Розрахункова робота №10 «Розрахунок рукавного фільтра»

Очищення газу від пилу методом фільтрування найбільш ефективний для вловлювання дрібнодисперсних часток.

Найбільш розповсюдженою конструкцією апарата для очищення газу є рукавний фільтр.

У більшості випадків у рукавних фільтрах застосовують рукава діаметром 220 мм. Рукава виготовляють у виді безшовного циліндра довжиною від 1,45 м до 10 м (рисунок 10.1).

Рисунок 10.1 – Рукавний фільтр із регенерацією тканини зворотною продувкою стисненим повітрям

У якості матеріалів для виготовлення рукавів застосовують: вовну, бавовну, нітрон, скляні волокна, льон, віскозу, азбест.

Останнім часом одержали поширення синтетичні матеріали: поліпропілен, поліетилен, сульфон, оксалон.

Такі матеріали можна застосовувати для очищення газу при високій температурі і вологості.

ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ:

• Витрата газу: V=110 м³/с;

• Температура газу перед фільтром t_г=145˚C;

• Барометричний тиск Р_бар=101,3 кПа;

• Розрідження перед фільтром : Р_разр= -500 Па;

• Коефіцієнт динамічної в'язкості: μ₀=17,9∙ 10^-6 Па∙с;

• Щільність газу: ρ_г=13 кг/м³;

• Початкова запиленість газу: С_н=40 г/м³;

• Кінцева запиленість газу: С_к=10 мг/м³;

• Щільність часток пилу: ρ_ч=4000 кг/м³;

• Гідравлічний опір фільтра: р=1,4 кПа;

• Спосіб регенерації № 2;

• Тип пилу: возгон чорних металів;

• Середній діаметр часток пилу: d=3 мкм.

РОЗРАХУНОК

1. Газове навантаження фільтра (швидкість фільтрації):

, ,

де q_н - нормальне питоме навантаження, що залежить від типу пилу:

q_н = 1,2 - возгон чорних і кольорових металів, возгон активованого вугілля;

q_н = 1,7 - кокс, летюча зола, металопорошок, окисли металів;

q_н = 2,0 - глинозем, цемент, вугілля, вапняк, пил гірських порід;

С₁- коефіцієнт, що враховує спосіб регенерації:

№1: С₁=1,0 - імпульсна регенерація тканин;

№2: С₁=1,1- імпульсна регенерація не тканин;

№3: С₁=0,7-0,85 - зворотна продувка зі струшуванням;

№4: С₁=0,55-0,7- зворотна продувка;

С₂ - коефіцієнт, що враховує початкову запиленість газів:

С₂=0,8 при С=100 г/м³

С₂=0,9 при С=40 г/м³

С₂=1,0 при С=10 г/м³

С₂=1,1 при С=5 г/м³

С₃ - коефіцієнт, що враховує дисперсійний склад пилу:

d мкм	›100	50—100	10—50	3—10	‹ 3
С3	1,2—1,4	1,1	1,05	0,9	0,8

С₄ - коефіцієнт, що враховує вплив температури газу:

tг,˚С	20	40	60	80	100	120	140	160
С4	1,0	0,9	0,84	0,78	0,75	0,73	0,72	0,70

С₅ - коефіцієнт, що враховує вимоги до якості очищення (ступеня очищення):

С₅=1 при С_к>30 мг/м³

С₅=0,95 при С_к<10 мг/м³

Газове навантаження для прийнятих умов складе:

q_ф=1,2∙ 1∙ 0,9∙ 1,1∙ 0,72∙ 0,951=0,84 м/хв

2. Повний гідравлічний опір фільтра:

∆Р= ∆Р_корп+∆Р_{фільтра}

Попередньо визначаємо щільність газу при робочих умовах:

кг/м³

звідси:

Па,

де ζ – коефіцієнт гідравлічного опору корпуса фільтра;

W_вх=8 м/с – прийнята швидкість газу на вході у фільтр.

Опір фільтра визначається:

∆Р_{фільтра}=∆Р-∆Р_корп=1400-56=1344 Па

3. Коефіцієнт динамічної в'язкості при робочих умовах:

Па∙ с.

де С=124 – поправочний коефіцієнт, що чисельно дорівнює віртуальній температурі.

4. Тривалість періоду фільтрування між двома регенераціями:

с,

де А, В – коефіцієнти, значення яких наведені у таблиці 10.1.

Таблиця 10.1 – Залежність коефіцієнтів А і В від діаметра частки

d,мкм	А, м	В, м/кг
10-20	(1100-1500)10-6	(6,5-16)109
2,5-3	(2300-2400)10-6	80∙109
0,5-0,7	(3000-5000)10-6	330∙ 109

4. Кількість регенерацій протягом 1години:

, 1/год,

де τ_р=40с – тривалість процесу регенерації (стандартна).

4. Витрата повітря на регенерацію, приймаючи, що швидкість зворотнього продування дорівнює швидкості фільтрування:

м³/с.

4. Необхідна фільтровальна площа складе:

м².

Вибираємо фільтр марки ФРО-2000-2 з таблиці 10.2 (стандартні рукавні фільтри).

Характеристика фільтра:

• фільтруюча поверхня: 20520 м²;

• кількість рукавів: 2160;

• кількість секцій: N_с=10;

• висота рукавів: 10 м;

• діаметр рукава: 300 мм;

• маса фільтра: 540 т.

Поверхня однієї секції:

м².

4. Перевірка вибору установки (фільтра).

8.1 Площа фільтрування F_ф, що відключається на регенерацію протягом 1 години:

м².

8.2 Уточнена кількість повітря, що витрачається на зворотну продувку:

V_p=W_ф·n_p∙τ_p∙N_c∙F_c=0,014∙ 21∙ 40∙ 10∙ 2052=241315 м³/год.

8.3 Остаточна площа фільтрування:

м².

Розрахункова площа фільтрування відповідає площі фільтрування обраного рукавного фільтра.

Таблиця 10.2 - оо Стандартні фільтри типу ФРО

Тип фільтра ФРО	Фільтровальна площа, Fф,м2	Кількість секцій, Nc	Висота рукава, м	Діаметр рукава, мм	Габаритні розміри LxBxH
1650-1	1688	8	8	200	6,6х8,6х13,8
2500-1	2530	12	8	200	9,6х6,8х13,8
4100-2	4104	8	12	300	12,6х9,8х16,2
5100-2	5130	10	8	300	15,6х9,8х16,2
6000-2	6156	12	10	300	18,6х9,8х16,2
7000-2	7182	14	10	300	21,6х9,8х16,2
8000-2	8208	16	10	300	24,6х9,8х16,2
20000-2	20520	10	10	300	30,4х21х22,6
24000-3	24624	12	10	300	36,4х21х22,6
1250-1	1266	6	8	200	5,1х6,8х3,8

Дані для розрахунку наведені в додатку П.