Рисунок 1.3 -  Циклоны НИИО Газа

а – цилиндрический; б - конический

Расчет циклонов ведут методом  последовательных  приближений  в следующем порядке:

1.   Задавшись типом циклона, определяют оптимальную скорость газов _оп в сечении циклона  диаметром  D по следующим данным:

2.   Вычисляют диаметр циклона D,м по формуле

Полученное значение D округляют до ближайшего типового значения  внутреннего  диаметра циклона. Если расчетный  диаметр  циклона превышает  его максимальное  допустимое значение, то необходимо  применять два и более установленных параллельно циклона.

3.   По выбранному диаметру  циклона находят действительную скорость движения газа  в циклоне:

где n – число циклонов.

Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной  более чем на 15%.

4.   Определяют коэффициент гидравлического  сопротивления одиночного  циклона:

где k₁- поправочный коэффициент на диаметр циклона  (таблица 1.3); k₂ - поправочный коэффициент на запыленность газа  (таблица 1.4);  - коэффициент гидравлического сопротивления  одиночного  циклона диаметром 500мм (таблица 1.5).

5.   Гидравлическое сопротивление определяют

6.   Эффективность  очистки газа в циклоне

где Ф(х) – табличная функция  от параметра  х, равного

где d_m – медианный размер частиц (см. Приложение А). Здесь d₅₀ -  диаметр частиц, осаждаемых с эффективностью 50%.

Для учета  влияния отклонения условий работы от типовых на величину  d₅₀ используют соотношение

Значения определяются  по условиям работы типового циклона:D_T =0,6; =1930 кг/м³; ;.

 - стандартное отклонение  в функции  распределения  парциальных коэффициентов очистки;

 - среднее квадратичное отклонение  в функции данного распределения частиц  по размерам (см. Приложение А)

Значения   и  для каждого типа  циклона приведены в таблице 1.6.

Определив  по формуле  (1.6)  значение х, находят  параметр Ф(х)  по таблице 1.7.

Затем по формуле (1.5) определяют расчетные значения эффективности очистки газа циклоном. Если расчетное значение  окажется меньше необходимого по условиям допустимого выброса пыли в атмосферу, то нужно выбрать другой тип циклона с большим значением коэффициента гидравлического сопротивления. Для ориентировочных расчетов необходимого значения  рекомендуется следующая зависимость:

где индекс 1  относится к расчетным, а индекс 2 - к требуемым значениям циклона.

Коэффициент гидравлического сопротивления группы циклонов:

где k_з - коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу, определяемый по таблице (1.8).

Для всех циклонов бункеры имеют цилиндрическую форму диаметром D_б:

1) для цилиндрических циклонов: D_б = 1,5 D;

2)для конических циклонов: D_б = (1,1-1,2) D.

Высота цилиндрической части бункера составляет: Н_б = 0,8D , днище бункера выполняется с углом 60° между стенками. Выходное отверстие бункера имеет диаметр 250 или 500 мм.

Т а б л и ц а 1.1 - Соотношение размеров в долях внутреннего диаметра D для циклонов ЦН- 1 1 . ЦН- 1 5, ЦН-24

продолжение таблицы 1 1

Т а б л и ц а 1.2

Т а б л и ц а 1.3

Т а б л и ц а 1.4

Т а б л и ц а 1.5

Т а б л и ц а 1.6

Т а б л и ц а 1.7

Т а б л и ц а 1.8

Пример.

Исходные данные: Q_p=5,5 м³/с; = 1,3 кг/м³; ; d_m = 20 мкм;  = 0,652; С_вх = 20 г/м³; = 86%; _ч = 2200 кг/м.

Решение:

1.       Выбираем тип циклона - ЦН-24

= 4,5 м/с.

2       . Диаметр циклона:

Ближайшее стандартное значение в ряду D=1,2м.

3       . Находим действительную скорость в циклоне

Она отклоняется  от оптимальной  на 8,2%, что не  превышает допустимого значения.

4       .Определим коэффициент гидравлического сопротивления:

5.                                                         

6.

Определим по формуле (1.7).

