів згорання, віднесені до 1 м³ паливного газу, що визначаються за його складом.

При значних концентраціях горючих забруднювачів витрату димових газів розраховують за виразом:

,

де − об’єми відповідних компонентів продуктів згорання, віднесені до 1 м³ горючої суміші палива і забруднювачів;

R_Т − доля палива в горючій суміші.

Знаходять еквівалентний діаметр D_е (м) і довжину l (м) або висоту h (м) топкового пристрою:

;

;

.

За витратою газового палива підбирають розмір пальникового пристрою, необхідне газоустаткування і розраховують діаметри газопроводів, а по витраті димових газів знаходять розміри димоходів, димаря і при необхідності − димосмоку.