Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сухая очистка газов от пыли. Примеры расчета аппаратов. Учебное пособие
.pdf
где
o
E
1
R
2
R
1
R
21R
2
R
50d
i
L
1000 LiI
.
52
г
р.у.
г
3600 W
G
F
акт
г
фактор
г
F
W
- критическая напряженность электрического поля, [В/м]
- радиус коронирующего электрода, [м]
- радиус осадительного электрода, [м]
Н - расстояние между пластинами в пластинчатом электрофильтре, [м]
d - расстояние между коронирующими электродами, установленными
между пластинами, [м]
С уменьшением
уменьшается критическое напряжение U
, поэтому
o
коронирующие электроды выполняются из тонкой нихромовой проволоки
мм.
Величины
и Н рекомендуются принимать 100-250 мм, а
мм.
Для каждого электрофильтра есть вольтамперная характеристика. На
рис.6 представлены рекомендации по выбору удельного тока короны на едини-
цу длины коронирующего электрода i. Величина
зависит от конструкции ко-
ронирующего электрода [9] и значения величины максимальной плотности тока
для различных коронирующих электродов представлены в таблице №10 [2].
Номинальный ток определяется по длине электрода
.
[А] (48)
где i – удельный ток короны на единицу длины коронирующего электро-
да, мА/м.
L – длина коронирующего электрода, м.
Для электрофильтра помимо вольтамперной характеристики важными
параметрами являются:
- активный объем V
акт
бывания запыленного газа в электрическом поле
3
(м
), величина которого зависит от времени пре-
Рекомендуется принимать
секунд.
- площадь активного сечения F
акт
2
(м
) зависит от скорости движения газа
Wг.
[м2] (49)
[м/с] (50)
31
LRF
oc
22
Тип коронирующего электрода
U
i
-
кВ
мА/м
Цилиндрический
3 мм
50
0,052
65
0,296
80
0,663
Штыковой
50
0,066
65
0,31
80
0,673
Игольчатый с шагом иголок
h = 20 мм
28,8
0,052
50
0,372
65
0,74
80
1,2
h = 40 мм
26,5
0,052
50
0,392
65
0,74
80
1,17
h = 60 мм
27,9
0,053
50
0,342
65
0,665
80
1,075
Рис.6. Вольтамперная характеристика коронирующего электрода, выполненно-
го из нихромовой нити (см [3,9]).
- площадь поверхности осаждения Fос для трубчатого фильтра равна
[м2] (51)
- гидравлическое сопротивление ΔР обычно не превышает 100-150 Па.
Таблица № 10
32
h = 80 мм
30,72
0,052
50
0,301
65
0,592
80
0,96
h = 120 мм
29,8
0,053
50
0,261
65
0,5
80
0,81
объемактивныйV
мощностьмаязатрачиваеN
N
акт
уд
999.0985.0
В качестве обобщенной характеристики электрофильтра используется
удельная мощность, подводимая к электрофильтру
[Дж/м
3
] (52)
Она обычно находится в диапазоне 360-1800 [Дж/м3].
К достоинствам электрофильтров следует отнести их высокую степень
очистки
, т.е. они могут чистить газ до концентрации пыли 5
мг/м3, высокую производительность от 10 тыс. м3/ч до 1 миллиона и низкое
гидравлическое сопротивление. Затраты энергии на очистку 1 тыс. м
3
газа по-
рядка 0,1-0,5 КВт.
К недостаткам эксплуатации электрофильтров следует отнести высокие
капитальные затраты в связи с установкой трансформаторов и выпрямителей
для получения постоянного тока высокого напряжения. В электрофильтрах
можно чистить газ от пыли, не создающей взрывоопасных концентраций. К
взрывоопасным пылям относятся пыли пластмасс и металлов: магния, алюми-
ния и цинка.
3.2. Классификация электрофильтров
По конструктивным признакам и условиям работы электрофильтры под-
разделяются:
- по направлению хода газа - на вертикальные и горизонтальные
- по конструкции осадительных электродов - на пластинчатые и трубча-
тые.
В пластинчатых электрофильтрах осадительные электроды выполняются
в виде параллельных поверхностей, набираемых из пластин определенного сечения, которые конструктивно значительно отличаются. В трубчатых электрофильтрах осадительные электроды выполнены в виде труб круглого, овального
или шестигранного сечения [3].
- по способу удаления пыли с электродов различают сухие и мокрые
электрофильтры.
