4. Приклад розрахунку рукавного фільтра

На основі технологічних розрахунків вибрати рукавний фільтр для очищення вентиляційних викидів за наступними вихідними даними.

1.Тип рукавного фільтра – ФРКДИ.

2.Об'ємна витрата газів, що очищуються L= 11000 м³/год.

3.Температура газів t_г = 80 ^оС.

4.Початкова концентрація пилу в газі С_поч= 5,1 г/м³.

5.Медіанний діаметр частинок пилу d_ч = 55 мкм.

6. Кінцевий вміст пилу С_кін≤ 0,09 г/м³.

7.Склад пилу - сажа

8.Засіб регенерації - ДИП.

Рішення:

Вибір фільтра здійснюється залежно від витрати газу, його температури, фізичних і хімічних властивостей пилу, вологості і режиму роботи.

Нормативне газове навантаження для пилоподібного технічного вуглецю складає q_н= 1,20 м³/(м²·хв) (табл.2.1). Відповідно до табл.Д.1 додатка для температури газів t_г = 80 ^оС вибираємо фільтрувальний матеріал сукно. Значення коефіцієнтів С₁, С₂, С₃, С₄ і С₅ приймаємо за табл.2.2-2.6 С₁ = 0,86; С₂ = 1,04; С₃ = 1,1; С₄ = 0,78; С₅ = 1,25, відповідно.

1.Визначаємо питоме газове навантаження

g = g_н·С₁·С₂·С₃·С₄·С₅= 1,20·0,86·1,04·1,1·0,78·1,25 = 1,15 м³/(м²·хв).

2. Розраховуємо площу фільтрувальних елементів

= = 159 м².

Приймаємо типорозмір фільтра ФРКДИ-600 (табл.Д.4 додатка) з площею фільтрувальної поверхні F =550 м² .

3.Розраховуємо швидкість фільтрування

W_ф = = = 0,02 м/с.

4.Розраховуємо швидкість руху газового потоку, що очищується, на вході в апарат, виходячи із заданої об'ємної витрати L і площі перерізу вхідного отвору фільтра F_вх= m·n (табл.Д.4 додатка)

W_вх = = = 3,8 м/с.

5.Гідравлічний опір корпусу апарата визначаємо за формулою

= = 2,5∙ = 18 Па.

Тут = 2,5 - коефіцієнт гідравлічного опору корпусу апарата, який приймається однаковим для всіх варіантів завдань; - густина сухого повітря, визначається залежно від t_г за табл.2.7.

6.Час фільтрування відповідно дорівнює

= = 459 с 8 хв.

За табл.Д.4 додатка визначаємо висоту апарата h = 9,18 м, що відповідає фільтру марки ФРКДИ-600.

7. Гідравлічний опір фільтуючих елементів

= + =

= 1100∙10⁶·21,1∙10^-6·0,02 + 33·10⁹∙21,1∙10^-6∙459∙5,1∙10^-3∙0,02² = 1116 Па.

8. Гідравлічний опір рукавного фільтра

∆Р = ∆Р_к + ∆Р_п = 18 + 1116 = 1134 Па 1,13 кПа.

Розраховане значення гідравлічного опору ∆Р < ∆Р_доп= 2,5 кПа, отже, даний фільтр відповідає допустимому робочому режиму.

9. Ефективність пиловловлювання

= = 98,24%.

10. Кількість вхідного пилу

М_поч = L·С_поч = = 15,58 г/с.

11. Кількість уловленого пилу після очищення у фільтрі

ΔМ= М_поч·η = 15,58·0,982= 15,3 г/с.

12. Кількість пилу, що викидається в довкілля

М_кін = М_поч – ΔМ = 15,58 – 15,3 = 0,28 г/с.

1.5 Циклони

Циклони застосовуються для виділення з повітряного потоку часток порівняно невеликого розміру з діаметром 5 мкм і вище. Залежно від типу пилу, його дисперсійнного складу і вимог до очищеного повітря циклони використовуються як апарати першого ступеня очищення, або у поєднанні з іншими пиловловлювачами, наприклад, фільтрами. Допустима початкова концентрація пилу в повітряному потоці, не повинна перевищувати 400 г/м³.

У промисловості залежно від умов виробництва і вимог до чистоти газових викидів найчастіше застосовують циклони наступних типів: ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24, СК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М, ВЦНДІОТ, СІОТ, розроблені в НДІОГАЗ, а також циклони Ц і УЦ-38, розроблені в Гідродревпромі.

Циклони ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У і ЦН-24 призначені для сухого очищення запиленого газу від вибухонебезпечного, такого, що не злипається, пилу, який утворюється при технологічних процесах сушіння, випалювання, спалювання палива. Залежно від вимог споживача циклони ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У і ЦН-24 мають самостійне застосування, або використовують як агрегати першого або другого рівнів очищення у поєднанні з іншими газоочисними апаратами. Циклон ЦН-15У (укорочений) застосовується в приміщеннях, де установка апарата лімітується висотою стелі. Цифра в маркуванні циклона характеризує кут розвороту між тангенціально встановленим вхідним патрубком і циліндричною частиною циклона.

