Расчет тканевого рукавного фильтра

Расчет тканевых фильтров сводится к определению площади фильтрации, на основе которой выбирают типоразмер фильтра и способ регенерации. Кроме того, определяют гидравлическое сопротивление фильтра и продолжительность работы фильтра между регенерациями.

Площадь фильтрации зависит прежде всего от объема запыленного газа с учетом его увеличения за счет увлажнения и подсоса воздуха при движении по газовому тракту, работе оборудования, при охлаждении технологических газов, а также от газовой нагрузки q_ф (м³/(м²×мин)) или от эквивалентной ей скорости фильтрования w_ф (м/мин). Величину удельной газовой нагрузки на фильтр можно определить из выражения:

q_ф = q_н × С₁ × С₂ × С₃ × С₄ × С₅, (3.1)

где q_н – нормативная удельная нагрузка, зависящая от вида пыли и ее слипаемости, принимаемая равной: q_н =1,2 м³/(м²×мин) для возгонов черных и цветных металлов, активированного угля; q_н =1,7 м³/(м²×мин) для кокса, летучей золы, порошков металлов, оксидов металлов; q_н =2,0 м³/(м²×мин) для горных пород;

С ₁ -коэффициент, учитывающий способ регенерации и принимаемый равным: С₁= 1,0 - при импульсной регенерации тканей; С₁= 1,1 - при импульсной регенерации нетканых материалов; С₁= 0,7–0,85 - при регенерации обратной продувкой с встряхиванием; С₁= 0,55–0,7- при регенерации обратной продувкой без встряхивания; С₂ - коэффициент, учитывающий начальную запыленность газа и принимаемый равным: С₂ =1,1 – при запыленности газов до 1-5 г/м³; С₂ =1,0 – при запыленности газов до 5-20 г/м³; С₂ =0,9 – при запыленности газов до 20-70 г/м³; С₂ =0,8 – при запыленности газов более 70 г/м³;

С₃ – коэффициент, учитывающий дисперсный состав пыли:

d_m, мкм...>100 50-100 10-50 3-10 <3

С_{3 .} ......1,2-1,4 1,1 1,0 0,9 0.7-0.9

С₄ - коэффициент, учитывающий влияние температуры газа:

Т, ^оС... 20 40 60 80 100 120 140 160

С₄.... 1,0 0,9 0,84 0,78 0,75 0,73 0,72 0,70

С₅ – коэффициент, учитывающий требования к качеству очистки газа оценивается по концентрации пыли в очищенном газе: С₅ =1,0 – при концентрации 30 мг/м³ и выше; С₅ =0,95 – при концентрациях 10 мг/м³ и ниже.

Полное гидравлическое сопротивление, фильтра D р (Па) складывается из сопротивления корпуса аппарата D р_к и сопротивления фильтровальной перегородки D р_ф:

D р = D р_к + D р_ф (3.2)

Гидравлическое сопротивление корпуса фильтра определяется величиной местных сопротивлений при входе и выходе газа из аппарата и распределении потока по фильтровальным элементам:

D р_к = , (3.3)

где z - коэффициент сопротивления, отнесенный к скорости газа во входном патрубке фильтра (при стандартной скорости газов равной 5-15 м/с, коэффициент сопротивления составляет z= 1,5-2,5).

Гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки при проведении технических расчетов можно находить по эмпирической формуле:

D р = , (3.4)

где w _ф - скорость фильтрования, м/с; m - динамический коэффициент вязкости газа, Па×с; e_тк - пористость ткани, доли ед.; d_m - среднемедианный размер пылевых частиц, м; r_ч - плотность частиц пыли, кг/м³; z₁ - начальная запыленность газа, кг/м³; t_ф – время работы фильтра с момента его включения, с; h_о – удельное гидравлическое сопротивление фильтровального материала, отнесенное к толщине, равной 1 м при скорости воздуха 1 м/с, Па; e_п – пористость слоя пыли.

Пористость слоя пыли зависит от ее дисперсности и может быть определена из выражения:

e_п = . (3.5)

Удельное гидравлическое сопротивление ткани можно принимать равным: h_o =0,84×10⁵ Па для шерстяной ткани; h_o =0,83×10⁵ Па для нитрона НЦМ; h_o= 27×10⁵ Па для стеклоткани.

