Некоммерческое
акционерное общество
Кафедра безопасности труда и инженерной экологии
ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ
Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности
5В073100 – Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды
Алматы 2017
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
СОСТАВИТЕЛЬ: А.А. Абикенова Защита окружающей среды от промышленных выбросов. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 5В073100 – Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды . - Алматы: АУЭС, 2017. - 33 с.
Методические указания содержат задание, исходные данные, указания и расчеты к выполнению курсовой работы и перечень рекомендуемой литературы.
Методические указания предназначены для студентов специальности 5В073100 – Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды.
Ил. 5, табл. 18, прил. 2, библиогр. - 12 назв.
Рецензент: к.т.н., доцент Матаев У.М.
Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества
«Алматинский университет энергетики и связи» на 2017г.
© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2017 г.
Содержание
Введение……….. 4
1 Задание на курсовую работу……… 4
2 Циклоны………. 5
3 Электрофильтры……… 13
4 Рукавные фильтры………... 18
5 Скруббер Вентури……… 27
Приложение А……….. 35
Приложение Б………... 36
Список литературы……….. 37
Введение
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются промышленные предприятия, транспорт, тепловые электростанции. Каждый из этих источников связан с выделением большого количества токсичных органических и неорганических веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух в виде твердых, жидких, паро- и газообразных примесей.
Основным средством предотвращения вредных выбросов остается разработка и внедрение эффективных систем очистки газов.
При выполнении данной работы бакалавры приобретают навыки по расчету аппаратов очистки воздуха от различных загрязняющих веществ.
Цель курсовой работы: приобрести практические навыки по выбору и расчету аппаратов очистки воздуха и ознакомиться с методиками расчетов.
Курсовая работа выполняется на одной стороне листа белой бумаги формата А4 (210 х 297 мм). Иллюстрированный материал (таблицы, схемы, диаграммы и т.п.) при необходимости можно выполнять на листах большего форма. Текст печатается полуторным интервалом нормальным шрифтом черного цвета. Размер шрифта – 14 (Times New Roman). Межстрочный интервал – 1,0. Рекомендуется производить выравнивание текста по ширине.
Абзацы в тексте начинаются отступом 1,25 см от левого поля.
На одной странице допускается не более двух исправлений, сделанных от руки.
Повреждение листов, помарки и следы не полностью удаленного преж- него текста не допускаются.
Объем курсовой работы 25-30 страниц.
1 Задание на курсовую работу
В курсовой работе необходимо выполнить следующее:
1) выбрать вид производства (таблица 1.1) согласно последней цифре шифра;
2) обосновать выбор аппарата очистки;
3) ознакомиться с принципом работы, типами, областью применения, проектной эффективностью выбранного аппарата очистки;
4) ответить на контрольные вопросы;
5) произвести расчет аппарата очистки по исходным данным;
6) начертить схему очистного устройства.
7) сделать вывод.
Таблица 1.1 – Виды производства
Номер последней цифры шифра
Производство
1 Цементное производство
2 Деревообрабатывающий цех
3 Металлообрабатывающий цех
4 Производство помола и обжига
известняка
5 Угольное производство
6 Теплоэлектростанция на угле
7 Цех по производству железобетонных
изделий
8 Производство кирпича
9 Коксовое производство
10 Деревообрабатывающий цех
11 Металлообрабатывающий цех
12 Производство помола и обжига
известняка
13 Угольное производство
14 Теплоэлектростанция на угле
15 Цех по производству железобетонных
изделий
16 Мукомольное производство
17 Производство табака
18 Покраска керамических изделий
19 Производство пластмассы
20 Производство кожи
2 Циклоны
В качестве инерционных пыле- и золоуловителей наибольшее распространение получили циклоны, в которых осаждение твердых частиц происходит за счет центробежных сил при вращательном движении потока.
Запыленный воздух поступает в циклон по касательной к внутренней поверхности корпуса, где совершается нисходящее спиралеобразное движение вдоль корпуса к бункеру. Под действием центробежной силы частицы пыли прижимаются к внутренним стенкам наружного цилиндра и скатываются в пылесборник. Циклоны широко применяются для улавливания частиц размерами от 5 до 1000 мкм при скоростях газового потока от 5 до 20 м/с, при этом эффективность улавливания составляет от 0,85 до 0,95.
