3. Технологический расчёт рукавного фильтра

ПРИМЕР.Рассчитать рукавный фильтр из ткани "нитрон", предназначенный для очистки газов агломерационных машин свинцового производства, приняв следующие данные:

- расход газа перед фильтрами V₀=100000 м³/ч;

- температура газа, охлаждённого в поверхностных холодильниках t=150 °С;

- динамический коэффициент вязкости при рабочих условиях =23,1^.10^-6Н^.с/м²;

- барометрическое давление р_бар=101325 Па;

- избыточное давление перед фильтром р=30 Па;

- концентрация пыли в газе перед фильтром z₁=7,5 г/м³;

- средний размер частиц d_m=1 мкм;

- плотность частиц пыли _п=5500 кг/м³;

- пористость ткани _т=0,83;

- пористость пылевого слоя _п=0,85;

- максимально допустимый перепад давления на фильтр p=1 кПа.

(Разместить схему аппарата)

РАСЧЁТ.1. Принимая по таблице 1.1 допустимую температуру газа для ткани "нитрон" равной t_т=130°С, определяем присос воздуха V_вс температурой 30°С перед фильтром, необходимый для охлаждения газа V_гс t_г=150°С до t_см=130°С:

.

2. Полный (ориентировочный) расход газа на фильтрацию с учётом присоса воздуха на охлаждение грязного газа и воздуха обратной продувки, поступающего в газопровод грязного газа (принимаемого в первом приближении равным 25% количества газа, подводимого к фильтру; K₂=0,25) составит, м³/с:

3. Объёмный расход газа, идущего на фильтрацию, при рабочих условиях, м³/с:

.

4. Необходимая фильтрующая поверхность при скорости фильтрации 0,015 м³/(м^2.с) составит, м²:

.

5. Выбираем для установки два 20-секционных фильтра УРФМ с площадью фильтрации 2300 м²каждый. Учитывая, что в каждом фильтре одна секция (115 м²) будет находиться на регенерации, активная поверхность фильтрации равна

2^.2300-2^.115=4600-230=4370 м²,

что близко к полученной по расчету.

6. Фактическая скорость фильтрации, м³/(м^2.с):

7. Определяем вспомогательные коэффициенты A и B:

.

.

8. Определяем величину сопротивления слоя ткани, Па:

.

9. Задаваясь предельным общим сопротивлением p_п=1000 Па, находим величину сопротивления пылевого слоя, Па:

.

10. Определяем необходимую при заданных условиях продолжительность межрегенерационного периода, с:

.

4. Технологический расчёт скруббера Вентури

ПРИМЕР. Требуется рассчитать для очистки мартеновского газа скоростной пылеуловитель в составе трубы Вентури, инерционного аппарата (бункера) и центробежного скруббера по следующим исходным данным:

- влагосодержание газа f₁= 50 г/м³;

- количество газа V₀=80000 м³/ч; =80000/3600=22,22 м³/с;

- температура газа, поступающего в газоочистку, t=250 °С;

- запылённость газа z₁=4 г/м³;

- разрежение перед трубами Вентури р=3000 Па;

- барометрическое давление р_бар=101325 Па;

- состав сухого газа: 20 % СО₂; 70 % N₂и 10 % О₂;

(объёмные доли компонентов: b_СО2=0,2; b_N2=0,7; b_О2=0,1);

- молекулярная масса компонентов газовой смеси:

М_СО2=44; М_N2=28 и М_О2=32;

- требуемая конечная запылённость газа z₂=90 мг/м³;

- температура воды, подаваемой в аппараты, t_1В=30С.

(Разместить схему аппарата)

РАСЧЁТ. Находим требуемую эффективность пылеуловителя:

=(z1 - z2 )/ z1 = (4000 - 90) : 4000 = 0,977.

Число единиц переноса определяем по формуле (6.3):

Nр= ln [ 1 : ( 1 - 0,977 ) ] = 3,77.

Из формулы (6.4) находим значение удельной энергии К_Т. Значения А и В приняты по приведённым ранее данным (таблица 6.1.):

,

откуда К_Т= 8846 кДж/1000 м³.

С учётом формулы

,

где V_вл - объёмный расход влажного газа при рабочих условиях;

V_{0. сух}- объёмный расход сухого газа при нормальных ус-

ловиях;

t - температура газа, °С;

f - влажность газа, кг/м³;

p_бар- барометрическое давление, Па;

p - избыточное давление (разрежение) газа, Па;

рассчитываем количество газа, поступающего в трубы Вентури при рабочих условиях:

м3/с

Приняв удельный расход воды m=V_В/V₁=1^.10^-3м³/м³, или 1 л/м³, находим общий расход воды на трубы Вентури.

VВ= m.V1=1.46,59=46,59 л/с.

