Цель работы: определить параметры рукавных фильтров для очистки газов: площадь фильтрования, гидравлическое сопротивление аппарата и мощность электродвигателя вентилятора, необходимого для транспортирования очищаемых газов через фильтр.
Теоретические положения
Технологические расчеты фильтровальных аппаратов сводятся к определению площади фильтровальной перегородки, гидравлического сопротивления фильтровальной перегородки и аппарата в целом, частоты и продолжительности циклов регенерации фильтровальных элементов.
Для определения количества фильтров, необходимых для фильтрации, сначала находится общая площадь фильтрации:
V.’ + v’
(1) ф
где v’ — расход газа, подаваемого на продувку, в м3/мин, с учетом подсоса:
- *; = i,i v, (2)
- — расход продувочных газов, в м3/мин., определяется из удельного расхода продувочных газов (v2 = 90 — 110 м3/(ч • м2)):
V2= V2 ’ 5е’ (3)
где 5 — площадь ткани в секции, отключенной на регенерацию.
Разработаны три типоразмера высоко производительных фильтров серии FLB. Каждый из пылеуловителей состоит рукавов диаметром d = 130 мм. Суммарная площадь поверхности фильтров приведена в табл. 1.
Таблица 1
Площади секций фильтров
| Тип фильтра | Площадь фильтров, м2 | Сопротивление перед регенерацией, Па |
| FLB – 8 000 | 57 | 1900 |
| FLB -12 000 | 108 | |
| FLB -18 000 | 210 |
С5 — коэффициент, учитывающий требования к качеству очистки.
Для коэффициента, учитывающего влияние особенностей регенерации фильтровальных элементов, в качестве базового элемента принимается фильтр с импульсной продувкой сжатым воздухом с рукавами из ткани. Для этого аппарата коэффициент С, = 1. При использовании рукавов из нетканых материалов значение коэффициентов может увеличиваться на 5 — 10 %.
Для фильтров с регенерацией путем обратной продувки и одновременного встряхивания или покачивания рукавов принимается коэффициент С{ = 0,70 + 0,85. Меньшее из этих значений принимается для фильтров с рукавами из плотной ткани и с элементами, выполненными в виде конвертов.
Для фильтров с регенерацией путем обратной продувки коэффициент Cj = 0,55 ч- 0,70. Меньшее из этих значений принимается для рукавов из стеклоткани и фильтров, снабженных фильтровальными элементами, выполненными в виде конвертов.
Таблица 3
Значения коэффициента С3, учитывающего влияние дисперсного состава пыли
| Медианный диаметр частиц пыли, мкм | Коэффициент |
| Свыше 100 | 1,2- 1,4 |
| 50 — 100 | 1,1 |
| 10 — 50 | 1 |
| 3 — 10 | 0,9 |
| Меньше 3 | 0,7 — 0,9 |
Таблица 4
Значения коэффициента С4, учитывающего влияние температуры С
| Г | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 |
| 1 | 0,9 | 0,84 | 0,78 | 0,75 | 0,73 | 0,72 | 0,70 |
Коэффициент, учитывающий требования к качеству очистки, оценивается по концентрации пыли в очищенном газе. Как показывают эксперименты, с увеличением скорости фильтрования концентрация пыли в очищенных газах увеличивается. Принято считать, что в исправно действующем фильтре концентрация пыли на выходе из фильтра не должна превышать 30 мг/м3; для всех этих условий принимается значение С5 = 1. Если к качеству очистки предъявляются более жесткие требования, коэффициент С5 снижается. В случае если концентрация пыли в очищенных газах не должна превышать 10 мг/м3, коэффициент принимается равным 0,95.
При подборе рукавных фильтров важной является оценка ожидаемого гидравлического сопротивления, определяющего энергетические затраты на фильтрование.
Гидравлическое сопротивление установки складывается из гидравлического сопротивления фильтровальной перегородки (ДРп), гидравлического сопротивления корпуса аппарата (ДРк) и сопротивления системы без пыли (ДР). Гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки состоит из суммарного сопротивления слоя пыли, осевшего в порах фильтра, и сопротивления слоя пыли.
Гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки (ДРп=ДРп1+ДРп2) можно определить, используя номограммы (рис. 2 и 3 соответственно).