В таблице 2.1 приведена характеристика видов пыли, для которых используются циклоны.
Таблица 2.1 - Зависимость типа циклона от вида пыли
Тип циклона Вид пыли
Цилиндрические серии ЦН Зола из дымовых газов котельных, сухая пыль
помольных и сушильных установок, горела земля
Окончание таблицы 2.1
литейных цехов
Конические серии С Пыль каталитического крекинга нефтепродуктов, угольная пыль, сажа
СИОТ, ЛИОТ Сухая несминающаяся, неволокнистая пыль ВЦНИИОТ с обратным
конусом Абразивная пыль, слипающаяся пыль типа сажи и талька
Гипродрева Древесная щепа и стружка, влажные опилки Гипродревпрома серии Ц Сухие опилки, шлифовальная древесная пыль
На рисунке 2.1 показан принцип работы циклонов.
Рисунок 2.1 - Принцип работы циклонов
Согласно ГОСТ 9617-67 для циклонов принят следующий ряд внутренних диаметров:200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000.
Методика расчета циклона.
Расчет циклонов ведут методом последовательных приближений в следующем порядке:
1) Задавшись типом циклона, определяют оптимальную скорость газов
ω оп в сечении циклона диаметром D по данным таблицы 2.2.
Таблица 2.2 - Оптимальная скорость газов
Тип циклона ЦН-
24 ЦН-15 ЦН-11 СДК-ЦН-
33 СДК-ЦН-
34 СДК-ЦН-
оп, м/с 4,5 3,5 3,5 2,0 1,7 34м2,0
2) Вычисляют диаметр циклона D,м по формуле:
оп
Q
PD
4
.
(2.1)
Полученное значение D округляют до ближайшего типового значения внутреннего диаметра циклона. Если расчетный диаметр циклона превышает его максимальное допустимое значение, то необходимо применять два и более установленных параллельно циклона.
3) По выбранному диаметру циклона находят действительную скорость движения газа в циклоне:
4 , nD2
QP
Д
м/с,
(2.2)
где n – число циклонов.
Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15%.
4) Определяют коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона:
500 2
1
k k
, (2.3)где k1- поправочный коэффициент на диаметр циклона (таблица 2.5);
k2 - поправочный коэффициент на запыленность газа (таблица 2.6);
ξ500 - коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм (таблица 2.7).
5) Гидравлическое сопротивление определяют:
Па р Г Д ,
2
2
.
(2.4)
6) Эффективность очистки газа в циклоне:
Ф
х
0,51
, (2.5)
где Ф(х) – табличная функция от параметра х, равного
4 2 2
50
lg lg
lg
d
d х
m
,
(2.6)
где dm – медианный размер частиц (Приложение А). Здесь d50 - диаметр частиц, осаждаемых с эффективностью 50%.
Для учета влияния отклонения условий работы от типовых на величину d50 используют соотношение:
Т
Т Ч ЧТ T T
D d D
d50 50 .
(2.7)
Значения d50T определяются по условиям работы типового циклона:
DT =0,6; ρЧТ =1930 кг/м3; μТ=22,2⋅10−6Па⋅с ; ωТ=3,5м/с .
lgση - стандартное отклонение в функции распределения парциальных коэффициентов очистки;
lgσЧ - среднее квадратичное отклонение в функции данного распределения частиц по размерам (Приложение А).
Значения d50T и lgση для каждого типа циклона приведены в таблице 2.8.
Определив по формуле (2.6) значение х, находят параметр Ф(х) по таблице 2.9.
Затем по формуле (2.5) определяют расчетные значения эффективности очистки газа циклоном. Если расчетное значение η окажется меньше необходимого по условиям допустимого выброса пыли в атмосферу, то нужно выбрать другой тип циклона с большим значением коэффициента гидравлического сопротивления. Для ориентировочных расчетов необходимого значения ξЦ рекомендуется следующая зависимость:
1 2
2 1 2 1
2 100
100
D
З D
Ц
Ц
,
(2.8)
где индекс 1 относится к расчетным, а индекс 2 - к требуемым значениям циклона.
