
- •6.3. Пенные пылеуловители.
- •Таблица 1.1
- •Дисперсный состав пыли
- •Технологический процесс
- •Электрическое
- •Однозонное
- •Таблица 2.5
- •Структурные характеристики различных систем пылеулавливания
- •Для нагретых газов может быть использована формула
- •Скорость потока в сечении камеры
- •Наименование
- •Тип циклона
- •Таблица 4.4.
- •Циклоны конструкции СИОТа
- •Размеры, мм
- •типа ВЦНИИОТ
- •Общее гидравлическое сопротивление циклона равно
- •Значения коэффициентов гидравлического сопротивления ряда циклонов приведены в табл. 4.8.
- •Коэффициенты гидравлического сопротивления циклонов.
- •Таблица 4.9
- •Коэффициент местного сопротивления циклона равен
- •Эффективность вихревых пылеуловителей
- •Скорость воздуха в рабочей зоне аппарата, м/с
- •Таблица 5.2
- •Термостойкость, °С
- •Хлопок
- •Продолжение табл. 5.2
- •Ткань
- •Фильтр-сукно № 2
- •Таблица 5.4
- •Масса, кг
- •3 - рукава; 4 - сборник пыли; 5 - электродвигатель; 6 - входной патрубок.
- •ФРКДИ-550
- •Показатели
- •Обратная продувка
- •Площадь фильтровальной поверхности, м2
- •Таблица 5.8.
- •Таблица 5.9.
- •Окончание табл. 5.10
- •Наименование загрязнителя
- •Таблица 6.3.
- •Поправка Кенингема
- •Характеристика циклонов с водяной пленкой
- •Размеры, мм
- •Таблица 6.6
- •ПАСС-Т(Д)-14
- •Размеры, мм
- •Расход газа,
- •Размеры, мм
- •Таблица 6.13
- •Основные характеристики скрубберов Вентури типа ГВПВ
- •Рис. 7.7. Мокрый электрофильтр типа ЭВМ:
- •В общем случае для любого электрофильтра
- •Пылеемкость электродов электрофильтров
- •Количество
- •Сухой вертикальный электрофильтр
- •Мокрый вертикальный электрофильтр
- •Полый скруббер полного испарения
- •Скруббер с неподвижной насадкой
- •Скруббер с подвижной плавающей насадкой
- •Труба Вентури
- •Циклоны НИИОГАЗ
- •Батарейные циклоны
- •Рукавный фильтр с обратной продувкой
- •Рукавный фильтр с импульсной регенерацией

Мокрые электрофильтры ЭВМ (рис. 7.7) предназначаются для улавливания туманов и капель серной кислоты с концентрацией (5...20) % об. в присутствии следов оксидов мышьяка, селена, соединений фтора. Электрофильтры выполняются вертикальными однопольными и односекционными. Корпус стальной цилиндрический, футеруется изнутри на месте монтажа кислотоупорными материалами.
Рис. 7.7. Мокрый электрофильтр типа ЭВМ:
1 - защитная коробка для подвода тока; 2 - люкобслуживания; 3 - изоляторная коробка; 4 - коронирующий электрод; 5 -осадительный электрод; 6 - корпус; 7 - футеровка корпуса; 8 - газораспределительная решетка.
Осадительные электроды выполнены из полимерных токопроводящих пластин, имеющих повышенную теплопроводность. Коронирующие электроды изготавливают из освинцованного провода. Маркировка электрофильтра означает: электрофильтрвертикальныймокрый.
Степень улавливания диспергированного вещества при концентрации на входеот3 до5% впересчетена100%-юсернуюкислотуидвухступенчатой очистке достигает 99,7%. Допускается работа электрофильтра под разрежением до 6 кПа. Температура очищаемого газа 20...45°С. При скорости газового потока 1 м/с пропускная способность составляет 6,8 м3/с, а сопротивление аппарата - около 100 Па. Площадь активного сечения 6,8 м2, площадь осаждения 218 м2. Активнаядлинаполя(высотаэлектродов) 3,5 м, диаметраппарата3,6 м.
177

7.3. Подбор и расчет электрофильтров
При выборе типа электрофильтра исходят израсхода, физико-химических параметровгазаидисперснойпримеси, атакжеусловийразмещенияфильтра. Основные рекомендации могут быть сведены к следующему. Мокрые аппараты имеют более высокиекоэффициентыочисткииз-зауменьшениявторичногоуноса, однакоимприсущииобщиенедостатки мокрыхспособов: необходимостьобработки илиудаления загрязненныхстоковишлама, коррозияметаллическихузловаппаратов, усложнение эксплуатацииочистногоустройстваит.д. Поэтомудляосаждениятвердыхпримесей сухие аппараты предпочтительнее мокрых. Из конструкций сухих электрофильтров вертикальную компоновку применяют при недостатке производственной площади, низкойначальнойзапыленностиинеслишкоммелкодисперснойпыли, таккаквремя пребываниявнихнамногоменьше, чемвгоризонтальных.