=

Определим по таблице параметр Ф(х) по х=0,634:       Ф(х)=0,7359;

=                                                        Полученное   значение   эффективности   практически   совпадает   с   требуемым: =86%. Теперь по таблице 1.1. определяем размеры для выбранного циклона ЦН-24:

Вычертить конструктивную схему циклона ЦН-24 (типовая схема показана на рисунке 1.2) и нанести соответствующие размеры. Бункер: D=1,5D= 1,5*1,2 = 1,8м; Н = 0,8 D = 0,8*1,2 = 0,96м.

2 Батарейные циклоны

Батарейный циклон представляет собой пылеулавливающий аппарат, составленный из большого количества параллельно установленных циклонных элементов, объединенных в одном корпусе и имеющих общие подвод и отвод газов, а также сборный бункер (рисунок 2.1). В качестве элемента батарейных циклонов используется большое число модификаций: аксиальным подводом газа и лопаточными завихрителями с тангенциальным подводом газа, прямоточные и др.

Широко применяются для энергетических установок элементы с тангенциальным улиточным подводом газа типа «Энергоуголь» с внутренним диаметром 231 мм (рисунок 2.1,а). Нормальный ряд таких циклонов для котлов паропроизводительностью от 20 до 500 т/ч представлен в таблице 2.1.

Гидравлическое сопротивление батарейных циклонов составляет около 500-700 Па. Наиболее целесообразно для батарейных циклонов применять элементы диаметром 250 мм. Оптимальная скорость потока газа в элементе обычно может быть  в пределах: .

Расчет батарейного циклона рекомендуется производить в следующей последовательности:

1. Определяется расход газов, м³/с, при котором обеспечиваются оптимальные условия работы циклонного элемента, по формуле

где - оптимальная скорость потока в элементе, м/с (см. таблицу 2.1),

D -внутренний диаметр элемента, м.

2.Число циклонных элементов, необходимое для оптимальных условий работы батарейного циклона, определяется как

где Q - общий расход газа, м³/с.

3. По таблице 2.1 подбирают батарейный циклон с ближайшим к  количеством циклонных элементов . Число элементов выбранного батарейного циклона  желательно выбрать таким, чтобы оно не более чем на 10% отличалось от .

Далее определяют действительную скорость потока в элементе , м/с:

4. Потери давления (аэродинамическое сопротивление) в батарейном циклоне, Па,

где  - коэффициент гидравлического сопротивления принимается по таблице 2.1.

5.   Необходимая площадь сечения батарейного циклона определяется по выражению

где Z - число батарейных циклонов на котел; Q - количество очищаемого газа при номинальной нагрузке когда, м³/с.

6. Параметр улавливания определяется по приближенному выражению

где d, - средний диаметр фракции, мкм; u_д - скорость газов, м/с.

7. По параметру  по таблице 2.2. определяется степень уноса для каждой фракции , а затем общая степень уноса золоуловителя:

где k - число фракций.

а

Рисунок 2.1 -  Циклонные золоуловители:

а - элемент батарейного циклона БЦУ типа «Энергоуголь»; б - батарейный

циклон; 1- входной патрубок запыленного газа; 2- циклонный элемент; 3-трубные доски; 4-выходной патрубок очищенного газа; 5-бункер для золы

Т а б л и ц а 2.1 - Технические характеристики батарейных циклонов серийного изготовления

Т а б л и ц а 2.2 - Зависимость проскока (степени уноса) золы  через золоуловитель  от параметра золоулавливания П

Т а б л и ц а 2.3 - Фракционный состав золы уноса некоторых топлив, %

Положительный опыт длительной эксплуатации батарейных циклонов на многих электростанциях позволяет рекомендовать их для ряда случаев, в частности, для очистки:

-  дымовых газов от золы при сжигании малозольных топлив, главным образом бурых углей;

-  рециркуляционных газов котлов от золы с целью защиты дымососов системы рециркуляции от износа;

-  сушильного агента от невзрывоопасной угольной пыли, например пыли углей марки АШ, в системах подготовки топлива.

Пример. Исходные данные:

1. Расход газа Q = 8,3 м³/с;

 =3,5 м/с.

= 1,3 кг/м3;

Расчет:

1.

2.

3. По таблице 2.1. подбираем батарейный циклон ПБЦ с n= 48 шт.