Коэффициент гидравлического сопротивления группы циклонов:
3 500 2
1k k
k
, (2.9 )
где kз - коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу, определяемый по таблице 2.10.
Для всех циклонов бункеры имеют цилиндрическую форму диаметром Dб:
- для цилиндрических циклонов: Dб = 1,5 D;
- для конических циклонов: Dб = (1,1-1,2) D.
Высота цилиндрической части бункера составляет: Нб = 0,8D , днище бункера выполняется с углом 60° между стенками. Выходное отверстие бункера имеет диаметр 250 или 500 мм.
Таблица 2.3 - Соотношение размеров в долях внутреннего диаметра D
для циклонов ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24
Наименование Обозна
чение ЦН-11 ЦН-15 ЦН-24
Внутренний диаметр выхлопной трубы d 0,59
Внутренний диаметр пылевыпускного отверстия
d1 0,3 - 0,4
Ширина входного патрубка в циклоне (внутренний размер)
b 0,2
Ширина входного патрубка на входе (внутренний размер)
b1 0,26
Длина входного патрубка l 0,6
Высота установки фланца hфл 0,1
Диаметр средней линии циклона DСР 0,8
Угол наклона крышки и входного патрубка циклона
11° 15° 24°
Высота входного патрубка а 0,48 0,66 1,11
Высота выхлопной трубы hm 1,56 1,74 2,11
Высота цилиндрической части циклона
Нц 2,06 2,26 2,11
Высота кожуха циклона HК 2.0 2,0 1,75
Высота внешней части выхлопной трубы
hb 0,3 0,3 0,4
Общая высота циклона H 4,38 4,56 4,26
Таблица 2.4
Наименование Обозначен ие
СДК-ЦН- 33
СК- ЦН-34
СК-ЦН- 34м Высота цилиндрической части Нц 0,535 0,515 0,4
Высота конической части НК 3.0 2,11 2,6
Внутренний диаметр выхлопной
трубы d 0,334 0,340 0,22
Внутренний диаметр
пылевыпускного отверстия d 1 0,334 0,229 0,18 Ширина входного патрубка b 0,264 0,214 0,18
Высота внешней части
выхлопной трубы hb 0,2-0,3 0,515 0,3
Высота установки фланца hфл 0,1 0,1 0,1
Высота входного патрубка 0,535 0,2-0,3 0,4
Длина входного патрубка l 0,6 0,6 0,6
Высота заглубления выхлопной
трубы hT 0,535 0,515 0,4
Текущий радиус улитки Д/2b/2 Д/2b/4
Таблица 2.5
Тип циклона Значение k1 для D, мм
150 200 300 450 500
ЦН-11 0,94 0,95 0,96 0,99 1,0
ЦН-15,ЦН-24
СДК-ЦН-33 0,85 0,90 0,93 1,0 1,0
СК-ЦН-34,
СК-ЦН-34м 1,0 1,9 1,0 1,0 1,0
Таблица 2.6
Тип циклона Значение k2 при СВХ, г/м3
0 10 20 40 80 120 150
ЦН-11 1 0,96 0,94 0,92 0,90 0,87 -
ЦН-15 1 0,93 0,92 0,91 0,90 0,87 0,86
ЦН-24 1 0,95 0,93 0,92 0,90 0,87 0,86
СДК-ЦН-33 1 0,81 0,785 0,78 0,77 0,76 0,745 СК-ЦН-34 1 0,98 0,947 0,93 0,915 0,91 0.90
СК-ЦН-34м 1 0,99 0,97 0,95 - - -
Таблица 2.7
Тип циклона Значение 500
при выхлопе в атмосферу
при выхлопе в гидравлическую сеть
ЦН-11 245 250
ЦН-15 155 163
