«Экология металлургического производства» Домашнее задание №6

«Расчет рукавного фильтра»

Выбрать и рассчитать рукавной фильтр из ткани лавсан, предназначенный для очистки газов печи, при следующих исходных данных: расход газа при нормальных условиях V_ог= 125000 м³/ч, температура газа перед фильтром Т_г=145 ⁰С, барометрическое давление Р_бар=300 Па, динамический коэффициент вязкости и плотность газа при нормальных условиях, соответственно: μ₀=17,9 Па с (при ^oС=124), ρ_0г=1,3 кг/ м³. Концентрация пыли в газе перед фильтром при нормальных условиях z₀ = 13,3 г/м³, средний размер частиц пыли d_m = 3 мкм, плотность частиц пыли ρ_n = 5500 кг/ м³. Гидравлическое сопротивление фильтра не должно превышать ∆р=1,4 кПа.

Решение:

1. Принимая допустимую температуру газа для ткани лавсан равной 130⁰С (const), определяем поднос воздуха V_в с температурой Т_в = 20 ⁰С перед фильтром, необходимый для охлаждения газа с Т_г=145⁰С до Т_г=130⁰С:

V_ов= V _ог ((Т_г-Т_г): (Т_г-Т_в)), V_ов= V _ог ((145-130): (130-20)=0,136 V _ог (если заданная температура меньше 130 ⁰С, то пункт расчета 1 и 2 не делаем, а если заданная температура выше 130 ⁰С, то пункт расчета 1 и 2 делаем).

2. Полный расход газа, идущего на фильтрование, при нормальных условиях, м³/ч:

V_ог = V _ог+ V_ов= V _ог+0,136 V_ог = 125000+0,136 125000 = 142000.

3 Полный расход газа, идущего на фильтрование, при рабочих условиях, м³/ч:

V_г = V _ог = 142000 · = 210242.

4. Запыленность газа перед фильтром при рабочих условиях, г/ м³:

z`= = (13,3 125000):210242=7,9.

5. Допустимая газовая нагрузка на фильтр (скорость фильтрации) в данных условиях может быть определена по формуле их источника (1), м³/м² мин:

g`=g<sub>н</sub> с<sub>1</sub> с<sub>2</sub> с<sub>3</sub> с<sub>4</sub> с<sub>5</sub>; g`=1,2 0,7 1,04 0,9 0,7251=0,57 (const);

(W_ф=0,0095 м/с) (const)

6. Полное гидравлическое сопротивление фильтра складывается из сопротивления корпуса ∆р_к и сопротивления фильтровальной перегородки ∆р_ф:

∆р=∆р_к+∆р_ф.

7. Плотность газа при рабочих условиях , кг/м³;

ρ_г = ρ_ог = 1,3 = 0,88

8. Гидравлическое сопротивление корпуса фильтра, Па:

∆р_к=(ξ W_вх² ρ_г): 2= (2 · 8² · 0,88) :2=56.

W_вх- скорость газа при выходе в фильтр: принимаем W_вх=8 м/с; ξ_вх- коэффициент сопротивления принимаем равным 2.

9. Сопротивление фильтровальной перегородки ∆р_ф складывается из сопротивления запыленной ткани ∆р₁ и сопротивления накапливающегося слоя пыли ∆р₂. Постоянные фильтрования принимаем в соответствии с данными практики:

А=2300 10⁶м^-1; В=80 10⁹ м/кг (const)

10. Динамический коэффициент вязкости газа при рабочих условиях Па с:

μ=

μ =17,9 10^-6 ((273+124): (423+124)) (423:273)^1,5=25 10^-6, (где Т_абс = Т_г +273), (с = 124 = const)

11. Гидравлическое сопротивление собственно фильтровальной перегородки при ∆Р = 1,4 кПа равно, Па:

∆р_ф = ∆Р - ∆Р_к=1400 – 56 = 1344.

12. Продолжительность периода фильтрования между двумя регенерациями, сек:

t_ф= ;

t_ф=(1344:25 10^-6 9,5 10^-3-2300 10⁶):( 80 10⁹ 9,5 10^-3 7,9 10^-3)=560. (w_ф = 9,5·10^-3 = const)

13. Число регенераций в течение одного часа:

n_р= 3600:( t_ф+ t_р)=3600:(560+40) = 6,

где t_р = 40 сек - продолжительность процесса регенерации (это значение задаем).

14. Расход воздуха, идущего на регенерацию, рассчитываем с учетом того, что скорость обратной продувки равна скорости фильтрования, м³/ч:

v`_р = (v_г n_p t_р):3600 = (210242 6 40):3600 = 14016.

15. Предварительно определяем необходимую фильтровальную площадь, м²:

F_ф = (v_г+ v`<sub>p</sub>): 60 g`= (210142+14016):60 0,57 = 6557.

16. Выбираем с запасом 10 - 15% по площади фильтр ФРО-7000 с поверхностью фильтрования F=7185 м², состоящий из N_с = 14 секций с поверхностью фильтрования каждой по F_c = F:N_c = 513 м² (Приложение 7).

17. Площадь фильтрования F^р_ф=(N_c F_c n_p t_p): 3600 = (14 513 6 40):3600 = 479.

