Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сухая очистка газов от пыли. Примеры расчета аппаратов. Учебное пособие
.pdf
Таблица № 6
dm (мкм)
0,003
0,01
0,03
0,1
0,3
1,0
Cк
90,0
24,5
7,9
2,9
1,57
1,16
3
2
волгm
Д
dWd
A
3
2
3
1
Reln292,2
Pe
гД
D
dW
Pemг
г
гmг
г
dW
Re
вол
m
d
d
R
0625,02
Re,
ReR
Ф
R
г
гволг
dW
Re
Закон Стокса применим при ламинарном движении частиц в газе Reг 2.
Эффективность диффузионного осаждения η
может быть представлена в
Д
виде эмпирической зависимости:
, (28)
где - A – эмпирический коэффициент (определяется экспериментально).
Для расчета эффективности диффузионного осаждения на цилиндриче-
ских волокнах при их обтекании газом предложено критериальное уравнение:
, (29)
, (30)
, (31)
Эффективность осаждения за счет Броуновской диффузии необходимо
учитывать при фильтрации газа с мелкими частицами через ультратонкие волокна. В рукавных фильтрах доля частиц, оседающих за счет диффузионного
осаждения, ничтожно мала. Учитывая, что диаметры частиц, поступающих на
фильтрацию в рукавные фильтры, находятся в диапазоне 1-10 мкм, то эффективность осаждения их за счет гравитационных сил можно также не учитывать.
2.1.2. Эффект касания или зацепления
Эффект касания или зацепления проявляется каждый раз, когда траекто-
рия движения частиц проходит над поверхностью волокон, образующих пори-
стую перегородку, на расстоянии, равном радиусу частиц или меньше его.
Если размеры пор фильтрующей перегородки меньше размера частиц, то
она остается на поверхности; если больше, то частица задерживается внутри.
Основным характерным размером является отношение:
, (32)
где d
– диаметр волокна фильтрующей ткани, мкм.
вол
При этом эффективность осаждения частиц незначительно зависит от
скорости движения потока газа. Фракционная эффективность очистки газа за
счет эффекта касания или зацепления определяется по уравнению:
, (33)
. (34)
21
2.1.3. Инерционное осаждение
волг
чmг
k
d
dW
St
18
2
22.077.0
23
3
kk
k
Ф
Stk
StSt
St
Ф
R
Ф
Stk
Ф
Re,
111
n
i
i
фi
Ф
1
Инерционное осаждение имеет место, если масса частиц и скорость их
движения значительны. Частица не может следовать по линии тока газа, огибающего волокна, поэтому на частицу действуют инерционные силы, описывае-
мые критерием Стокса Stk.
, (35)
Фракционная эффективность очистки газа η
Ф
определяется по уравне-
Stk
нию:
, (36)
Общая фракционная эффективность очистки газа η
Ф
от пыли за счет эффекта касания или зацепления и действия инерционных сил для рукавных
фильтров определяется:
, (37)
Степень очистки газового потока от пыли η для фильтра:
, (38)
где – Фi – доля i-й фракции пыли (i=1÷n),
n – количество фракций.
Эффективность очистки запыленных газов в рукавных тканевых филь-
трах высока и они оцениваются, как аппараты тонкой очистки газов.
2.2. Классификация тканевых рукавных фильтров и выбор
фильтровальных тканей
Тканевые рукавные фильтры классифицируются:
- по форме корпуса для размещения рукавов (прямоугольные или цилин-
дрические)
- по числу секций в одном аппарате (одно- и многокамерные)
- по виду используемой ткани и конструкции рукавов
- по способу регенерации ткани (имеющие устройства для встряхивания
рукавов, с обратной или импульсной продувкой)
- всасывающие, работающие под разрежением, и нагнетательные, рабо-
тающие под давлением.
В качестве фильтрованных материалов применяют ткани выполненные:
- из природных волокон (шерстяные, хлопчатобумажные, бумажные)
- из синтетических материалов (нитроновые, лавсановые, полипропиле-
новые, тефлоновые, поливинилхлоридные (ПВХ), полиакриламидные и стекловолоконные)
Ткани фильтровальные подразделяются на ткани разного плетения, выра-
батываемые на ткацких станках, и иглопробивные – это полимерные пленки
или войлок прошитые тонкими иголками.