ЦН-24 75 80
СДК-ЦН-33 520 600
СК-ЦН-34 1050 1150
СК-ЦН-34м 2000
Таблица 2.8
Тип циклона ЦН- 24
ЦН- 15
ЦН-11 СДК-ЦН- 33
СК-ЦН- 34
СК-ЦН- 34м d50Т 8,5 4,5 3,65 2,31 1,95 1,3
lg 0,30
8 0,352 0,352 0,364 0,308 0,340
Таблица 2.9
х Ф(х) х Ф(х) х Ф(х)
-2,70 0,0035 -0,7 0,2420 0,9 0,8159
-2,0 0,0228 -0,6 0,2743 1,00 0,8413
-1,9 0,0288 -0,5 0,3085 1,1 0,8643
-1,8 0,0359 -0,4 0,3446 1,2 0,8849
-1,7 0,0446 -0,3 0,3821 1,3 0,9032
-1,6 0,0548 -0,2 0,4207 1,4 0,9192
-1,5 0,0668 -0,1 0,4602 1,5 0,9332
-1,4 0,0808 0 0,5000 1,6 0,9452
-1,3 0,0968 0,1 0,5398 1,7 0,9554
-1,2 0,1151 0,2 0,5793 1,8 0,9641
-1,1 0,1357 0,3 0,6179 1,9 0,9713
-1,0 0,1587 0,4 0,6554 2,0 0,9772
-0,9 0,1841 0;5 0,6915 2,2 0,9861
-0,8 0,2119 0,6 0,7257 2,4 0,9918
0,7 0,7580 2,6 0,9953
0,8 0,7881 2,7 0.9965
Таблица 2.10
Характеристика группового циклона kз
Круговая компоновка, нижний организованный подвод 60 Прямоугольная компоновка, организованный подвод, элементы
расположены в одной плоскости Отвод из общей камеры чистого газа. 35 То же, но улиточный отвод из циклонных элементов 28 Прямоугольная компоновка. Свободный подвод потока в общую камеру 60
Исходные данные для расчета циклона:
номер исходных данных (N) – последние две цифры в номере зачетной книжки студента (либо номер по порядку в списке группы обучения);
количество очищаемого газа при рабочих условиях QP =5,5+0,8N, м3/с;
плотность газа при рабочих условиях ρГ =1,3 +0,1N (кг/м3);
вязкость газа при рабочих условиях μ=20⋅10−6Па⋅с ;
дисперсный состав пыли dm= 20+5N мкм и lg σГ =0,652+0,01 N;
входная концентрация СВХ =20+10 N г/м3;
плотность частиц пыли ρЧ =2200+25 N, кг/м3;
требуемая эффективность очистки газа η =88%.
Пример выполнения расчета циклона.
Исходные данные: Qp=5,5 м3/с; ρГ = 1,3 кг/м3; μ=20⋅10−6Па⋅с ; dm = 20 мкм; lgση = 0,652; Свх = 20 г/м3; ηтр = 86%; ρ ч = 2200 кг/м.
Решение:
1) Выбираем тип циклона - ЦН-24
ωоп = 4,5 м/с.
2) Диаметр циклона
D=
√
πω4QопP=√
3, 144⋅5,5⋅4,5=1,25м .3) Ближайшее стандартное значение в ряду D=1,2 м.
4) Находим действительную скорость в циклоне
ωД= 4QP
πnD2= 4⋅5,5
3,14⋅1⋅1,22≈4,9 м/с.
5) Она отклоняется от оптимальной на 8,2%, что не превышает допустимого значения.
6) Определим коэффициент гидравлического сопротивления:
ξ=k1k2ξ500=1⋅0, 93⋅75=69,75≈70 . 7) Δр=ξρГω2Д
2 =70⋅1,3⋅4,92
2 =1092,5 Па . 8) х=lg
(
dd50m)
√
lg2ση+lg2σ4=lg
(
209,03)
√
lg20,308+lg20 . 652=0, 634. 9) Определим по формуле (3.7).
10) d50=d50T
√
DDT⋅ρρЧТЧ ⋅μμТ⋅ωωТ = 8,5√
1,20,6⋅19302200 ⋅3,54,9⋅2022,2=9, 03 мкм.11) Определим по таблице параметр Ф(х) по х=0,634 Ф(х)=0,7359.
