Рукавные фильтры

Корпус фильтра может  быть покрыт теплоизоляционными матами и металлопокрытием из профильного  листа.

Фильтр в базовой комплектации располагается на металлических  опорах, которые устанавливаются на железобетонные фундаменты.

Фильтры выпускаются модульной  конструкции, что позволяет менять габариты, как по высоте, так и  по длине. Один модуль это самостоятельная  работоспособная секция. Отдельные  секции компонуются в единую установку  до10 штук в ряд.

Каждый вид ФРСО имеет  пять типоразмеров длины рукавов- 1200,2400,3500,4700 и 5800мм.

Диаметр рукавов единообразен для любой модификации фильтра.

Фильтр имеет две стадии фильтрации; 1стадия - осадительная камера,  
2 стадия- фильтрующие рукава.

Выход очищенного воздуха  из камер «чистого» газа может  быть выполнен как со стороны входа "грязного" газа, так и с противоположной  стороны или с обеих сторон.

Расчетное рабочее разряжение/давление внутри фильтра составляет 6500Па.

Контроллер оборудован системой контроля и регулирования дифференциального  перепада давления, задатчиком параметров времени импульса и времени между импульсами, контролирует состояние работы клапанов и др. возможности. Нормально функционирует при температуре окружающей среды -40…+55С без дополнительного обогрева.

Электрообогрев пилотов клапанов позволяет работать при отрицательной температуре окружающего воздуха и появлении конденсата.

В данной работе на основе проведенного анализа принимаем в качестве прототипа при проектировании рукавный фильтр ФРСО 10.[1,2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Технологический раздел

 

Данный аппарат используется при производстве цемента по сухому способу. Фрагмент технологической схемы производства цемента представлен на рисунке 3.

При сухом способе поступающие  на завод сырьевые материалы в  виде мергеля, известняка и глины  подвергают дроблению в дробилках. Добытые сырьеве компоненты вначале подвергают двухстадийному, а иногда одностадийному дроблению до кусков размером 1—3 см. Для этой цели на новых предприятиях часто используют передвижные механизмы, например молотковые дробилки соответствующей производительности.

Приготовленный дробленый  сырьевой материал ленточными транспортерами подают на склад сырья, где сырьевые компоненты усредняют (с помощью  усреднительных машин) до установленного норматива по химическому составу и подают далее в бункера мельниц.

Из последних сырьевые компоненты вместе с добавками через  дозаторы по массе поступают в  приемные устройства помольных агрегатов, где их измельчают до требуемой тонины.

Измельченный в мельнице материал выгружают потоком газов  через циклоны - разгружатели с помощью мельничного вентилятора. Далее мука поступает в коррекционные силосы, где она гомогенизируется и перегружается в расходные силосы.

 Из силосов сырьевую  смесь подают пневмоподъемниками в загрузочное устройство, оснащенное дозаторами по массе, и далее в циклонные теплообменники вращающейся печи, где осуществляются сушка и тонкий помол сырья. В теплообменниках сырьевая смесь нагревается встречными горячими газами вращающейся печи до температуры 750...800°С и частично декарбонизуется, после чего поступает в печь на обжиг. Шаровые мельницы часто работают в замкнутом цикле с сепараторами (проходными или центробежными). Обжиг клинкера при сухом способе производства осуществляется во вращающихся печах с циклонными теплообменниками, состоящими обычно из четырех последовательно соединенных циклонов, через которые направляются отходящие из печи газы; навстречу газам сверху вниз через циклоны поступает сухая измельченная сырьевая шихта; за 25...30 с она нагревается до 750...800°С и декарбонизуется на 30...40%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 1 – экскаватор; 2 – самоходная дробилка; 3 – роторная машина; 4 – кран-перегружатель; 5 – вагоноопрокидыватель; 6 – приемные бункера сырья;  
7 – дозирующее и транспортирующее устройство; 8 – мельница предварительного измельчения; 9 – сепаратор; 10 – трубная мельница; 11 – топка; 12 – циклон; 13 – мельничный вентилятор; 14 – кондиционер; 15 – электрофильтр; 16 – аспирационный вентилятор; 17 – дымовая труба; 18 – механизм уборки пыли; 19 – пневмокамерные насосы; 20 – корректирующие силосы; 21 – расходные силосы;  
22 – расходный бункер постоянного уровня; 23 – дозатор по массе;                  
24 – пневмоподъемник; 25 – рукавный фильтр;

Рисунок 3 - Технологическая схема производства цемента по сухому способу

 

Из мельниц мука в виде пылегазовой смеси направляется в осадительные циклоны, а затем в рукавные фильтры, в которых выделяется твердая фаза.

