9

Кількість газів після фільтрів

Qг′′ = Qг0 + Qпo + Qп′o ,

де Q'по — підсмоктування повітря на продувку у фільтрах, Qп′o = Q4 .

Температура газів після фільтрів

tг = 0, 25(tсум −tп) + tсум,

де tcум — температура газів після фільтрів, °С.

Кількість газів на виході з рукавних фільтрів за робочих умов

Qг = Qг′′(273 ++tсум)B0 . 273(B Pг )

Об’ємна продуктивність шнека, м3/г:

де D — діаметр гвинта шнека, м; S — крок гвинта шнека, м; n — обертова частота шнека, с–1; φ — коефіцієнт наповнення шнека.

Потужність двигуна, кВт:

N = ПV LW ρ, 367η

де L — довжина шнека, м; W — коефіцієнт опору (1,5…4); η = 0,86 — ККД урухомника.

3.1.4. Гідравлічне очищення

Якщо зволоження очищуваного газу не відіграє істотної ролі і відокремлювані від газу завислі тверді частинки не являють собою великої цінності, газ можна очищати промиванням його водою або якоюсь іншою рідиною в гідравлічних пиловловлювачах.

Барботажний спосіб. Найпростіший пристрій для промивання газу — барботер (рис. 3.5), який складається з герметично закритої посудини, — зі штуцерами для підведення чистої рідини і газу, а також для випускання рідини з пилом і відведення промитого газу. Газ підводять по трубі, розміщеній у рідині. Труба має кілька отворів, через які газ виходить через шар рідини у вигляді дрібних бульбашок і таким чином промивається. У міру забруднення рідину спускають через нижній штуцер і заливають нову порцію чистої рідини.

61

Інерційно-контактний спосіб. Капронову (інертну) сітку у вигляді перегородки встановлюють у посудині (рис. 3.6).

Газ

У трубу надходить запилений газ. В’язка рідина змочує сітку, і пил осідає на цій сітці. В’язка рідина також змиває осадок, і сітка таким чином очищається.

Гидромеханічений спосіб. Запилене повітря надходить у посудину з кошиком, що обертається, — ротор з прутків. Кошик змочується рідиною, запилене повітря осаджує на змочених прутках пил і виходить з посудини очищене (рис. 3.7).

Рис. 3.7

Очищення в скруберах. Скрубер (рис. 3.8) — це прямоточний циклон з водяною плівкою, що складається з вертикального металевого циліндра 2, який закінчується в нижній частині конусом 4 зі зливною трубою і гідравлічним затвором (мигалкою) 5. Для очищення агресивних газів циліндричну частину корпусу облицьовують бетоном або футерують керамічними плитками, укладеними на цементному розчині.

62

3.1.5. Електроочищення

Недолік описаних вище пилоосаджувальних пристроїв полягає у неможливості досягти високого ступеня очищення газів. В окремих випадках вони непридатні для очищення гарячих або хімічно агресивних газів. Електричний метод очищення найбільш досконалий. Ступінь очищення газів в електрофільтрах досягає 99…99,5 %.

Принцип очищення. Якщо пропускати газ із завислими в ньому частинками пилу через електричне поле, створене двома електродами, він іонізується. Завислі частинки отримують при цьому електричний заряд, за рахунок якого вони з певною швидкістю переміщуються у напрямку до електрода, заряд якого має протилежний знак (рис. 3.9).

Для проходження струму між двома роз’єднаними електродами, увімкненими в електричне коло, потрібно, щоб повітря між електродами було іонізоване. Іонізація — це процес розпаду нейтральної молекули на позитивно і негативно заряджені частинки (іони).

63

Рис. 3.9

Іонізація відбувається таким чином. Якщо в електричне коло помістити плоску пластинку 1 і пучок загострених стрижнів 2, то за певної напруги по колу протікатиме струм. Коли перепад напруги біля загострених кінців стрижнів перевищить на одиницю пробивну напругу газу, на невеликій ділянці біля кінців стрижнів, де повітряний шар виявився пробитим, молекули повітря розщеплюються на іони, заряджені позитивно і негативно. Під впливом сил електричного поля ці іони починають рухатися до протилежно зарядженого електрода і за рахунок набутої сили розщеплюють нейтральні молекули на іони, з якими їм доводиться стикатися. Отже, відбувається іонізація всього простору, внаслідок чого по колу протікає струм. Для електроочищення газів потрібно, щоб поле між двома електродами було неоднорідним. Таке поле може утворитися між електродами у вигляді двох концентричних циліндрів або у вигляді площини і циліндра.

З появою іонного розряду навколо поверхні стрижня виникає слабке голубувате світіння, що показує зону утворення позитивно і негативно заряджених іонів. Це світіння називають «короною», а відповідний іонний заряд — «коронний розряд». Електрод, навколо якого утворилася корона, має назву коронувальний. Електрофільтри живляться постійним струмом. Осадовий електрод приєднано до позитивного полюса, а до коронувального електрода підведено постійний струм негативного знака, тому що негативно заряджені іони, наприклад, повітря володіють в 1,37 разу більшою швидкістю переміщення, ніж позитивні.