Гидравлическое сопротивление корпуса аппарата ДРк определяется коэффициентом гидравлического сопротивления корпуса ?,к = 2, приведенным к скорости во входном патрубке:
увх = V/ (3600 5вх) , м/с; (6)
тогда
ЛЛ = ^вх2Рг/2,Па. (7)
Общее гидравлическое сопротивление аппарата выражается следующей формулой:
= + + (8)
Общее сопротивление рукавных фильтров не должно превышать 2800 Па, а сопротивление слоя пыли на перегородке — 600 — 800 Па.
Мощность электродвигателя вентилятора, необходимого для транспортирования очищаемых газов через фильтр, подсчитывается
по следующему выражению: vtrri. п Л = , кВт.
(9)
в 3600-100077 лв
где К — коэффициент запаса мощности электродвигателя на пусковой момент (принимается равным 1,1 — 1,15);
т|м — КПД передачи (для клиноременной передачи принимается равным 0,92 — 0,95);
т|в — КПД вентилятора (принимается равным 0,65 — 0,8).
Задания для самостоятельного решения
Рассчитать площадь фильтровальной поверхности и количество секций фильтра; определить гидравлическое сопротивление аппарата и мощность электродвигателя вентилятора (в соответствии с вариантами, приведенными в табл. 5).
Таблица 5
Задания для самостоятельного решения
| Показатели | № варианта | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| Вид пыли | извест няк | известь | зола | цемент | известняк | зола | известь | цемент | известняк | зола |
| Объем газа, поступающего на очистку, м3/ч | 5000 | 4000 | 6000 | 5500 | 6800 | 7000 | 5000 | 6500 | 5800 | 4200 |
| Концентрация пыли, г/м3 | 8 | 8 | 10 | 20 | 20 | 10 | 30 | 30 | 50 | 8 |
Окончание табл. 5
| Показатели | № варианта | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| Вид пыли | известняк | известь | зола | цемент | известняк | зола | известь | цемент | известняк | зола |
| Средний условный диаметр частиц пыли, мкм | 1 | 0,8 | 1,5 | 2 | 1 | 0,5 | 0,8 | 3 | 1,5 | 2 |
| Температура, °C | 20 | 30 | 40 | 50 | 80 | 20 | 30 | 120 | 80 | 50 |
| Скорость фильтрации, м/мин | 0,6 | 0,2 | 0,4 | 0,3 | 0,15 | 0,6 | 0,5 | 0,2 | 0,6 | 0,3 |
| Вязкость газа, х10-5 Па • с | 25 | 30 | 30 | 25 | 15 | 20 | 20 | 20 | 15 | 25 |
| Пористость ткани | 0,6 | 0,8 | 0,45 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 0,6 | 0,35 | 0,4 | 0,7 |
| Пористость пылевого слоя | 0,93 | 0,85 | 0,9 | 0,85 | 0,8 | 0,9 | 0,93 | 0,8 | 0,9 | 0,75 |
| Время фильтрации, мин | 15 | 40 | 20 | 20 | 40 | 5 | 10 | 20 | 10 | 40 |
| Плотность пыли, х103 кг/м3 | 2 | 4 | 2 | 1 | 3 | 4 | 4 | 1 | 5 | 6 |
Гидравлическое сопротивление системы без пыли составляет 1300 Па, КПД вентилятора 0,75, передача к вентилятору — клиноременная.
Продувка импульсная обратная, фильтровальная площадь одной секции (Sj) 57 м2, Sbx = 2,4 0,55 м, плотность газа рг = 1,02 кг/м3.
В номограммах (рис. 6.2, 6.3) приняты следующие обозначения: d- средний условный диаметр частицы, мкм; р — вязкость газа, Па • с; v — скорость фильтрования, м/мин; тп — пористость пылевого слоя, доли ед.; мт — пористость ткани, доли ед.; q — запыленность газа, кг/м3; t — время фильтрации (промежуток между регенерациями ткани), мин; р — плотность пыли, кг/м3.
Размер первичных частиц d, мкм
Рис. 2. Номограмма для определения гидравлического сопротивления слоя пыли, осевшей на поверхности фильтра (АР)
Сопротивление ДРп1, Па
Рис. 3. Номограмма для определения гидравлического сопротивления слоя пыли, осевшей в порах фильтра (ДР,,,)