Иногда для оптимизации  работы оборудования в линии устанавливаются  охладители газов, в которые в  необходимом количестве пульверизируется вода. При этом температура газов, поступающих в рукавные фильтры, должна держаться на уровне 120—140 °С. В этих условиях остаточное содержание пыли в газах, выбрасываемых в атмосферу, доводится до санитарных норм (75—90мг/м3). [3]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Технологический расчет

 

Исходные данные для технологического расчета приведены в таблице  1.

 

Таблица 1 - Исходные данные

Наименование показателя	Значение
Расход запыленного газа, м3/ч	Vg=0.5e6
Радиус волокна, м:	a=6e-6;
Плотность упаковки:	al=0.03
Плотность материала волокна, кг/м3:	rv=2200
Толщина слоя волокна, м:	H=3.0e-3
Удельная масса слоя, кг/м3:	mf=0.22
Рабочая скорость фильтрации, м/с:	u=0.18
Сопротивление фильтра, Па	dp=28.0
Температура воздуха, К:	T=293
Радиус частицы пыли, м:	r=2e-6
Плотность частицы пыли, кг/м3:	rp=1000

 

3.1. Числа подобия и коэффициенты

 

3.1.1 Плотность воздуха  принимается по справочным данным:

rg=1.2 кг/м³.[7]

3.1.2 Динамический коэффициент вязкости воздуха принимается по справочным данным:  mg=1.81×10^-5 Па с[7]

3.1.3 Число Рейнольдса R_e определим по формуле

 

                                     R_e=u×2×a×rg/mg  (1)

 

где               u - рабочая скорость фильтрации, м/с;

а - радиус волокна, м;

rg - плотность воздуха, принимается по справочным данным [7]

mg - динамический коэффициент вязкости воздуха, принимается по по справочным данным [7]

 

R_e=0,18×2×6×10^-6×1,2/81×10^-5=0,1432 (2)

 

3.1.4 Определение коэффициента диффузии D, м²/с выполняется по формуле

 

D=k_s×T×C/(3×p_i×mg×2×r), (3)

 

где        k_s- постоянная Больцмана, Дж/К принимется по справочным данным;

Т-  температура воздуха, К;

      С-  поправка Кенингема - Милликена принимается из справочной таблицы;

r - радиус частицы пыли, м.

 

D=1.3800×10^-23×293×1,0257/(3×3,14×1.81×10^-5×3×2×10^-6)=6.0780×10^-12 м²/с. (4)

 

3.1.5 Определение Число Пекле Р_е выполняется по формуле

 

P_e=2×a×u/D            (5)

где        а - радиус волокна, м;

u -  рабочая скорость фильтрации, м/с;

      D – коэффициент диффузии.

 

P_e=2×6×10^-6×0,18/6.0780×10^-12=3.5538e+05   (6)

 

3.1.6 Геометрический параметр R определяется по формуле

R=r/a   (7)

 

где         r - радиус частицы пыли, м;

а - радиус волокна, м.

 

R=2×10^-6/6×10^-6=0.333.   (8)          

3.1.7 Число Стокса определяется по формуле

 

S_t=(2×r)²×rp×u/(9×mg×2×a) (9)

 

где        r - радиус частицы пыли, м;

                rp - плотность частицы пыли, кг/м3

u -  рабочая скорость фильтрации, м/с;

      mg - динамический коэффициент вязкости воздуха, принимается по по справочным данным  [7];

а - радиус волокна, м.

 

S_t =(2×2×10^-6)²×1000×0,18/(9×1,81×10^-5×2×6×10^-6)= 1,4733 (10)

 

3.1.8 Гидродинамический фактор определяется по формуле

 

k_g=-1,15×log10(al)-0,52 (11)

k_g =-1,15×log10(0,03)-0,52=1,2313

 

где al – плотность упаковки.