22
В таблице № 7 представлены основные свойства фильтровальных тканей,
Фильтровальный мате-
риал
Масса 1 м
2
, г
Толщина, мм
Число нитей в
10 см длины
Разрывная
нагрузка полос-
ки 50100 мм, Н
Воздухопрониц
аемость,
л/(м
2
с), при Δ
р=50 Па
Изгибоустойч
ивость
Вид
изделия
Основа
Уток
Основа
Уток
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10
Сукно № 2, арт.20,
ГOCT 6986-69 (шерсть
+ капрон)
340
1,5 228
147
420
300
50
Х
Полотно
Ткань ЧШ, арт. 21,
саржа 2/2
495
2,4
116
108
620-720
360-610
80 Х То же
Ткань нитрон Н, арт.
133, ТУ РФ 5509-72
430
1,6
109
91
960
600
110 Х То же
Ткань ЦМ, арт.83, ТУ
17 РФ 41-47-70 (шерсть
80% + капрон 20%),
саржа 2/2
500
2,3
106
100
890-920
400-600
150 Х Рукава
Ткань лавсан, ТУ 17 РФ
8174-75
420
1,4
218
162
1710
654
90
Х
Л-3, арт.
216- ру-
кав
Л.4,
арт.217-
полотно
Ткань лавсановая
фильтровальная, арт.
86033, ТУ 17 УССР
3238-78
316
1,0
326.
159
2400
1300
180
Х
Полотно
Двухслойная ткань лавсан, арт. 5468, ТУ 17
РФ 8053-75
940
2,6
184
154
2500*
2000*
67
Х
Полотно
Стеклоткань РСФ (Б)-0,
ГОСТ 15974-70,
алюмоборосиликатная
392
0,37
200
450
1600**
1000**
100-
180
П
Рукав
подбираемые к каждому процессу очистки газов персонально.
Выбор типа ткани зависит от свойств текстильных волокон, из которых
изготавливаются фильтровальные ткани (смотри таблицу № 8).
Основные свойства фильтровальных тканей
Таблица № 7
23
Стеклоткань ТСФ (Ш)-0,
ТУ 6-11-252-73, уток
штапельный,
4-ремильный сатин
600
0,65
200
150
1700**
600**
160
П
Полотно
Стеклоткань ТСФТ-2-0,
ТУ 6-11-261-73, саржа
3/1
600
0,55
200
110
1750**
750**
90 П Полотно
Стеклоткань ТСФР
(Б)7с, ГОСТ 10146-74,
саржа 2/2, алюмомагне-
зиальная
385
0,33
200
150
2000**
1000**
75 П Рукав
Стеклоткань ТСФТ-2СГФ, ТУ 6-11-375-76,
покрытие силиконграфит-фторопластовое,
саржа 3/1
610
0,55
200
110
1750**
750**
200 У То же
Ткань оксалоновая
ТТО-3, ТУ 6-06-31-124-
76, саржа 2/2, арт. В-903
510
0,7
120
100
4200**
3280**
110
Х
Полотно
Нетканый холстопрошивной лавсан,
ТУ 17 РСФСР 7043-74
500 - -
-
700 по
длине
1300 по
ширине
75 Х То же
Войлок иглопробивной,
ТУ 17 413-77, лавсан
арт. 201-Э
600
2,0 - -
1140**
550**
140
Х
Войлок иглопробивной
с каркасом, лавсан
ТУ 17-14-45-77, арт.
931521
460
2,5 - -
1000**
760**
140
Х
* Для полоски 50200 мм; Х – хорошая; У – удовлетворительная; П –
плохая, О – очень.