4. =1208 Па

5.

6. Определим   параметр   улавливания   IIi  для   каждой   фракции   золы   уноса экибастузского угля (СС) (таблица 2.3) по формуле (2.6)

7. По параметру  II_i определим степень уноса по таблице 2.2.:

Степень очистки:

3 Скрубберы Вентури [3,4]

Для коагуляции (укрупнения) взвешенных в газе частиц широко применяют турбулентные промыватели, иначе называемыми скрубберами Вентури. Принцип действия скрубберов Вентури основан на использовании динамического напора газа для раздробления на капли жидкости, вводимой в газовый поток. В движущемся с большой скоростью потоке газа вследствие большой турбулентности происходит весьма интенсивное движение частиц, столкновение их с каплями жидкости и коагуляция их за счет улавливания частиц каплями жидкости и укрупнения капель.

Скруббер (рисунок 3.1) состоит из трубы Вентури 1 и каплеуловителя 2. Труба Вентури представляет собой сочетание плавно сужающегося конфузора, цилиндрической средней части, называемой горловиной и плавно расширяющегося диффузора.

Широкое распространение в промышленности получили трубы Вентури с регулируемым сечением горловины. НИИОГазом и Гипрогазоочисткой разработаны две конструктивные модификации скрубберов Вентури с регулируемым кольцевым сечением горловины, общей особенностью для которых является установка регулирующей вставки в диффузоре трубы Вентури и снабжение ее штоком, установленным внутри кожуха. Скруббер Вентури с коническим обтекателем (рисунок 3.2) предназначен для очистки сравнительно небольших объемов газа от пыли, не склонных к образованию отложений. Максимальная производительность этого аппарата не должна превышать 50 тыс.м³/ч.

Подача орошающей жидкости производится в конфузор трубы Вентури через центральную форсунку с рассекающим корпусом. Для сепарации орошающей жидкости используется центробежный каплеуловитель. На диффузоре трубы Вентури, установленной внутри каплеуловителя, закреплен центробежный сепаратор с цилиндрическим завихрителем. В таблице 3.1 приведены четыре типоразмера скруббера Вентури с коническим обтекателем (разработка НИИГаза           и Гипрогазоочистки). Аппараты обеспечивают возможность очистки запыленных технологических газов при величинах гидравлического сопротивления скруббера Вентури  6÷12 кПа. Значения удельных орошений m = 0,5÷3,5л/м³.

Для очистки больших объемов запыленных технологических газов НИИОГазом и Гипрогазоочисткой разработаны скрубберы Вентури, в которых регулировка сечения горловины трубы осуществляется эллиптическим обтекателем (рисунок 3.3). Технические показатели скрубберов Вентури типоразмерного ряда приведены в таблице 3.2.

Геометрические параметры скрубберов Вентури

а) Геометрические параметры труб Вентури производительностью от 2 до 50 тыс. м3/ч. Труба имеет круглое сечение. Угол раскрытия конфузора α₁ = 30°. Угол раскрытия диффузора α₂ = 15°. Угол раскрытия обтекателя 7°. Длина горловины l_г = 0,15d_г . Длина конфузора: .Длина диффузора , где d_г, d₁, d₂ - соответственно диаметр горловины, входного входного сечения конфузора и выходного сечения диффузора, мм.

б)   Геометрические   параметры   труб  Вентури  производительностью   от   50   до 500 тыс.м³/ч.

Труба имеет круглое сечение. Угол раскрытия конфузора α₁=60°. Угол раскрытия   диффузора   α₂=90°.    Длина    горловины   l_г  = (0,07÷0,08) d_г. Длина конфузора .  Длина диффузора

Ход обтекателя:

1)  для труб с коническим обтекателем:

h - величина хода обтекателя; d_o - диаметр головки обтекателя.

2) для труб с эллиптическим обтекателем: ход обтекателя, т.е. расстояние, на которое он опускается, рассчитывается из условия, что скорость газов в кольцевом сечении горловины при нижнем положении обтекателя обеспечивает расчетную величину производительности.