 

 

 

3.2 Расчет коэффициента захвата

 

3.2.1 Определение коэффициента захвата частиц касанием

 

1.  по теоретической формуле для цилиндрического волокна:

 

k_r1=(1/(1+R)-(1+R)+2×(1+R)×log(1+R))/(2×k_g) (12)

k_r1 =(1/(1+0,333)-(1+0,333)+2×(1+0,333)×log(1+0,333))/(2×k_g)= 0,0746

 

2. по экспериментальной формуле:

 

k_r2=R²×R_e^0.0625 (13)

k_r2 =0,333²×0,1432^0.0625=0,0984

 

3. выбор наименьшего значения:

 

k_r1<=k_r2

k_r=kr₁

k_r =0,0746

 

3.2.2. Коэффициент захвата частиц под действием диффузии определяется по формуле

 

k_d=(2,9/k_g^1/3×P_e^2/3))+(0,624/P_e) (14)

k_d =(2,9/(1,2313^1/3×(3,5538e+05)^2/3))+(0,624/3,5538e+05)=5,4103e-04

 

 

 

 

3.2.3. Определеник коэффициент захвата частиц под влиянием сил инерции

1) инерционный коэффициент определяется по формуле

 

I=(29,6-28×al^0.62)×R²-27,5×R^2.8 (15)

I=(29,6-28×0,03^0.62)×0,333²-27.5×0,333^2.8 =1,6663

 

2) коэффициент захвата определяется по формуле

 

k_st=I×St/(2×kg)² (16)

k_st =1,663×1,4733/(2×1,2313)²⁼0,4048

 

3.2.4. Определение суммарного коэффициента захвата частиц

 

k_z=k_d+k_r+k_st (17)

 

k_z =5,4103e-04+0,4800+0,4048=0,4800

 

3.3 Определение коэффициента проскока фильтра

 

3.3.1. Сила, действующая на волокно в модельном фильтре определяется по формуле

F_m=4×pi/k_g

 

F_m = 4×3,14/1,2313=10,2608

 

3.3.2. Сила, действующая на волокно в проектируемом фильтре определяется по формуле

 

F_p=dp×pi×a^2/(al×mg×H×u)

 

где H – толщина слоя волокна, м.

 

F_p =dp×pi×a²/(al×mg×H×u)=28×3,14×(6×10^-6)²/(0,03×1,81×10^-5×3×10^-3×0,18=10,7998

 

3.3.3 Коэффициент неоднородности фильтра определяется по формуле

 

e=F_m/F_p

 

e = 10,2608/10,7998=0,9450

 

3.3.4 Коэффициент проскока:

K=10^{2-(0.87×al×H×kz}/(pi×a×e))

K =10^{2-(0.8×0,03×3×10˄(-3)×0,4800}/(3,14×6×10^-6×0,945))=0,0791

 

3.4 Степень очистки газа определяется по формуле

 

k=1-K/100

k =1-0,0791=0,9992

 

3.5 Выбор промышленного прототипа

 

3.5.1 Требуемая фильтрующая поверхность определяется по формуле

 

S=V_g/(u*3600)

S =0,5×10⁶/(0,18×3600)=771.6049

 

3.5.2 Рабочая фильтрующая поверхность

 

S_r=S×1,2

S_r =771.6049×1,2=925,9259

 

 3.6 Промышленный прототип.

 

На основе полученных результатов  и руководствуясь справочными данными  выбераем промышленно выпускаемый рукавный фильтр типа ФРСО10 с рабочей фильтрующей поверхностью S_r = 1086 м².

Технические характеристики рукавного фильтра  ФРСО представлены в таблице 2, схема – на рисунке 3. 

 

Таблица 2 - Параметры рукавного фильтра ФРСО 10

Наименование показателя	Значение
Площадь фильтрации	1086 м2
Максимальная температура  очищаемого газа	250 С
Номинальный расход очищаемых  газов	65160 м3/час
Максимальный расход очищаемых  газов	97740 м3/час
Концентрация пыли на входе, наибольшая	50 г/м3
Концентрация пыли на выходе, наибольшая	10 г/м3
Рабочее сопротивление фильтра	800-1600 Па
Наибольшая масса фильтра  без шатра	12947,6 кг
Возможное напряжение питания  шкафа контроллера	220 В
Максимальная потребляемая мощность	100 Вт.