В сухих электрофильтрах пыль с электродов удаляется с помощью меха-
низмов встряхивания – это ударно-молотковые, пружинно-кулачковые, магнитно-импульсные или вибрационные системы встряхивания, после чего пыль
осыпается в бункер и поступает в систему пылеудаления.
33
В мокрых электрофильтрах осевшие частицы смываются с электродов
2
2
exp1
RW
LW
г
D
водой. Электрофильтры разделяются на однозонные и двухзонные аппараты. В
однозонных электрофильтрах зарядка и осаждение частиц пыли производится в
одной конструктивной зоне. В двухзонных аппаратах зарядка и осаждение пыли идет последовательно в двух зонах: в зоне ионизации и в зоне осаждения.
Однозонные аппараты нашли более широкое применение, чем двухзонные.
В зависимости от количества последовательно расположенных электрических полей электрофильтры подразделяются на однопольные и многопольные (три, четыре, пять полей). В зависимости от числа параллельных аппаратов
электрофильтры могут быть одно- и многосекционные.
В зависимости от системы, в которой работают электрофильтры, и их
производительности они конструктивно значительно отличаются. С этой ин-
формацией можно ознакомиться в литературе [3-9]. Разработаны типоразмеры
серийно выпускаемых электрофильтров, которые представлены в каталоге [2].
Основными конструктивными элементами электрофильтра являются:
- система осадительных и коронирующих электродов, их конструктивное
решение смотри в литературе [3,9];
- корпус, где размещается система электродов;
- узлы подвода, распределения и отвода очищаемых газов;
- устройства для удаления уловленной пыли с электродов;
- устройства для вывода пыли из электрофильтра;
- узлы ввода в электрофильтр тока высокого напряжения (изоляторные
коробки).
3.3. Эффективность очистки газа в электрофильтре
На эффективность работы электрофильтров оказывает влияние:
- концентрация и дисперсность частиц пыли. При больших концентраци-
ях пыли может происходить затухание тока коронного разряда, это явление
называется запиранием короны, т.е. нужна предварительная очистка газа.
- удельное электрическое сопротивление. Низкоомные пыли (r 104
Омсм) плохо улавливаются и дают вторичный унос пыли. Высокоомные пыли
(r 1010 Омсм) образуют на осадительном электроде пористый слой и его не-
возможно удалить с электрода. Удельное электрическое сопротивление должно
быть в диапазоне r = 104 – 1010 Омсм.
- свойства газа: температура, влажность, плотность, химический состав.
Увеличение влажности газа увеличивает пробивное напряжение, т.е. электро-
фильтр работает более стабильно.
Для определения степени очистки газов в электрофильтрах Дейчем [3]
были предложены следующие уравнения:
для трубчатых электрофильтров
(53)
для пластинчатых электрофильтров
34
HW
LW
г
D
2
exp1
(54)
D
W
мкмd
m
1
г
m
D
dE
W
2
10118
2
9
iE 1,4
i
мкмd
m
1
г
D
CE
W
*211
1017,0
*
C
m
d
A
C
*
63,1A
510
ур
г
G
.
t
По данным уравнениям сложно подсчитать эффективность, т.к. нет
надежных уравнений для определения скорости дрейфа частиц пыли к осади-
тельному электроду.
В литературе предложены уравнения для приближенных расчетов
, ко-
торые по численным значениям совпадают с экспериментальными данными
представленными на рис.5.5. в литературе [3]
для частиц диаметром
[см/с], (55)
где Е – эквивалентная напряженность поля, [В/см].
Для вентиляционных газов (воздуха)
где
в [мА/м]
для частиц диаметром
где
коэффициент равен
Рекомендуется принимать
,
, (57)
[кВ/см],
, (56)
- длина среднего свободного пробега молекул газа, [см].
3.4. Пример расчета электрофильтра
3.4.1. Исходные данные для расчета
Подобрать по каталогу стандартный электрофильтр при условии:
Расход газа, поступающего на очистку
[м3/ч]
Химсостав газа % об.
Температура газа
Разряжение в электрофильтре Р
Начальная концентрация пыли в газе С
[С]
разр
[Па]
[г/м3]
Н
Дисперсный состав пыли [в долях]
Диаметры улавливания частиц [мкм]
F
фактор
по газу
Тип электрофильтра – трубчатый или пластинчатый
Конструкция и размеры осадительного и коронирующего электрода:
- для трубчатого электрофильтра R1 и R2 [м]
- для пластинчатого электрода R1, Н и d [м]
Критическая напряженность электрического поля Е
Время пребывания газа в электрическом поле
[с].
