Промислова екологія – Апостолюк C. O. – 3.6. Методи розрахунку рукавних пилоочисних установок
Серед відомих методів розрахунку пилоочисних установок необхідно виділити:
– технологічний розрахунок пилоочисних установок;
– технологічний та конструктивний розрахунок систем імпульсної регенерації;
– аеродинамічний розрахунок фільтрувальних апаратів;
– розрахунок корпусів і запобіжних мембран на міцність пилоочисних установок.
Розглянемо особливості кожного методу розрахунку, їхню важливість при проектуванні нових і модернізації існуючих пилоочисних установок, що найчастіше використовуються на промислових підприємствах.
3.6.1. Технологічний розрахунок сухих рукавних пиловловлювачів
Технологічний розрахунок рукавних пиловловлювачів зводиться до визначення:
– площі фільтрувальної перегородки;
– гідравлічного опору фільтрувальної перегородки та пиловловлювача в цілому;
– частоти й тривалості циклів регенерації фільтрувальних елементів;
– потужності електродвигуна вентилятора для транспортування (подавання) очищуваного повітря через пиловловлювач (фільтр).
Фільтрувальну поверхню пиловловлювача або групи пиловловлювачів (м2) визначають за формулою
Де фп – об’єм запиленого повітря, що подається на очищення, м3/год; фо – об’єм повітря, що витрачається на зворотне продування, м3/год; д – питоме повітряне навантаження при фільтруванні, м3/(м2ххв); Рр – фільтрувальна поверхня, що відключається на стадії регенерації протягом 1 год, м2; визначають за формулою
Де Ие – число секцій; .Р – фільтрувальна поверхня секцій, м2; хр – час відключення секції на регенерацію, с; т – число регенерацій протягом 1 год.
Для пиловловлювачів з імпульсним продуванням унаслідок незначного часу регенерації поверхні, що виключається на час регенерації, та об’ємом повітря, потрібного для зворотного продування, можна знехтувати.
Питоме повітряне навантаження для рукавних фільтрів приймають у межах від 0,3 до 6 м3/(м2 х хв). Всередині цього діапазону вибір оптимального його значення залежить від багатьох факторів: властивостей вловлюваного пилу; способу регенерації фільтрувальних елементів; концентрації пилу в повітрі; структури фільтрувального матеріалу; температури очищуваного повітря, потрібного ступеня очищення.
З урахуванням згаданих властивостей питоме повітряне навантаження д можна визначити за формулою [19]
Де дн – нормативне питоме навантаження, що залежить від виду пилу та його здатності до агломерації (визначається з табл. 3.7); Сх – коефіцієнт, що враховує особливість регенерації фільтрувальних елементів; для пиловловлювачів з регенерацією зворотним продуванням та одночасним витрушуванням або коливанням рукавів встановлюють коефіцієнт С, = 0,70-0,85, а для пиловловлювачів з регенерацією зворотним продуванням коефіцієнт С1 =0,55-0,70; С2 – коефіцієнт, що враховує вплив концентрації пилу на питоме повітряне навантаження (визначають з рис. 3.41); С3 – коефіцієнт, що враховує вплив дисперсності пилу в повітрі (визначають із табл. 3.8); С4 – коефіцієнт, що враховує вплив температури очищуваного повітря (визначають із табл. 3.9); Сб – коефіцієнт, що враховує вимоги до якості очищення (приймають С5 = 1,0).
Таблиця 3.7. Значення нормативного питомого повітряного навантаження qн [19]
Рис. 3.41. Залежність коефіцієнта С2 від концентрації пилу
Таблиця 3.8. Значення коефіцієнта С3, що враховує вплив дисперсного складу пилу в повітрі [19]
Медіанний розмір частинок пилу, мкм | Коефіцієнт С3 |
Понад 100 | 1,2-1,4 |
50-100 | 1,1 |
10-50 | 1,0 |
3-10 | 0,9 |
Менше 3 | 0,7-0,9 |
Таблиця 3.9. Значення коефіцієнта С4, що враховує вплив температури *, °С
T, °С | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 |
С4 | 1 | 0,9 | 0,84 | 0,78 | 0,75 | 0,73 | 0,72 | 0,70 |
За розрахунковою площею фільтрувальних елементів з табл. 3.10 вибирають тип пиловловлювача [19].
При виборі рукавних пиловловлювачів важливим є визначення гідравлічного опору, від якого залежать енергетичні витрати на фільтрування.
