Методическое пособие 593
.pdfнапряженности электрического поля. С ростом напряженности и размером частиц скорость увеличивается. Как правило величина скорости изменяется в пределах от 0,012 до 0,6 м/с. Силы тяжести не оказывают существенного влияния на траекторию движения частиц пыли, поэтому в расчетах ими пренебрегают.
Электрический ветер возникает в местах генерации ионов, т.е. у коронирующих электронов и вызывает циркуляцию газов в межэлектронном пространстве со скоростью от 0,5 до 1,0 м/с. Малое значение этой величины и отсутствие методики позволяет пренебречь ее расчетом. Таким образом, отрицательно заряженные аэрозольные частицы движутся к осадительному электроду под действием аэродинамических и электрических сил, а положительно заряженные частиц оседают на отрицательном коронирующем электроде.
По расположению зон зарядки и осаждения электрофильтры подразделяют на однозонные и двухзонные. В однозонных фильтрах частицы заряжаются и осаждаются в одной зоне. В двухзонных электрофильтрах в первой зоне располагается коронирующая система – ионизатор, а во второй – осадительная система. Пример конструкции электрофильтра приведен на рис. 1.4.
Технологический расчет электрофильтров является довольно сложным из-за большого числа факторов, влияющих на эффективность работы фильтров. Наибольшее влияние на результаты расчета оказывают скорость дрейфа частиц в направлении осадительного электрода. При расчете теоретической скорости наблюдаются значительные расхождения с экспериментальными результатами. В настоящее время наиболее применяется метод расчета, основанный на учете допустимой скорости движения очищаемых газов в электрофильтрах. Сущность метода состоит в определении площади сечения и числа электрофильтров по заданной величине подачи газов и скорости их движения.
20
Рис 1.4. Трехпольный двухсекционный электрофильтр типа ЭГА:
1 – штуцер входа запыленного потока; 2 – штуцер выхода очищенного газа; 3 – газораспределительная решетка; 4 – клеммы подвода тока высокого напряжения; 5,6 – корони-
рующий и осадительный электроды; 7, 8 – механизмы встряхивания коронирующих и осадительных электродов; 9 – корпус; 10 – бункер; 11 – перегородка для уменьшения перетока газа; 12 – подъемная шахта; 13 – объемные газораспределительные элементы МЭИ; 14 – конфузорный отвод газов; 15 – смотровые люки
Ниже приведена последовательность расчета электрофильтра.
Плотность газа при рабочих условиях г , кг/м3 определя-
ют по формуле
г |
0 |
273 Рбар Рф |
|
|
|
. |
(1.10) |
||
Рбар 273 Т |
||||
|
|
21 |
|
|
Определяют расход газа Vг , м3/с при рабочих условиях
V |
V0 0 |
. |
(1.11) |
|
|||
г |
г 3600 |
|
|
Принимают скорость |
потока газов |
в электрофильтре |
|
vг 0,8-0,9 м/с и определяют необходимую площадь попереч-
ного сечения электрофильтра F, м2 по формуле
F |
Vг |
. |
(1.12) |
|
|||
|
vг |
|
|
Выбирают тип электрофильтра, его площадь Fф , поверх-
ность осаждения Fос , радиус коронирующего электрода R1,
расстояние между плоскостями коронирующих и осадительных электродов d согласно данным табл. 1.6.
Определяют фактическую скорость газов в электрофильтре vд , м/с по формуле
|
|
v |
д |
|
Vг |
. |
|
(1.13) |
|
|
|||||||
|
|
|
|
F |
|
|||
|
|
|
|
|
ф |
|
||
Определяют относительную плотность газов при стан- |
||||||||
дартных условиях отн , кг/м3 по формуле |
|
|||||||
отн |
|
Рбар |
Р 273 Тст |
|
||||
|
|
|
. |
(1.14) |
||||
|
|
|
||||||
|
|
Рст 273 Т |
|
|||||
Под стандартными условиями понимают давление 101325 Па и температуру 20 °С.
