Расчет рукавного фильтра

Расчет рукавного фильтра производим исходя из следующих исходных данных:

Объёмный расход очищаемого газа при нормальных условиях 150000 м³ /ч;

Запыленность поступающего на очистку газ при н.у. 4 г/ м³;

Плотность пыли 4200 кг/ м³;

Средний размер частиц пыли 1·10ˉ ⁶ м;

Температура газа 220º C

Динамическая вязкость газа при н.у. 17, 3* 10ˉ ⁶ Па•с;

Допустимое сопротивление фильтра 1, 9 кПа.

Выбираем ткань типа В этом случае пористость ткани составляет 0, 85, а удельное сопротивление – 50 Па.

Пористость слоя пыли в основном зависит от её дисперсности и приближенно может быть определена из выражения:

m=1-79·d_m⁰ ⁴ ⁷, где

m - пористость слоя пыли;

d_m – средний размер частицы;

m = 1 – 79 · (11·10ˉ ⁶)⁰ ⁴ ⁷ = 0, 63

Производим расчёт расхода газа при рабочих условия:

Qp=Qo· (273 + Тг) ·101, 3 / (273 · (Pбар - Pг)),

где Qp – расход газа при рабочих условиях, м³ /ч;

Qo –расход газа при нормальных условиях, м³ /ч;

Тг – температура газа, °C;

Pбар – барометрическое давление, кПа;

Ρ г – давление газа, кПа.

Qр= 940000 · (273 + 60)·· 101, 3 / (273 · (98 – 3)) = 1222630, 7, м³ /ч.

Плотность газа при рабочих условиях:

ρ р = ρ o ·273 · (Pбар - Pг) /· ((273 + Тг)·101, 3),

где ρ р - плотность газа при рабочих условиях, кг/м³;

ρ o - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

Pбар – барометрическое давление, кПа;

Ρ г – давление газа, кПа;

Тг – температура газа, °C.

ρ р = 1, 293 · 273 · (98 –3) / ((273 + 60) · 101, 3)) = 0, 99, кг/м³.

Запылённость газа перед фильтром при рабочих условиях:

z₁ = z₀ ₁ · Qo / Qp,

где z₁ - запылённость газа при рабочих условиях, г/м³;

z₀ ₁ -запылённость газа при нормальных условиях, г/м³;

Qp – расход газа при рабочих условиях, м³ /ч;

Qo –расход газа при нормальных условиях, м³ /ч

z₁ = 0, 586 · 940000 / 1222630, 7 = 0, 451 г/м³.

Динамический коэффициент вязкости при рабочих условиях:

µ = µ₀ · (273 +C') · (Tг / 273) ¹ ⁵ / (Τ г + C'),

где µ - динамический коэффициент вязкости при рабочих условиях, Па·с;

µ₀ - динамический коэффициент вязкости при н.у., Па·с;

C' – постоянная Сезерленда;

Тг – температура газа, °К

µ = 17, 3* 10ˉ ⁶ · (273 + 124) · ((60 + 273) / 273) ¹ ⁵ / ((60 + 273) + 124) = 20.2* 10ˉ ⁶, Па

Необходимая площадь фильтровальной поверхности:

S = (Qр + Q) / w,

где Qp – расход газа при рабочих условиях, м³ /ч;

Q – расход воздуха на регенерацию, м³ /ч;

w – скорость фильтрования, м/с.

Принимаем расход воздуха на регенерацию, равный 0, 12% Qp, Q = 1467, м³ /ч. Скорость фильтрования принимаем равной 0, 025 м/с.

S = (1222630 + 1467) / (0, 025 · 3600) =13601 м².

Подбираем по каталогу рукавный фильтр типа Ф –11500. Поскольку площадь фильтрации рассчитана при рабочих условиях, то параметры данного фильтра нам подходят.

Техническая характеристика рукавного фильтра Ф – 11500.