** Для полоски 25100 мм.
24
Таблица № 8
Исхо
дный
пол
имер или
сырье
Назв
ание
волокна Пло
тность,
кг/м
3
Термосто
йкость, °С
Химич
еская сто
й-
кость в
раз
личных
средах
Гор
ючесть
Про
чность
на разрыв, МПа
Разрывное удлин
ение, %
Стойкость к ист
иранию
Влаг
оемкость,
%, при 20
0
С
при дли
тел
ь-
ном воздей
ствии
при
кратко-
временном воз
действии
Кисло
ты
Ще
лочи
Окис
ляю
щие
аге
нты
Раство
рители
при
=65%
при
=90
95%
Целлюлоза
Протеины
Полиамид
Хлопок
Шерсть
Капрон
Номекс
1520
1320
1140
1380
65-85
95-100
80-90
220
90-95
120
120
260
ОП
У
ОП
У
X
ОП
ОХ
ОХ
У
У
У
X
ОХ
Х
X
X
Да
Да
Да
Нет
360 – 530
130 – 200
450 – 600
400 – 800
7-8
30-40
18-32
14-17
У
У
ОХ
ОХ
7-8,5
13-15
3,5-4,5
-
24-27
21,9
7-8,5
-
Полиэфир
Полиакрилонитрил
Лавсан
Нитрон
1380
1170
130
120
160
150 X X-У
У-П
У X X
X
Да
Да
450 – 700
300 – 470
15-25
15-17
ОХ У 0,4
0,9-2
0,5
4,5-5
Полиолефин
Поливинилхлорид
Полипропилен
Хлорин,
ацетохлорин,
ПВХ
920
13801470
85-95
65-70
120
80-90
ОХ
ОХ
ОХ
ОХ
X
ОХ
X
У-Х
Да
Нет
440 – 860
180 – 230
22-25
15-30
ОХ
ОПП
0
0,17-0,3
0
0,7- 0,9
Политетрафторэтилен
Фторопласт,
полифен
2300
220
270
ОХ
ОХ
ОХ
ОХ
Нет
350-400
50
У-П
0
0
Полиоксидиазол
Оксалон
-
250
270
Х - -
- - -
- X -
-
Алюмоборосиликатное стекло
Стеклянное
волокно
2540
240
315 X У-П
ОХ
ОХ
Нет
1660-3000
3-4
ОП
0,3
-
Основные свойства текстильных волокон, применяемых для фильтровальных тканей
25
2.3. Аэродинамическое сопротивление тканевых фильтров
T
P
пылир
PРP
рег
пыли
P
Аэродинамические параметры чистых фильтровальных тканей характери-
зуются воздухопроницаемостью – это расход воздуха на единицу поверхности
фильтровальной ткани при определенном перепаде давления
ном 50 Па. Воздухопроницаемость выражается в размерности м3/м
2
л/м
с и численно равна скорости фильтрации (таблица №7).
, обычно рав-
2
мин или в
По мере роста запыленности ткани ее аэродинамическое сопротивление
возрастает. Расход газа через фильтр при достижении сопротивления, равного
по величине статическому напору вентилятора, снижается при этом Р
фильтра
остается постоянным, а расход газа продолжает уменьшаться. Для поддержания
производительности фильтра при заданном значении Р
фильтра
ткань регенери-
руют. После определенного периода работы фильтра с чередованием циклов
фильтрации и регенерации остаточное количество пыли в ткани стабилизируется, оно соответствует, так называемому, равновесному пылесодержанию ткани
или остаточному сопротивлению равномерно запыленной ткани Рр. Значения
этих величин зависят от типа фильтрующего материала, размеров и свойств
пылевых частиц, относительной влажности газов, метода регенерации и других
факторов. На фильтрацию в рукавные фильтры рекомендуется подавать газ с
температурой выше точки росы.
Аэродинамическое сопротивление тканей постоянно изменяется во времени в следующих пределах: от остаточного сопротивления равновесно запыленной ткани Рр до заданного сопротивления перед регенерацией Р
рег
.
, [Па] (39)
где
- сопротивление слоя пыли, накопленного в ходе фильтрации
газа до регенерации.
Для оценки аэродинамического сопротивления фильтровальных тканей, а
также для выбора оптимального диапазона устойчивой работы фильтра на кон-
кретной системе требуется проводить промышленные испытания.
Расчет рукавных тканевых фильтров при выбранной фильтровальной
ткани сводится к определению общей поверхности фильтрации F
, числа сек-
ф
ций или фильтров, причем желательно выбирать стандартно выпускаемые
фильтры, поверхность фильтрации которых указана в каталоге «Газоочистное
оборудование» [2].