Рассчитываем гидравлическое сопротивление скруббера Вентури из формулы (6.1), приняв давление воды p_В=300000 Па:

p = KТ - pВ . m=8846 - 300000.1.10-3=8546 Па.

Плотность сухого газа при нормальных условиях на входе в трубу Вентури находим (с учётом соотношений (Б.4) и (Б.7) из приложения Б) по формуле:

0=(1/22,4).(МСО2.bСО2+ МN2.bN2+ МO2.bO2)

0=(1/22,4).(44.0,2+28.0,7+32.0,1) = 1,41 кг/м3.

Рассчитываем температуру газа на выходе из трубы Вентури по формуле (6.19):

,

t2=(0,133 - 0,041.1).250 + 35 = 58°С.

Находим влагосодержание газа на выходе из трубы Вентури, пользуясь диаграммой h - x (см. рисунок А.1 приложения А):

кг/кг.

Из точки на диаграмме h-x, характеризуемой параметрами x₁=0,035 кг/кг и t₁=250°С, проводим линию h=const до пересечения с изотермой t₂=58°С и, опустив перпендикуляр из полученной точки, найдем

x2=0,11 кг/кг, тогда f2=x2.0=0,11.1,41=0,155 кг/м3.

Находим влагосодержание газа на выходе из трубы Вентури расчётным (более точным) путём. Для этого определяем энтальпию влажного газа на входе в трубу Вентури по формуле

= =1,01.103.250+0,035.103(2493+1,97.250)=357.103 Дж/кг,

где кг/кг.

Так как процесс в трубе Вентури идет при постоянной энтальпии, то влагосодержание на выходе из трубы Вентури x₂и f₂при температуре t₂можно определить по формулам

кг/кг;
f2=x2 0кг/м3:

x2=(357.103-1,01.103.58,0)/[(2493+1,97.58,0).103]=0,114 кг/кг;

f2=0,114.1,41=0,161 кг/м3;

Определённое по h-x диаграмме значение влагосодержания x₂ отличается от расчётного не более чем на 3,5 % (в дальнейших расчётах использовано значение x₂найденное по h-x диаграмме).

Находим плотность газа при рабочих условиях на выходе из скруббера Вентури по формуле:

кг/м3.

Находим количество газа на выходе из трубы Вентури:

= м3/с = 117576 м3/ч.

Размеры инерционного пыле- и каплеуловителя (бункера) определяем по скорости в его поперечном сечении v_Б=2,5 м/с:

м.

Высоту цилиндрической части бункера принимаем Н_Б=4,3 м.

Гидравлическое сопротивление бункера рассчитываем, приняв H_Б=80:

Па.

Выбираем для установки центробежный скруббер типа МП-ВТИ и находим его диаметр. Скорость газа в цилиндрической части скруббера принимаем v_скр.к.у=4,5 м/с:

м.

Предусматриваем стандартный скруббер диаметром 3300 мм и рассчитываем действительную скорость газа в нём:

м/с.

Для рассматриваемого скруббера

Нскр.к.у.=3,8.Dскр.к.у=3,8.3,3=12,54 м.

Определяем гидравлическое сопротивление скруббера-каплеуловителя при _скр.к.у=34 по формуле:

Па.

Гидравлическое сопротивление труб Вентури составит

ртв=р -рБ-рскр.к.у=8546 - 240 - 238=8068 Па.

Рассчитываем скорость газа в горловине трубы Вентури по формуле (6.13):

.

Предварительно определяем _жпо формуле (6.6)

=0,630,15(0,001)-0,3=0,75.

Подставляя (6.6) в (6.13) получим

=

м/с.

Определяем геометрические размеры трубы Вентури. Для обеспечения равномерного орошения трубы Вентури через одну центрально расположенную форсунку принимаем по каталогу стандартную трубу с диаметром горловины D₂=240 мм и рассчитываем число труб Вентури, используя формулу

откуда шт.

Приняв пять труб Вентури, уточняем скорость газа в горловине трубы Вентури и удельный расход орошающей жидкости, обеспечивающий требуемые затраты энергии на очистку газа р_ТВ:

м/с;

из выражения (6.13) с учётом (6.6) получим

=

л/м3.

Рассчитываем диаметр входного сечения конфузора, приняв скорость газа в нём v₁=20 м/с:

м.

Диаметр выходного сечения диффузора при скорости газа в нём v₃=20 м/с составит:

м.

Находим длины отдельных частей трубы Вентури:

длина конфузора по формуле (6.14), если ₁=25°,

,

l1=(0,862 - 0,240)/(2tg(25/2))=1,403 м;

длина горловины по формуле (6.15)

,

l2=0,15.0,240=0,036 м;

длина диффузора по формуле (6.18)

,

l3=(0,772 - 0,240)/(2tg(6/2))=5,076 м.

Полная длина каждой трубы Вентури будет равна

l=l1 + l2 + l3=1,403 + 0,036 + 5,076=6,515 м.