12) η=0,5[1+Ф(х)] = 0,5[1+0,7359]=0,86795≈0, 87 .
Полученное значение эффективности практически совпадает с требуемым: ηтр =86%. Теперь по таблице 2.1 определяем размеры для выбранного циклона ЦН-24:
d =0,59 D = 0,59·1,2=0,7м; =240
d1=0,3D=0,3 ·1,2 = 0,36м; а =1,11·1,2=1,3332 м;
b= 0,2·1,2=0,24 м; hm =2,11·1,2=2,53 м;
b1 =0,26·1,2=0,312 м; Нц =2,11·1,2=2,53 м;
l=0,6·1,2=0,72м; HК=1,75·1,2=2,1 м;
hфл =0,1·1,2=0,12; hb =0,4·1,2=0,48 м;
DСР=0,8·1,2=0,96; H =4,26·1,2=5,11 м.
Вычертить конструктивную схему циклона ЦН-24 и нанести соответствующие размеры. Бункер: D=1,5D= 1,5·1,2 = 1,8 м; Н = 0,8 D = 0,8·1,2 = 0,96 м.
Контрольные вопросы.
1. Классификация сухих механических пылеуловителей.
2. Принцип работы циклонов.
3. Групповые и батарейные циклоны.
4. Основные параметры циклонов.
5. Преимущества и недостатки циклонов.
2 Электрофильтры
Электрическая очистка - один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана.
Конструктивное исполнение электрофильтров весьма разнообразно [12].
В электрофильтрах очистка газов от пыли происходит под действием электрических сил. В процессе ионизации молекул газов электрическим
разрядом происходит заряд содержащихся в них частиц (коронирующий электрод). Ионы адсорбируются на поверхности пылинок, а затем под действием электрического поля пылинки перемещаются к осадительным электродам.
Установки состоят из двух частей: агрегатов питания и собственно электрофильтра (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 - Принципиальная схема электрофильтра
Осадительные электроды в виде труб или пластин подключаются к заземлению и положительному полюсу выпрямителя. Коронирующие электроды, выполняемые чаще всего в виде проволоки, изолированы от земли с помощью изоляторов, и к ним подводится по кабелю выпрямленный электрический ток высокого напряжения (до 50—80 кВ) отрицательной полярности.
По способу удаления осажденных на электродах частиц электрофильтры разделяются на сухие и мокрые. В зависимости от направления прохождения очищаемого газа через активную зону [12] электрофильтры могут быть вертикальными и горизонтальными. Наиболее распространенным типом сухих электрофильтров является многопольный горизонтальный электрофильтр.
Вертикальные электрофильтры являются однопольными, применяются редко.
Существует два типа осадительные электродов - пластинчатые и трубчатые [2], [4]. Пластинчатые электроды используются как в горизонтальных, так и в вертикальных электрофильтрах, а трубчатые - только в вертикальных.
В таблицах 3.1, 3.2, 3.3 показаны технические характеристики применяемых электрофильтров [12]. Электрофильтры серии УГ унифицированные горизонтальные сухие для очистки газов с температурой до 2500 С (таблица 3.1) предназначены для очистки от пыли дымовых
газов, аспирационного воздуха и других промышленных газов.
Электрофильтры серии УГТ (таблица 3.2), унифицированные горизонтальные высокотемпературные сухие, предназначенные для очистки от пыли газов с температурой до 4250 С, применяются в химической промышленности, в черной и цветной металлургии, в цементной промышленности.
Электрофильтры серии ОГП (таблица 3.2), горизонтальные сухие, предназначены, главным образом, для улавливания огарковой пыли из газов, отходящих от печей обжига флотационного колчедана в сернокислотном производстве при температуре до 425° С, но также могут применяться и в других процессах при аналогичных условиях.
Электрофильтры УВВ и УВ, унифицированные вертикальные, предназначены для взрывоопасных сред (таблица 3.3).