Електрофільтри. Електрофільтри бувають трубчасті і пластинчасті. У трубчастих електрофільтрах (рис. 3.10), що застосовують для очищення газів з температурою до 450…500 °С, осадовими електродами слугують металеві труби круглого або шестигранного перерізу. Коронувальним електродом зазвичай слугує дріт, натягнений уздовж осі труби.

Очищувані гази, підведені знизу по трубі 8, надходять у труби 1 осадових електродів. Коронувальні електроди 2, 7 із дроту діаметром 1,5…2 мм, розміщені по осі труб 1 і підвішені до рами 5, яка спирається на ізолятори 6. Нижні кінці коронувальних електродів прикріплено до нижньої рами 9, установленої на ізоляторах 10.

64

одиницю довжини електродів у них менші.

У пластинчастих електрофільтрах осадові електроди мають вигляд площин, між якими розміщуються коронувальні електроди.

Залежно від напрямку руху газів пластинчасті електрофільтри бувають горизонтальні і вертикальні.

Основні переваги цих апаратів такі:

—ступінь очищення газів до 99,9 % і продуктивність від кількох метрів кубічних за годину до декількох мільйонів;

—найменший гідравлічний опір з усього відомого обладнання для очищення газів (перепад між тиском у вхідному і вихідному газоходах дорівнює 5…15 Па);

—працюють як за атмосферного тиску, так і за тиску, вищого або нижчого від атмосферного;

—концентрація завислих частинок в очищуваних газах може коливатися від десятих часток грамів на метр кубічний газу до 50 г/м3 і більше, а температура газів може досягати 500 °С і більше;

—очищення газів може бути як сухе, так і вологе;

—вловлюють частинки розміром від 10 мм до 0,01 мкм;

—можуть бути виготовлені з матеріалів, стійких до кислот, лугів та інших агресивних речовин;

65

—процес очищення газів можна повністю автоматизувати;

—витрати енергії на очищення газів значно менші, ніж під час застосування газоочисних апаратів інших типів.

Розрахування електрофільтрів. Відносна щільність газового потоку

де B0, t0 — барометричний тиск і температура газу за нормальних умов; tг — температура газу, °С; Pг — тиск газу, Н/м2.

Критична напруга електричного поля, В/м;

де D1 — діаметр коронyвальних електродів, м. Критична напруга коронувального електрода, В:

де Н — відстань між площинами осадового і коронувального електродів, м; d1 — відстань між коронувальними електродами, м.

Лінійна швидкість потоку корони, А/м:

де U — напруга, прикладена до eлектродів, В; U0 — критична напруга, В;

фіцієнт, який визначають за графіком. Динамічна в’язкість газового потоку, Нс/м2:

3

µ = ∑µ0 273++ C T 2 ,

T C 273

де µ =µ1 +µ2 +... +µn — сума в’язкостей компонентів газу; µ0 — в’язкість газу за нормальних умов; C — константа газу.

66

Молярна маса газового потоку, кг/моль:

де an — вміст у газах компонентів в об’ємних частках; Mn — молярна маса компонента газу.

Молярна маса газу

M = a1M1 + a2M2 +... + an Mn .

В’язкість газу

де напруженість електричного поля для пластинчастого електрофільтра

ε0 = 8,85 10−12 , Ф/м — діелектрична проникність вакууму; R — радіус

частинок, м.

Ступінь очищення газів

η =1 − e−ωn f ,

де f = VFS — питома поверхня осадження, м2/(м3·c); S — загальна площа

робочої поверхні, м2; V — швидкість руху газового потоку, м/с; F — активна площа перерізу фільтра, м2.

Фактична швидкість частинок в електричному полі вдвічі вища, ніж теоретична, тому одержані значення швидкостей зменшуємо вдвічі.

Фракційний ступінь очищення газів

67

Загальний ступінь очищення газів:

η = η100ф1Ф1 + η1002Ф2 +... + ηф100nФn ,

де Ф1, Ф2, Ф3 — фракційний склад суміші. Гідравлічний опір, Н/м2:

∆P = ξρδ22 ,

де ξ = ∆P — коефіцієнт гідравлічного опору до динамічного натиску;

Pдин

ρ — густина газів, кг/м3.

Густина газів за нормальних умов, кг/м3:

ρ0 = 22, 4 .

Густина газів у робочих умовах

ρ =ρ0 (B ± Pг+)273 , (273 tг)

де В — барометричний тиск, Н/м2; Pг — надлишковий тиск (+) чи вакуум

(–)у газоході чи в апараті, Н/м2; tг — температура газів, °C. Потужність двигуна, кВт:

N = UIcp Rф cos ϕ + N , 1,41ηе в

де U — амплітудне значення напруги, кВ; Icp = i0L — середнє значення сили струму, А; L — довжина коронувальних електродів; Rф = 1,2…1,5 — коефіцієнт форми кривої струму; cos φ = 0,70…0,75; ηe = 0,8 — КKД електродвигунa; Nв — потужність, витрачена на процес струшування електродів.

68