Наибольшее распространение получили схемы очистки газа от пыли, где
рукавные фильтры обычно устанавливаются после циклонов, и те и другие аппараты работают под небольшим разряжением, т.к. вентилятор желательно
устанавливать на чистом газе, т.е. после рукавного фильтра.
26
2.4. Пример расчета стандартного рукавного фильтра
..ун
г
G
раб
P
г
H
C
Ч
вол
d
g
G
g
GG
F
ур
г
ур
пр
ур
г
6060
..
....
..ур
пр
G
K
G
G
ур
г
ур
пр
6
2,1
..
..
K
G
GG
ур
г
ур
г
ур
г
6
2,1
..
....
2.4.1. Исходные данные для расчета
Рассчитать и подобрать по каталогу [2] рукавный фильтр для очистки
вентиляционных газов от пыли. Рукавный фильтр установлен в технологиче-
ской линии после батарейного циклона, где проведена грубая очистка газа.
Объем отходящих газов
, [нм3/ч]
Химический состав газа, [%об]
Температура газа t, [С]
Рабочее давление внутри фильтра
, [Па]
Динамическая вязкость газа
, [Пас]
Дисперсный состав пыли после очистки газа в циклоне, [в долях]
Диаметры улавливаемых частиц, [мкм]
Концентрация пыли на входе в фильтр
ходе из циклона), [г/м3]
Плотность твердых частиц пыли
, [кг/м3]
Необходимо подобрать тип фильтрующей ткани и основные ее характе-
ристики:
- удельная газовая нагрузка на единицу площади фильтрующей ткани g,
[м3/м
2
мин]
- диаметр волокна фильтрующей ткани
2.4.2. Расчет рукавного фильтра
2.4.2.1. Определяем объем газа, поступающего в фильтр при заданном
давлении и температуре по уравнению (14).
2.4.2.2. Определяем необходимую площадь фильтрующей поверхно-
сти
(т.е. концентрация пыли на вы-
, [мкм].
, [м2] (40)
где
- объем газа, необходимый для продувки [м3/ч].
Объем продувочного газа определяется в зависимости от конструкции
фильтра.
Если фильтр цилиндрический, например, шестисекционный. Пять секций
работают на фильтрацию газа от пыли, а одна на продувку
, [м3/ч] (41)
, [м3/ч] (42)
27
Если фильтр с импульсной продувкой, т.е. поочередно продуваются каж-
K
m
G
GG
ур
г
ур
г
ур
г
2,1
..
....
ст
F
рукрукрукава
НDF
рукава
ф
ст
ф
F
FFn
ст
ф
ур
г
г
F
G
W
3600
..
22.077.0
23
3
kk
k
St
StSt
St
k
RRe,
0625.02
Re,
Re
R
R
дый ряд рукавов, то
, [м3/ч] (43)
где m – число рядов одновременной продувки,
К – число продувок в час.
2.4.2.3. По каталогу «Газоочистное оборудование» [2] подбирается:
- марка рукавного фильтра
- поверхность его фильтрации
, [м2]
- количество секций
- число рукавов и их расположение
- диаметр и высота рукава [м]
- метод регенерации
Уточняется рабочая поверхность фильтрации выбранного рукавного
фильтра. Изменить поверхность фильтрации возможно за счёт съёма части ру-
кавов.
Поверхность одного рукава
[м2] (44)
Количество рукавов, которые можно заглушить
(45)
2.4.2.4. Определяем рабочую скорость фильтрации газа
, [м/с]
Определяем эффективность очистки газа от пыли в выбранном рукавном
фильтре, сначала за счет действия инерционных сил, затем с учетом эффекта
касания или зацепления.
2.4.2.5. Расчет фракционной степени очистки газа от действия инер-
ционных сил.
Критерий Стокса для каждой фракции пыли определяется по зависимости
(35), а степень фракционной очистки газа от инерционных сил, действующих на
частицу пыли, по (36).
в долях
фекта зацепления для каждой фракции
2.4.2.6. Определяем степень очистки газов от пыли, в результате эф-
(уравнение (33)).
