19.Пылеулавливание. Параметры процесса пылеулавливания

Основн. меры защиты атм. от загр. пром. пылью и туманами предусматривают использ. пыле - и туманоулавливающих аппаратов и систем. Пылеочистное оборудование можно разделить на 4 группы: сухие пылеуловители; мокрые пылеуловители; электрофильтры;фильтры.

Пылеуловители различных типов и электрофильтры применяют при повышенных кон-циях примесей в в-хе. Фильтры используют для тонкой очистки в-ха с кон-циями примесей менее 100 мг/м³.

Если требуется тонкая очистка в-ха при высоких начальных кон-циях примесей, то очистку ведут в системе последовательно соединённых пылеуловителей и фильтров.

Процесс очистки газов от примесей в различных аппаратах характеризуется рядом основных параметров: общей эффективностью очистки (η); фракционной эффективностью очистки (η_і); коэффициентом проскока частиц через пылеуловитель (К); гидравлическим сопротивлением пылеуловителей (ΔР).

Общая эффективность вычисляется по ф-ле

, (2.103)

где Свх и Свых – массовые кон-ции примесей в газе до и после пылеуловителя (фильтра).

Если очистка ведётся в системе последовательно соединённых аппаратов, то общая эффективность очистки вычисляется по ф-ле

,

где η_1; η_{2, …} η_n - эффективность очистки 1-го,2-го и n-го аппаратов.

Фракционная эффективность очистки опр. из выражения

,

где Свх_{i И} Свых_i – массовые кон-ции i-й фракции загрязнителя до и после очистки.

Фракционная эффективность очистки необходима в случае, когда воздух загрязнён несколькими примесями и важно оценить очистку от каждого загрязнителя.

Коэффициент проскока частиц через пылеуловитель также используется для оценки эффективности процесса очистки:

, (2.104)

коэффициент проскока и эффективность связаны соотношением:

К=1- η.

Гидравлическое сопротивление пылеуловителей ΔР опр. как разность давлений воздушного потока на входе Рвх и выходе Рвых из аппарата.

, (2.105)

где ρ и w – плотность и скорость в-ха в расчётном сечении аппарата;

ξ – коэффициент гидравлического сопротивления.

Величина гидравлического сопротивления имеет большое значение для расчета гидравлического сопротивления всей системы и определяет мощность привода устройства для подачи в-ха пылеуловителюПри достижении ΔР = ΔРкон процесс очистки прекращают и проводят очистку аппарата. Это имеет принципиальное значение для фильтров.

Удельная пылеёмкость (N) пылеуловителей или фильтров зависит от количества пыли, которое удерживает пылеуловитель за период непрерывной работы между двумя очередными очистками аппарата. Применительно к фильтрам удельная пылеёмкость оценивается как масса осадка, приходящаяся на единицу площади раб. поверхности фильтрующего элемента, и измеряется в г/м².

продолжительности работы фильтра (τ) между очистками аппарата

,

где N_доп - допустимая удельная пылеемкость, г/м²;

Q_v – объёмный расход в-ха через фильтрующий элемент, м³/ч;

F_ф – площадь фильтрования фильтрующего элемента, м².

При сравнительной оценке задерживающей способности пылеуловителей и фильтров кроме общей и фракционной эффективности очистки используют понятие «медианной d₅₀ тонкости очистки». Она опр. размером частиц, для кот. эффективность осаждения частиц в пылеуловителе составляет 0,50.

При описании процессов фильтрации дополнительно к рассмотрению используют след. параметры. Пористость фильтрующего элемента (П) опр. отношением объёма пустот Vп к полному объёму пористого фильтра V:

.

Скорость фильтрации Wф, равная отношению объёмного расхода фильтруемого газа к площади фильтрования,

.

Скорость фильтрации позволяет оценить удельную массовую пропускную способность фильтрующих материалов, кот. численно равна ρW_ф , где ρ – плотность фильтрующего газа. Для оценки скорости движения газа непосредственно в порах фильтроэлемента используют понятие скорости в порах (Wn), кот. связана со скоростью фильтрации соотношением:

.

В процессах пылеулавливания весьма важное значение имеют физико-химические характеристики пыли и туманов, такие, как дисперсный (фракционный) состав, плотность, адгезионные свойства, смачиваемость, электрическая заряжённость частиц, удельное сопротивление слоёв частиц и др.

Для правильного выбора пылеулавливающего аппарата или фильтра необходимы, прежде всего, сведения о дисперсном составе пыли и туманов.

Результаты определения дисперсного состава пыли обычно представляют в виде зависимости массовых фракций частиц от их размера. Под фракцией понимают массовые доли частиц, сод-ся в определённом интервале размеров частиц. На практике распределение частиц примесей по размерам часто удовлетворительно согласуются с логарифмическим нормальным законом распределения Гаусса (ЛНР).

В интегральной форме это распределение описывается формулой

,

где М(dr) – относительная доля частиц размером менее dr;

dm – медианный размер частиц, при котором доли частиц размером более dm или менее dm численно равны;

lgσr – среднеквадратичное отклонение в функции ЛНР.

Графики ЛНР частиц строят обычно в вероятностно-логарифмической системе координат, текущий размер частиц откладывают на оси абсцисс, а на оси ординат – относительную долю частиц с размерами меньше dr.

Шкала оси абсцисс представляет собой логарифм диаметра частиц, а шкала оси ординат строится путём вычисления каждого из значений шкалы по уравнению:

,

где .

Цифровые значения этой функции затабулированы и в сокращённом виде приведены в таблице 2.1.

Если в этой системе координат интегральное распределение частиц по размерам описывается прямой линией, то данное распределение подчиняется ЛНР. В этом случае dm находят как абсциссу точки графика, ордината которой равна 50%, а lg σr – из уравнения

.

Для характеристики пыли и сравнения их между собой достаточно иметь два параметра: dm и lg σr. Значение dm даёт средний размер частиц, а lg σr – степень полидисперсной пыли.

Важным параметром пыли является её плотность. Различают истинную, кажущуюся плотность частиц пыли и насыпную плотность слоя пыли. Кажущаяся плотность частицы – отношение её массы к объёму. Для сплошных (непористых) частиц значение кажущейся и истинной плотности численно

равны. Насыпная плотность слоя пыли – отношение массы слоя к его объёму и зависит от пористости частиц пыли и процесса формирования пылевого слоя. Насыпная плотность слоя используется для вычисления объёма, кот. занимает пыль в бункерах.

Адгезионные свойства пыли определяют склонность частиц пыли к слипаемости, кот. влияет на эксплуатационные параметры пылеуловителей. Чем выше слипаемость пыли, тем больше вероятность забивания отдельных элементов пылеуловителей и налипания пыли на газоходах. Слипаемость пыли значительно возрастает при её увлажнении.

К общим параметрам пылеуловителей относятся их производительность по очищаемому газу и энергоёмкость, определяемая величиной затрат энергии на очистку 1000 м³ газа.