Т а б л и ц а 3.1   -   Техническая  характеристика   труб  Вентури  с   коническим обтекателем

Гидравлическое сопротивление от 4 до 12 кПа. Удельное орошение m = 0,8÷1,3 л/м³. При необходимости допускается установка скруббера с увеличенным или уменьшенным расходом орошающей жидкости

Обозначение: СВ - Скруббер Вентури; Кк - кольцевое сечение горловины; 2 -форсуночный подвод орошения; F_K (0,108.... 0,660) - площадь контактной зоны, м²; 01, 02 - модели.

Расчет хода выполняется по формуле:

где S - площадь кольцевого сечения горловины трубы Вентури для условий, когда обтекатель опущен на расстояние h от верхнего положения, м².

Т а б л и ц а  3.2   -   Техническая   характеристика  труб   Вентури   с   эллиптическим обтекателем

Гидравлическое сопротивление скрубберов Вентури

Учитывая, что труба Вентури всегда скомпонована с каплеуловителем, величины гидравлического сопротивления рассчитываются для всего скруббера (а не отдельно для трубы Вентури и каплеуловителя). При этом гидравлическое сопротивление скруббера Вентури Р_СВ:

где Р_С - гидравлическое сопротивление «сухого» скруббера:

где _г - скорость газа в горловине, м/с;  - коэффициент гидравлического сопротивления;  - плотность очищенных газов, кг/м³.

Для скруббера Вентури с коническим обтекателем

где - число Маха, - скорость звука при разрежениях, имеющих место в горловине  =386,5 м/с.

Для скруббера с эллиптическим обтекателем:

Рисунок 3.1 -  Установка скруббера Вентури: 1 - труба-коагулятор (труба Вентури); 2 - прямоточный циклон - каплеуловитель.

Рисунок 3.2  - Скруббер Вентури с регулируемым сечением горловины

1-труба Вентури; 2-патрубок вывода газа; 3-корпус сепаратора, 4- центробежный с цилиндрическим  завихрителем; 5-шток; 6- направляющая; 7-патрубок слива орошающей жидкости; 8- регулирующая вставка; 9-форсунка для ввода жидкости

Рисунок 3.3 -  Скруббер Вентури типа СВ-Кк-2-0,108

Гидравлическое    сопротивление    Р_ж,    обусловленное    вводом орошающей жидкости:

где m - удельное орошение, м³/м³; _ж - плотность жидкости, кг/м³;  - коэффициент гидравлического сопротивления скруббера, учитывающие подачу жидкости:

где А и С - константы (см. таблицу 3.3).

Т а б л и ц а 3. 3

Система орошения

В трубах Вентури с коническим обтекателем достаточно равномерное распределение орошающей жидкости может быть обеспечено при подаче жидкости через форсунку. Коэффициент расхода форсунки =0,62. Техническая характеристика узла орошения приведена в таблице 3.4.

Т а б л и ц а 3.4 - Техническая характеристика узла орошения труб Вентури с коническим обтекателем

Примечание: Давление орошающей жидкости Р_ж =5÷300 кПа.

В трубу Вентури с эллиптическим обтекателем подача жидкости производится через удлиненные форсунки (эвольвентные) . Техническая характеристика узла орошения - в таблице 3.5.

Т а б л и ц а  3.5   -   Техническая   характеристика  узла  орошения   труб   Вентури   с эллиптическим обтекателем

Примечание: Давление орошающей жидкости ~ 300 кПа.

Сепараторы

После   трубы    Вентури   с    коническим   обтекателем    сепарация   влаги производится   в   каплеуловителе   центробежного   типа.   Во   входном   сечении каплеуловителя устанавливается центробежный сепаратор с цилиндрическим завихрителем. Техническая характеристика таких каплеуловителей приведена в таблице 3.6.

Т а б л и ц а     3. 6     -     Геометрические     и     эксплуатационные     параметры каплеуловителей к трубам Вентури с коническим обтекателем

За трубами Вентури с эллиптическим обтекателем используются циклоны (один или два, установленные параллельно). Их техническая характеристика приведена в таблице 3.7.

Т а б л и ц а 3. 7 Геометрические     и эксплуатационные  параметры каплеуловителей к трубам Вентури с с эллиптическим обтекателем

Высота каплеуловителей производительностью от 2 до 50 тыс. м³/ч: H_K=(2,5÷3,3)D_K, D_K - диаметр каплеуловителя. При производительности от 50 до 500 тыс. м³/ч: Н_к =(4,5÷5,0)D_K.