Осаждение частиц в электрофильтрах происходит под действием кулоновских или электрических сил на частицы. Эти силы заставляют частицы двигаться к осадительным электродам со скоростью, определяемой равенством электрической силы и силы гидродинамического сопротивления. Скорость осаждения возрастает вместе со скоростью миграции частиц, поэтому последняя должна иметь максимальное значение.
Модели улавливания зависят от характера течения газа в осадителе. В простейшем случае частицы переносятся ламинарным потоком. В этом случае скорость движения частиц к осадительному электроду можно рассчитать, используя законы классической механики и электростатики:
Fe = q.E - закон Кулона электростатического взаимодействия;
Fc = 6.π.μ.rλч.w - закон сопротивления Стокса-Кенингема.
1+ A rч
Записывая Fe = Fc и решая уравнение, получаем для скорости мигра-
ции
|
q |
E |
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
. |
|
|
|
|
, |
(7.6) |
|
w = |
|
|
1 + A |
|
|||
6.π.μ |
.r |
r |
|||||
|
|
|
ч |
ч |
|
|
где q - заряд частицы; Е - осаждающее поле; μ - вязкость газа; rч – радиус частицы; λ - средняя длина пробега молекул окружающего газа; А - безразмерный параметр, величина которого для атмосферного воздуха составляет ≈ 0,86.
Полное улавливание происходит тогда, когда самая медленная частица имеет достаточно времени для того, чтобы пройти путь от коронирующего электрода до осадительного. Условия идеального ламинарного течения никогда не реализуются на практике, хотя к ним можно приблизиться в некоторых типах двухступенчатых осадителей. В одноступенчатых
178
фильтрах, обычно используемых в промышленности, течение газа носит сложный турбулентный характер.
У малых частиц, представляющих наибольший интерес для электрофильтрации, скорость миграции много меньше скорости газа в осадителе. Движение частиц в этих условиях определяется в первую очередь полем турбулентного течения и лишь во вторую очередь - электрическими силами. Частицы осаждаются тогда, когда они приближаются к осадительному электроду и заносятся в ламинарный пограничный слой, где электрические силы вынуждают их двигаться к осадительной поверхности.
Степень очистки газов и другие эксплуатационное характеристики электрофильтра могут быть достоверно определены только при наличии точной информации об опыте эксплуатации подобных конструкций в аналогичных условиях. При отсутствии необходимых сведений (отстутствие аналога, сложность илидороговизнапоискаиполученияинформации) можноопределитьстепеньочистки расчетом. Однако расчетных методик, дающих надежные результаты, нет. Поэтому информация, полученная расчетным путем, может использоваться как предварительнаяиоценочная.
Осаждение частиц в условиях турбулентного потока можно рассмотреть на основе вероятностного подхода, который ведет к экспоненциальной формуле для вероятности захвата частицы, двигающейся в поле электрофильтра. Формула для эффективности улавливания ε имеет вид:
|
|
w |
, |
(7.7) |
|
ε =1 |
−exp Aос |
д |
|
||
|
|||||
|
|
v |
|
|
где Аос - поверхность осаждения фильтра, м2; wд - скорость миграции (дрейфа) частиц, м/с; v - скорость течения газа, м/с.
Это уравнение теоретически применимо только к монодисперсным частицам, скорости миграции которых не превышают 10…20 % скорости течения газа.
Под скоростью дрейфа понимают результирующую скорость движения взвешенных частиц в активной зоне электрофильтра. Степень очистки может быть подсчитана достаточно достоверно, если известна скорость дрейфа, найденная опытным путем, например, из опыта эксплуатации подобных электрофильтровприидентичныхпараметрахвыбросов, ваналогичныхусловияхит.д.