22
Таблица 1.6
К выбору типа электрофильтра
|
Площадь |
|
Чис- |
Шаг между |
Активная |
Общая |
|
активно- |
Число |
одноимен- |
площадь |
||
Типоразмер |
ло |
длина |
||||
|
го сече- |
секций |
полей |
ными элек- |
поля, м |
осажде- |
|
ния, м2 |
|
тродами, мм |
ния, м2 |
||
УГ1-3-10 |
10 |
- |
3 |
- |
2,51 |
630 |
УГ1-3-15 |
15 |
- |
3 |
- |
2,51 |
940 |
УГ2-3-26 |
26 |
- |
3 |
- |
2,51 |
1 690 |
УГ2-3-37 |
37 |
- |
3 |
- |
2,51 |
2360 |
УГ2-3-53 |
53 |
- |
3 |
- |
2,51 |
3370 |
УГ2/2-74 |
74 |
- |
3 |
- |
2,51 |
4700 |
УГ3-3-88 |
88 |
- |
3 |
- |
3,95 |
9200 |
УГ3-3-115 |
115 |
- |
3 |
- |
3,95 |
12100 |
УГ3-4-115 |
115 |
- |
4 |
- |
3,95 |
16100 |
УГ3-3-177 |
177 |
- |
3 |
- |
3,95 |
18400 |
УГ3-4-177 |
177 |
- |
4 |
- |
3,95 |
24600 |
УГ3-3-230 |
230 |
- |
3 |
- |
3,95 |
24200 |
УГ3-4-230 |
230 |
- |
4 |
- |
3,95 |
32200 |
УГ3-3-265 |
265 |
- |
3 |
- |
3,95 |
27600 |
УГ3-4-265 |
265 |
- |
4 |
- |
3,95 |
36900 |
УВ-2 10 |
21 |
2 |
1 |
275 |
7,4 |
1200 |
УВ-3 10 |
32 |
3 |
1 |
275 |
7,4 |
1800 |
УВ-1 16 |
16 |
1 |
1 |
275 |
7,4 |
900 |
УВ-2 16 |
32 |
2 |
1 |
275 |
7,4 |
1800 |
УВ-2 24 |
48 |
2 |
1 |
275 |
7,4 |
2600 |
УВВ-8 |
8 |
1 |
1 |
350 |
6,2 |
285 |
УВВ-12 |
12 |
1 |
1 |
350 |
6,2 |
430 |
УВВ-16 |
16 |
1 |
1 |
350 |
6,2 |
570 |
УВВ-2 12 |
24 |
2 |
1 |
350 |
6,2 |
870 |
Рассчитывают критическую напряженность электрического поля Екр , В/м по формуле
|
|
отн |
|
6 |
|
|
Екр |
3,04 отн 0,0311 |
|
10 |
|
. |
(1.15) |
|
|
|||||
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяют среднюю напряженность электрического поля Еср , В/м по формуле
Е |
ср |
|
Uр |
. |
(1.16) |
|
|||||
|
|
d |
|
||
23
Определяют скорость дрейфа для частиц менее 1 мкм vдрейф , м/с по формуле
vдрейф |
0,17 10 11 Е |
ср |
. |
(1.17) |
||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
Определяют удельную площадь осаждения фильтра f , |
||||||
м2с/м2 по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
f |
Fос |
. |
|
|
(1.18) |
|
|
|
|
|||
|
|
Vг |
|
|
|
|
Коэффициент полезного действия электрофильтра определяется по формуле
1 е vдрейфf . |
(1.19) |
Пример расчета.
Выбрать электрофильтр для очистки уходящих газов сушилки, если известно, что расход газа при нормальных условиях 85000 м3/ч, плотность газа 1,3 кг/м3, температура газов 130 °С, разрежение в системе 2 кПа, рабочее напряжение 70 кВ, атмосферное давление 101,3 кПа, средний размер частиц 0,9 мкм, состав газов близок к атмосферному.