[В/м]
0
3.4.2. Расчет электрофильтра
3.4.2.1. Определяем критическое напряжение электрического поля, при
котором происходит коронный разряд уравнения (47) или (48).
35
Задаемся рабочим напряжением электрофильтра.
акт
V
3600
.
ур
г
акт
G
V
акт
F
г
ур
г
акт
W
G
F
3600
.
акт
акт
F
V
L
I
1000 LiI
65
100
13.1
акт
F
D
фильтра
верх
фильтра
низ
HLHH
акт
F
ур
г
уд
G
S
f
.
.
3600
с
м
м
3
2
труб
nLRS 22
пластин
nLaS
3.4.2.2. Определяем объем активной зоны фильтра
при заданном τ.
[м3] (58)
3.4.2.3. Определяем площадь активного сечения электрофильтра
, за-
даваясь скоростью движения газа через Fфактор.
[м2] (59)
3.4.2.4. Длина коронирующего электрода или активная высота поля.
[м] (60)
3.4.2.5. В зависимости от типа коронирующего электрода и рабочего
напряжения определяем рекомендуемую величину удельного тока короны iи
находим номинальный ток
(формула 48).
[А]
3.4.2.6. Определяем габаритные размеры электрофильтра. Если фильтр
трубчатый вертикальный, то площадь труб обычно составляет 65% по отноше-
нию к площади аппарата. Диаметр фильтра равен
[м] (61)
Высота трубчатого электрофильтра
H
низа фильтра
и H
верха фильтра
принимаются конструктивно. Если фильтр пла-
[м] (62)
стинчатый коробчатого сечения, то на площади активного сечения
щаются пластины (n
пластин
) длиной L. Конструктивно определяются габариты.
3.4.2.7. Находим удельную поверхность осаждения
(63)
где S - площадь поверхности осаждения осадительных электродов, м2.
Для трубчатого электрофильтра
[м2] (64)
Для пластинчатых электрофильтров
[м2], (65)
где а - ширина пластины, м; L - длина пластины, м.
разме-
36
3.4.2.8. По зависимостям (56) или (57) находим скорость дрейфа частиц
№
п/п
Средний
диаметр
частиц
фракций,
dm
Фракционный
состав до
очистки,
н
Ф
Скорость
дрейфа
частиц,
WD
Фракционная
степень
очистки газа,
Ф
Количество
пыли до
очистки,
G
н
Количество
пыли после
очистки,
Gк
Фракционный
состав до
очистки,
к
Ф
-
мкм
доли
м/с
доли
г/с
г/с
доли
1
2 3 4
Итого
1,0
-
н
G
к
G
1,0
WD для заданных dm. По уравнениям (54) или (55) определяем эффективность
очистки для трубчатого или пластинчатого электрофильтров. Результаты расчетов заносим в таблицу №11.
Таблица № 11
37
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и
воде. Изд. 2-ое. Химия, 1975.
2. Каталог «Газоочистное оборудование» ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ.
М.: 1988, 119с.
3. В.Н. Ужов, А.Ю. Вальдберг, и др. «Очистка промышленных газов от
пыли» М.: Химия, 1981, 392с.
4. А.И. Родионов, В.Н. Клушин «Технологические процессы экологиче-
ской безопасности». Калуга: Изд. Н. Бочкаревой, 2000, 800с.
5. Справочник по пыле – и золоулавливанию. Под общ. ред. А.А. Руса-
нова, М.: Энергия, 1975, 296с.
6. Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Соловьев Г.С. «Защита биосферы от
промышленных выбросов» М.: Химия, Колос, 2005, 392с.
7. Коузов П.А., Мальгин А.Д., Скрябин Г.М. «Очистка от пыли газов и
воздуха в химической промышленности» Л.: Химия. Ленингр. отд. 1982, 255с.
8. Калыгин В.Г. «Промышленная экология. Учебное пособие для сту-
дентов ВУЗов». М.: Изд.центр «Академия», 2004, 432с.
9. Ужов В.Н. «Очистка промышленных газов электрофильтрами». М.:
Химия, 1967, 344с.
10. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Учебное посо-
бие. Калуга: Изд-во Бочкаревой, 2003, тI,917с.
38
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]