При расчете диаметра каплеуловителя D_K(M) (скорость газа в поперечном сечении каплеуловителя  м/с).

где Q_г - производительность по очищенному газу, м³/ч (раб. усл.) на выходе из скруббера.

Скорость газа во входном патрубке циклона - каплеуловителя принимается равной 6-16 м/с.

Конструктивный расчет центробежного каплеуловителя с цилиндрическим завихрителем и центральным восходящим потоком газа (рисунок 3.4) может быть выполнен по следующим соотношениям:

Диаметр рассчитывается, исходя из скорости м/с, по формуле (3.9). Оптимальные углы входа  и выхода  лопаток завихрителя равны:

Соотношение    .

Рисунок 3.4 -  Центробежный сепаратор с цилиндрическим завихрителем

Высота патрубка h_n

Диаметр патрубка для отвода жидкости d, где Q_ж - расход орошающей  жидкости, м³/с, - скорость жидкости,  = 0,2 м/с.

Число лопаток сепаратора

Оптимальная глубина погружения выхлопного патрубка в сепарационную зону (0,2÷ 0,3) D_K.

Рисунок 3.5  - Центробежный сепаратор с коническим завихрителем

Расчет геометрических размеров центробежного каплеуловителя с коническим завихрителем, устанавливаемым на восходящий газовый поток (рисунок 3.5):

.

Пример  расчета скруббера Вентури (на  примере улавливания  сажи  при электрокрекинге метана).

Исходные данные:

1  объем очищаемого газа: Q₀ = 89509 м³/ч (н.у.);

2  абсолютное давление газа перед входом в скруббер: P₁ =200 кПа;

3  температура газа перед скруббером t₁ = 85°С;

4  плотность газов  = 0,51 кг/м³ (при н.у.);

5  концентрация сажи на входе C₁ = 0,3 г/м³;

6  необходимая концентрация сажи на выходе С₂ = 0,015 г/м³;

7  напор воды Р_ж = 300 кПа;

8  скорость газов на входе в скруббер  = 6 м/с;

9  орошающая жидкость - вода:

1 Выбор режима работы трубы Вентури. Требуемая эффективность скруббера Вентури:

Из уравнения (энергетический метод)  [2]

где А и В - экспериментальные характеристики улавливаемой пыли (таблица 3.8), рассчитаем К_Т - удельную энергию, затрачиваемую на пылеулавливание:

.

Температура газа на выходе из скруббера в случае, если газ не насыщен влагой:

t₂ = 46 ^оС при m =1 л/м³.

Гидравлическое сопротивление скруббера найдем из выражения [3]:

Скорость газа в горловине трубы можно определить по регулировочным характеристикам   [3]   (рисунки   3.6; 3.7) (1кг/м²=9.80665Па).   Для   скруббера   с эллиптическим обтекателем при =7620 Па и m=1 л/м³ , = 120 м/с.

Объем газов на входе в скруббер при рабочих условиях:

плотность газов  на входе

.

На выходе из скруббера:

.

2 Уточнение скорости газов в горловине трубы

 по формуле (3.6));  = 0,51 (по формуле (3.8));.

2  Расчет хода обтекателя:

Площадь сечения горловины трубы рассчитывается:

Принимаем для установки скруббер Вентури типа СВ-Кк-0,108-01 (таблица 3.2). Расчет хода штока обтекателя выполняется по формуле (3.2):

.

Откуда   h=0,025м.    Таким    образом,   при   эксплуатации    с   расчетными параметрами обтекатель  должен  быть  опушен  на  25   мм   от  своего   верхнего положения (максимальный ход штока обтекателя равен 150 мм (см. таблицу 3.2).

 4 Расчет давления орошающей жидкости:

Расход орошающей жидкости:

Для подачи орошающей жидкости в скруббер Вентури типа СВ-Кк-2-0,108-01 предусмотрена установка трех форсунок с диаметром отверстия истечения 32 мм каждая (см. таблицу 3.5).