1. Производительность по очищаемому газу, тыс. м³ /ч 1000

2. Площадь поверхности фильтрации, м² 11500

3. Удельная газовая нагрузка, м³ / м² · мин 1.45

4. Гидравлическое сопротивление фильтра, Па (мм вод ст.), не более 2500 (250)

5. Разряжение газов перед фильтром, Па не более 3000

6. Разряжение газов после фильтра, Па не более 5500

7. Допустимая температура, º C 135

8. Массовая концентрация пыли на входе в фильтр, г/нм³ 1, 2 – 4

9. Запылённость газа на выходе из фильтра, мг/нм³ 20

10. Способ регенерации фильтровальных рукавов – импульсная продувка струёй воздуха, подаваемой в направлении, обратном прохождению очищаемого газа

11. Количество фильтровальных рукавов 4608

12. Размеры фильтровального рукава, мм

· Длина 6230

· Диаметр наружный 133

13. Количество продувочных клапанов, шт 272

14. Давление сжатого воздуха на накопителе, Мпа не более 0, 6

15. Расход сжатого воздуха на проведение регенерации, м³ /ч 1200

16. Количество бункеров для сбора пыли, шт 8

17. Способ обрушения пыли в бункерах фильтра – псевдосжижжением слоя пыли путём импульсной подачи воздуха в сопла на стенке бункера

18. Количество секций пневмообрушения, шт 8

19. Количество продувочных клапанов на секции пневмообрушения, шт 2

20. Давление воздуха в накопителе системы пневмообрушения, МПа не более 0, 6

21. Выгрузка пыли из пылевого бункера – винтовой питатель

22. Количество винтовых питателей, шт 8

23. Максимальная транспортирующая способность винтового питателя, м³ /ч 18

24. Режим работы узла выгрузки пыли – периодический по 2-3 часа в сутки

25. Плотность транспортируемого материала, т/м³ 2

26. Габаритные размеры фильтра, мм

· Длина 28720

· Ширина 12280

· Высота 15860

Производим расчёт времени между регенерациями фильтра:

τ = ρ · (∆ Ρ – АВ) / (А · z · w),

где А и В – коэффициенты, значение которых находят по следующим формулам

А = 817 · μ · w · (1 – m) / (dm² · m³) = 817 · 20.2 · 10ˉ ⁶ · 0, 025 · (1 – 0, 63) / ((11 ·10ˉ ⁶)² · 0, 63³) = 5045545, 7

В = 0, 82 · 10ˉ ⁶ · dmº ² ⁵ · m1 ³ · (1 - m) · h ⅔ = 0, 82· 10ˉ ⁶ ·(11 ·10ˉ ⁶)º ² ⁵ · (1 – 0, 85) · 50⅔ = 9, 61 · 10 ˉ ⁸.

Отсюда

τ = 2000 (1900 - 5045545, 7 · 9, 61 · 10 ˉ ⁸) / (5045545, 7 · 0, 451 · 0, 025) =66780 с = 18 ч.

С бункеров фильтра уловленная пыль с помощью винтового конвейера для дальнейшей транспортировки подаётся та трубчатый цепной конвейер КТЦ- 16 ОЛ.

Техническая характеристика конвейера:

1. Назначение – герметичное транспортирование порошковых материалов

2. Производительность, м³ /ч 10 –18

3. Мощность привода, кВт 5, 5

4. Напряжение, В 380

5. Скорость движения тягового элемента, м/с 0, 32

6. Частота вращения приводной звёздочки, мин 15

7. Диаметр делительной окружности приводной звёздочки, мм 410

8. Скребков тяговой цепи, мм 160

9. Диаметр скребков, мм 143

10. Длина конвейера, м 32

Трубчатым цепным конвейером уловленная пыль подаётся в бункер –накопитель Ду 5000 м, с которого затем подаётся в оком кователь.