Электрофильтры очищают газы от пыли с частицами размером 0,01—
100 мкм при температуре менее 400—450°С. Сопротивление их достигает 150 Па. Затраты электроэнергии составляют 0,36—1,8 МДж на 1000 м3 газа.
Эффективность работы электрофильтра зависит от свойств частиц и газа, скорости и равномерности распределения очищаемого потока в сечении фильтров и т.д. Чем выше напряженность поля и меньше скорость газа, тем лучше улавливаются частицы.
Электрофильтры предназначены для высокоэффективной очистки технологических газов и аспирационного воздуха от твердых или жидких частиц, выделяющихся при технологических процессах в различных отраслях промышленности.
Электрические фильтры применяют в энергетике, черной и цветной металлургии, промышленности
строительных материалов, химической и нефтехимической промышленности и многих других отраслях.Таблица 3.1-Технические характеристики УГ
Показатели УГ
1-2-10
УГ 1-2-15
УГ 2-3-26
УГ 2-3-37
УГ 2-3-53
УГ 2-3-74
УГ 3-3-88
УГ 3-3-115
УГ 3-3-117
УГ 3-3-230
УГ 3-3-265 Площадь активного
сечения, м2
10 15 26 37 53 74 88 115 117 230 265
Количество полей, шт
2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3
Шаг между одноименными электродами, мм.
275 275 275 275 275 275 275 275 275 275 275
Активная высота электродов, м.
4,2 4,2 7,46 7,46 7,46 7,46 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16
Активная длина поля, м.
2,51 2,51 2,51 2,51 2,51 2,51 3,95 3,95 3,95 3,95 3,95
Общая площадь осаждения осадительных электродов, м .
420 630 1690 2360 3370 4700 9200 1210 1840 2420 2760
Габариты
электрофильтра, м:
длина 9,6 9,6 14,1 14,1 14,1 14,1 18,8 18,8 18,8 18,8 18,8
высота 12,3 12,3 15,4 15,4 15,4 15,4 21,8 21,8 21,8 21,8 21,8
ширина (по осям крайних опор)
3,0 4,5 4,5 6,0 9,0 12,0 9,0 12,0 18,0 24,0 27,0
15 15
Т а б л и ц а 3.2 - Технические характеристики ОГВ
Показатели ОГВ
4-8 ОГВ
4-16 УГТ
1-3-30 УГТ
1-3-40 УГТ
1-3-60 УГТ
1-3-80 УГТ
2-3-50 УГТ 2-3-80
Площадь активного сечения, м2 8 16 30 40 60 80 50 80
Количество полей, шт 4 4 3 3 3 3 3 3
Шаг между одноименными электродами, мм. 260 260 260 260 260 260 260 260
Активная высота электродов, м. 4,5 4,5 7,5 7,5 7,5 7,5 10,0 10,0
Активная длина поля, м. 1,5 1,5 2,58 2,58 2,58 2,58 2,58 2,58
Общая площадь осаждения осадительных
электродов, м . 380 760 1860 2560 3720 5120 3400 4950
Габариты электрофильтра, м:
длина 14,4 14,4 14,0 14,0 14,0 14,0 14,0 14,0
высота 10,8 12,6 17,0 18,7 17,0 18,7 19,0 19,0
ширина (по осям крайних опор) 2,0 4,0 4,5 6,0 9,0 12,0 6,0 9,0
Таблица 3.3 - Технические характеристики УВВ и УВ
Показатели УВ
2х10 УВ
2х16 УВ
2х24 УВ
3х24 УВВ-8 УВВ-12 УВВ-
16 УВВ-
2х12
Площадь активного сечения, м2 21 32 48 72 8 12 16 24
Количество полей, шт 2 2 2 3 1 1 1 2
Шаг между одноименными электродами, мм. 1 1 1 1 1 1 1 1
Активная высота электродов, м. 275 275 275 275 275 275 275 275
Активная длина поля, м. 7,4 7,4 7,4 7,4 6,2 6,2 6,2 6,2
Общая площадь осаждения осадительных электродов, м .