Динамический коэффициент вязкости газа при рабочих условиях (Па×с):

m = , (3.6)

где m_о – коэффициент динамической вязкости газа (для воздуха m_о =17,5×10^-6 Па×с), Т_г - температура очищаемых газов, ^оС, Т_о =273 ^оС - температура газа при н.у., с - константа, зависящая от состава газов (принимается по данным таблицы Приложения 2).

Постоянные фильтрования можно определить по формулам:

А = ; (3.7)

В = . (3.8)

При ориентировочных расчетах коэффициенты А и В для различных пылей можно принимать из таблицы 3.1.

Таблица 3.1

Значения коэффициентов А и В для некоторых пылей (ткань – лавсан)

dm, мкм	А, м^-1	В, м/кг	Вид пыли
10-20 2,5-3	(1100-1500)×10^6 (2300-2400)×10^6 (13000-15000)×10^6	(6,5-16)×10^9 80×10^9 330×10^9	Кварцевая, цементная Сталеплавильная, возгонная Кремниевая, возгонная

Если величина оптимального перепада давления на фильтровальной перегородке задана, то можно найти гидравлическое сопротивление фильтрующей перегородки D p_ф и продолжительность периода фильтрования t_ф, т. е. время между регенерация:

р_ф = D р₁ + D р₂ = mw_ф (А + Вz₁w_фt_ф), (3.9)

t_ф = , (3.10)

где Dр₁ – сопротивление фильтрующей перегородки, Па, Dр₂ – сопротивление лобового слоя уловленной пыли, Па, А, Б – постоянные фильтрования, определяемые по формулам (3.7, 3.8) или по данным таблицы 3.1.

Количество пыли, осаждающееся на единице площади фильтра за время t_ф примерно равно:

М₁ = z₁w_фt_ф, (3.11)

Оптимальная продолжительность фильтрации находится экспериментально, но упрощенно эту величину можно определить, задав величину переменного гидравлического сопротивления слоя пыли Dр₂. Для мелких пылей она не должна превышать 600-800 Па, а для крупных пылей с медианным размером частиц более 20 мкм - 250-350 Па.

Общий объемный расход газа, проходящего через фильтр при проведении регенерации обратной продувкой, равен:

V = V₁ + V_p, (3.12)

где V₁ – объемный расход газа, подводимого к фильтру с учетом содержания водяных паров и подсосов по тракту между технологическим агрегатом и фильтром при рабочих условиях, м³/ч; V_р – объемный расход воздуха, подаваемого на обратную продувку и подмешивающегося к очищаемому газу, м³/ч; предварительно он может быть определен из выражения:

= , (3.13)

где t_p – время отключения секции на обратную продувку (обычно до 1 минуты); n_p - количество регенераций в течение одного часа, определяемое по формуле:

n_p = . (3.14)

Необходимую площадь фильтрации аппарата , м², предварительно определяют из выражения:

= , (3.15)

где q_ф - удельная газовая нагрузка при фильтровании, м³¤ (м² × мин).

Выбор фильтра производится по каталогам с запасом 10-15 %.

Фильтрующую поверхность, отключаемую на регенерацию в течение часа, находят по формуле:

F_p = , (3.16)

где N_c - число секций; F_c - фильтрующая поверхность секции, м².

Далее при расчете уточняют расход воздуха, подаваемого на обратную продувку в течение часа:

V_p = w_фn_pt_pN_cF_c. (3.17)

После этого находят окончательную площадь фильтрования по формуле:

F_ф = . (3.18)

Удельную газовую нагрузку q¢_ф, м³¤ (м²×мин), выбранного фильтра находят из выражения:

= . (3.19)

Продолжительность периода фильтрования для любой секции фильтра t_ф должна быть всегда больше суммарной продолжительности регенерации остальных секций, т.е. t_ф > (N_c - 1) t_р.

При расчете фильтров, работающих с импульсной регенерацией, расход воздуха на регенерацию не превышает 0,2 % от расхода очищаемого газа и при проведении расчетов может не учитываться.

Дата добавления: 2015-07-11