Таблиця 3.10. Характеристика пиловловлювачів з імпульсним продуванням
Загальний гідравлічний опір рукавного пиловловлювача складається із опору корпуса фільтрувальних апаратів АР та опору фільтрувального рукава (перегородки) ЛРп:
Опір корпуса пиловловлювача визначається величиною місцевих опорів, що виникають на вході та виході з апарата і при розподілі повітряного потоку по фільтрувальних елементах. У загальному вигляді гідравлічний опір корпуса апарата можна оцінити коефіцієнтом опору цього апарата, віднесеним до швидкості повітря у вхідному корпусі [19]:
Де і”вх – швидкість повітряного потоку у вхідному патрубку, м/с; рп – густина запиленого повітря, кг/м3.
Для правильно сконструйованих рукавних пиловловлювачів коефіцієнт гідравлічного опору корпуса переважно становить 1,5-2,0. Для рукавних пиловловлювачів із зворотним продуванням, обладнаних тарілчастими клапанами, коефіцієнти гідравлічного опору набувають вищих значень.
Швидкість повітряного потоку у вхідному патрубку визначають за формулою [19]
Де Qп – кількість запиленого повітря, що подається в пиловловлювач за годину, м3/год; Рвх – площа поперечного перерізу вхідного патрубка, м2.
Гідравлічний опір рукава (перегородки) пиловловлювача значною мірою залежить від маси та властивостей пилу, який осів на тканинну перегородку. Цей опір має дві складові: постійну ДР’ і змінну АР” величини:
Постійна складова гідравлічного опору створюється фільтрувальною перегородкою та пилом, що осів на ній. Постійну складову гідравлічного опору перегородки визначають за формулою
Де л – коефіцієнт, що залежить від товщини фільтрувального матеріалу, ступеня його проникності, становить: Лл = (1100-1500) х
Х 10вм_1 – для фільтрувальних тканин лавсану, що вловлює цементний кварцовий пил з медіанним діаметром у межах 10- 20 мкм; кп = (2300-2400) х 10вм_| – для лавсану при вловлюванні пилу від сталеплавильних дугових печей, при електро-газозварювальних роботах тощо. Для більш щільних тканин (лавсан, склотканина) коефіцієнт опору фільтрувальної перегородки збільшують у 1,2-1,3 раза. При вловлюванні пилу з невеликим медіанним діаметром (<1М < 1 мкм) коефіцієнт опору фільтрувальної перегородки (рукавів) збільшують у 2-3 рази, а при вловлюванні кремнієвого пилу з медіанним діаметром частинок 0,6 мкм £п = (13 000-15 000) х 106м-‘.
Наведені значення коефіцієнтів можуть використовуватися при розрахунках гідравлічного опору фільтрів з імпульсним продуванням. У рукавних фільтрах зі зворотним продуванням після регенерації значення кп необхідно збільшити на 15-25 %.
Для лавсану коефіцієнт кп із врахуванням збільшення на 15- 25 % можна в середньому прийняти: к % 3700 х 10вм_1; іа – коефіцієнт в’язкості запиленого повітря, в середньому 20 х 10″1 Па х с; т – тривалість циклу, приблизно становить: т ” 600 с; (ових – швидкість потоку запиленого повітря у вихідному патрубку (со = 0,16 м/с); п – показник ступеня, що залежить від режиму потоку струменя (для розрахунків приймають п – 1; при турбулентній течії п > 1).
Змінну складову гідравлічного опору перегородки визначаємо за формулою [19]
Де рв – коефіцієнт кінематичної в’язкості запиленого повітря (ив = 20 х 10~в Па х с); т – тривалість циклу фільтрування, приблизно приймають т = 600 с; Zn – змінна величина гідравлічного опору фільтрувальної перегородки, для дрібного пилу (йм < 20 мкм) Zn = 600-800 Па, для крупного пилу з медіанним діаметром йм > 20 мкм – 250-350 Па; для вловлювання волокнистого пилу Zn = 200-250 Па; совмж – швидкість повітря у вихідному патрубку (со = 0,016м/с); кх – параметр опору шару пилу, для цементного пилу з медіанним діаметром частинок 12- 20 мкм кх = (6,5-16) х 109 для очищення повітря від пилу сталеплавильної дугової печі з ^ = 3 мкм к1 = 80 х 10е м/кг; для руднотермічних печей плавлення кремнію (сіл = 0,7 мкм) к1 = 330 х 10е м/кг.
Тривалість циклу фільтрування пиловловлювача визначають за формулою
На основі загального гідравлічного опору пиловловлювача та продуктивності визначають потужність електродвигуна за формулою (3.25).
(1 votes, average: 5,00 out of 5)