1170 1760 2600 3900 285 430 570 870
16
Габариты электрофильтра, м:
длина 4,5 4,5 6,0 6,0 3,15 3,15 3,15 3,15
высота 6,0 6,0 9,0 13,0 3,0 4,5 6,0 9,0
ширина (по осям крайних опор) 19,9 19,9 21,4 21,4 20,0 20,0 20,0 20,0
17 17
Методика расчета электрофильтра.
1. Рассчитывают требуемую площадь активного сечения электрофильтра:
, м2, (3.1)
где Q - объемный расход очищаемых газов, м3/с;
wг – скорость газа, м/с.
2. Определяют напряженность электрического поля:
, В/м, (3.2)
где U – рабочее напряжение электрофильтра, В;
H – расстояние между электродами, м.
Для трубчатых электрофильтров H=R, где R – радиус трубы.
3. Определяют скорость осаждения (дрейфа) частиц:
2
2 0
0
d E
, м/с,
(3.3)
где 0=8,8510-12 Ф/м;
- относительная диэлектрическая проницаемость вещества частиц;
- динамическая вязкость газа, Пас.
4. Рассчитывают требуемую активную длину электрофильтра:
- для трубчатого электрофильтра:
1 ln 1 2 0 R Г
L
;
(3.4)
- для пластинчатого электрофильтра:
1 ln 1 2 0 H Г
L
,
(3.5)
где - требуемая эффективность очистки электрофильтра.
5. Ожидаемая эффективность электрофильтра:
- для трубчатого электрофильтра:
R Г
L
1 exp 20
;
(3.6)
- для пластинчатого электрофильтра
18 18 18
Н Г
L
1 exp 20 .
(3.7)
Исходные данные для расчета электрофильтра:
номер исходных данных (N) – последние две цифры в номере зачетной книжки студента (либо номер по порядку в списке группы обучения);
расстояние между электродами Н=R=150+2N, мм;
рабочее напряжение электрофильтра U =35+N, В;
объемный расход очищаемых газов Q =150+10 N , м3/с;
скорость газа wг =0,7+0,1 N м/с;
динамическая вязкость газа =17,0+0,2 N, Пас;
размер улавливаемых частиц d=0,1+0,3N, мкм;
относительная диэлектрическая проницаемость вещества частиц =4+0,5 N, Ф/м ;
требуемая эффективность очистки электрофильтра =0,99.
Контрольные вопросы.
1. Принцип работы электрофильтра.
2. Вольтамперная характеристика электрофильтра.
3. Классификация электрофильтров.
4. Параметры электрофильтров.
4 Рукавные фильтры
Рукавные тканевые фильтры применяются для очистки больших объемов воздуха (газов) со значительной концентрацией пыли.
Фильтрующими элементами в этих аппаратах являются рукава из специальной фильтровальной ткани.
Рукавный фильтр представляет собой металлический корпус, разделенный перегородками на секции, в каждой из которых размещена группа фильтрующих рукавов подвешенных на монтажных (опорных) решетках. Внизу рукавного фильтра находится бункер для сбора пыли, выгрузку пыли и герметичность обеспечивают шнек и шлюзовой питатель.
Регенерация (очистка) рукавов фильтра происходит поочередно кратковременными импульсами сжатого воздуха. Управление регенерацией осуществляет контроллер, который задает частоту и продолжительность импульсов по перепаду давления при помощи дифманометра.
Рукавные фильтры обеспечивают очистку воздуха от пылевых частиц, имеющих размер от 0,05 до 100 мкм с эффективностью от 0,7 до 0,999.
Наряду с циклонами, рукавные фильтры являются одним из основных
19 19 19
видов пылеулавливающего оборудования и широко применяются на предприятиях черной и цветной металлургии, химической промышленности, промышленности строительных материалов, пищевой промышленности, в энергетических установках и др.
Рукавные фильтры предназначены для очистки пылегазовоздушных потоков с температурой до +260 С° и исходной запылённостью до 100 г/м³.
Рукавные фильтры относятся к пылеулавливающему оборудованию
«сухого» типа. Остаточная запылённость пылевыбросов на выходе после рукавных фильтров обычно составляет не более 10 мг/м³ (существуют модификации фильтров с более низкой остаточной запылённостью, до 1 мг/м³). Рукавные фильтры могут быть укомплектованы фильтрующими рукавами, сшитыми из высокотемпературных фильтрующих материалов (политетрафторэтилен, полиимид) с температурой эксплуатации до +260 С°.
