Эффективность очистки пыли в рукавных фильтрах

Примечание: В - встряхивание, И - импульсный, О - обратная продувка.

По каталогу для приведенных условий выбираем фильтр ФРКДИ-550 с фактической поверхностью фильтрования 550 м². Некоторое уменьшение поверхности допустимо до тех пор, пока не будет превышена допустимая удельная газовая нагрузка для фильтров данного типа - 1,6 м³/(м²мин).

Определяем гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки:

.

Пользуясь рекомендациями разд. 8.3.4, принимаем м^-1, м/кг, м/с, с, Пас, . Подставляя эти значения в формулу, получаем:

Па.

Определяем гидравлическое сопротивление фильтра в целом:

.

Гидравлическое сопротивление корпуса аппарата определяем, задаваясь коэффициентом гидравлического сопротивления корпуса , приведенным к скорости во входном патрубке:

м/с,

тогда

Па

и общее гидравлическое сопротивление фильтра

Па.

Исходя из расхода газа и общего сопротивления установки

Па,

по каталогу и техническим характеристикам выбираем вентилятор высокого давления ВД-15,5 с номинальным расходом м³/ч и Па.

Определяем мощность электродвигателя вентилятора:

кВт.

Существует и другая методика расчета рукавного фильтра.

Расчет площади фильтрующей поверхности проводится в следующем порядке.

1. С учетом физико-химических характеристик выбросов, характера производства, технико-экономических и других факторов обосновывают эффективность очистки газов посредством фильтрации, принимают тип фильтрующей среды и фильтра (волокнистый, тканевый, зернистый и др.), подбирают приемлемый материал волокон, ткани или гранул; для тканых и зернистых фильтров определяют также способ регенерации фильтрующего слоя.

2. По общему расходу запыленных газов V, м³/с, расходу газов V_р на регенерацию, м³/с, и удельной нагрузке q м³/(м^2.с), допустимой для выбранного типа фильтра, определяют рабочую площадь фильтрации:

, м^2. (5.10)

Количество газов на регенерацию V_р, принимают по техническим характеристикам выбранных фильтров.

Значение допустимой удельной нагрузки q_доп (скорости фильтрации) при отсутствии опытных данных подбирают по рекомендациям предприятий - изготовителей, приведенным в каталогах или по другим официальным источникам. Ориентировочные значения q_доп для рукавных фильтров, составленные на основании обобщения опыта эксплуатации в различных отраслях промышленности, приведены в таблице 5.12.

Таблица 5.12.

Допустимые удельные нагрузки для рукавных фильтров.

Примечание: В - встряхивание, И - импульсная продувка, О - обратная продувка.

3. Если регенерацию производят с отключением секций, то к рабочей площади фильтрации F прибавляют величину площади фильтрации в них и находят общую площадь фильтра:

, м². (5.11)

Площадь фильтрации секций, отключенных на регенерацию F_р, м², можно найти из соотношения:

, м². (5.12)

где N - число секций в фильтре; F₁ - площадь фильтрации одной секции, м;  - время отключения секций на регенерацию, с; п - количество регенераций за 1 час. При отсутствии технических данных по фильтру для регенерации обратной продувкой или встряхиванием можно оценочно принимать с.

Для фильтров с импульсной и струйной продувкой, в которых отключение секций на регенерацию не требуется, общая площадь поверхности фильтрации F_общ принимается равной рабочей F_ф.

4. Требуемое количество секций или фильтров находят по соотношению:

. (5.13)

Вычисленное значение N округляют до целого в сторону увеличения.

5. Находят сопротивление фильтровальной установки, потери давления в коммуникациях и выполняют подбор вентилятора.

Пример 5.2. Подобрать оборудование для очистки воздуха от пыли. Расход воздуха V = 5620 м³/ч. Начальное содержание пыли с₁ = 100 мг/м³. При данной начальной концентрации пыли в воздухе можно применить одноступенчатую очистку в рукавном фильтре типа ФВ. Удельную воздушную нагрузку на фильтровальную ткань принимаем согласно данным табл. 5.4: q = 120м³/(м^2.ч).

Необходимую поверхность фильтра определяем по формуле:

F_тк = V/q =5620/120 = 46,8 м².

Принимаем к установке фильтр ФВ-60 (поверхность фильтровальной ткани 60 м²).

Определяем действительную воздушную нагрузку на фильтровальную ткань

q = V/F = 5620/60 = 93,7 м³/(ч^.м²).

Пример 5.3. Подобрать фильтр для очистки выбросов целлюлозно-бумажного комбината.

Подбор и расчеты фильтра выполняем в следующем порядке.

1. Основываясь на заданном дисперсном составе пыли (d₅₀ = 1,1 мкм), можно уверенно предполагать, что из всех рассмотренных ранее способов фильтрация в пористой среде должна обеспечить наиболее высокую степень очистки. Большая начальная запыленность не способствует использованию тонковолокнистых фильтров. В то же время не слишком высокая температура обрабатываемых газов, отсутствие в них острых и раскаленных частиц, химически агрессивных веществ позволяет остановиться на тканевых фильтрах. По-видимому, было бы целесообразно рассмотреть и вариант совместной очистки от взвешенных частиц и газовых загрязнителей (H₂,S, меркаптаны) посредством сорбции в зернистых фильтрах. Однако можно заранее предполагать, основываясь на характеристиках серийно выпускаемых гравийных фильтров, что степень очистки в них от пылевых загрязнений ниже, чем в тканевых.

По заданной температуре газов Т = 413 К подбираем материал фильтра - стеклоткань, которому соответствуют фильтры типа ФР-518, имеющие посекционную регенерацию обратной продувкой. Характеристики фильтра: площадь фильтровальной поверхности 518 м², количество секций - 6, количество рукавов в секции - 72, диаметр рукава 127 мм, высота рукава 3 м, габариты фильтра (длинаширинавысота, м) 14,53,79,5. Гидравлическое сопротивление в рабочем состоянии 1600 Па, производительность до 3,33 м³/с, удельная газовая нагрузка до 0,005 м³/(м^2.с).

2. Общий расход запыленных газов V = 5 м³/с. Расход газов на регенерацию обратной продувкой примем в количестве 10% от общего расхода обрабатываемых газов.

Для конденсационных аэрозолей и регенерации обратной продувкой значение q = 0,0055 м³/(м^2.с), что достаточно близко к справочной удельной нагрузке для фильтра ФР-518. Необходимую величину рабочей площади определим из формулы (5.10):

м².

Принимаем к установке 2 фильтра ФР-650 с общей площадью фильтрации 1300 м².

3. Определим дополнительную площадь F_д отключаемых при регенерации секций по формуле (5.12), приняв  = 5 c; n = 10:

м².

Общая площадь поверхности фильтрации обеспечивается двумя фильтрами ФР-650:

м².

4. Для определения площади фильтрации одной секции F₁ воспользуемся следующими конструктивными данными: количество рукавов - 90, диаметр рукава 0,127 м, высота 3 м. Определяя площадь фильтрации одного рукава как площадь боковой поверхности цилиндра с одинаковыми диаметром и высотой, получим:

м².

Требуемое число секций находим по формуле (5.13):

.

Число секций в 2 фильтрах ФР-650 составляет 12, что превосходит требуемую величину.

5. Принимаем максимально допустимое сопротивление аппарата 1800 Па.

При потере давления в газоходах до 500 Па дутьевым устройством для установки может служить вентилятор типа ВДН -12,5 с подачей 7 м³/с, давлением 2580 Па и потребляемой мощностью 22 кВт.