Старк С.Б. - Пылеулавливание и очистка газов в металлургии, страница 9

(6-9) (6-!О) (6-11) где р — коэффициент, учитывающий неоднородность структурьг фильтра, р = р„/рФ, где рФ вЂ” сила, действующая на единицу длины волокна, в реальном фильтре; 2 РФ вЂ” Р ФВ- (6-12 а) р„ — сила, действующая на единицу длины волокна в модельном фильтре; р, = 4п1( — 1,15 18 а — 0,52), Размеры частиц в значительной мере определяют основной механизм осаждения. Для частиц размером 2г ( О,З мкм преобладает диффузионное осаждение, для более крупных частиц все большую роль начинают играть эффекты касания и инерции. При полидисперсном аэрозоле всегда есть частицы, для которых проскок имеет максимальное значение.

Об их размерах можно судить по рис. 18, а, из которого четко виден максимум проскока для наиболее проникающих частиц радиусом гямх, Именно на улавливание этих частиц и должен быть рассчитан высокоэффективный фильтр. Для определения размеров наиболее проника|ощих частиц, мкм, Фридлендером предложено следующее выражение: (6-13) где Кв — константа Больцмана, равная 1,38.10 аа джрС.

Из графиков рис. !8 видно, что с увеличением скорости фильтрации максимум проскока смещается в сторону частиц меньших размеров. 47 Коэффициент проскока реального фильтра 18 Кпр .— — — 0,87аНЧх(п~ аР, 2гмах= 0,86( ) ( — ) ( — ) (6-4) (6-5) (6-6) (6-7) (6-8) Скорость фильтрации оказывает противоположное влияние па диффузионное н инерционное осаждение (рис.

18, б). Как показывает кривая, существует критическая скорость, при которой наблюдается максимальный проскок, для определенных размеров частиц и волокон значение критической скорости, м/с, можно определить из выражения (5-14) Размер волокна оказывает огромное влияние на процесс осаждения частиц по всем рассмотренным механизмам. Изменение диаметра волокна в пределах Гп й %Г ос с пл ппг й! дг дп пд дп и,! гс, нл1т и; смд Рис. ! 8. Зависимость коэффициента прасиока волокнистых фильтров: а — от размеров частиц; б — от снорости фильтрации. 1 — диффузионный механизм; 2 — механизм касания; 8 — инерционный механизм; й — совокупность механизмов 1 — 50 мкм увеличивает проскок почти в 2000 раз.

В высокоэффективных материалах ФГ! применяют волокна толщиной 1,5 — 7,0 мкм. Зависимость суммарного коэффициента захвата от плотности упаковки га имеет следующий вид: Чх = Чх (1+ 4,5сс). (5-!5) Однако вследствие резкого роста гидравлического сопротивления с увеличением плотности упаковки применение волокнистых фильтров с плотностью упаковки я ) 0,1 в большинстве случаев нецелесообразно. Гидравлическое сопротивление волокнистых фильтров. В пределах ламинарного режима движения ()эв = 0,6 —:1), как показывает теория и опыт, Лр прямо пропорционально скорости фильтрации. Л/т = Лрэгпф/гс„ (6-16) где Лрт — сопротивление фильтра при скорости и11 = 1 см/с, называемое стандартным, Н/м'; - шф — скорость фильтрации, см/с. Ввиду того что лобового слоя в волокнистых фильтрах не образуется, аэродинамическое сопротивление определяется только первым членом формулы (6-33): /э/г! = Ко " ф (6-17) 1 48 Для вычисления величины коэффициента сопротивления Ко различными исследователями предложено много формул, в большинстве случаев полуэмпирических.

Формула Лангмюра: Ко = (6-18) — 0,5!п с«+ а — — — 0,75 4 где () — коэффициент, учитывающий неоднородность фильтра; )) =- 1 —:2. Формула Девиса (для фильтров с малой плотностью упаковки а -= 0,06 —:0,3): К; = 1баг,з (1 1 56аз) (6-19) Формула Козени — Кармана (для фильтров с большой плотностью упаковки): Ко = (6-20) Формула Фукса — Стечкиной, применяемая обычно в расчетах: Ко = — 1,15 1п а — 0,75' (6-2! ) На практике из-за неоднородности фильтра и крупных пор величина аэродинамического сопротивления оказывается ниже величины, получаемой при вычислении по приведенным формулам. Конструкции волокнистых фильтров.

Широко распространенной конструкцией вентиляционных фильтров является рамочный фильтр лаборатории аэрозолей Института им. Карпова типа ЛАИК, позволявший разместить в 1 мь объема до 100 м» фильтрующего материала. Газы Гизы Рис !О Волокнистый фильтр В настоящее время объединением «Изотоп» выпускаются фильтры типа ДК (рис. 19).

Основным преимуществом этого вида фильтров является увеличенная на 25 — 30% фильтрующая поверхность, размещенная в единице объема. Аэродинамическое сопротивление таких фильтров примерно вдвое больше сопротивления фильтрующего материала ФП, из которого сделан фильтр. Эксплуатационные снорости фильтрации 1 — 1О см/с. 49 й 19. ТКАНЕВЪ|Е ФИЛЪТРЫ Наиболее распространенным типом тканевого фильтра является рукавный фильтр, режим работы которого дан на рис. 20, а. Главным элементом такого фильтра является рукав, изготовленный из фильтровальной ткани.