,
Рассчитываем критерий Рейнольдса
28
г
гволг
dW
Re
,
R
вол
m
d
d
R
RSt
k
Re,
111
n
1i
i
Ф
Ф
i
№
п/п
Средний
диаметр
частиц
фракций,
m
d
Фракционный
состав до
очистки,
н
Ф
Фракционная
степень
очистки газа
Колич.
пыли
до
очистки
в газо-
вом по-
токе
G
н
Колич.
пыли
после
очистки
газа
Gк
Фракционный
состав пыли
после очист-
ки
к
Ф
-
мкм
доли
доли
г/с
г/с
доли
1
2
3
4
5
Итого - 1,0
н
G
к
G
1,0
Определяем параметр
для каждой фракции пыли
2.4.2.7. Определяем суммарную степень очистки газа от пыли по
фракциям (уравнение (37)).
2.4.2.8. Рассчитываем суммарную степень очистки газа от пыли
(уравнение (38)).
,
2.4.2.9. Определяем количество пыли по фракциям в газовом потоке до и
после очистки газа аналогично пункту 1.4.2.8. для батарейного циклона (уравнения 20-22).
2.4.2.10. Определяем общий коэффициент очистки газового потока от пы-
ли в рукавном фильтре и дисперсный состав пыли после очистки (пункт 1.4.2.9
и 1.4.2.10).
2.4.2.11. Полученные значения величин заносим в таблицу № 9 и вычер-
чиваем эскиз рукавного фильтра.
Таблица № 9
29
3. ОЧИСТКА ГАЗОВ В ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЕ
2,16,0
фактор
F
8000020000 U
1
2
1
ln
R
R
REU
oo
d
R
d
H
REU
oo
1
1
2
ln
3.1. Принцип действия электрофильтров
Осаждение твердых или жидких взвешенных частиц в электрофильтрах
происходит под действием электрических сил, возникающих в электрическом
поле высокого напряжения. Газ, проходящий через электрическое поле, ионизируется. Частицы пыли получают заряд от ионов газа и движутся к заземленному осадительному электроду. Попав на заземленный уловитель, твердые частицы прилипают и разряжаются. Когда осадительный электрод обрастает слоем твердых частиц, они стряхиваются под воздействием вибрации, пыль соби-
рается в бункере и выводится из электрофильтра.
Частицы получают заряд в электрофильтре в поле коронного разряда.
Ионизационные процессы при коронном заряде сосредоточены в узкой области
вблизи короны, где напряженность поля наибольшая. В зоне ионизации присутствуют положительные ионы и электроны, которые при выходе из зоны ионизации превращаются в отрицательные ионы. Положительные ионы быстро разряжаются в зоне коронирующего электрода. Во внешней зоне коронного разряда присутствуют только отрицательные ионы, которые сообщают твердым
взвешенным частицам электрический заряд, заставляющий их двигаться под
действием поля в направлении, перпендикулярном потоку газа со скоростью,
называемой скоростью дрейфа частиц WD.
Для создания коронного разряда (синего свечения) необходимо высокое
критическое напряжение Uo (B) и определенная критическая напряженность
электрического поля Eo (В/м). С ростом запыленности газа критическая напряженность электрического поля должна возрастать, поэтому в электрофильтр
должен поступать газ с запыленностью не более 90 г/м
3
газа и с размером ча-
стиц пыли не более 20 мкм. В противном случае пыль может снова попасть в
поток газа как при встряхивании осадительных электродов, так и за счет уноса.
Толщина слоя пыли на осадительном электроде обычно составляет 1-2 мм.
На степень очистки газа от пыли оказывает влияние скорость газа: чем
она меньше, тем выше степень очистки. Рекомендуется принимать скорость газа в диапазоне
.
К электрофильтру обычно подводят напряжение постоянного тока
В. Оно должно быть несколько больше критического напряже-
ния U
, при котором происходит коронный разряд, но ниже возможности обра-
o
зования между электродами дуги.
Uo можно рассчитать:
- для трубчатого электрофильтра
- для пластинчатого электрофильтра
[В], (46)
[В], (47)
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]