Рукавные фильтры предназначены как для очистки дымовых газов, так и аспирационных выбросов предприятий различных отраслей промышленности:
чёрная металлургия;
цветная металлургия;
промышленность по производству строительных материалов;
машиностроение;
литейное производство;
металлообработка;
стекольная промышленность;
химическая промышленность;
горнодобывающая промышленность;
пищевая промышленность;
деревообработка и мебельная промышленность;
энергетика.
Общий вид рукавного фильтра показан на рисунке 4.1.
20 20 20
Рисунок 4.1 - Рукавный фильтр
В эксплуатации находятся многие конструкции рукавных фильтров, отличающиеся формой корпуса, диаметром и длиной рукавов, видом применяемой фильтровальной ткани, способом регенерации и др.
Методика расчета рукавных фильтров.
Расчеты фильтров сводятся к определению площади фильтровальной перегородки, гидравлического сопротивления фильтровальной перегородки и аппарата в целом, частоты и продолжительности циклов регенерации фильтрующих элементов.
С учетом физико-химических характеристик выбросов, характера производства, технико-экономических и других факторов обосновывают эффективность очистки газов посредством фильтрации, принимают тип фильтрующей среды и фильтра (волокнистый, тканевый, зернистый и др.), подбирают приемлемый материал волокон, ткани или гранул; для тканых и зернистых фильтров определяют также способ регенерации фильтрующего слоя.
Фильтрующая поверхность аппарата определяется из выражения:
Fф = [(Vп + Vр)/60q] + Fр , (4.1) где Vп – объем газа, поступающего на очистку, м3/ч;
Vр – объем газа или воздуха, расходуемого на регенерацию ткани, м3/ч;
q – удельная газовая нагрузка фильтровальной перегородки при фильтровании, м3
/
(м2·мин);21 21 21
Fр – фильтрующая поверхность, отключаемая на регенерацию в течение 1 час, м2.
Величину Fр следует рассчитывать по зависимости:
FP=NC⋅FC⋅τP⋅mP , (4.2) где Nc – число секций в фильтре;
Fc – фильтрующая поверхность секции, м2; τp – время регенерации секции, с;
mp – число регенерации в течении 1 часа.
Для фильтров с импульсной продувкой в связи с кратковременностью процесса регенерации поверхности фильтра, выключаемой на время регенерации, и объемом газа, расходуемого на обратную продувку, можно пренебречь.
Удельная газовая нагрузка на фильтровальную перегородку для рукавных фильтров колеблется от 0,3 до 6 м3/(м2·мин). Внутри этого диапазона выбор оптимального значения зависит от многих факторов, к которым в первую очередь относятся свойства улавливаемой пыли, способ регенерации фильтровальных элементов, концентрация пыли в газе, структура фильтровального материала, температура очищаемого газа, требуемая степень очистки.
С достаточной для практических расчетов точностью удельную газовую нагрузку в рукавных фильтрах можно определить из следующего выражения [м3/(м2· мин)]:
q=qH⋅c1⋅c2⋅c3⋅c4⋅c5 , (4.3) где qн – нормативная удельная нагрузка, зависящая от вида пыли и ее склонности к агломерации (таблица 4.1);
с1 – коэффициент, характеризующий способность регенерации фильтрующих элементов (определяется по данным приведенным ниже);
с2 – коэффициент, учитывающий влияние концентрации пыли на удельную газовую нагрузку, определяется по рисунку 4.3;
с3 – коэффициент, учитывающий влияние дисперсного состава пыли в газе (таблица 4.2);
с4 – коэффициент, учитывающий влияние температуры газа (таблица 4.3);
с5 – коэффициент, учитывающий требования к качеству очистки.
Таблица 4.1 - Нормативная удельная газовая нагрузка
№ п/п Вид пыли qн
1 Комбикорм 3,5
22 22 22