18. Уточненное количество воздуха, расходуемое на обратную продувку в течение часа, м³/ч:

V_р = N_c F_c n_p t_p w_ф = 0,0095 6 40 14 513 = 16375.

19. Окончательная площадь фильтрования, м²:

F_ф = = ((210242+16375):(60 0,57))+479 = 16375.

Это значение близко к значению площади фильтрования выбранного фильтра.

20. Продолжительность периода фильтрования должна быть выше суммарного времени регенерации работающих секций:

t_ф >( N_c-1) t_p, 560>(14-1) 40, 560>520 , то есть в нашем случае данное условие выполняется.

21. Фактическая удельная газовая нагрузка, м³/м² мин:

g = (V_г:60+F_c g₅₀):(F_ф-Fc); g=(210242:60)+(513 0,57)):(7182-513)=0,569,

т.е. близка к расчетной, равной g`= 0,57;следовательно, фильтр выбран правильно.

Приложение 7. Технические Характеристики Рукавных Фильтров

Фильтры ФРО (фильтр рукавный, с обратной продувкой)

Типоразмер фильтра	Площадь поверх-ности фильтро-вания	Число рука-вов	Число секций	Диа-метр ру-кава,мм	Габаритные размеры : длина ширина высота (LBH)	Высота рукава,мм	Масса,т
ФРО-1250-1	1266	252	6	200	5,10 6,84 13,77	8	37,8
ФРО-1650-1	1688	336	8	200	6,60 6,84 13,77	8	50,4
ФРО-2500-1	2530	504	12	200	9,60 6,84 13,77	8	75,6
ФРО-4100-1	4104	432	8	300	12,6 9,84 16,20	10	108,5
ФРО-5100-2	5130	540	10	300	15,6 9,84 16,20	10	136
ФРО-6000-2	6156	648	12	300	18,6 9,84 16,20	10	162,8
ФРО-7000-2	7182	756	14	300	21,6 9,84 16,20	10	190
ФРО-8000-2	8208	864	16	300	24,6 9,84 16,20	10	217
ФРО-20000-3 ФРО-24000-3	20520 24624	2160 2592	10 12	300 300	30,4 21,0 22,64 36,4 21,0 22,64	10 10	540 650
Примечание: Применяемые ткани-лавсан (1300С) или стеклоткань(2200С)

Приложение 7 (продолжение)

Фильтры ФРКИ (фильтр рукавный, каркасный, с импульсной продувкой)

Наименование конструктивного параметра	Величина конструктивного параметра для электрофильтров типовых размеров
	ФРКИ-30	ФРКИ-60	ФРКИ-90	ФРКИ-180	ФРКИ-360
Фильтрующая поверхность ,м2	30	60	90	180	360
Количество рукавов	36	72	108	144	288
Число секций	1	2	3	4	8
Высота рукава, м	2	2	2	3	3
Число электромагнитных клапанов	6	12	24	24	48
Габаритные размеры, м	1,46	2,82	4,14	5,48	5,85
Длина	2,06	2,06	2,06	2,06	4,37
Ширина	3,62	3,62	3,62	4,62	4,88
Высота	1,3	2,1	3,0	4,6	9,9
Масса, т
Примечание: Диаметр рукава 130мм, ткань –лавсан (1300С).

Приложение 7 (продолжение)

Фильтры ФРКДИ ( фильтры рукавные каркасные, с двухсторонней импульсной продувкой)

Наименование конструктивного параметра	Величина конструктивного параметра для электрофильтров типоразмеров
	ФРКДИ-500	ФРКДИ-720	ФРКДИ-1100
Фильтрующая поверхность, м2	550	720	1100
Количество рукавов	216	288	432
Число секций	6	8	12
Габаритные размеры, L B H, м	4,9 4,37 9,21	6,28 4,37 9,21	8,95 4,37 9,21
Число электромагнитных клапанов	72	96	144
Масса, т	20,5	28,7	33,0
Примечание: Диаметр рукава 130 мм, высота рукава 6 м, ткань – лавсан

Фильтры СМЦ-101А (регенерация обратной продувкой)

Наименование конструктивного параметра	Величина конструктивного параметра для электрофильтров габаритных групп
	1	2	3
Фильтрующая поверхность секции , м2	55;50	116;110	287
Высота рукава	2,25	4,5	9
Габаритные размеры ,L B H, м	3,2 1,7 5,7	3,2 1,7 9,2	3,2 1,7 13,9
Масса, т	2,4; 2,75	3,2;3,6	44
Примечания: 1. Диаметр рукава 200мм, количество рукавов -36; ткань-лавсан. 2.Для габарита 1 собирают не более 4 секций; для габаритов 2 и 3 –не более 10 секций. 3. Фильтры 1 и 2 габаритов могут быть снабжены механизмами встряхивания.

Фильтры УРФМ (регенерация обратной продувкой со встряхиванием)

Наименование конструктивного параметра	Величина конструктивного параметра для электрофильтров типоразмеров
	УРФМ-11М	УРФМ-111
Фильтрующая поверхность,м2	2300	1610
Число рукавов	20	14
Число секций	840	488
Габаритные размеры, L B H, м	2,3 4,8 13,1	16,1 4,8 13,1
Масса ,т	109	78,3