Gaz Atıklarının Bertarafı (Diyagramlı)

Gaz Atıklarının Atılması!

Bir endüstriyel birimde üretilen bir gaz atık su nihayet atmosfere boşaltılmalıdır. Tahliyesinden önce, kirletici madde konsantrasyonunu (hem partikül hem de gaz halinde) izin verilen limitlerine düşürecek şekilde uygun şekilde muamele edilmelidir. Boşaltma / elden çıkarma bir istif ile yapılır.

Bir yığın veya baca dikey silindirik veya dikdörtgen bir kanaldır. Bir gaz akışı bir yığın boyunca boşaltıldığında, akışta bulunan kirleticiler atmosfere dağılır. Bir yığın mevcut kirleticileri azaltamaz, ancak kirletici maddeleri uygun bir yükseklikte serbest bırakır, böylece kirleticiler dünya yüzeyine geri yayıldıklarında konsantrasyonları en olumsuz hava koşullarında bile her kirleticinin izin verilen sınırının altında olur.

Bir gaz akışı bacadan çıktıkça kinetik enerjisi ve yüzdürme kabiliyeti nedeniyle yatay yönde rüzgarla süpürülmeden önce bir miktar yukarıya doğru akar. Gaz akımında bulunan kirletici maddeler (yığından çıktıktan sonra) moleküler ve girdap difüzyonu nedeniyle hem yatay hem de dikey yönde dağılırlar. Bir gaz akımının bacadan attığı etki ve sonuçta ortaya çıkan tüyün ideal koşullar altında profili Şekil 4.18'de çizilmiştir.

Gerçek Plume Profili:

Gerçek tüy profili, troposferdeki sıcaklık gradyanına, rüzgar hızına ve istifin yakın mahallesindeki topografyaya bağlıdır. Troposferik sıcaklık gradyanı, gündüz gelen güneş ışınım yoğunluğuna ve geceleri bulut örtüsünün derecesine bağlıdır.

Kirleticilerin bir toz içinde dağılması, troposferik sıcaklık gradyanından kaynaklanan dikey hava hareketine ve ayrıca yaygın rüzgar hızına bağlıdır. Yukarıda belirtilen faktörlere dayanarak, atmosferik koşul farklı stabilite sınıflarına sınıflandırılmıştır. Tablo 4.15'te Pasquill-Gifford stabilite tanımlamaları listelenmiştir.

Şekil 4.19A - G, hareketli atmosferik stabilite koşullarına karşılık gelen farklı tipteki tüy profillerini göstermektedir.

(a) Kuru adyabatik gradyana göre gerçek troposferik sıcaklık gradyanı.

Adyabatik sıcaklık gradyanı, ———–

Gerçek sıcaklık gradyanı, ————-

(b) Plume profili

T = sıcaklık U = rüzgar hızı

Z = rakım

Yığın Tasarım Yaklaşımı:

Kısım 4.8'de bir atık gaz akımının yerden uygun bir yükseklikte boşaltılması için bir istifin kullanıldığı belirtilmiştir. Tahliye edildikten sonra, atık gazın bileşenleri (eğer varsa kirleticiler dahil) dağılır. Bunların bazı bölümleri dünyanın yüzeyine geri yayılır.

Bir yığının tasarlanması için, yüksekliği Hs bulmak zorundadır, öyle ki, zemin seviyesine geri dağılmış olan kirleticilerin konsantrasyonu, en kötü atmosferik koşullar altında bile, kendi izin verilen sınırlarından daha fazla olmamalıdır. Bir yığının enine kesit alanının tahmin edilmesi gerekir, böylece yığının tabanındaki basınç, gaz akışının yığının içinden akışına karşı direncin üstesinden gelmek için yeterli olacaktır.

Yığın Yüksekliği Tahmini:

Yığın yüksekliği ya bazı ampirik ilişkiler kullanılarak ya da yarı ampirik bir yaklaşım kullanılarak tahmin edilebilir. Ampirik ilişkiler hava durumunu dikkate almaz, yarı-ampirik yaklaşım ise yükselişi, rüzgar hızını ve hava durumunu dikkate alır. İkinci yaklaşımın yığın yüksekliğinin daha iyi bir tahminini verdiğini söylemeye gerek yok.

Ampirik yaklaşım:

Yığın yüksekliğinin tahmini için aşağıda listelenen ampirik denklemler kullanılabilir:

Hesaplanan H Eq. (4.64e) veya (4.64f) 30 m'den fazla olmalı, daha sonra hesaplanan istif yüksekliği kabul edilmelidir.