Корпус фильтра разделен на несколько герметизированных камер, в каждой из которых размещено по нескольку рукавов. Газ из газопровода грязного газа подводится в нижнюю часть каждой 9 1 камеры и поступает внутрь рукавов. о Фильтруясь через ткань, газ проходит в камеру и через открытый выпускной клапан выходит из нее, поступая в газопровод чистого газа. Частицы пыли, содержащиеся в грязном газе, оседают на внутренней поверхности рукава, в результате чего сопротивление рукава проходу 1 1 газа постепенно увеличивается, Когда оно достигнет некоторого предельного, по условиям тяги, значения, фильтр переводится на режим регенерации (рис.

20, б), т. е. рукава 8 ' освобождаются от осевшей на иих пыли. Наиболее часто регенерация осуществляется обратной продувкой. Продувочный воздух от специального Рис 20 Схема рукавного Фильтре „„п „„д гр„„„г, „„', вентилятора направляют внутрь карукава, 5 — корпус секнин, е -- меры, через открытый продувочный воздухопровод прадувочкосо воа духа, 5 — гааопровод чистого гана, КлацаН (ВыиуСКНОЙ КЛапаН ЗаКРЫТ). клапан, и — аугкер ' ФИЛЬТРУЯСЬ ЧЕРЕЗ РУКаВ В ОбРатНОМ направлении, он разрушает слой пыли, образовавшийся на внутренней поверхности рукава, которая падает в бункер, откуда удаляется при помощи шнека или другого устройства.

Отработавший продувочный воздух через подводящий газ патрубок поступает в газопровод грязного газа. В целях повышения эффективности регенерации одновременно встряхивают рукава с помощью специального встряхивающего механизма, перемеща|ощего вверх и вниз крышку, к которой крепится рукав. Камеры фильтра переводят на регенерацию по очереди и, следовательно, фильтр в составе и — | камер все время находится в работе.

Количество газа р'„, проходящего через ткань, можно найти по следующей формуле: )уг — — |"г + 1юпр, 50 (6-22) где г'; — объемный расход газа, подводимого к фильтру, с учетом содержания водяных паров и всех видов присосов воздуха, м'~с; ~ — поверхность рукавов, размещенных в одной секции, м', ш„р — скорость воздуха при обратной продувке, м!с. Необходимая общая поверхность рукавов всех секций -т- 1 Фф где шф — скорость фильтрации, м!с. Необходимое число секций и = Еф (6-23) (6-24) Движение запыленного газового потока через ткань.

При проходе газа через чистую ткань, т. е. в начальный период работы фильтра, происходит осаждение частиц пыли на волокнах ткани. Захват частиц волокнами происходит за счет действия описанных ранее механизмов касания, инерция диффузии, гравитации и элекгростатического взаимодействия. Далее, вследствиетого что плотность упаковки у ткани значительно выше, чем у волокнистых фильтров, на лобовой стороне фильтра начинает формироваться сплошной слой из частиц пыли, которые не могут проникнуть в глубь ткани. Образующийся вторичный лобовой слой (автослой) начинает сам задерживать поступающие частицы, в результате чего толщина его постепенно возрастает, и он становится главной фильтрующей средой.

Поскольку поры, образующиеся между частицами лобового слоя, и сами улавливаемые частицы имеют близкие размеры, значительную роль начинает играть ситовый эффект. Непроницаемость вторичного пылевого слоя для вновь поступающих частиц всех размеров хорошо объясняет обычно очень высокую степень очистки газов в тканевых фильтрах в запыленном состоянии, нередко превышающую 99,9ьь для пылей любой дисперсности. Снижение эффективности фильтра всегда связано с динамическим пробоем этого слоя и проскоком пыли в местах разрушения слоя, образования трещин, а также с наличием крупных пор в фильтрующем материале, где слой пыли вообще не может образоваться.

Возникновение трещин и разрушение пылевого слоя могут происходить непосредственно в ходе процесса фильтрации в результате пульсаций газового потока и микровибрации промышленной установки. Всякое увеличение внешних сил, действующих на систему, в частности рост перепада давления на фильтре, способствует возникновению динамических пробоев слоя. Практика показала, что оптимальные значения скорости фильтрации в тканевых фильтрах лежат в пределах 0,5 — 1,О м!мин. При больших скоростях фильтрации эффективность тканевых Рнс 2!. Крииме изменения иозффиНиеита очистил и гидраплиеесиого со протипления фильтра с регенераинел тианн 817нф)ь(1 — еп) ! 581 1О Е(! — и,) т(~ 27 Езпзф! ) (6-25) 2 З г( еп 3 !зп З,24 т где пгф — скорость фильтрации, м7с( р — — динамический коэффициент вязкости газа, Н с7м21 еп — пористость слоя пыли, доли единицы; е, — пористость ткани, доли единицы; О( — средний размер частиц пыли, м; Рп — плотность пыли, кг!мз( 2, — начальная запыленность газа, кг7мз.

Исходя из формулы (6-25), можно определить значение коэффициентов А и В в формуле (5 33). 0,475(1 — еп]я "!7(! еп) л2,77 3, 52! зтл! Епьт' г(лзьпрп (6.об) При заданной величине максимального перепада давления на фильтре 1)р,„можно найти необходимую продолжительность периода между регенерациями Количество пыли, накопленное на единице площади фильтра за время (р, приблизительно равно: М, =- 22шфГр.