Решение.
Рассчитываем плотность газов при нормальных условиях
г |
|
1,3 101,3 2 273 |
0,86 кг/м3. |
101,3 273 130 |
Определяем расход газов при рабочих условиях
24
V |
85000 1,3 |
35,56 м3/с. |
|
3600 0,86 |
|||
г |
|
Принимаем скорость потока газов в электрофильтре 0,8 м/с и определим необходимую площадь поперечного сечения электрофильтра
F 35,56 44,45 м2. 0,8
Принимаем к установке электрофильтр типа УВ-2 24. Площадь активного сечения фильтра 48 м2, радиус коронирующего электрода 0,001 м.
Фактическая скорость газов в электрофильтре
vд 35,56 0,74 м/с. 48
Относительная плотность газов при нормальных условиях
отн |
|
101,3 2 273 20 |
0,71 кг/м3. |
|
101,3 273 130 |
||||
|
|
|
Рассчитываем критическую напряженность электрического поля
|
|
0,71 |
|
|
6 |
|
6 |
|
Екр |
3,04 0,71 0,0311 |
|
|
10 |
|
4,69 10 |
|
В/м. |
|
|
|
|
|||||
|
|
0,001 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расстояние между плоскостями осадительных и коронирующих электродов определяется как половина шага между одноименными электродами. Для выбранного электрофильтра расстояние между одноименными электродами составляет
275 мм.
25
Определяем среднюю напряженность электрического поля
Еср |
70000 |
5,1 105 В/м. |
|
0,275/2 |
|||
|
|
Динамическая вязкость газов при температуре температура газа 130 °С составляет 23,1 10 6 Па с.
Скорость дрейфа частиц для частиц менее 1 мкм
v |
|
|
0,17 10 11 5,1 105 |
0,037 м/с. |
|
д |
23,1 10 6 |
||||
|
|
|
Площадь поверхности осаждения электрофильтра равна
2600 м2.
Удельная площадь осаждения фильтра
f 2600 73,12 м2с/м2. 35,56
Коэффициент полезного действия фильтра
1 е 0,037 73,12 0,94 .
Задача 1. Выбрать электрофильтр для очистки уходящих газов, если известно, что расход газа при нормальных условиях 75000 м3/ч, плотность газа 1,32 кг/м3, температура газов 80 °С, разрежение в системе 5 кПа, рабочее напряжение 80 кВ, атмосферное давление 101,3 кПа, средний размер частиц 0,9 мкм, состав газов близок к атмосферному.
Задача 2. Выбрать электрофильтр для очистки уходящих газов, если известно, что расход газа при нормальных условиях 60000 м3/ч, плотность газа 1,28 кг/м3, температура газов 55 °С, разрежение в системе 10 кПа, рабочее напряжение 65 кВ, атмосферное давление 101,3 кПа, средний размер частиц 0,8 мкм, состав газов близок к атмосферному.
26
Задача 3. Выбрать электрофильтр для очистки уходящих газов, если известно, что расход газа при нормальных условиях 90000 м3/ч, плотность газа 1,3 кг/м3, температура газов 145 °С, давление в системе 3 кПа, рабочее напряжение 75 кВ, атмосферное давление 101,2 кПа, средний размер частиц 0,95 мкм, состав газов близок к атмосферному.
Задача 4. Выбрать электрофильтр для очистки уходящих газов, если известно, что расход газа при нормальных условиях 45000 м3/ч, плотность газа 1,3 кг/м3, температура газов 95 °С, разрежение в системе 8 кПа, рабочее напряжение 75 кВ, атмосферное давление 101,1 кПа, средний размер частиц 0,75 мкм, состав газов близок к атмосферному.
