1.1. Примеры расчета эффективности очистки газов

Задание 1.1. Найти эффективность улавливания пыли , необходимую для очистки газов до уровня ПДВ, равного М=250 мг/с, при следующих исходных данных: концентрация пыли, замеренная перед пылеуловителем Z_о1 = 5 г/нм³, объемный расход газов перед пылеуловителем = 10000 м³/час, подсос газов в пылеуловителе 2 %, температура газов на входе в пылеуловитель 150 ^оС, температура газов на выходе из пылеуловителя 120 ^оС, барометрическое давление = 101,325 кПа, разрежение газов перед пылеуловителем = 200 Па, гидравлическим сопротивление пылеуловителя можно пренебречь.

Решение

1. Объемный расход газов на входе в пылеуловитель при нормальных условиях:

;

= 1,789 м³/с.

2. Объемный расход газов на выходе из пылеуловителя при нормальных условиях:

;

= 1,825 м³/с.

3. Требуемая концентрация пыли на выходе из пылеуловителя при нормальных условиях:

,

= 0,137 г/нм³.

4. Требуемая эффективность пылеулавливания составляет:

,

= 0,972 или =97,2 %.

Задание 1.2. Определить эффективность очистки газов от полидисперсных частиц пыли двумя последовательно включенными пылеуловителями, имеющими одинаковые фракционные коэффициенты очистки ( ). Изменением объемного расхода газов, проходящих через аппараты, можно пренебречь. Данные необходимые для расчета приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Данные для расчета эффективности очистки газов пылеуловителями

Размер улавливаемых частиц, d, мкм	менее 1	1-5	5-10	более 10
Массовая доля частиц перед очисткой, Фi, %	10	20	40	30
Фракционный коэффициент очистки,	60	70	80	90

Решение

1. Определим общую эффективность пылеулавливания первого пылеуловителя:

_о1 = + + + ,

_о1 = + + + = 79 %

2. Определим изменение фракционного состава пыли на выходе из первого пылеуловителя Ф_i по формуле:

Ф_i = Ф_i ,

- для частиц менее 1 мкм: Ф₁ = 10 = 19,05 %,

- для частиц 1-5 мкм: Ф₂ = 20 = 28,57 %,

- для частиц 5-10 мкм Ф₃ = 40 = 38,10 %,

- для частиц крупнее 10 мкм: Ф₄ = 30 =14,28 %,

3. Определим общую эффективность пылеулавливания второго пылеуловителя:

_о2 = + + + ,

_о2 = + + + = 74,76 %.

4. Определим общую эффективность двух последовательно включенных пылеуловителей:

_о = 1 – (1- _о1)(1- _о2),

_о = 1 – (1- 0,79)(1- 0,7476) = 0,947 или _о = 94,7 %.

2. Сухие механические пылеуловители

2.1. Осаждение частиц пыли в камерах и газоходах. Пылеосадительные камеры.

В пылеосадительных камерах выпадение частиц пыли из газового потока происходит под действием сил тяжести. Условия осаждения пыли в пылеосадительной камере должны быть такими, чтобы частицы пыли успели осесть на дно камеры в бункер-пылесборник раньше, чем газ выйдет из нее. Эффективность осаждения в значительной мере определяется временем пребывания частиц в камере.

На входе газа в пылеосадительную камеру содержащиеся в нем частицы будут находиться на разной высоте h от дна камеры. Для осаждения частицы должны успеть пройти этот путь. В наиболее неблагоприятных условиях находятся частицы под потолком камеры, которым для осаждения нужно пройти наибольший путь, равный высоте камеры H (Рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема пылеосадительной камеры

При приближенном расчете пылеосадительной камеры принимают, что частицы пыли имеют сферическую форму и движутся вдоль камеры со скоростью w_п, равной скорости газового потока w_г, и, одновременно, опускаются вниз со скоростью, равной скорости витания w_в. Для осаждения частица должна достичь дна раньше, чем газовый поток вынесет ее из камеры, поэтому время ее осаждения t=H/w_в не должно превышать времени ее пребывания в камере t ₁=L/w_г:

. (2.1)

Скорость витания для частиц сферической формы определяется, исходя из закона Стокса, по формуле:

w_в = , (2.2)

где d - диаметр частиц пыли, м; _п - плотность частиц пыли, кг/м³;  - динамический коэффициент вязкости, Па^.с.

Выражая скорость газа через расход V_г (м/с), деленный на площадь поперечного сечения камеры H В, получим:

, (2.3)

откуда следует:

V_г = LBw_в = LB . (2.4)

Из формулы (2.4) находят предельное количество газа, которое можно пропустить через пылеосадительную камеру при условии осаждения частиц диаметром d.

Решая обратную задачу, можно определить диаметр частиц d, м, которые будут осаждаться при пропускании через пылеосадительную камеру газа расходом V_г (м³/с):

d = . (2.5)

Размер частиц пыли, которые при входе в пылеосадительную камеру находятся на расстоянии h (м), от ее дна и осядут в камере, рассчитывается по формуле:

d = . (2.6)

Следует отметить, что формулы (2.4), (2.5), (2.6) справедливы лишь при условии ламинарного режима движения в осадительных камерах.

Процессы осаждения, происходящие в пылеосадительных камерах, наблюдаются и в горизонтальных газоходах. Однако в этих условиях осаждение пыли в большинстве случаев нежелательно, поэтому скорость в газоходах принимают более 12 м/с, чтобы обеспечить турбулентный режим движения и унос даже крупных частиц пыли.