Рис.2.4 - Конструктивна схема циліндричного циклона ЦН-11:

1 – вхідний патрубок; 2 – вихідний патрубок; 3 – гвинтоподібна кришка;

4 – вихлопна труба; 5 – корпус циклону

а) б)

Рис.2.5 - Циклон ЦН-15У без завитка (а) і з завитком (б):

1 – конічна частина; 2 – циліндрична частина; 3 – гвинтоподібна кришка;

4 – завиток; 5 – вхідний патрубок; 6 – вихлопна труба.

При імовірності налипання шару пилу в корпусі використовуються переважно спірально-конічні циклони СК-ЦН-34 і спірально-довгоконічні циклони СДК-ЦН-33. При безпосередньому випуску газів, що очищаються, в атмосферу, зазвичай застосовуються циклони ВЦНДІОТ, СІОТ, Ц і УЦ-38.

Конструктивні схеми циліндричних циклонів типу ЦН наведені на рис.2.4-2.6. Циклони ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У і ЦН-24 розроблені в НІДІОГАЗ, відносяться до апаратів великої продуктивності. Вони відрізняються подовженою циліндричною частиною і характерізуються відносно невисоким гідравлічним опором.

Залежно від продуктивності по повітрю і умов експлуатації циклони типу ЦН виробляють одиночного або групового виконання. Груповий циклон ЦН-11 зазвичай компонується з двох або чотирьох корпусів з діаметрами однакового

а) б)

Рис.2.6 – Циклон ЦН-24 без завитка (а) і з вхідним завитком (б):

1- конус; 2 - циліндр; 3 - вихлопна труба; 4 - гвинтова кришка;

5 - вхідний патрубок; 6 - завиток; 7 - опорний фланець.

типорозміру від 200 до 800 мм. Групові конструкції ЦН-15 і ЦН-15У можуть складатися з одного, двох або трьох циклонів з однаковими діаметрами корпусу 500, 600, 700 або 800 мм. Циклони ЦН-24 зазвичай виконуються лише одиночними.

Залежно від компонування групові циклони можуть бути з камерою очищеного газу у вигляді «завитка» або у вигляді збірки, одиничні – тільки з «завитком». Для ефективної роботи циклонів повинно забезпечуватися безперервне вивантаження пилу.

Циклони типу ЦН рекомендується застосовувати за умови налипання шару пилу в корпусі, а також при підвищеній абразивності пилу. Циклон ЦН-24 застосовують для грубого очищення газів з розміром частинок більше 20 мкм. Для тонкого очищення газів від частинок діаметром 5…10 мкм найбільш ефективні циклони ЦН-11.

Рис.2.7 – Групове компонування циклона ЦН-15Х6УП

Конструктивні розміри циклонів визначаються залежно від діаметра D:

- загальна висота циклона Н = (3,31…4,45)∙ D;

- висота циліндричної частини Н_ц= (1,51…2,26)∙ D;

- висота конічної частини Н_к= (1,5…2,0)∙ D;

- діаметр вихлопної труби d = (0,22…0,34)∙ D;

- діаметр пиловипускного отвору d = (0,3…0,4)∙ D.

Для очищення газів від вугільного пилу, золи і частинок, що злипаються, застосовуються спірально-конічні СК-ЦН-34 і спірально-довгоконічні циклони СДК-ЦН-33. Ці циклони мають подовжену конічну частину і малий діаметр вихідного патрубка. Цифри 33 і 34 характеризують відношення діаметрів

Рис.2.8 – Схема циклона СДК-ЦН-34:

1 – завиток; 2 – конус; 3 – бункер; 4 – підігрівач

Рис.2.9 – Циклон конструкції СІОТ:

1 – вхідний патрубок для подачі забруднених газів; 2 – завихрювач;

3 – патрубок для відведення очищених газів; 4 – кришка; 5 – конусний корпус; 6 – патрубок для видалення пилу

вихлопної труби до циліндрової частини корпусу (0,33 і 0,34 відповідно). Спірально-конічні циклони в порівнянні з циклонами типу ЦН при однаковій продуктивності мають дещо більші розміри і підвищений гідравлічний опір, але характеризуються вищою ефективністю очищення.

Для очищення промислових газових викидів застосовують циклони з розширеним конусом конструкції ВЦНДІОТ. Вони надійно працюють при очищенні газів із злиплим пилом, стійкі до абразивного зносу.

Циклони типу ЦН рекомендується застосовувати за умови налипання шару пилу в корпусі, а також при підвищеній абразивності пилу. Циклон ЦН-24 застосовують для грубого очищення газів з розміром частинок більше 20 мкм. Для тонкого очищення газів від частинок діаметром 5…10 мкм найбільш ефективні циклони ЦН-11, які надійно працюють при очищенні пилогазової суміші від сухого, не злиплого та не волокнистого пилу. За ефективністю очищення циклони типу СІОТ наближаються до характеристик циклонів ЦН-11 і ЦН-15.

Циклони конструкції Гідродеревпрому призначені для уловлювання відходів деревообробки. Вони випускаються в двох модифікаціях – типу Ц і УЦ-38 (рис.2.10). Характерною особливістю цих циклонів є подовжений конус і сепаратор, встановлений в середині циклона на центральній трубі.