Теоретическую степень очистки газов ε в электрофильтре можно рассчитать по следующим формулам (в %):
- для пластинчатого электрофильтра
|
|
− w |
.l |
, |
(7.8) |
ε =100 1 |
− exp |
д |
|
||
|
|
v.δ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- для трубчатого электрофильтра
179

|
. |
|
|
|
||
|
|
− 2 wдl |
|
, |
(7.9) |
|
|
|
|||||
ε =100 1− exp . |
R |
|
||||
|
|
v |
|
|
|
где wд — скорость движения частиц к осадительным электродам (скорость дрейфа частиц), м/с; v — скорость газов в активном сечении электрофильтра, т. е. в свободном сечении для прохода газов, м/с, l — активная длина электрофильтра, т. е. протяженность электрического поля в направлении хода газов (в вертикальных электрофильтрах совпадает с высотой электродов), м; R — радиус трубчатого осадительного электрода, м; δ — расстояние между коронирующим электродов и пластинчатым осадительным электродом (межэлектродный промежуток), м.
В пределах применимости формулы Стокса скорость wч рассчитывается по следующим формулам (в м/с):
- для частиц диаметром dч ≥ 1 мкм
wд = |
0,118.10−10 E2dч |
|
; |
(7.10) |
|||
2μ |
|||||||
|
|
|
|
||||
- для частиц диаметром dч ≤ 1 мкм |
|
||||||
wд = |
|
0,17.10−11 E.Cк |
, |
|
(7.11) |
||
|
|
|
|||||
|
|
μ |
|
|
где Е — напряженность электрического поля в электрофильтре, В/м; dч — диаметр частицы, м; μ — динамический коэффициент вязкости газа, Па.с;
Ск — поправка Кенингема—Милликена; Ск = 1+ 2А.λ (А — численный ко-
dч
эффициент, равный 0,815...1,63; λ — длина среднего свободного пробега молекул газа, м; λ =10-7 м).
Дляупрощенныхрасчетовиспользуетсямодифицированнаяформула
ε =1−exp(−Kу. A.β0,42 ) , |
(7.12) |
где Kу - параметр вторичного уноса; А - безразмерный параметр, величина которого зависит от соотношения площадей активной и неактивной зон электрофильтра; β - безразмерный параметр, зависящий от соотношения электрическихиаэродинамическихсил.
В случае полидисперсных частиц можно прибегнуть к интегрированию с использованием известной или гипотетической функции распределения частиц по размерам для расчета эффективности электрофильтра. Пусть γ(х) будет функцией распределения по размерам, т. е. γ(х).dx - доля частиц, имеющих размер от γ(х) до γ(х + dx). Тогда эффективность определяется уравнением
∞ |
. |
A w |
(x) |
|
||
|
|
|
||||
ε =1− ∫ |
γ (x) exp |
ос д |
|
.dx , |
(7.13) |
|
v |
|
|||||
0 |
|
|
|
|
|
180

которое можно решить аналитически для ряда случаев, представляющих практический интерес. Наиболее важный случай - логарифмически нормальное распределение в условиях, когда преобладает полевая зарядка.
Эффективность осаждения заряженных частиц в электрофильтрах зависит от ряда факторов: электрической проводимости и размера взвешенных частиц, скорости газов, их температуры и влажности, состояния поверхности осадительных электродов и т. д.
Важнейшим фактором, влияющим на размеры электрофильтров, является время, необходимое для того, чтобы улавливаемая частица достигла осадительного электрода τос . Эту величину определяют по соотношению:
τос = δ wд , |
(7.14) |
где δ - расстояние между коронирующим и осадительным электродами, м; wд - скорость дрейфа (средняя условная скорость движения частиц по на-
правлению к осадительным электродам), м/с.
Время осаждения τос должно быть всегда меньше общего времени
пребывания частиц в воздушном потоке, проходящем через электрофильтр (τп ), т.е. условие нормальной работы электрофильтра имеет вид:
(7.15)
(7.16)
где l - путь движения запыленного газа в аппарате, м; v - средняя расходная скорость движения газа в фильтре, м/с.
В электрофильтрах улавливают частицы размером несколько микрон, поэтому без большой погрешности можно допустить, что скорость движения частиц с потоком газа равна средней расходной скорости газа в аппарате. Тогда, приравняв правые части уравнений (7.14) и (7.16), получим выражение для определения предельной величины средней расходной
скорости сквозь фильтр: |
|
v = wд. l δ . |
(7.17) |
Для частиц размером dч = 2...50 мкм теоретическим путем было полу- |
|
чено следующее уравнение для расчета скорости дрейфа: |
|
wд = 0,059 10−10 E2 dч μ , |
(7.18) |
где Е - напряженность электрического поля осаждения, В/м; |
μ - динамиче- |
ская вязкость газа при рабочей температуре, Па с. |
|
Однако на практике скорость дрейфа обычно оказывается в полторадва раза ниже теоретической. Тогда необходимая площадь (в м2) активного сечения электрофильтра может быть найдена по зависимости:
S = (1,5...2)[V (3600. wд)]δ l . |
(7.19) |
181