Рисунок 3.6 - Зависимость гидравлического сопротивления скрубберов Вентури с коническим обтекателем от удельного орошения m при различной скорости, м/с:

1-300. 2-250; 3-240; 4-230; 5-220; 6-210, 7-200, 8-190; 9-180. 10-170, 11-160; 12-150; 13-140; 14-130, 15-120; 16-110; 17-100; 18-60.

Рисунок 3.7  - Зависимость гидравлического сопротивления  скрубберов Вентури с эллиптическим обтекателем от удельного орошения m при различной скорости, м/с: 1-180; 2-170; 3-160; 4-150; 5-140; 6-130; 7-120; 8-110; 9-100; 10-80; 11-60.

Давление орошающей жидкости перед форсунками рассчитывается:

где F_ф, -   суммарное сечение всех форсунок;

.

5. Расчет каплеуловителя с коническим завихрителем.

Скруббер Вентури СВ-Кк-2-0,108-01  компонуется одним каплеуловителем диаметром D_К= 1,6 м (см. таблицу 3.7).

Скорость газа в каплеуловителе рассчитывается по формуле (3.9):

Q_Г = Q₂

что укладывается в диапазон  скоростей газа в  сечении  каплеуловителя  (см. таблицу 3.7).

d₁ =0,2*1,6 = 0,32 м;

d₂ = 0,85*1,6= 1,36 м;

d₃=0,75D_K = 1,2 м;

.

Высота сепарационной зоны: Н = 2 D_K =3,2 м.

Высота выхлопного патрубка: h_п = 0,7*0,32 =0,224 м.

Диаметр патрубка для отвода жидкости:

;

.

5.                  Геометрические параметры трубы Вентури:

диаметр горловины d_г = 0,9 м; длина горловины l_г = 0,08*0,9= 0,072 м.

Диаметр входного сечения (конфузора):  .

Длина конфузора .

Диффузор (диаметр выходного сечения):

длина: .

Т а б л и ц а 3.8 - Параметры А и В для некоторых пылей

4   Мокрые прутковые золоуловители МП ВТИ

Мокропрутковый золоуловитель (рисунок 4.1) представляет собой комбинацию центробежного скруббера с орошаемой водой многорядной прутковой решеткой, установленной во входном патрубке и являющейся первой ступенью золоулавливания.

Мокропрутковый  золоуловитель   МП  ВТИ   был   разработан  для   очистки дымовых   газов   электростанций   и   промышленных   котельных   от   золы   при сжигании твердого топлива с приведенной сернистостью не более 1% на   4,2 МДж/кг и температурой дымовых газов не выше 170° С.

Мокропрутковый золоуловитель МП ВТИ

Рисунок 4.1

1 -оросительные сопла; 2- корпус; 3- входной патрубок; 4- смывные сопла; 5-оросительные форсунки прутковой решетки; 6 - прутковая решетка;

7- гидрозатвор

Скорость газов в поперечном сечении корпуса золоуловителя составляет 4,5 м/с. Скорость   газов   можно   увеличивать   против   оптимальной   на   10%  и уменьшать  на 20%. Технические  характеристики  мокропрутковых золоуловителей МП ВТИ по типовым  проектам,  разработанным  в институте Гипрогазоочистка, приведены в таблице 4.1.

Расчет мокропруткового золоуловителя ввиду его схожести с расчетом центробежного скруббера [2] дается только для моментов, отличных от расчета скруббера ЦС ВТИ.

1. Диаметр и количество скрубберов. К выбору диаметра пылеуловителя следует подходить, пользуясь таблицей 4.1 и исходя из условия, что оптимальная скорость газов в поперечном сечении корпуса равна 4,5 м/с. Максимальный диаметр аппаратов, используемых в проектах института Гипрогазоочистка, составляет 3300 мм. Нормали ВТИ   предусматривают максимальный  диаметр 5500 мм. Аппараты МП ВТИ больших диаметров используются на электростанциях большой мощности.

2. Коэффициент очистки газов. В золоуловителе МП ВТИ имеются четыре зоны улавливания пыли. Коэффициент очистки газов от золы в первой зоне , составляет примерно 6%. Фракционные коэффициенты очистки во второй зоне для скорости газов перед решеткой 12,5 м/с приведены в таблице 4.2.