Yarı Ampirik Yaklaşım:

Bu yaklaşımda istif yüksekliği aşağıdaki adımlarla tahmin edilir:

Adım I:

Bir istif yüksekliği, Hs varsayılır, Varsayılan yükseklik, Bölüm 4.8.2.2'de belirtilen ampirik yaklaşım kullanılarak hesaplanan olabilir.

Adım II:

Plume yükselişi, ∆H, uygun bir yarı-ampirik denklem kullanılarak hesaplanır. Literatürde bildirilen denklemlerin bir kısmı Bölüm 4.8.2.5'te sıralanmıştır. Bu denklemler, tüy yükselişinin iki faktörden etkilendiği varsayımına dayanmaktadır,

(i) Yığından çıkan akışın anı ve

(ii) Baca gazı yoğunluğu ve ortam havasının fiziksel yığın yüksekliğindeki yoğunluğundaki farktan kaynaklanan yüzdürme kabiliyeti. Farklı yazarlar tarafından önerilen korelasyonlar kendileri için mevcut olan verilere dayanmaktadır. Bazı yazarlar, korelasyonlarını geliştirirken hava durumu istikrar kriterini göz önünde bulundurmuşlardır.

Adım Ill:

Etkili yığın yüksekliği H olarak alınır

Adım IV:

Eşitlik Kullanımı (4.67) ve tahmini H e, zemin seviyesindeki farklı kirleticilerin (atık gaz akışında mevcut) her birinin maksimum konsantrasyonunun, farklı atmosferik stabilite tanımlarına karşılık gelen tahmin edilmektedir. Bunlar izin verilen sınırlar dahilindeyse, Hs'nin varsayılan istif yüksekliği olarak kabul edilir. Olmazsa, o zaman H, II. Ve III. Aşamalara dayanarak varsayılmış olandan daha yüksek bir H değerine dayanarak, IV. Adımda belirtilen kritere uyan kabul edilebilir bir H s bulunana kadar tekrar edilir.

Bir Tüydeki Kirletici Konsantrasyon Profili:

Kararlı durum koşullarında sürekli bir nokta kaynağından kaynaklanan bir küme içindeki kirletici konsantrasyon profilini ifade eden bir denklem, aşağıdaki varsayımlara dayanarak geliştirilmiştir.

ve (iii) herhangi bir aşağı rüzgar konumunda konsantrasyon profili (x, y, z), K ve Z yönlerinde Gauss normalize edilmiş olasılık dağılım eğrisini takip eder.

Yukarıda belirtilen varsayımlara dayanarak, konsantrasyon profilini temsil eden türetilmiş denklem,

buradaki C x, y, z = x, y & z koordinatlarına sahip bir konumdaki bir kirleticinin konsantrasyonu,

Q = Birim zamanda yayılan spesifik kirleticinin kütlesi,

U = H e yükseklikte rüzgar hızı,

σ y = Y doğrultusundaki dağılım katsayısının standart sapması,

ve σ Z. = Z doğrultusundaki dağılım katsayısının standart sapması.

Σ v ve σ z'nin sayısal değerleri, hava durumuna, rüzgar hızına ve bir konumun istif tabanından yatay rüzgar yönünde, yani X koordinatına olan mesafesine bağlıdır.

Denk. (4.66), yer yansıması nedeniyle artan kirlilik konsantrasyonunu göstermektedir.

Herhangi bir X'taki herhangi bir kirleticinin konsantrasyonu, 'nötr koşul' altında, y = 0 ve Z = H e 'ye karşılık gelen erik merkez çizgisindeki maksimum olacaktır. Püskül merkez çizgisi altındaki herhangi bir kirleticinin zemin seviyesi konsantrasyonu ifadesi,

o

oranı, X'ten bağımsız olması durumunda, herhangi bir spesifik kirleticinin maksimum yer seviyesi konsantrasyonu şu şekilde ifade edilebilir:

X max, kirletici konsantrasyonunun zemin seviyesinde maksimum olacağı aşağı doğru yönde istif tabanından olan mesafedir.

Bunu tam da o noktada, yani X maks.

Parametreler olarak farklı kalitatif stabilite tanımlarına karşılık gelen ampirik olarak σ y ve σ z değerlerinin çizimleri sırasıyla Şekil 4.20 A ve 4.20 B'de gösterilmiştir.