Задача 5. Выбрать электрофильтр для очистки уходящих газов, если известно, что расход газа при нормальных условиях 36000 м3/ч, плотность газа 1,34 кг/м3, температура газов 30 °С, избыточное давление в системе 7 кПа, рабочее напряжение 85 кВ, атмосферное давление 101,3 кПа, средний размер частиц 0,94 мкм, состав газов близок к атмосферному.
Задача 6. Выбрать электрофильтр для очистки уходящих газов, если известно, что расход газа при нормальных условиях 68000 м3/ч, плотность газа 1,3 кг/м3, температура газов 165 °С, избыточное давление в системе 3 кПа, рабочее напряжение 68 кВ, атмосферное давление 101,3 кПа, средний размер частиц 0,92 мкм, состав газов близок к атмосферному.
Задача 7. Выбрать электрофильтр для очистки уходящих газов, если известно, что расход газа при нормальных условиях 78000 м3/ч, плотность газа 1,34 кг/м3, температура газов 120 °С, разрежение в системе 4 кПа, рабочее напряжение 83 кВ, атмосферное давление 101,3 кПа, средний размер частиц 0,8 мкм, состав газов близок к атмосферному.
Задача 8. Выбрать электрофильтр для очистки уходящих газов, если известно, что расход газа при нормальных условиях 55000 м3/ч, плотность газа 1,29 кг/м3, температура газов 65 °С, разрежение в системе 6 кПа, рабочее напряжение 55 кВ, атмосферное давление 101,4 кПа, средний размер частиц 0,88 мкм, состав газов близок к атмосферному.
27
Задача 9. Выбрать электрофильтр для очистки уходящих газов, если известно, что расход газа при нормальных условиях 64000 м3/ч, плотность газа 1,32 кг/м3, температура газов 150 °С, разрежение в системе 2 кПа, рабочее напряжение 82 кВ, атмосферное давление 101,3 кПа, средний размер частиц 0,9 мкм, состав газов близок к атмосферному.
Задача 10. Выбрать электрофильтр для очистки уходящих газов, если известно, что расход газа при нормальных условиях 48000 м3/ч, плотность газа 1,30 кг/м3, температура газов 140 °С, разрежение в системе 3 кПа, рабочее напряжение 70 кВ, атмосферное давление 101,3 кПа, средний размер частиц 0,98 мкм, состав газов близок к атмосферному.
28
2. РАСЧЕТ АППАРАТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
В соответствии с действующим законодательством все сточные воды должны перед сбросом в водоем подвергаться очистке от токсичных примесей. Для выполнения этих требований в зависимости от состава сточных вод применяются различные методы и способы.
Из известных способов обработки и утилизации производственных жидких отходов, включая и пастообразные, в мировой практике наибольшее распространение нашли следующие методы: биологическое окисление и физико-химическая очистка, складирование в поверхностных хранилищах, захоронение в глубинные горизонты и подземные пустоты естественного и искусственного происхождения, сброс в глубинные части морей и океанов, термическая обработка, захоронение отходов в наземных герметичных резервуарах.
Сточные воды промышленных предприятий очищают механическими, физико-химическими и биологическими методами. Выбор схемы очистки определяется рядом факторов, включающих показатели очищаемого стока, возможность утилизации примесей и повторного использования воды для производственных нужд, состояние водоема, качество воды в нем и других факторов.
Вследствие сильной загрязненности сточных вод промышленных предприятий их очистка от примесей производится в несколько этапов. Во всех случаях очистки стоков первой стадией является механическая очистка, предназначенная для удаления наиболее крупных механических примесей, взвесей и дисперсно-коллоидных частиц. Последующая очистка от химических веществ осуществляется различными методами: фи- зико-химическими (флотация, абсорбция, ионообмен; дистилляция, обратный осмос и ультрафильтрация и др.), химическими (реагентная очистка), электрохимическими (электрохимическое окисление и восстановление, электродиализ, электрокоагуляция, электрофлотация и т.п.), биологическими. Если
29