Т а б л и ц а 4.1 -  Технические характеристики золоуловителей МП ВТИ

Т а б л и ц а 4.2

Эффективность улавливания золы в третьей зоне, за решеткой, = 5- 6%. В четвертой зоне - на внутренней поверхности цилиндрической части аппарата - эффективность улавливания соответствует работе золоуловителя ЦС ВТИ того же диаметра при скорости газов во входном патрубке, равной   11,5 м/с.[2].

Общая эффективность золоуловителя МП ВТИ подсчитывается как

5  Электрофильтры

Электрическая очистка - один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана.

Конструктивное исполнение электрофильтров весьма разнообразно [2].

В электрофильтрах очистка газов от пыли происходит под действием электрических сил. В процессе ионизации молекул газов электрическим разрядом происходит заряд содержащихся в них частиц (коронирующий электрод). Ионы адсорбируются на поверхности пылинок, а затем под действием электрического поля пылинки перемещаются к осадительным электродам.

Установки состоят из двух частей: агрегатов питания и собственно электрофильтра (рисунок 5.1). Агрегаты питания включают повышающий трансформатор 2 с регулятором напряжения 1 и высоковольтный выпрямитель 3. Собственно электрофильтр состоит из корпуса 7 с входным 13 и выходным 8 патрубком, бункером 11 для сбора уловленной пыли, пылевыпускным патрубком 12. В корпусе расположены осадительные 9 и коронирующие 10 электроды.

Рисунок 5.1  - Принципиальная схема электрофильтра

Осадительные электроды в виде труб или пластин подключаются к заземлению и положительному полюсу выпрямителя 3. Коронирующие электроды, выполняемые чаще всего в виде проволоки, изолированы от земли с помощью изо­ляторов 6, и к ним подводится по кабелю 5 выпрямленный электри­ческий ток высокого напряжения (до 50—80 кВ) отрицательной полярности.

По способу удаления осажденных на электродах частиц электрофильтры разделяются на сухие и мокрые. В зависимости от направления прохождения очищаемого газа через активную зону [2] электрофильтры могут быть вертикальными и горизонтальными. Наиболее распространенным типом сухих электрофильтров является многопольный горизонтальный электрофильтр. Вертикальные электрофильтры являются однопольными, применяются редко.

Существует два типа осадительные электродов - пластинчатые и трубчатые [2], [1]. Пластинчатые электроды используются как в горизонтальных, так и в вертикальных электрофильтрах, а трубчатые - только в вертикальных.

В    таблицах     5.1,    5.2,     5.3     показаны    технические    характеристики применяемых      электрофильтров      [2].      Электрофильтры      серии      УГ унифицированные горизонтальные сухие для очистки газов с температурой до 250⁰ С   (таблица  5.1)  предназначены  для   очистки  от  пыли  дымовых   газов, аспирационного воздуха и других промышленных газов.

Электрофильтры серии УГТ (таблица 5.2) - унифицированные горизонтальные высокотемпературные сухие, предназначенные для очистки от пыли газов с температурой до 425⁰ С и применяются в химической промышленности, в черной и цветной металлургии, в цементной промышленности.

Электрофильтры серии ОГП (таблица 5.2) - горизонтальные сухие, предназначены главным образом для улавливания огарковой пыли из газов, отходящих от печей обжига флотационного колчедана в сернокислотном производстве при температуре до 425° С, но также могут применяться и в других процессах при аналогичных условиях.

Электрофильтры УВВ и УВ - унифицированные вертикальные, для взрывоопасных сред (таблица 5.3).

Основы расчета процесса электрической очистки газов [1]

Критическая напряженность электрического поля, при которой возникает корона:

r - радиус коронирующего электрода;

где  - поправка на плотность газов в рабочих условиях:

где Р_окр  - давление окружающей среды;

 Р_г - давление или разрежение в газоходе (Па);

t - температура газов.

Ток короны для пластинчатого электрофильтра'

где k_u - подвижность ионов, обычно k_u

 - коэффициент, зависящий от взаиморасположения электродов

Т а б л и ц а 5.1-Технические характеристики У Г

Т а б л и ц а 5.2