Pasquill-Gifford Stabilite Tanımları:

A: Son derece dengesiz

B: Orta derecede kararsız

C: Biraz dengesiz

D: Nötr

E: biraz kararlı

F: Orta derecede kararlı.

Bu yaklaşımın ardından σ z, eq kullanılarak xmax tahminidir. (4.70) H e Eq. (4.65). Tahmini σz X max ve varsayılan kararlılık kategorisine karşılık gelen X, Şekil 4.20B'den okunur. Şekil 4.20A'dan sonra, X'e (Şekil 4.20B'den daha önce okunan) ve daha önce varsayılan stabilite kategorisine karşılık gelen bir y okunur. Tahmini o ve σ y, σ z değerlerinin kullanılması, C X max,, 0, 0 Denk. Kullanan her kirletici için hesaplanır. (4.69).

Her kirletici için hesaplanan C X maks, izin verilen limitiyle karşılaştırılmalıdır. Kirletici maddelerden hiçbirinin hesaplanan CX maks limitini aşıyorsa, yukarıda belirtilen prosedür diğer stabilite kategorilerinin her biri için tekrarlanmalıdır. Herhangi bir kirletici madde için hesaplanan CX maks, herhangi bir stabilite kategorisi için sınırını aşarsa, daha önce listelenen II, III ve IV aşamaları, tatmin edici bir çözüme ulaşılana kadar daha önce varsayıldığından daha yüksek Hs değeri varsayılarak tekrarlanmalıdır.

Fig. 4.20A ve 4.20B, σy ve X arasındaki korelasyonun σ v = σ y X b ilişkisi ile makul derecede iyi temsil edilebileceği, ancak o arasındaki değerin oldukça iyi olabileceği belirtilmelidir. ve X, σ z = a z X b korelasyonuyla eşleşmiyor

Daha iyi bir korelasyon formu olurdu

' Y a' zm ve n'nin sayısal değerlerinin atmosferik stabilite tanımlamasına bağlı olduğu bulunmuştur. Literatürde ' y a' z m ve n ile ilgili çeşitli tahminler bildirilmiştir. Böyle bir tahmin Tablo 4.16'da verilmiştir.

Daha iyi bir yığın yüksekliği tahmin prosedürü, Bölüm 4.8.2.3'te listelenen adımları Denklem ile birlikte takip etmek olacaktır. (4.73) Denklem kullanmak yerine. (4.69).

Plume Artışı Korelasyonları:

Farklı araştırmacılar küme yükselişini (AH) ilgili değişkenlerle ilişkilendirmeye çalışmışlardır. Bunlardan bazıları aşağıda listelenmiştir.

1. Hollanda'nın denklemi muhtemelen en eski olan ve basit olandır.

∆H = tüy yükselmesi, (m)

U = rüzgar hızı, (m / s)

Us = yığın çıkışında yığın gaz hızı, (m / s)

D s = çıkışta yığın çapı, (m)

P = çıkışta baca gazı basıncı, (kPa)

Ts = Çıkışta baca gazı sıcaklığı, (K)

Ta = fiziksel yığın yüksekliğinde ortam hava sıcaklığı, (K)

Bu denklem atmosferik stabilite koşulunu hesaba katmadığından, Holland tahmini AH'nin 1.1 ila bir çarpanla çarpılması gerektiğini önerdi. Kararsız durum için 1.2 ve kararlı durum için 0.8 ila 0.9. Daha sonraki çalışmalar, Holland denkleminin, 2 ila 3 faktör ile AH'nin oldukça muhafazakar bir tahminini verdiğini göstermiştir.

2. Musa ve Carson, aşağıda belirtildiği gibi denge kriterlerine bağlı olan denklemleri önermişlerdir:

3. ASME Task Group iki denklem önerdi. Kararsız ve nötr koşullar için önerilen denklem:

Yığın Kesit Alanının / Çapının ve Yığın Basınç Düşüşünün Tahmini:

Baca gazı hacimsel akış hızı şu şekilde ifade edilebilir:

nerede

= baca gazı ortalama hacimsel akış hızı (baca tabanındaki hacimsel akış hızı ve baca gazı sıcaklığı bacadan ısı kaybından dolayı bazdan tepeye değişeceğinden farklı olacaktır) (m / s).

Ds = ortalama yığın çapı, m.