V_г = V₀ × ,

где V₀ - расход газа, идущего на фильтрование при нормальных условиях, м³/с;

t_г - температура газа перед рукавнім фильтром, К;

В - барометрическое давление при нормальных условиях, кПа;

Р_{разр .}- разрежение на входе в установку, кПа.

V_г = 19, 0 м³/с =99720 м³/ч

Плотность газа при рабочих условиях рассчитываем по формуле, кг/м³:

r_г =r₀ ,

где r₀ - плотность газа при нормальных условиях кг/м³:

, - соответственно плотность и доля компонента газовой смеси;

t_г - температура газа при рабочих условиях К;

В - барометрическое давление при нормальных условиях, кПа;

Р_разр. - разрежение на входе в установку, кПа.

r_г = 1, 376 =0, 934 кг/м³

Динамическая вязкость отдельных компонентов, входящих в состав газов, при рабочих условиях:

где С – константа в уравнении вязкости компонентов газа.

m_о – вязкость компонента при нормальных условиях, Па× с.

Динамическую вязкость газовой смеси определяем из выражения:

Полное гидравлическое сопротивление рукавного фильтра Dр, Па, складывается из сопротивления корпуса аппарата Dр _к и сопротивления фильтровальной перегородки Dр_ф, Па:

D р = D р _ф + р _к.

Гидравлическое сопротивление корпуса фильтра, Па:

D р _к =xw_вх²r_г/ 2,

где z, -коэффициент сопротивления z, принимаем 1, 5;

w_вх – скорость газа при входе в фильтр, принимаем 14 м/с.

r_г - плотность газа при рабочих условиях кг/м³;

D р _к = 1, 5× 14²× 0, 934/2 = 137, 3» 137 Па.

Находим величину сопротивления фильтровальной перегородки Dр _ф, если допустимое сопротивление фильтра Dp равняется 1760 Па.

D р _ф =1760-137=1623 Па;

Коэффициент фильтрации:

А = .

В= .

где Е_п – плотность слоя пыли, определяется:

Е_п= 1-79 d_m ^0.47=1-79(2, 4× 10^-6)^{0, 47} = 0, 82.

h₀ – удельное гидравлическое сопротивление ткани, отнесенное к толщине, равной 1м, при скорости газа 1м/с, принимаем 7, 2× 10³.

Е_тк -пористость ткани, принимаем 0, 55;

d_m - средний медианный диаметр частиц, м.

А = =2, 68·10⁸ м^-1

В = =16, 6·10⁹ м/кг

Продолжительность периода фильтрации между двумя регенерациями, с:

t_ф = ,

где Z₁ - начальная запыленность газа;

w_ф - скорость фильтрации, м/с;

m - динамический коэфициент вязкости, Па× с.

t_ф = =8277, 44 с»2, 3 ч.

Предварительно определяем необходимую фильтровальную площадь, м²:

F^¢ _ф= V_г +V_р/ 60 × q_ф.

где V_г -расход газа при рабочих условиях, м³/с;

V_р - расход газа на регенерацию, м³/с;

q_ф – допустимая газовая нагрузка, м³/м²мин.

Так как фильтр работает с импульсной регенерацией, то расход воздуха на регенерацию не превышает 0, 2% от расхода очищаемого газа и может не учитываться.

F^¢ _ф =10000/60× 1, 6=900 м²

Принимаем рукавний фильтр ФРИР-950. Поверхность фильтрования F_ф=950м² состоит из N_c=10 секций с поверхностью фильтрации по F_с=95м².

Площадь фильтрации при работе фильтра с отсечкой (одна секция будет находиться на регенерации), м²:

F_ф=

F_ф =

Фактическая удельная газовая нагрузка:

q_ф =

q_ф = м³/м²мин.

Тогда концентрация пыли на выходе из рукавного фильтра определяем по формуле, г/м³:

Z₂ =1, 187(1-0, 99)=0, 01187 г/м³,

где 0, 99-степень очистки газа по паспорту рукавного фильтра.