10-15 m / s aralığında uygun bir baca gazı hızı varsayarsak, baca kesit alanı / çapı Denklem kullanılarak tahmin edilebilir. (4.77).

Baca gazı hızı (Us), baca çapı (D S ) ve baca yüksekliği bilindiğinde, baca basıncı düşüşü / baca taban basıncı, aşağıda verilen şekilde modifiye edilmiş bir Bernoulli (enerji dengesi) denklemi kullanılarak hesaplanabilir:

Örnek 4.5:

% 2 kükürt, % 20 kül ve geri kalan karbonun bulunduğu 500 T kömürün yakıldığı kömür yakıtlı bir fırın için bir istif tasarlanacaktır.

Tasarım amacıyla aşağıdaki bilgiler / veriler kullanılabilir:

Çözüm:

Yığın Yüksekliği (H s ) Tahmini:

(i) Ampirik yaklaşım Denklemine dayanarak istif yüksekliğinin ön tahmini elde edilir. (4.64e)

(ii) Etkili yığın yüksekliği H e'nin ön bir tahmini Denklem kullanılarak elde edilir. (4.65)

H e = H s + + H

Plume yükselişi (∆H), Holland denklemi, Eq. (4.74).

(iii) Denklem kullanılarak maksimum seviye SO 2 konsantrasyonu hesaplanır. (4.73)

a'y, a ' z, m ve n, Pasquill-Gifford stabilite tanımlamasına karşılık gelen ve zemin seviyesinde maksimum S0 konsantrasyonunun ortaya çıkması muhtemel olan Tablo 4.16'dan okunacaktır. U = 4 m / s rüzgar hızına tekabül eden Tablo 4.15 ve 4.16'nın taranması Pasquill-Gifford stabilite tanımlaması D'nin maksimum S0 2 konsantrasyonuna neden olacağı anlaşılmaktadır. Tablo 4.16'dan okunan ' z, a' y m ve n değerleri

Bu nedenle, 80 µg / m3'e yakın bir zemin seviyesi S0 2 konsantrasyonu ile sonuçlanacak yığın yüksekliği

H s = H e - ∆H = 200 - 31 = 169 m.

Yığın çapı, D s = 3.06 m.

Tüy tozu biriktirme:

Bir yığın boyunca yayılan toz parçacıkları, gaz halindeki kirleticiler gibi dağılırlar. Fakat partikül büyüklüğü ve baca gazı / havasından daha yoğun olan parçacıklar, çekim kuvveti nedeniyle emisyondan hemen sonra çökelmeye başlar. Parçacıklar nihayet ilgili terminal hızlarına ulaşır. Çapı dpi olan bir parçacığın uç hızı, olarak ifade edilebilir.

U t, dpi = dpi çapında ve p p, m / s yoğunluğuna sahip parçacıkların terminal hızı

g = yerçekimine bağlı ivme, m / (s 2 )

dpi = parçacık çapı (m)

p a = ortam hava yoğunluğu kg / (m3)

p p = partikül yoğunluğu kg / (m3)

C D = birlikte verimli sürükleyin

Toz parçacıklarının küresel CD olduğu varsayılarak, partikül Reynolds sayısına bağlı olarak aşağıdaki ilişkilerden herhangi biri kullanılarak değerlendirilebilir;

Toz parçacıkları nihayet yere oturdu. Daha ince parçacıklar etrafta biriktirilirken nispeten büyük parçacıklar tüy ekseni boyunca biriktirilir. Rüzgar yönü ve hızı zaman zaman değiştiğinden, dönüş yönü buna bağlı olarak değişir.

Dolayısıyla, zaman ortalaması toz biriktirme hızı, X'in bir fonksiyonu olarak istif tabanından aşağıya doğru olan mesafe olarak farklı yerlerde tahmin edilmektedir. Bosanquet ve ark. istif tabanından X mesafesindeki bir P noktasında birikme oranı şu şekilde ifade edilebilir:

F = U, dpi / U ve X / H e'nin bir fonksiyonu (Şekil 4.21'de gösterildiği gibi)

H e = eşdeğer yığın yüksekliği.

D ekseninin eksenel düzleminde P noktasındaki toz biriktirme oranı Denklem kullanılarak hesaplanabilir. (4.82)

Farklı ebatlardaki tüm partiküllerin toplam biriktirme hızı, aşağıda gösterildiği gibi ayrı partiküllerin oranlarının toplanmasıyla tahmin edilebilir: